Urban segregation as a complex system : an agent-based simulation approach
Urban segregation represents a significant barrier for achieving social inclusion in cities. To overcome this, it is necessary to implement policies founded upon a better understanding of segregation dynamics. However, a crucial challenge for achieving such understanding lies in the fact that segregation is a complex system. It emerges from local interactions able to produce unexpected and counterintuitive outcomes that cannot be defined a priori. This study adopts an agent-based simulation approach that addresses the complex nature of segregation. It proposes a model named MASUS, Multi-Agent Simulator for Urban Segregation, which provides a virtual laboratory for exploring theoretical issues and policy approaches concerning segregation. The MASUS model was first implemented for São José dos Campos, a medium-sized Brazilian city. Based on the data of this city, the model was parameterized and calibrated. The potential of MASUS is demonstrated through three different sets of simulation experiments. The first compares simulated data with real data, the second tests theories about segregation, and the third explores the impact of anti-segregation policies. The first set of experiments provides a retrospective validation of the model by simulating the segregation dynamics of São José dos Campos during the period 1991-2000. In general, simulated and real data reveal the same trends, a result that demonstrates that the model is able to accurately represent the segregation dynamics of the study area. The second set of experiments aims at demonstrating the potential of the model to explore and test theoretical issues about urban segregation. These experiments explore the impact of two mechanisms on segregation: income inequality and personal preferences. To test the impact of income inequality, scenarios considering different income distributions were simulated and compared. The results show how decreasing levels of income inequality promote the spatial integration of different social groups in the city. Additional tests were conducted to explore how the preferences of high-income families regarding the presence of other income groups could affect segregation patterns. The results reveal that the high levels of segregation were maintained even in a scenario where affluent households did not take into account the income composition of neighborhoods when selecting their residential location. Finally, the third set of experiments provides new insights about the impact of different urban policies on segregation. One experiment tests whether the regularization of clandestine settlements and equitable distribution of infrastructure would affect the segregation trends in the city. The simulated outputs indicate that they had no significant impact on the segregation patterns. Besides this test focusing on a general urban policy, two specific social-mix policy approaches were explored: poverty dispersion and wealth dispersion. The results suggest that policies based on poverty dispersion, which have been adopted in cities in Europe and the United States, are less effective in developing countries, where poor families represent a large share of the population. On the other hand, the policy based on wealth dispersion was able to produce substantial and long-term improvements in the segregation patterns of the city. ; Städtische Segregation als komplexes System : Ein agentenbasierter Simulationsansatz Die städtische Segregation stellt eine bedeutende Barriere für die Erreichung der sozialen Inclusion in den Städten dar. Um diese zu überwinden, ist es notwendig, eine Politik zu betreiben, die die Dynamiken der Segregation besser versteht und berücksichtigt. Eine besondere Herausforderung für ein besseres Verständnis dieser Dynamik ist die Tatsache, dass Segregation ein komplexes System ist. Dieses System entsteht aus lokalen Interaktionen, die zu unerwarteten und nicht eingängigen Ergebnissen führt, die nicht von vornherein bestimmt werden können. Diese Studie wendet einen multi-agenten Simulationsmodel an, das die komplexe Natur der Segregation berücksichtigt. Es schlägt ein Modell mit dem Namen MASUS (Multi-Agent Simulator for Urban Segregation) vor. Dieses bietet ein virtuelles Labor für die Untersuchung der theoretischen Aspekte und Politikansätze der Segregation. Das Modell wurde für São José dos Campos, eine mittelgroße brasilianische Stadt, eingesetzt. Das Modell wurde auf der Grundlage der Daten dieser Stadt parametisiert und kallibriert. Das Potenzial von MASUS wird durch drei verschiedene Arten von Simulationsexperimente dargestellt. Die erste vergleicht simulierte Daten mit realen Daten, die zweite prüft Segregationstheorien, und die dritte untersucht die Auswirkungen von Antisegregationspolitik. Die erste Gruppe von Experimenten liefert eine rückblickende Validierung des Modells durch die Simulation der Segregationsdynamiken von São José dos Campos im Zeitraum 1991-2000. Die simulierten und realen Daten zeigen im Allgemeinen die gleichen Trends. Dies zeigt, dass das Modell in der Lage ist, die Segregationsdynamik im Untersuchungsgebiet korrekt darzustellen. Die zweite Gruppe von Experimenten hat zum Ziel, das Potenzial des Modells hinsichtlich der Untersuchung und Prüfung der theoretischen Aspekte städtischer Segregation darzustellen. Diese Experimente untersuchen die Auswirkung von zwei Mechanismen auf Segregation: Einkommensungleichheit und persönliche Präferenzen. Um die Auswirkungen von Einkommensungleichheit zu prüfen, wurden Szenarien mit unterschiedlichen Einkommensverteilungen simuliert und verglichen. Die Ergebnisse zeigen wie abnehmende Einkommenshöhen die räumliche Integration von verschiedenen sozialen Gruppen in der Stadt fördern. Zusätzliche Tests wurden durchgeführt, um zu untersuchen wie die Präferenzen von Haushalten mit hohen Einkommen im Bezug auf das Vorhandensein anderer Einkommensgruppen die Segregationsmuster beeinflussen könnten. Die Ergebnisse zeigen, dass die Segregation auf hohem Niveau blieb sogar in einem Szenario wo wohlhabende Haushalte das Einkommensgefüge der Nachbarschaft bei der Wahl ihrer Wohngegend nicht berücksichtigten. Die dritte Gruppe von Experimenten führt zu neuen Einsichten über die Auswirkungen von verschiedenen städtischen politischen Maßnahmen auf die Segregation. Ein Experiment prüft ob die Regulierung von illegalen Siedlungen und die gleichmäßige Verteilung der Infrastruktur die Segregationstrends in der Stadt beeinflussen. Die Ergebnisse der Simulation zeigen, dass diese keine signifikante Auswirkung auf die Segregationsmuster haben. Neben diesem Test, der die allgemeine städtische Politik zum Inhalt hat, wurden zwei Ansätze der spezifischen Sozialen-Mix-Politik untersucht: Armutsverteilung und Wohlstandsverteilung. Die Ergebnisse deuten daraufhin, dass eine Politik der Armutsverteilung, die aus europäischen und nordamerikanischen Städten bekannt ist, weniger wirkungsvoll in Entwicklungsländern ist, wo arme Familien einen Großteil der Bevölkerung darstellen. Auf der anderen Seite führte eine Politik der Wohlstandsverteilung zu erheblichen und langfristigen Verbesserungen der Segregationsmuster der Stadt.
