Les défis dus à l'urbanisation rapide du monde vont d'une dépendance croissante à l'énergie à la pollution atmosphérique, aux inégalités socio-spatiales et aux problèmes environnementaux et de durabilité. La modélisation de la structure et de l'évolution des villes est donc essentielle car les décideurs politiques ont besoin de théories solides et de nouveaux paradigmes pour atténuer ces problèmes. Heureusement, la multiplication des données disponibles sur les systèmes urbains ouvre la possibilité de construire une «science des villes » quantitative, avec pour but d'identifier et de modéliser les phénomènes essentiels.