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期刊精粹 | 城市:可计算的复杂有机系统——评《创造未来城市》【2021.1期】

杨俊宴 郑屹 国际城市规划 2022-04-25

要】近年来,随着信息化、数字化技术嵌入人类生产生活的各个方面,城市原有的生产方式、距离感和社会结构都在发生着巨大的改变,自第一次工业革命以来数百年间形成的城市社会组织生产方式与生活范式正在加速奔向一个尚无法确定终极图景的未来。因此,未来城市是什么?它是否可以被预测?又应该被如何创造?这些成为城市研究中的复杂哲学问题。而迈克尔·巴蒂教授的《创造未来城市》一书正是在这样的背景下应运而生。该书首先肯定了城市的复杂性和不可预测性,并以客观且综合的视角研究了城市的过去与当前的情况,进而结合最新的技术和变革趋势探讨了创造未来城市的普适性概念。本文基于著作的主要内容,结合自身对城市的思考和实践,以跨学科和时空维度视角对著作中针对创造城市未来所提出的核心观点和主要结论进行评述,主要包括城市的演变、城市的本质、城市运行机制和城市规划如何介入未来城市创造的过程,以期引起对未来城市以及如何营造未来城市的更多思考。
 
引言:对城市未来的思考
 
城市作为人类发明创造的伟大产物,随着工业革命后近百年间的城市化过程,毫无疑问已经成为世界上绝大多数人口的主要栖息地。与此同时,城市研究者和社会学家也在不断地思考城市是什么这一问题,并展开对于未来城市的宏大想象。另外,随着人工智能和数字化技术不断深入,其与城市的日常运转和人们的日常生活逐渐融合,新技术在城市空间、生活、运行等多维度深层的嵌入,正在改变或者说正在创造着城市要素和个体之间所建立的联系方式、行为特征和属性,例如线上共同协作使得原有城市中的物理距离作用被减弱,而线上支付、快递以及共享型服务模式也使得城市公共资源的配置和方式发生了变化。而这种变化很大程度上改变了我们原有的对于城市简单的地理学或者几何学认知。针对当前城市空间和系统正在发生的变革,城市规划领域的研究者和专家也开始思考城市的未来,以及未来的城市。伦敦大学学院巴特莱特学院高级空间分析中心(CASA)主席迈克尔·巴蒂教授的《创造未来城市》Inventing Future Cities一书正是在这一背景下,首先通过城市发展历史的视角,对城市的本质及其发展过程进行重新审视,进而讨论在新技术不断被发明和应用的当下,我们应当如何应对未来城市又如何创造未来城市。
 
《创造未来城市》是城市研究领域具有开创性的一本著作,当然这并非巴蒂教授的第一本具有如此重大意义的作品。他的另一本书《城市及其复杂性:通过元胞自动机、代理人模型和分形理解城市》就曾在复杂性理论的背景下,提出了一种契合城市动态性的综合观点,并展示了复杂性理论是如何将无数的过程和元素结合成有机整体的模型,进而将这些模型应用于特定的城市,书中讨论了临界性、临界值、突变和空间发展背景下阶段转换等概念。另外,巴蒂教授在《新城市科学》一书中提出的通过城市中的各种“流”来观察城市和将城市看作为一个复杂的网络系统来理解城市的方法和概念,在大数据被广泛应用在城市和区域的研究中引起了极大反响。而作为帮助城市研究者审视过去、聚焦当下、思考未来的《创造未来城市》,同样对人们理解城市、研究城市以及思考未来城市具有很好的启示作用。但是,正如巴蒂教授在最后一章所阐述的,《创造未来城市》并不是要为城市研究者们提供一个规范化的指南或者给未来城市下定论,这本著作的目的在于通过梳理城市发展和研究历程中的经典理论和现象,为城市研究者思考未来城市开启另一个视角。因此,《创造未来城市》一书对于城市规划而言,更多的是为后续城市研究开拓一种契合数字化时代特征且具有一定数据思维的思考路径和方向。同时,书中关于城市系统由等级性结构向扁平化结构转变的思考,也将在很大程度上带来对规划方式和方法的重新思考及变革,例如城市公共资源和服务的配给模式、城市规划过程中的公众参与方式、针对城市动态建设发展过程的数字化管控方法等。
 
《创造未来城市》共设有八个章节。第一章“可预测性、复杂性和创造未来”作为全书的引言,奠定了全书的基础,简单介绍了全书的主要论点,即城市及其复杂性特征使得城市是无法被预测的。同时基于城市自下而上的自组织模式,巴蒂提出城市在很大程度上是一种动态发明的行为,并再次点明了其核心论点:城市的未来不可预测但是可以被创造。第二章“伟大的转变”和第三章“定义城市”,首先聚焦当前全球范围内的城市人口增长和功能演替,并对城市中出现的变化和城市群的结构体系进行了讨论;进而重新思考了城市的属性和特征,试图将城市描述为跨维度存在的层次集群,并讨论了在城市物质空间和地理属性之外,正在不断变化的城市各要素间“联系”的重要性。而此处对城市大转变的阐述和城市属性的重新思考,也进而引发了第四章“形式服从功能—真的如此吗?”中对新技术发展背景下城市形式与功能之间急剧分离现象的讨论,并分析人们是如何定义“最佳城市”的。进而在第五章“城市的脉搏”中更深入地探索并定义了现代城市不同的“脉搏”,即随着数字化、信息化的发展而出现的时间周期变化和要素流动。第六章“向外、向内、向上:从郊区到摩天大楼”讨论了城市的用地边界外拓、内部空间更新和建筑高度增加三种扩展方式,并通过反思提出了只关注城市物理形式的局限性,指出了新的智能即通信技术正在极大地影响城市的塑造过程。第七章“康德拉季耶夫第六周期:智慧城市的时代”和第八章“创新世纪”则聚焦当前城市正在发生的新趋势,指出技术创新的浪潮正在变得更短、更迭得更快,推动着创新不断涌现,而这些创新也将不断推动城市发展,这与巴蒂教授的最终结论保持了一致,即创造的并不是一个未来城市的结果,而是未来城市发展的过程。
 
1  城市无法被预测的原因:复杂的有机体
 
“我们无法预测城市,但是我们可以创造它们”是巴蒂教授在《创造未来城市》一书中基础性和前置性的观点。巴蒂教授正是认为城市是不可预测的,才提出了“发明”未来城市的论点。而这一论点的产生,是基于“城市的发展是由个人和集体所创造的数以百万计的决定所产生的”这一观点,因而城市是一个具有复杂的多样性和异质性的有机体。
 
1.1  复杂的有机体
 
对于城市所具有的复杂性,巴蒂教授在其另一本著作《城市及其复杂性:通过元胞自动机、代理人模型和分形理解城市》中进行了更加深入的说明。其提出城市规划及研究正从集中的、自上而下的方法转为分散的、自下而上的观点。与此同时,巴蒂教授指出城市中个体的行为对城市的发展有着深刻的影响,这也使得城市具有一定的自组织性,因此,城市是无数个不符合任何宏伟计划的城市行为个体或群体日常行为的产物。而这种自下而上的自组织性也使得城市更加类似于一个生物有机体。因此,复杂性和有机性成为当前对城市的基本认知,这也是巴蒂教授认为无论是长期或短期对城市未来的预测都无法实现的原因。城市的复杂性使得城市的未来发展难以被预测,而城市自下而上的组织过程所反映出的有机性也增加了对城市未来发展进行预测的不确定性。所以,城市所具有的复杂性、自组织性、动态变化性,导致对城市未来的任何理论性预测都无法被证实,这也是巴蒂教授所指出的,当前大多数的城市研究者和规划者依然会同意的雅各布斯提出的“城市是自下而上建构的”的思想。因为在长期积累的过程中,严格按照规划的意愿自上而下地建构城市是非常困难的。正如改革开放以来中国的城市建设所经历的那样,虽然政府有着法定性的规划并依托法定规划指导和开展城市建设,但是由于法定规划无法与城市的动态变化进行及时匹配,往往导致城市最后的建设结果与原始的规划出现一定的偏差。这其中包含政策、重大事件、市场、经济等多方面原因,但是其本质原因是自下而上的“进化”与自上而下的“规划”之间的差异,也是将城市理解为一个“简单机器”与“复杂有机体”的区别。因此,巴蒂教授认为,一方面城市这种多维复杂的特征导致城市研究或规划者无法对城市未来的发展或者未来城市的状态、预期进行预测;另一方面,城市发展过程中的不确定性也使得对未来城市的预测难以验证。
 
然而,我们如果深入审视《创造未来城市》一书的内容可以发现,巴蒂教授虽然认为新技术、新数据、新方法在增加城市复杂性的同时,也在不断地发明和创造着未来的城市,但是这些技术或发明的应用对象仍然是以静态物质空间为基础的“老城市”,并非由城市物质空间与深度嵌合的数字化技术和交融的多维大数据等共同构成的“新城市”,正如龙瀛教授在其“新城市科学”概念中所指出的,对城市科学的研究不仅要研究“新”城市科学,同时也应当研究“新城市”科学。因此,笔者结合在城市大数据及数字技术方面的研究发现,“新城市”与“老城市”并不是完全独立的两套系统,一方面,“新城市”在一定程度上脱胎于“老城市”,另一方面,“新城市”也是“老城市”的进阶。在此过程中,两者因其内在属性的差异而相互作用与融合,从而形成并进阶为虚实交互、万物互联的“数字孪生”城市。因而,从这一层面出发,虽然无法对未来城市进行长期且精确的预测,但是依托大数据和“新城市”所具有的一定的自学习能力,可以实现对复杂城市空间的有限预测。
 
1.2  数字化与可预测性
 
随着数字技术的发展,城市的活动频率越来越高,城市动态变化的过程会更快、周期更短,进而对传统城市规划领域人为干预城市未来的思维逻辑产生颠覆性的影响。正如上文所提及的,随着新技术的不断进步,改变人们生活的发明被不断创造,城市会变得越来越复杂,那么对于城市未来的预测也会更加困难。但是新的技术同时赋予了人们解释和洞察这种复杂性的能力和工具。城市随着新技术的发展变得越来越复杂的同时,人们观察城市的方法也在进化,从而实现对城市未来的有限预测。其中,预测的逻辑是基于城市的现象和规律自下而上进行建构的,即基于泛在、多源、细颗粒度【“泛在、多源、细颗粒度”所反映的是当前信息化、数字化背景城市中的数据源以及对城市中活动个体监测结果,所呈现出的扁平化、多类型、多维度、普遍分布和精细化的特征。这一特征最典型的反映是城市规划与研究中对人的关注从原有的群体向个体的转变】反映城市空间实际运行现象的数据,例如城市业态POI数据、手机信令数据、交通通勤数据等,进而通过对不同数据的整合,凝练出城市的运行和发展规律,即可按此规律对城市未来一定时空范围内的发展态势和状况进行预测;同时,预测的结果通过自上而下的方式传导至实际城市空间并影响城市的运行和管控。例如,通过实时的手机信令数据对城市中任何地块的人群聚集程度进行监控,便可通过不间断返回的实时数据和规律对未来一段时间内该地块的人群聚集度进行预测,以便通过城市管理后台即时发布人群过度聚集的风险预警,规避潜在的公共安全风险。在近现代城市发展的历程中,每一次的技术变革都增加了城市的复杂性,同时也提升了人们对于城市规律的洞察能力。在城市发展的每一个时期,人们都从未停止过对城市未来的预测和干预。因此,城市是否可预测,以及我们如何创造未来城市,在一定程度上是一个永恒的话题。因为基于不同的城市发展阶段和技术手段,我们对城市的认知深度和干预能力也在不断提升。例如,当前我们可以借助手机信令数据洞察城市个体的动态活动规律;可以使用POIs业态大数据分析城市的功能和产业活动规律。而对这些规律的掌控,无疑会增加我们对城市发展趋势预测的有效性。因此,在一定程度上,自上而下的城市规划也是城市这个复杂有机体的重要组成部分。自上而下的人为干预与自下而上的自组织发展相互交融,并随着新技术的发明创造浪潮不断演变,从而产生新的人城关系、新的城市规划理念和有关城市未来的思潮。
 
2  城市的演变:万物互联与高频城市
 
《创造未来城市》一书的另一个重要贡献在于其聚焦了当前城市在信息化、数字化和智能技术影响下所出现的转变趋势。巴蒂教授将这一正在进行的巨大转变概括为“从一个没有城市的世界变成一个人人都将生活在城市里的世界,从农村模式向城市模式转变,从一个高度地方性互动的城市群模式向一个全球性扁平化的城市群模式转变,从一个基于物理技术的世界向一个基于信息技术的世界转变”。毫无疑问,从第一次工业革命开始,不断涌现的新技术是城市和社会系统不断转变的主要推动力。思考当下,人类社会中的各个组成领域正被广泛地裹入以信息数字技术嵌入社会生活为特征的第四次工业革命浪潮中。如果说自18世纪60年代开始的三次工业革命是在生产效率和工业生产方式上的变革,提高了城市社会分工的效率,那么信息化、数字化和人工智能技术,则正在改变或是正在创造着城市中人们交流的新方式以及联系活动的特征属性,后者与原有的延续近千年的生活方式相互融合,将共同形成面向未来的城市社会。
 
2.1  泛在联系与城市网络
 
地理学第一定律表明“任何事物都是与其他事物相关的,相近的事物关联更紧密”。在大多数情况下,只有保持城市中各个要素之间的密切联系,才能维持城市功能的有序进行。在传统的概念中,距离和区位对城市中的联系具有关键作用。但是在一个通过网络信息和数字化手段交流的世界里,空间地理对于社会分工的限制作用正在逐渐消失。因此,交流的等级和强度在一定程度上将不再受位置远近或地理区位的影响。一个完全依赖数字技术的城市和社会系统,允许人们通过信息和网络进行交流和贸易,而不需要达到实际地理空间中的某一个节点,这无疑构成了联系得以广泛存在的基础。正如上文所指出的,当区位和距离等地理影响要素的作用在联系中被减弱后,跨圈层、跨等级和跨类别的城市与城市之间,城市中的个体与个体以及城市中任何要素之间的互动和联系将得到极大的增强。同时,信息和数字技术不断融入人的生活行为和空间,会使得城市形成一个无时不在、无处不在而又无形的计算环境。这种新技术带来的新城市环境,将进一步缩小原有的联系与互动尺度,使得每一个人、每一个设备都可以与其他任何维度和层级的要素进行互动与联系,并最终产生“泛在联系”(ubiquitous connection)的社会系统。虽然巴蒂教授在书中并没有提及“泛在联系”将会对城市系统的层级结构带来何种影响,但是通过观察目前城市社会中出现的趋势和现象,我们可以有信心判断,这种泛在联系正是导致数字时代下社会经济结构逐渐扁平化、离散型和非层级化的直接原因。
 
当城市中产生泛在联系并导致城市社会的系统和结构发生变化后,接下来的一个疑问是,我们应该如何洞察这种广泛而细微的联系?以及如何理解和分析新一代的城市?值得注意的是,与传统物理网络体现城市经济和社会功能的物质流动的认知相比,数字时代下的交流过程是无形的,这无疑在增加了城市复杂性的同时也为我们理解城市增加了难度。事实上,巴蒂教授在其另一本著作《新城市科学》一书中已经对此给出了可能的解决方案,即通过城市中各种相互联系的“流”来观察城市和将城市看作一个复杂的网络系统来理解城市。把城市看作一个由不同的网络连接在一起的网络族群,这也许是在当代城市社会变得越来越数字化、虚拟化和地理上虽相距遥远但信息却即时互联互通的环境下,分析城市以及思考未来城市如何运作的合理模型。而城市中的各个要素之间的泛在联系和互动则是构成城市网络模型的基础。泛在的联系与互动促进城市空间或者社会经济系统中更加广泛的信息或资料的流动,而这种流动在数字化技术的辅助下,可以通过数据流的形式得到观察,这也就是目前广为人知的“城市流”。前文已经提到过,城市要素之间的联系与互动是城市正常运行的基础。因此,通过分析城市中多源的、不同属性的数据流,我们可以对整个城市网络的运行状态进行评估。从某种意义上说,多样且广泛的流是城市网络的构成基础,而城市网络在某种意义上是用于集成、发送和接受流的容器。当然,城市不是单一的简单网络,它是不同维度、属性、类型的网络所集成的一个复杂的网络体,既包含由数据和新数字技术所构成的虚拟属性部分,同时也包含延续几千年的城市物质空间和社会关系部分。
 
2.2  “高频城市”中空间形式与功能的脱节
 
当我们认为城市是由不同的流所构成的复杂网络体的时候,其实就已经默认了城市是具有动态性的。那么接下来需要讨论的另一个问题就是在数字技术的影响下城市动态波动的周期和频率的问题,这毫无疑问会对我们思考未来城市具有重要意义。随着互联互通和数字通信在全球城市网络中占据主导地位,我们很可能在城市中看到更深层、更隐含的物理变化。城市中各要素之间联系的流动速度正在加快,不同要素之间互动的频率也在不断提升,这在一定程度上意味着原先在城市物质空间中需要一天才可以完成的信息交换和互动循环,现在只需要一个小时、一分钟或者更短的时间。同时,信息化和数字智能技术使得任何人在任何地方都可以通过网络在全球范围内即时获得信息,即时的信号传递和交互也进一步使得城市中各要素联系所需要的距离和空间正在被不断压缩,当然这里指的是要素联系、互动和流动所需要的非物理性的距离与空间。而当城市中联系和互动的时空被压缩后我们会发现,城市已经进入了周期波动变化越来越快、波段越来越短、波动越来越强烈、城市动态波动的振幅和频率不断增加的高频城市阶段。
 
在高频城市的直接影响下,首先产生变化的是城市的功能与城市物理形式的分异与脱节。正如巴蒂教授在书中所阐述的,“随着数字世界的出现,城市中许多支撑不同城市职能和功能的空间及形式已不再需要,或者说不再具有物理的形式”。另外,书中所提出的一系列百年以来的城市原理表明,随着城市物理要素的松动和非物理要素对于城市中多样联系的紧密作用,城市的形成并不会永远同步跟随功能的转变。这里巴蒂教授以伦敦的金融城为例,阐述了城市功能与形式的交融并不是永恒统一且跟随变化改变的。在数字和信息技术革命所引发的康德拉季耶夫第六周期即智慧城市时代,城市的相关时空连续体会随着新的交流技术和联系方式及内容的转变而发生扭曲。进入数据、信息的数字时代,城市的物理边界和“地理第一定律”对于联系的定义(任何事物都是与其他事物相关的,只不过相近的事物关联更紧密)正在发生着转变,进而结合新的技术和数据以另一种形式影响着城市空间的组织模式。人们会发现其进行正常联系和交流以及获得信息和资源,并不会受到物理距离的远近或者距离城市中心的远近的影响而产生很大的差异,而这将进一步影响城市的形式和功能。正如巴蒂教授所论述的,“虽然当今大多数城市仍然有明确的中心或者核心,并依托于这个中心将社会和经济活动联系在一起,但维持这些核心的网络正在快速地变得越来越复杂、多样化和分散”。这种形式与功能的不匹配和脱节及其带来的对城市物理距离和位置的思考,也正在将人们对城市和城市规划的理解引入新的维度。因此,这里需要被进一步讨论的问题是面对这种新的变化和新的城市发展特征,我们如何规划未来的城市?
 
3  可计算的城市系统:数据及数字化技术介入城市发展全生命周期
 
正如文章开头所提到的,城市是人类发明和创造的产物。自原始人类聚落开始,直到现代都市,城市的发展虽然具有一定的自组织、自优化性,但也无法剥离开人为计划和干预的影响。《创造未来城市》在坚定地论述城市是复杂有机体以及它的不可预测性的同时,并没有否认和忽视城市规划以及人为干预对于城市未来的重要作用。相反,通过认真思考巴蒂教授书中的论述过程,笔者发现其无论是对城市重要经典理论的讨论,还是对城市发展历史的回溯,或者讨论数字时代以及新技术影响下的当今城市,在讨论城市的转变和发展进程的同时,也对人们对城市的理解、干预方式和干预行为进行了深刻的反思。同时,正如这本著作的书名,创造未来城市本身就需要人的干预和规划。城市规划的本质,在一定程度上就是对城市未来的计划,规划的过程则可以被理解为正在创造未来的城市。当下的问题是,在数字时代下,城市规划应该如何应对新的城市网络结构、新的城市空间和新的城市规律?
 
3.1  可计算的城市系统
 
当前,在数字化和智能技术发展的影响下,整个城市系统和人们的日常生活都发生了巨大的转变,这种转变正在改变着原有的城市社会与经济结构,并进而对城市的物理空间和地理结构产生重要影响。显然在这种变化和影响下,只关注城市空间几何秩序和地理表征的城市规划方式以及注重城市二维空间要素的规划内容,无法很好地理解当前的城市现象,更无法对城市未来进行合理有效的干预。当前,城市正在逐渐成为一个由各种即时流化大数据所建构的网络空间与实体的物理空间相互融合的复杂有机体。因此,对城市的理解可能需要首先从真实的城市运行过程中提取出背后的多源大数据和信息,并对这些数据和信息进行计算,归纳和发现城市规律,并基于这些规律和趋势对真实的城市进行管控和设计,从而更加科学、合理地介入城市的发展过程。在这个过程完成的基础上,真实的城市又会通过大数据规律和结构的变化对人们所做出的设计和规划进行反馈,从而影响人们对于下一个周期城市规划的判断与制定。这个循环在高频城市的运行过程中的周期可能会是一天、一小时甚至是一分钟,这一高频运转的城市运行周期显然也会改变人们以往关注城市的方式,使得人们对城市的理解和规划更加关注城市的实时动态。而在这个转变过程中,大数据和数字技术可能会更加深入地改变我们理解和规划城市的方式和内容。因此,我们需要一种新的思考方式,通过将城市视为一个可计算的系统来更好地理解不断变化着的城市空间。这里的计算并不是指人们通过计算机对反映城市运行的大数据进行计算来理解城市,而是将计算机、人工智能技术融合并渗透到复杂的城市网络中,对城市运行过程中的实时流化大数据进行计算,并通过人工智能深度学习的逻辑学习这些数据背后隐含的属性特征和规律,并在一定程度上对城市做出即时的规划和控制。在某种程度上,城市中海量的多源实时大数据已成为这个可计算系统进行学习所需要的庞大且不断增加的数据集。基于对这个数据集的深度学习,城市在某种程度上可以用可计算的方式理解自己,并进行反馈和控制。而人主要控制整个计算和学习的过程,这也就是巴蒂教授所阐述的“我们其实创造的是未来城市的过程,而并非未来城市的结果”。当然,让城市自己通过自计算和自学习理解自己并进行即时的反馈,目前还过于理想化。但是大数据和数字化技术已经可以使得人们在更高的空间和时间尺度上了解城市是如何增长或衰退的,以及识别城市中所出现的问题并进行应对。
 
3.2  洞察、规划、治理
 
正如城市在新技术推动下不断演变,人干预城市的规划和设计理念以及方式也在不断变革,以适应新的城市空间和城市规律变化。同样,从以控制建筑三维形态和直觉感性为主导的传统城市设计;到工业革命后遵循经济和技术的理性准则,以科技、美学、功能和三维空间抽象组织为特征的现代城市规划设计;再到人们通过对城市生态和环境问题的认识和反思从而建构的绿色城市规划设计。城市发展过程中的每一次演化、每一个发展过程中所显现出的主要矛盾和特征,也不断促进着城市规划技术与方法的变革和创新;反过来,技术方法的发明与创新也在不断引导着城市这个复杂网络系统的良性运转,这也是巴蒂教授所认同的创造未来城市的途径。城市规划不断适应新的情况、新的技术从而发明新的方法干预城市的发展形式和物质形态,并进而改变人们的行为模式。而当前智能化、数字化的技术发展在带来城市巨大变化的同时,也催生了以人机交互为特征的第四代城市规划和设计方法。大数据、人工智能和数字化技术将在这个方法中占有很大地位,并通过下面两个主要方面介入城市的发展过程。
 
(1)大数据辅助洞察城市规律:当我们将目前的城市理解为一个可计算的复杂有机系统时,可计算能力无疑成为洞察城市这个网络系统运行规律的有效工具。而在使用这个工具之前,所需要具备的基础就是对城市大量多源的实时大数据进行采集和集成。结合当前城市空间虚实交互的特征,反映当下城市空间及其运行状态的数据根据其数据构成特征和属性可以大致分为动、静、显、隐四个类型。其中,动态大数据主要通过广泛分布在城市中的传感器和信号接收器对城市中的多种城市流和个体行为信号进行实时采集,比如交通流、LBS数据等,是反映城市实时动态的直接数据;静态数据则主要为城市物质空间形态数据,是城市空间的基准载体;显性数据主要包含微博、大众点评、街景数据等,是反映人们对城市空间感受的数据来源;而隐性数据则反映城市内在的运行状况,其能够从更深层次上发现城市发展的规律和特征,主要包含有城市能耗大数据、产业业态活动数据等。在对这些大数据进行采集和集成的基础上,通过计算就可以分析和洞察城市的运行规律并对其发展趋势进行短期预测。
 
(2)数字孪生辅助城市治理:高频城市社会中,即时性的运行模式必然会引起原有的城市规划和治理范式的变革。传感器的使用和数据的实时反馈,以及计算系统自动发出指令,使得城市治理的时间刻度在快速缩小。这种变化使得数字孪生城市快速发展起来,即在真实的城市物理空间之外,有一个完全由即时数据、流和复杂计算网络所构成的虚拟数字空间。城市真实物理空间中每一帧波动和泛在联系中的每一次数据交换,都会在孪生的数字虚拟空间中进行反映,并通过复杂计算和自学习能力对这些数据所反映的趋势规律进行即时判断并输出治理的指令。雄安新区的建设已经开始尝试在构造城市真实物理环境的同时,搭建一个孪生的“数字雄安”,这使得城市运行和治理的过程更像是电子在不同空间中的传递。
 
在这样的转变背景下,人们认知和干预城市的维度可能会实现从二维、三维到N维的跳跃。虽然城市规划和设计在短期内依然会对城市的景观、功能和形态等物理要素进行直接的干预和管控,但是这种干预的背景和逻辑无疑已经发生了重大转变,城市规划在对城市物理空间进行干预的同时,也会逐渐介入城市系统的设计过程,这也是我们创造未来城市的重要途径。
 
4  结语
 
《创造未来城市》是一本关于未来的著作,它回顾了城市演变的历程和城市发展过程中的经典理论,并基于信息化的时代特征和数字化新技术的不断发明创造,对城市未来发展进行了思考。巴蒂教授在书中并没有向人们展示一个宏大的或者理想的未来城市图景,他更多的是在阐述当前复杂的人口、社会和技术变革背景下,我们应该如何思考未来城市,如何更好地介入城市发展过程中。当前城市的空间、运行规律和社会经济系统已经发生了巨大变化,我们可以通过了解《创造未来城市》中巴蒂教授所阐述的内容,就如何观察当前城市和介入未来城市创造过程的方式进行一些思考。
 
(1)空间单维到时空双维:在数字化和数据即时传递的背景下,仍然只关注城市中的距离、位置、几何物质形态等物理要素毫无疑问是片面的。对当前城市的理解以及对城市发展过程的干预,需从关注单维的物质空间转变为对城市时空双维的关注。在分析和观察城市物质空间的同时,也需关注城市随时间发生的动态变化,并且将城市的物质形态与城市的动态规律进行结合,通过对城市时空双维度的演变进行交互分析,更加全面地理解城市。
 
(2)群体意志到个体意识:在传统的城市理论下,城市的等级结构使得人们更多关注的是城市群体的意志,比如中产社会阶级或者外来迁入的城市移民。然而,随着数字技术深度介入人们的日常城市生活,在一个具有泛在联系的复杂城市网络中,个体的行为和意识得以被察觉到。城市的运行和发展也从反映群体的意志转变为关注每一个个体的行为和意识。城市决策的产生维度也从群体逐渐精确至个体层面,这无疑会增加城市的复杂程度,也使得在分析城市规律的过程中需要不断发明新的技术和途径来理解城市。
 
(3)虚实分离与数字孪生:巴蒂教授在书中指出,“旧世界和新世界之间的区别就在于一个物质和能源主导的世界向数据和信息主导的世界的过渡”。计算机和智能技术在城市和社会系统中的深度嵌入,正在促进数字维度与物理维度融合,使得城市演变成一个数字与物理维度相交互、相融合的系统。真实城市物质空间中的每一个行为,将通过数据和信号传递至虚拟空间中;而虚拟空间中经过发展计算的指令,也将通过数字化的形式传导至真实的城市空间中,并干预城市的发展。
 
城市是人类发明创造的产物,而对于这个越来越复杂的产物的未来,我们仍然无法准确地预知。未来城市是什么以及如何被创造,仍然是值得探讨的话题。正如被誉为人工智能之父的艾伦·麦席森·图灵(Alan Mathison Turing)所说,“对于未来,我们所见不远,但任务实多”。我们需要不断地创新和发明新的技术来理解城市的复杂性和运行规律,并通过合适的方法规划城市的发展。
 

作者:杨俊宴(通信作者),东南大学建筑学院,教授,博士生导师,东南大学智慧城市研究院副院长。yangjy_seu@163.com

郑屹,东南大学建筑学院,博士研究生。zhengy17_seu@163.com

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排版 | 徐嘟嘟


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