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1、探寻城市数字密码 第十二周 浅谈城市复杂系统 12.1 城市复杂系统的基本特征 目录目录 CONTENTS 12.112.1 城市复杂系统的基本特征城市复杂系统的基本特征 12.212.2 案例：复杂系统理论视角下案例：复杂系统理论视角下 城市健康问题作用机制概念框架城市健康问题作用机制概念框架 12.312.3城市分析与复杂性科学城市分析与复杂性科学 城市复杂系统的基本特征城市复杂系统的基本特征12.112.1 12.1 12.1 城市复杂系统的基本特征城市复杂系统的基本特征 面对城市中越来越复杂的、非线性的问题，以往采用的线性模型，或者说基于还原论的理论和技 术方法，显示出了局限局限。 q
2、 城市复杂系统城市复杂系统 12.1 12.1 城市复杂系统的基本特征城市复杂系统的基本特征 基于系统论的复杂性科学及复杂系统，因为其在解决人类面临的众多复杂问题中所显示出的有效性， 而被学术界广泛关注，被誉为是“21世纪的科学世纪的科学”。 q 城市复杂系统城市复杂系统 12.1 12.1 城市复杂系统的基本特征城市复杂系统的基本特征 圣塔菲研究所 1984年美国的圣塔菲研究所成立，它的 第一次研讨会在美国新墨西哥州的首府圣 塔菲举行。该研究所被视为世界复杂性问 题研究的中枢。 1994年，美国John Holland教授，在圣菲研究所成立十周年时， 做了名为“隐秩序”的著名演讲，而后出版了
3、隐秩序适应性造 就复杂性一书，提出了复杂适应系统的理论。 图片来自网络 q 城市复杂适应系统城市复杂适应系统 图片来自网络 12.1 12.1 城市复杂系统的基本特征城市复杂系统的基本特征 在微观方面，CAS理论最基本的概念就是具有适应能力的、主动的个体，adaptive agent，简称主主 体体。主体在与环境的交互作用中遵循刺激反应模型。这就是主体的适应能力适应能力。具体表现在，主体能 够根据行为的效果修改自己的行为规则，以便更好地在客观环境中生存。 在宏观方面，CAS理论可以理解为，由主体组成的系统，将在主体之间以及主体与环境主体之间以及主体与环境的相互作用 中发展，表现出宏观系统中的分
4、化、涌现分化、涌现等种种复杂的演化过程。 q 城市复杂适应系统城市复杂适应系统 复杂适应系统complex adaptive system，简称CAS。CAS理论包括微观微观和宏观宏观两个方面。 12.1 12.1 城市复杂系统的基本特征城市复杂系统的基本特征 徐建刚等认为从复杂性科学视角来看，现代城市系统是一种高度融合了社会与文化多元化、生产与社会与文化多元化、生产与 服务市场化、信息与交通网络化、建筑与街巷场所化、用地与景观破碎化、自然与生态脆弱化服务市场化、信息与交通网络化、建筑与街巷场所化、用地与景观破碎化、自然与生态脆弱化等特征 的开放的复杂巨系统复杂巨系统。 徐建刚, 祁毅, 张翔
5、, 胡宏, 石飞, 梁健（2015）智慧城市规划方法：适应性视角下的空间分析模型. 东南大学出版社，ISBN 978-7-5641-5208-6 q 城市复杂适应系统城市复杂适应系统 在复杂性科学思维影响下，将城市看成一个“开放的复杂巨系统开放的复杂巨系统”已成为共识。 12.1 12.1 城市复杂系统的基本特征城市复杂系统的基本特征 孙小涛,徐建刚,张翔,胡宏,林蔚,李弘正.基于复杂适应系统理论的城市规划J.生态学报,2016,36(02):463-471. q 城市复杂适应系统城市复杂适应系统 城市复杂适应系统按照城市的物质形态和非物质形态可以分为两大子系统: 物质子系统和非物质子系统物质
6、子系统和非物质子系统。 12.1 12.1 城市复杂系统的基本特征城市复杂系统的基本特征 q 城市复杂适应系统城市复杂适应系统 适应适应 指主体对外部变化所做出的一系列主动和被动调节主动和被动调节的过程，其目标是谋求自身的生存和发展。 从环境变化到重新适应，适应主体要经历环境变化认知、自我调节、环境反馈环境变化认知、自我调节、环境反馈这三个阶段。 孙小涛,徐建刚,张翔,胡宏,林蔚,李弘正.基于复杂适应系统理论的城市规划J.生态学报,2016,36(02):463-471. 12.1 12.1 城市复杂系统的基本特征城市复杂系统的基本特征 q 城市复杂适应系统城市复杂适应系统 适应具有普遍性、相
7、对性、交互性、和复杂性普遍性、相对性、交互性、和复杂性的特点。 举例：举例： 以城市用地为例以城市用地为例，城市用地扩张都需要适应其自然基底条件，这是城市化适应自然的普遍普遍 性性。随着城市的规模等级和功能定位不同，城市用地形态也千变万化，这是城市化适应自然的 相对多样性相对多样性。 1 12 2. .1 1 城城市市复复杂杂系系统统的的基基本本特特征征 q 复复杂杂适适应应系系统统 CAS具有七个基本特征。 四四个个通通用用特特性性：聚集、非线性、流和多样性。它们在主体适应和进化中发挥作用。 三三个个机机制制：标识、内部模型和积木，它们是个体与环境进行交流时的机制。 有缘学习更多+ 谓y g
8、 d 3 0 7 6 考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺） 12.1 12.1 城市复杂系统的基本特征城市复杂系统的基本特征 q 复杂适应系统复杂适应系统 应用CAS理论解读城市复杂适应系统的基本特征 孙小涛,徐建刚,张翔,胡宏,林蔚,李弘正.基于复杂适应系统理论的城市规划J.生态学报,2016,36(02):463-471. 12.1 12.1 城市复杂系统的基本特征城市复杂系统的基本特征 聚集即是把相似的主体相似的主体聚集成类类,也可以指较为简单的主体的聚集，涌现涌现出复杂的大尺度行为大尺度行为。 q 城市复杂适应系统的基本特征城市复杂适应系统的基本特征 聚集：聚集： 具体为：具体为： 城
9、市的形成与发展依赖的就是人的聚集。 人的聚集产生新的城市功能。 产业的聚集带来巨大的规模效应等等这些都是城市的聚集特性。 12.1 12.1 城市复杂系统的基本特征城市复杂系统的基本特征 非线性指主体以及它们的属性在发生变化时,并非遵从简单的线性关系并非遵从简单的线性关系。 q 城市复杂适应系统的基本特征城市复杂适应系统的基本特征 非线性：非线性： 城市居民的思想和行动都具有非线性非线性的特点，所以城市就是一个充满非线性非线性的时空存在。影 响城市发展的因素丰富多变，这些因素间相互作用，无法用一个特定的线性模型来解释。 具体为：具体为： 12.1 12.1 城市复杂系统的基本特征城市复杂系统的
10、基本特征 流可以看成是有着众多节点与连接的某个网络上的某种资源的流动。流的本质是主体间物质、能物质、能 量和信息交换量和信息交换。 q 城市复杂适应系统的基本特征城市复杂适应系统的基本特征 流：流： 具体为：具体为： 在城市内部也具备流的特性，类似资金流、物流、车流和信息流等空间形态的研究已经得 到了广泛重视。 12.1 12.1 城市复杂系统的基本特征城市复杂系统的基本特征 q 城市复杂适应系统的基本特征城市复杂适应系统的基本特征 多样性：多样性： 多样性是复杂适应系统不断适应适应的结果。在城市系统中，多样性随处可见。 具体为：具体为： 1 12 2. .1 1 城城市市复复杂杂系系统统的的
11、基基本本特特征征 q 城城市市复复杂杂适适应应系系统统的的基基本本特特征征 标标识识： 标识是主体相互作用的引导，主体在环境中搜搜索索和和接接收收信信息息就是通过标识实现的。 主体通过标识在系统中选择互动的对象，从而促进有选择的互动。 具具体体为为： 有缘学习更多+ 谓y g d 3 0 7 6 考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺） 12.1 12.1 城市复杂系统的基本特征城市复杂系统的基本特征 q 城市复杂适应系统的基本特征城市复杂适应系统的基本特征 内部模型：内部模型： 内部模型是主体间的互动规则互动规则。 由于内部模型的存在，当适应性主体接收到大量涌入的输入时, 就会进行前瞻性的判断，
12、然后根据预判预判， 选择相应的模式去响应响应这些输入,也就是对主体间互动行为作出适应性变化适应性变化。 内部模型有隐性隐性与显性显性之分。对城市内部模型的研究，将有助于城市发展模式的选择。 12.1 12.1 城市复杂系统的基本特征城市复杂系统的基本特征 积木积木是可拆封的子系统。积木块依据研究问题，既可以封装封装也可以拆封拆封。 要求拆封出来的子系统应该有着共同的主体和主体聚集特征共同的主体和主体聚集特征。 q 城市复杂适应系统的基本特征城市复杂适应系统的基本特征 积木：积木： 12.1 12.1 城市复杂系统的基本特征城市复杂系统的基本特征 q 城市复杂适应系统城市复杂适应系统 12.1 12.1 城市复杂系统的基本特征城市复杂系统的基本特征 系统论 整体论 还原论 辩证统一 钱学森 图片来自网络 q 城市复杂适应系统城市复杂适应系统 在分析城市复杂适应系统时，并不是完全摒弃还原论，将还原论和系统论的研究方法对立，而是在 整体分析过程中整体分析过程中依然需要用还原论方法还原论方法对微观进行解析。 钱学森：钱学森： “我们所提倡的系统论，既不是整体论，也非还原论，而是整体论 与还原论的辩证统一”