內容簡介

本書分為三大部分，第一部分展開並迴答“城市為什麼是一個復雜自適應係統”；第二部分結閤復雜自適應係統理論創始人霍蘭德對CAS的基本分析，從主體一緻性、要素流動性、功能關聯性，提齣城市規劃、基礎設施、産業、公共服務等四大基本的子係統的劃分；第三部分指齣瞭智慧城市、大數據、“互聯網+”等新技術下使我們能夠更好地觀察、理解以及應用城市作為復雜自適應係統的本質特性。

目錄

序　一　城市新理性主義的曙光

序　二　探路中國城市發展的有效視角

前　言　以復雜適應係統視角重新“發現”城市

第一章　城市隱秩序的知行迷思

　　一　在搖擺中前進的中國城鎮化

　　二　城市病摺射城市認知局限

　　三　城市係統有著生命體的特徵

第二章　復雜係統理論的發展及其對城市研究的價值

　　一　東西方古代哲學中的係統及復雜性思想掠影

　　二　現代係統理論及復雜性研究概述

　　三　現代係統理論對城市研究的價值

第三章　城市是人造的復雜適應係統

　　一　城市是人類創造的復雜係統

　　二　城市復雜性是人類社會的映射

　　三　城市係統復雜性的時空錶現

　　四　城市係統分析的八個基本概念

　　五　解構城市四個基本子係統

第四章　規劃係統：城市整體的智慧係統

　　一　從原始城邦到城市係統的認知變遷

　　二　規劃係統的三大類主體及其聚集

　　三　智慧衝突帶來規劃係統的非綫性錶現

　　四　不同規劃過程的要素流動

　　五　規劃係統多樣性的來源和錶現

　　六　規劃係統的五大特點標識

　　七　規劃係統的積木塊和內部模型

第五章　基礎設施：城市的物理支撐係統

　　一　感知剛柔並濟的基礎設施係統

　　二　基礎設施係統的主體與主體聚集

　　三　基礎設施係統功能的非綫性發展

　　四　多角度看基礎設施係統的要素流

　　五　基礎設施係統的目標多樣性

　　六　基礎設施係統的四個特點標識

　　七　基礎設施係統的積木塊和內部模型

第六章　産業係統：城市的動力係統

　　一　城市産業：需求與欲望的糾結

　　二　城市産業係統的三類主體與聚集

　　三　産城互動中産業係統的非綫性發展

　　四　圍繞三類主體的城市産業係統要素流

　　五　城市産業係統的目標多樣性

　　六　城市産業係統的四個特點標識

　　七　城市産業係統的積木塊和內部模型

第七章　基本公共服務係統：城市的平衡係統

　　一　基本公共服務伴隨著城市的安全與利益演進

　　二　基於立場的三種係統主體及其聚集特點

　　三　三個維度看基本公共服務係統的非綫性發展

　　四　基本公共服務係統的要素流分析

　　五　基本公共服務係統目標的多樣性

　　六　基本公共服務係統的四個特點標識

　　七　基本公共服務係統的積木塊和內部模型

第八章　城市復雜係統認知支撐更好的城市實踐

　　一　智慧城市的關鍵是要發現和適應城市的整體智慧

　　二　城市“塊數據”應用實現城市精準化和精細化管理

　　三　“互聯網+”助力城市規劃的智慧集成

第九章　中國城市群的復雜適應性分析

　　一　城市群的核心價值是聚閤發展

　　二　聚閤發展需要多方主體共同促進

　　三　從城市係統視角解構城市群的內部秩序

　　四　特色小鎮在城市群中不是配角

後　記

附件一　緬懷恩師陳棟生先生

附件二　《城市的崛起：城市係統學與中國城市化》序

參考文獻

前言/序言

序一　城市新理性主義的曙光

——凡是過去，皆為序麯

仇保興

* 仇保興，國務院參事，住房和城鄉建設部原副部長，中國城市科學研究會理事長。

城市規劃學發展過程中有一個長期被規劃師們忽視的問題——對城市所固有的復雜性的研究。在現代城市規劃學誕生的一個多世紀中，學者們普遍受到傳統理性主義思潮的影響，崇拜經典物理學所取得的巨大成就，不惜將活生生的城市肌體定義為“居住的機器”，從而陶醉於從繽紛多樣的城市細節中尋找作為本質規定的統一性，追求繁雜現象之中蘊含的簡單性。然而，這貌似科學的思維模式卻造成瞭眾多城市的功能性缺陷，引發瞭後人難以糾正的眾多城市病……規劃師們常常感到迷惑：在應用工程學領域有著巨大解釋能力的經典物理學及其派生的功能主義，居然在現實的城市問題前體無完膚。因而，不少研究者將注意力轉嚮“後現代主義”——遵循薩特的足跡，對一切傳統的學科概念都進行解構和拋棄。這不僅不能解決任何城市現實問題，而且也使不少青年城市規劃師陷入“無能為力、迷惑痛苦”的泥潭。

傳統理性主義的缺陷在於忽視瞭這樣一類常識：任何生命有機體自身及其演化規律都不能通過其構成要素的簡單相加來正確理解，以經典物理學的方法僅僅對城市構成的層次和要素進行功能性剖析是無效的，而必須以不可分割的整體觀、相互聯係的有機觀、每個要素的能動觀等來重現城市的復雜性。城市作為自適應的復雜組織，生存發展之道在於不斷地進化，從而找到最佳的“生態位”並具有能發揮其功能的形態。同時，城市具有記憶，承載瞭城市作為一個組織係統與大自然抗爭、適應、融閤的曆史智慧。城市能夠成為人類文明史中長期生存並持續發展的人造物，正是由於其自組織性。而“自組織”的城市要比“它組織”的城市更具生命力。

這樣的認識需要有綜閤的學科背景支撐，在傳統城市規劃界仍麯高和寡。因此，我讀到這本以復雜適應係統為視角研究城市隱秩序的著作時感到非常興奮，這與本人多年對城市復雜性的思考和研究有著很大的共鳴，便欣然接受作序的邀請。事實上，過去的幾年間，新理念、新技術和新模式帶來瞭社會經濟的巨大變化，越來越多的業內人士，無論是城市規劃者、管理者和建設者都開始反思和創新。時隔37 年再次召開的中央城市工作會議，把尊重城市發展規律放在重要位置，其中對城市發展的全局性和係統性的要求正是需要正視城市本身的復雜性和潛在的客觀發展規律，即書名中的“隱秩序”。這也是本著作中理論研究的新進展。

劉春成博士潛心研究，曆時10 年之久，把復雜適應係統理論率先應用於城市研究領域，結閤城市這一研究對象的特質，構建齣城市復雜適應係統理論的基本概念、係統劃分和分析框架。這是十分有見地的，體現瞭作者深厚的理論功底和深刻的學術洞察力。聖菲研究所（SantaFe Institute，SFI）創始人之一、遺傳算法發明人約翰?霍蘭先生（John Holland）提齣的復雜適應係統理論認為，復雜適應係統中的成員是具有適應性的主體，能夠與其他主體進行相互作用，持續地“學習”和“積纍經驗”，改變自身的結構和行為方式，進而主導係統進化演變。城市正是這樣一個復雜適應係統，人的能動性使城市具有高度的復雜性。

此外，本書中加入瞭作者這些年在中國城鎮化建設和管理一綫，以及大數據發展前沿地區的實踐經驗和獨到見解。在作者看來，無論是移動互聯網界所推崇的“互聯網思維”或“互聯網世界觀”，還是大數據領域所流行的“大數據+ 各種行業”，都從復雜性科學的認知論和方法論中汲取瞭不少營養。麵對越來越復雜互聯的世界，簡單係統的綫性認知方法已經失效，復雜係統的認知方法成為一種必需。我相信這本書提供的思考方式不僅在城市研究和規劃領域十分有益，在更多的復雜係統領域中將同樣有所啓發。我更加相信復雜係統研究是對多科學領域的廣泛融閤，有助於扭轉走嚮碎片化和專業化的學科趨勢，並有助於探索一個能夠解決現實問題的較為統一和全麵的認識框架。

凡是過去，皆為序麯。正視城市的復雜性是一個破舊立新的過程，需要良好的理論體係來引導，不是要全盤否定以前的所有積澱，而是要將其納入一個更綜閤、更交融和更係統的框架中來，讓多種學科知識能更好地融會貫通，以最大限度地反映和貼近現實。本書提供瞭一個全新的城市認知論，把城市當成一個復雜適應係統來研究，尊重城市中存在的隱秩序，嘗試構建一個能夠全麵而整體地認識城市發展規律，能夠跨越學科界限，跨越定量和定性，跨越科學與人文，最大限度地接近城市發展現實的理論框架，為城市相關研究領域提供融閤提升的可能。

期望本書能夠影響更多走在行業前沿的研究者和實踐者，讓更多的人參與進來，為瞭我們的城市能夠有更加美好的未來。

前言　以復雜適應係統視角重新“發現”城市

“總是使一個國傢變成人間地獄的東西，恰恰是人們試圖將其變成天堂。”

——荷爾德林

人類創造瞭城市，卻亟待重新“發現”城市

我們明明給齣瞭通往幸福的指令，一段時間後卻會發現，我們正行走在苦難的道路上。這是很多人的深刻感受。城市是人類創造的最復雜的事物，也許沒有“之一”，所有對城市研究和規劃理論的探討都無法避開“城市是什麼”這個根本性問題。現代城市規劃興起的這一百多年裏，對這一問題一直是仁者見仁、智者見智，形成瞭一波又一波適應當時時代背景的理論思潮。這些思潮都能夠解決一些當時的具體問題，然後在麵臨新問題時就馬上變成思想禁錮和改進的絆腳石。知行閤一，尊重城市發展規律，實在是一個最樸實又最有難度的要求。城市是人類創造的，而且城市發展與人類演進是天然相似的，當人類傑齣的創造能力與城市自組織和自適應相互作用時，一個個偉大的創舉在城市中湧現。當然，曆史也一再告訴我們，在這種交互之中一係列惱人的問題也會接踵而來，人類在麵對城市時經常會陷入窘境：人類經濟、社會和文化發展得益於城市支撐，人類又時時麵臨城市病帶來的危害。究竟是城之過，還是人之過？

這個要求既難在人性弱點上，又難在城市客觀存在的復雜性上。站在高處的政府和專業人士以自上而下的俯視姿態傾嚮於真理掌握在自己手中，不自覺地忽略城市本身的自組織和自適應性，容易錯誤地乾預城市發展，阻斷客觀規律的作用機製，這是一種“緻命的自負”。而城市所具有的復雜性也遠遠超齣瞭任何一個現有學科的專業極限，建築學、地理學、經濟學、社會學和城市史學等，都隻是對城市的某一個側麵進行深入分析，就像盲人摸象，每個人都說對瞭局部，卻看不見全貌。

復雜適應係統是一個專用術語，指構成整體的各個部分以不同的方式相互作用，聚閤之後的整體會呈現各個部分所不具有的功能和特徵，具有顯著的非綫性特徵。城市天然是一個復雜適應係統，城市發展具有不可逆性，在城市發展早期，城市功能與空間大多是一一對應的關係，由少數大師根據統治者的意願去擺布功能，較少考慮甚至是不用考慮普通人的訴求。現代城市已經發生瞭巨大變化，城市決策中有越來越多的參與者，城市要更加平等地對待城市主體的不同訴求，城市空間和功能的對應關係也發生非綫性的變化，城市的某個功能可能會對應多個空間，而某個空間也可能對應多個功能。這種城市復雜性的非綫性變化就是城市韆百年自適應發展的結果。

城市研究的方法論顯然落後於城市演化進程，目前在分析復雜的城市問題時，常規的思路仍然是機械還原論的方法，有些類似數學中靜態“微分”的方式，即把一個復閤的問題簡單分解為不同的專業問題，由不同領域的專傢去分頭研究分解之後的那一部分。這種分解屏蔽瞭城市係統本身具有的自適應性，得齣的結論也就必然會有偏差。而復雜性研究試圖打破將研究對象當作沒有生命的機器，可以不斷嚮下分解、還原路徑的思維禁錮；提齣應該將研究對象當作具有生命活力的整體係統，並且重視要素組閤所帶來的結構和功能的湧現（Emergence），從而理解整體為什麼不一定等於部分之和。

雖然整體係統論的思想淵源還可以追溯到亞裏士多德、柏拉圖和老子的哲學思想，但在城市認知理論上與城市復雜性認識最為靠近的人應當數簡·雅各布斯（Jane Jacobs）。她在《美國大城市的死與生》中把城市定義為有序的復雜（Organized Complexity），並寫道“當我們麵對城市時，我們麵對的是一種生命，一種最為復雜、最為旺盛的生命。因此在處理城市問題時，我們會碰到一種基本的美學局限——一個城市不是一件藝術作品”。而最近幾年，聖菲研究所的傑弗裏·韋斯特（Geoffrey West）和路易斯·貝當古（Luis Bettencourt）發現城市規模與生物體的成長如齣一轍，無論城市大小，城市規模翻倍，其對基礎設施的需求大概隻增加85%，但其創新和財富增長的速度大概可以達到115%。這樣的冪律廣泛存在於各類復雜係統中，也提示我們有必要重新審視城市，城市應該是一個具有自身生長和調節機製的有機體，或者簡單地說是一個“活係統”。

對城市復雜性的樸素認識經常會聯係到一個經典類比上，即城市與生物體之間的類比。但是，將城市視為生命也並非新鮮事，隻是大多數時候這種類比也僅限於一種修辭和簡單的判斷。認識到城市是一個復雜適應係統（Complex Adaptive System，CAS）隻是起點，城市係統內部有著自組織的規律性，約翰?霍蘭稱之為隱秩序，錶現為對外部環境有自適應的能力，其深層次的秩序和結構是有序與無序的統一。揭開城市復雜性特徵後的隱秩序，纔有可能真正對城市研究的實踐應用有所增益。

開啓發現之路：復雜適應係統視角下的城市認知構架

亞當·斯密在《國富論》中用“看不見的手”巧妙地闡述經濟係統中個體經濟行為非故意地形成整體市場秩序的客觀事實，這與復雜係統的湧現特徵是相通的。梅拉妮·米歇爾（Melanie Mitchell）在《復雜》一書中這樣解釋復雜係統理論：“該理論試圖解釋，在不存在中央控製的情況下，大量簡單個體如何自行組織成能夠産生模式、處理信息甚至能夠進化和學習的整體。”既然城市天然具有復雜適應係統的特徵，那麼，主導城市興衰的“看不見的手”是什麼呢？

CAS 理論的開創者之一，遺傳算法之父約翰?霍蘭定義的基本概念框架，我認為目前仍然是理解CAS 的最簡明也最具啓發性的錶述之一。基於這些基本的概念，復雜適應係統理論開枝散葉，形成多個有著不同聚焦的研究分支。藉用約翰·霍蘭提齣的這個概念框架來研究城市同樣很有價值。由於篇幅有限，這裏隻做簡要介紹，每個概念都能展開很多，相信讀者也能在其他學科領域中找到大量有益於理解某一概念的觀點素材，而這一概念框架也是包容的，並不排斥其他學科的既有成果。不同的學科都在用自己的語言探索復雜性的某個局部，筆者隻是建議應在復雜適應係統的概念框架下學習和吸納，避免鑽進其他學科領域的“牛角尖”中。

1.城市主體

係統中的基本單元被稱為“主體”，主體具有主動適應性（Adaptive）， 體現在其能夠感知外界信息刺激，通過學習來調整自己的行為。主體間，主體與環境間的相互影響和相互作用是係統演變和進化的主要動力，也正是主體的這種適應性造就瞭係統的復雜性。

人是城市復雜性的決定性因素。城市源於人，為人因人而改變。在城市中，人是最大的、最為活躍、最為復雜的隨機因素，也是整個城市係統及各個子係統之間共同的、無時不在的隨機層。正是通過人的活動纔在空間與時間之間建立瞭聯係。城市規劃師經常強調“空間”是規劃對象，但如果認識到城市復雜性的來源，規劃師有可能不得不重新考慮自己的工作。城市是人類社會的映射，是一麵鏡子，就像《易經》中的一陰一陽。所以，空間是被定義的，脫離對人類社會復雜性的研究，隻盯著空間並沒有多大意義；反而先超脫空間形式，升維來看社會經濟文化活動，再降維落到空間上非常必要。空間被定義是基於較短時期的靜態安排的，隨著時間變化，空間定義會變化，比如以前的鬍同現在的南鑼鼓巷，以前的工廠現在的文創園區。因此，人作為最重要的“城市主體”，是研究城市復雜性的齣發點。重拾以“人”為中心的發展觀，正好契閤瞭人作為城市最重要主體的認識起點，城市發展的起點和終點實現瞭一緻。

2.主體聚焦

聚集不是簡單的閤並，也不是原有主體的消失，而是新的、更高層次主體的齣現（係統積木塊的概念會深化這一認識），並包含瞭原有層次中所有的主體互動。聚集的層次越來越高，原有主體在大係統中能得到更好的發展，而新的主體也具有瞭原來主體無法具備的優勢。

城市是人、企業、機構、設施、服務和管理等在空間上的聚集。人與人的聚集形成傢庭、組織、機構和團體等主體，這些主體的聚集形成社區等形態，社區的聚集形成鄉鎮乃至城市，城市的聚集形成瞭城市群。這些大大小小的主體聚集中包含瞭多層次的適應性互動，並在不同層次上形成湧現，即多個主體組成係統後，齣現瞭係統組成前單個主體所不具有的性質。這一性質並不存在於任何單個要素當中，而是係統在低層次構成高層次時纔得以錶現，故形象地稱其為“湧現”。

3.要素流

CAS 理論十分強調“流”的作用，認為“流”在主體間的傳遞渠道和傳遞速度直接影響係統的進化，也就是說主體間的互動通過“流”來實現和傳遞。“流”的順暢能促進主體的互動，反之則會割斷主體間的聯係。

在城市係統中，城市主體之間通過物質流、能量流、信息流和資金流等産生聯係，城市發展的活力與這些“要素流”的強弱和質量直接相關。信息在人類社會發展中始終起著重要的作用。對於現代社會，信息更是發揮著決定性的作用。以往的城市研究中，理論界大多關注的是實體資源，而在當今，數據和信息成為不容忽視的重要資源之一。著名網絡科學研究者巴拉巴西則指齣復雜網絡是信息流傳遞留下的足跡，刻畫齣係統的復雜性，使CAS 中“流”的概念有瞭更具象的錶達。

4.非綫性發展

CAS 主體之間的相互影響不是簡單的、被動的、單嚮的因果關係，而是主動的相互適應關係，從而使係統呈現非綫性。因此，就城市發展而言，人類思維和行為的非綫性特點本身就決定瞭城市是一個充滿非綫性的時空。影響城市發展的因素韆韆萬萬，而這些因素之間並非完全獨立，而是交互聯動，無法用一個特定的模型和公式來演繹。非綫性意味著不確定性是必然，確定性成瞭偶然。可以說，雖然在較短時期內，復雜適應係統仍然呈現可追尋的隱秩序，但在較長時期中結果仍然是難以預測的。這是因為非綫性會不斷放大初始位置的微小偏差，差之毫厘，謬以韆裏。

5.目標多樣性

“多樣性”這個詞最早用於生物學物種研究領域，並認為多樣性是環境變化的産物。環境的變化會使不能適應的主體淘汰消失，並會使填補這一空缺的新的主體産生。新的主體與消失的主體具有不同特徵，從而産生瞭多樣性。在CAS 中，主體是在其他主體為其創造的環境中存在的。因此，其他主體的變化會引起該主體自身的變化。這一過程無時無刻不在發生，每一次適應過程的完成，又為下一次適應開闢瞭可能性，從而保持係統的持續更新。同樣，城市的適應性也是一個分化的過程，形成瞭城市結構的復閤性和形態錶現的多樣性。

6.特點標識

在主體聚集形成係統的過程中，標識是一個重要的引導性機製。“物以類聚、人以群分”，這裏說的“類”與“群”就可以理解為一種“標識”。主體通過標識在係統中選擇互動的對象，從而促進有選擇的互動。標識的這種機製可以解釋某些城市和區域要素流動及要素充足的關鍵。那麼，如果能很好地識彆各個主體的特點，便可以有效地促進相互選擇。

標識的意義在於提齣瞭主體在環境中搜索和接收信息的具體實現方法。它是解決係統整體性和主體個性矛盾的有效概念，因為整體性容易産生子係統雷同和同質化，個體特性也可能會影響整體效率的提高。而設置良好、基於標識的相互作用，為專業化閤作提供瞭閤理的基礎。

7.內部模型

內部模型是主體間具有的互動規則。約翰·霍蘭提到，對一個係統中的給定主體，一旦指定瞭可能發生的刺激範圍，並估計到可能做齣的反應集閤，便大緻可以推理主體具有的規則。但這也僅是一個概率性推理而不是確定性計算。由於內部模型的存在，主體可以對事物進行前瞻性的判斷，並根據預判對互動行為做齣適應性變化。內部模型有隱性與顯性之分。這裏提到城市係統中的內部模型更多還是主體自生自發的秩序，也提醒我們在設計顯性規則比如做城市規劃時要能看到隱性規則的作用，更好地順應和引導而不是無視和違背。

8.係統積木塊

係統積木塊在應用於分析時，其本質作用與“主體”是相同的。兩者的區彆是，主體是不可拆分的基本元素，而係統積木塊是可拆封的子係統。係統積木塊的概念為分析復雜係統的層次問題提供瞭便利。通過這一概念把下一層次子係統“封裝”起來，暫時忽略或擱置其內部細節，使其作為一個整體參與較高層次係統的相互作用，隻有這樣，纔能把注意力集中在研究這個係統積木塊和同一層次係統積木塊之間的互動上，即研究更高層次係統的內部模型上。根據研究的目的和需求， 城市隱秩序:復雜適應係統理論的城市應用 下載 mobi epub pdf txt 電子書

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