基于广义生态群落的智慧城市发展模式，本文主要内容关键词为：群落论文,广义论文,生态论文,智慧论文,模式论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
DOI：10.3969/j.issn.1674-7739.2013.06.008
现代城市是一个以人为主体的自然、经济、社会、文化、科技交互融合的空间聚集复合生态系统，人与环境、产业、社会之间存在着广义生态关系和协同共生进化机制。大自然生态系统在千万年演化过程所形成的以生物群落为基础的自组织微循环结构和以生态链为基础的自适应优化可持续发展机制，为现代城市的建设与发展提供了重要的启迪。
在工业文明时代，城市更多地作为经济要素的聚集地和发挥产业集聚效应的载体，在过于追求城市经济效益的同时忽视了其社会效益与环境效益，对城市复合生态系统的微循环结构与自适应可持续发展机制造成了一定的破坏，由此带来了交通问题、环境问题、资源问题、社会问题等一系列城市病。
智慧城市是城市信息化发展的高级阶段，从技术特征来看它与智能城市的主要区别，就是要将机器的理性智能与情感智能有机结合起来，为人们提供更加人性化的智慧服务。在智慧城市的建设过程中，更需要以智慧的方式来深入思考城市的包容性发展，充分发挥新一代信息技术的优势，在城市现状的基础上以新的发展模式重构城市的可持续发展生态学机制，更好地实现“城市，让生活更美好”的终极发展目标。
一、现代城市发展模式
关于现代城市的发展模式已有众多的研究成果，对上述问题的研究首先源于对城市系统的认识。从世界城市的发展历史来看，工业化是推动现代城市发展的重要引擎。早在1890年，Alfred Marshall就从规模经济角度对专业化分工和生产要素的空间聚集效应作了阐述(Alfred Marshall，1890)。[1]因此，城市被看作是促进农业劳动分离和发挥生产要素与经济活动空间聚集优势的经济系统(Wilbur R.Thompson,1965)，[2]众多的学者从城市经济学角度对城市的规模理论和发展模式作了大量的研究工作(Wemer Z.Hirsch，1973；Kenneth J.Button,1976)。[3] [4]1968年，芝加哥学派的主要代表人物美国社会学家Robert E.Park等人从城市对社会影响的各方面作了深入调研和系统性研究(Robert E.Park，et al.，1968)，[5]促使人们进一步从社会与经济交互影响的角度去关注城市的发展问题。随着工业化发展和城市规模不断扩大所带来的一系列资源、环境及社会问题日益显现，人们才真正从自然—经济—社会复杂大系统的角度去深入思考城市的发展模式问题(仇保兴，2011)。[6]
在城市发展模式的理论方面，主要的研究成果来自两个方面(李迅，2008；陈卓咏，2008)[7][8]：一是来自对城市发展的成功范例和最佳实践经验的总结，二是来自对城市系统的基本特征与发展规律的理论分析。其中，涉及城市的规模形态、空间结构、功能结构、筹资模式、发展途径等各个方面。从已有的研究成果看，城市的发展不仅与其特定的政治、经济、社会、科技、文化和自然环境及资源特性有着密切的关系，还受到发展过程中各种难以预测的复杂因素及其动态作用机制的影响，是一个开放式复杂适应系统的自组织演化过程(吴晓军，2005；仇保兴，2011)。[9] [6]Luís M.A.Bettencourt、Michael Batty于2013年6月21日在著名刊物《Science》上发表了关于城市扩张与城市规模研究的最新论文(Luís M.A.Bettencourt,2013；Michael Batty，2013)，[10] [11]通过对数千个不同发展水平和不同规模城市的分析，从广泛的社会经济因素角度阐述了城市在规模大小、人口密度、社会联通性和流动性网络之间的平衡关系及城市系统内在的异速生长关系(陈彦光，2002)。[12]城市系统的这种开放式复杂适应系统特征，使得我们在考虑城市的发展模式问题时，难以简单借鉴已有的经验模式或宏观规划理论来系统性解决城市实际发展过程中的诸多新问题。众多的实践已经表明，这些新问题是事先无法进行准确预测，而在目前现状下又难以获得根本性解决的新问题。因此，对于现代城市发展模式的思考，在进行宏观规划研究的同时，更应注重构建一套完善的能够针对环境变化具有动态调节功能的微循环自适应机制。
近年来，越来越多的学者开始运用自组织理论、动态协同理论、可持续发展理论和生态学理论等来研究城市发展模式中的上述自适应机制(吴晓军，2005；陈彦光，2004；袁晓勐，2006；李杨帆等，2005)。[9] [13]-[15]上述研究发现，城市系统的演化在结构与形态上与大自然生物组织的有机体结构和河流的自然分布特征有着很大的相似性，城市系统自组织演化的优化目标似乎就是重建大自然的对称律(陈彦光，2004)。[13]然而，Luís M.A.Bettencourt、Michael Batty等人的研究指出，这种相似性应该更多地体现在其内在的功能机制上，而非外在的形态上(Luís M.A.Bettencourt，2013；Michael Batty，2013)。[10] [11]在城市发展模式的自适应机制中，必须考虑环境与需求的变化对资源的动态匹配能力及其供给成本的要求，必须构建一种有效的功能机制，来完成上述自适应优化调节。
大自然五彩缤纷的鲜花、青翠欲滴的树林、翱翔蓝天的飞禽、驰骋林野的走兽、戏水大海的鱼群等充满着勃勃生机的万物，以其顽强的生命力和特有的生存方式演绎着与自然的无比和谐，留给了我们无限的思索与启迪。自然界的生态大系统是由无数个以生物群落为基础的微循环小系统所组成的，群落内部各种群之间及其与外部环境之间复杂的有机联系使得整个群落在漫长的演化过程中，总能面对生境的不断变化而坚定不移地朝向物质与能力交换最优的“顶级群落”方向迈进，也使得整个生态大系统呈现了最完美的复杂适应系统特征。基于上述观察与研究而形成的广义生态群落理论和方法(戴伟辉，2013)，[16]为我们探索城市发展模式中的自适应机制提供了新的思维模式与理论指导。
二、广义生态群落理论
在生态学上，把特定时间、占据一定空间的同种生物(Species)的集合称为种群(Population)，而把聚集在一定地域或生境中所有生物种群的集合称为群落(Community)。对于自然界的生物群落而言，要具备可持续发展的能力，最基本的要求就是必须拥有以营养链和食物链为基础的完整循环体系，并能够顺利地实现各个环节间的物质与能量交换，维持上述循环体系的动态平衡。我们把这种由营养链和食物链所组成的链式结构称为“生态链”(Ecological Chain)。群落结构必须具备覆盖完整生态链的种群体系，并使得不同种群之间的生态位重叠最小且在空间上形成聚集，以减少生态链运行的交换成本并维持生态链运行的动态平衡。
在长期的发展过程中，生物群落的组成结构将呈现出沿着一定方向顺序变化的规律，这种现象称为群落演替(Succession)。在群落演替的最后阶段，将出现一个能量与物质交换趋于最优、相对稳定的“顶级群落”(Climax)。从整个自然界的生态大系统来看，生物群落是一个具有复杂适应机制的微循环小系统，其可持续循环优化发展机制、共生进化机制及对环境的自主适应性机制等生态学机制使得整个群落在演化过程中总能朝向“顶级群落”方向发展，达到最优的动态稳定性和均衡性。
自19世纪末以来，越来越多的学者们在研究各类社会经济系统时发现它们与自然界的生物群落系统有着非常类似的现象。1898年，美国著名的经济学家、社会批评家V.Thorstein提出了演化经济学的思想。1950年A.A.Alchin通过大量的实例研究认为企业演化非常接近生物的演化。1977年，M.T.Hannan和J.H.Freeman最早提出了完整的组织生态学概念及其研究框架。1982年，R.R.Nelson和S.G.Winter构建了技术进化论的雏形。随着社会、经济系统的结构越来越庞大及其功能的多样化，在动态多变的环境因素和日益发达的信息网络作用下，上述系统呈现了前所未有的复杂性特征与快速变化特征。传统的理论与方法难以对上述系统的内在机理及本质特征给出很好的描述，自然界生物群落的复杂适应性生态学机制为深入研究和分析上述问题提供了新的思路，近年来引起了许多学者的新关注。
为了更好地研究社会经济系统的生态学机制，我们给出社会经济领域“生态群落”(Ecological Community)的概念：指在特定时间里聚集在一定空间中具有密切业务关联的不同种类的社会、经济组织所组成的集合，他们具有类似于自然界生物群落的组织运行模式。虽然社会经济生态群落与自然界生物群落之间存在着很多类似的行为与特征，但是两者之间在组成个体和组织层次的复杂性上还存在着很大的差异，在种群之间的关系、群落运行的驱动机制及主观能动性上也存在着本质的区别。导致上述本质区别的原因主要在于三个方面：一是社会经济群落中最基本的生命单元体是人，具有比一般生物复杂得多的高等心理、社会属性和主观能动性；二是社会经济群落中的组织与自然界生物群落中的个体生物不同，具有可拆分和可重组的特性，在相同生长期的发展规模上也存在着巨大差异；三是社会经济群落是以其产品或服务所提供的价值交换为基础来实现其发展的，与生物有机体的物质与能量交换在形态与实现方式上都有所不同。
关于上述问题，英国社会学家H.Spencer在分析了社会经济组织与生物有机体之间的异同之后，提出了社会超机体(Superorganic Bodies)的概念，并主张通过一种抽象法则或概念系统来建立两者之间的联系(Turner J.H.，1986)。[18]根据史宾塞(H.Spencer)的主张，我们在普适性层面上将两者共同具有的抽象关联特征提取出来，提出了“广义生态群落”(Generalized Ecological Community)的概念，并从群落结构、运行机制、演替模式、支撑环境四个方面构建了广义生态群落的理论体系(戴伟辉，2013)。[17]对广义生态群落的研究成果表明：(1)自然界生态系统和人类社会经济系统的复杂适应性机制是通过以广义生态群落为基础的微循环系统来实现的；(2)在任何可持续发展的广义生态群落中，必须拥有完整的广义生态链循环体系，能够顺利地实现各个环节的物质和价值交换并使得生态链的运行成本最低；(3)上述广义生态链是群落发展、演替并达到“顶级群落”的内在机制，在一定的生境中“顶级群落”必须在允许各类外来物种入侵的开放式环境下才能形成；(4)面对生境变化时，物质的流动性和资源的动态配置能力是广义生态群落适应性调节的关键，也决定了群落的发展规模。
广义生态群落理论已经应用于科技创新、产业分析、社区建设和旅游文化项目开发等众多领域，为系统性研究和解决社会经济领域的复杂问题提供了重要的思路与方法(邬亮，2007；胡乐，2009；崔新，2010；邹艳玲，2012)。[19]-[22]根据上述理论的观点，我们在思考城市发展模式时，必须注意构建好以广义生态群落为基础的分布式微循环系统，并使得其生态链的总运行成本降至最低，同时应特别注重城市的开放性、连通性、物质的流动性和资源的动态配置能力，提高其面对环境变化的适应性调节能力。
三、城市广义生态群落
现代城市是一个开放式的复合大生态系统，涉及自然、经济、社会、文化、科技等各个领域，综合集成了各种自然生态因子、技术物理因子和社会文化因子。很多学者对城市生态系统的基本要素、组成结构和概念模型做了研究(Harwell C.C.et al.，1999；李杨帆等，2005)。[23] [24]从广义生态群落理论来看，上述生态关系不仅包括自然环境生态，还包括经济、社会、文化、科技等各领域及其相互之间的复合生态关系，从微观到宏观具有复杂的分形结构和自组织特征(陈彦光，2004；袁晓勐，2006)。[13][14]因此，要深入理解城市系统的复杂生态关系就必须从对城市广义生态群落的分析入手。
在一定的时间与空间中，城市中的各类居民、组织及其与环境之间形成了紧密的物质与价值交换循环关系，这些关系就构成了广义生态链。为了降低生态链的运行成本，上述主体在空间聚集而形成各种综合体(Complex)，这就是城市自然发展阶段最初的广义生态群落。为了进一步提高专业化交换效率，在现代城市中又将上述综合体划分为各类功能区，如生活区、商业区、工业区、行政区等等。功能区的规划应更加有利于降低广义生态链的运行总成本，否则将会对广义生态群落的微循环结构造成一定的破坏，给城市的发展带来种种问题。例如，城市功能区的规划过大、布局分割和基本功能单一必然会增加连通性与流动性成本，导致交通拥挤、环境污染加重和生活成本上涨。又如，在目前的软件园区规划中，将大量的软件企业集中在一起希望发挥人才、知识的空间聚集优势，却忽视了软件企业种群不适合“群居”而适宜于与其它产业“伴生”的基本特性，结果导致大量的软件企业难以向专业化细分的“生态位”方向发展而形成过度竞争。
在以往的城市发展模式中，我们在过于追求城市经济效益的同时忽视了其社会效益与环境效益，在过于强调规模聚集和宏大规划的同时破坏了城市的生态链微循环结构，给城市的发展带来了巨大的困境。仇保兴从传统的城市发展思维观和大量的现实案例出发，对上述问题作了精辟分析，提出了在城市发展转型中重建城市微循环的迫切需求(仇保兴，2011)。[25]
城市在发展过程中，必然面临着各种内外部环境的变化，这些变化将导致城市需求甚至城市发展目标的改变。正如自然界生境的变化，将引发生物群落的系统性调整。在上述过程中，物质的流动性和资源的动态配置能力是适应性调整的关键，也决定了群落的发展规模。Luís M.A.Bettencourt、Michael Batty等人和国内众多学者的研究也表明，在城市发展的动态变化过程中，上述流动性和资源的动态配置能力效率及其成本对于城市要素聚集的调整和提高城市的动态适应能力具有关键性的影响。信息网络技术的发展及其应用的日益普及，使得城市的运行基础和管理手段发生了根本性变化：一方面，信息的流动性极大地提高了资源的动态配置能力，降低了不必要的物流成本；另一方面，通过信息网络可以便捷地在虚拟空间实现大量经济要素和社会要素的聚集，为城市的空间聚集提供了全新的模式。从总体上来看，信息网络技术的发展和应用为降低城市广义生态链的总运行成本和提高城市的自适应调节能力提供了巨大的潜力。因此，面对城市在工业文明时代发展过程中所带来的种种问题，如何在生态文明时代通过新一代信息技术重构城市的生态链微循环结构和提高城市的自适应调节能级，是智慧城市发展模式中必须首先深入思考与亟待解决的问题。
四、智慧城市发展模式
关于智慧城市的基本概念，虽然各国学者从不同的角度给出了各自的理解与定义，政府相关部门也指出智慧城市应提升到“以人为本”、“智能发达”、“创新活跃”、“生态宜居”、“和谐包容”、“有效运行”相协调统一的“智慧”高度。但是，在智慧城市的智慧特征及其基本的技术内涵上尚未形成严格的科学界定。本文认为智慧城市是城市信息化发展在经历了信息城市、数字城市、智能城市之后的又一个高级发展阶段，从技术特征来看它与智能城市的主要区别就是要将机器的理性智能与情感智能有机结合起来，为人们提供更加人性化的智慧服务(戴伟辉，2012)。[26]
智慧城市的发展模式是指由一定的城市主体，在一定的资源条件下，基于特定的驱动因素所形成的智慧城市发展理念、发展目标、发展路径、制度规范、评价体系等方面整体性的认识和规律性的把握(吴标兵等，2013)。[27]通过对我国正在规划和兴建中的100余个智慧城市的发展现状分析，目前还存在着目标定位、发展思路、顶层设计、驱动机制、技术标准、资源整合和体制机制配套等多方面问题。针对上述问题，本文认为应该首先对城市广义生态群落的基本结构和可持续发展生态链作深入分析，从有利于上述群落的发展和为之创造更好的生境出发，系统性地思考智慧城市的发展模式。具体表现为以下五个方面：
一是智慧城市的发展理念。在生态文明时代，智慧城市的发展应该充分发挥新一代信息技术的优势，更好地为城市广义生态群落创造良好的生境，促进“以人为本”的城市包容性发展，实现亚里士多德两千多年前就倡导的“城市，让生活更美好”的终极发展目标，为人们不断创造美好的城市新生活。
二是智慧城市的顶层设计。智慧城市的顶层设计应在新一代信息技术的基础上，为城市提供全新的生态学运行机制和柔性技术体系架构，通过对以广义生态群落为基础的微观分析来重构宏观设计，充分发挥新一代信息技术的潜能创新社会经济要素的聚集模式、降低广义生态链的总运行成本、提高城市的连通性和资源的动态配置能力，为城市构建良好的动态自适应发展机制。
三是智慧城市的发展路径。在智慧城市的发展中，首先应该为城市构建发达的基础信息网络，使得信息的采集、传输、存储、利用通畅便捷，首先考虑从广义生态群落的刚性需求和城市所面临的迫切问题出发，通过效益驱动机制和政府先行来逐步拓展各应用领域，通过信息网络和先进的技术手段来不断创新业务模式，最终实现从机器的理性智能到人性化的情感智能服务。
四是智慧城市的技术体系。智慧城市的技术体系架构既要考虑到有利于资源的统一整合和开发利用，还要注意到城市广义生态群落的分布式微循环运行需求，在新一代信息技术的基础上构建好统一的物联网、泛在移动通讯网和云平台三大基础平台，以开放式的柔性体系架构为广义生态群落的运行模式创新和新技术的快速应用提供有力的支撑。
五是智慧城市的体制机制。智慧城市的发展要求对城市现有的管理体制机制进行深刻变革，通过基于信息网络的流程再造和组织重构，建立以网络化流程、动态协同机制和敏捷服务链为基础的新型电子政府运行模式，并通过跨行政区域的政务资源整合和行政组织体系的虚拟化重构，形成以“云”政府为基本形态的智慧城市政府管理体系。
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