1、30 主题专栏 FEATURE THEME复杂系统视角下的城市更新思考REFLECTIONS ON URBAN RENEWAL FROM THE PERSPECTIVE OF COMPLEX SYSTEM王辉WangHui 收稿日期：20230309摘要 本文简单介绍了“复杂系统”的基本概念，追溯了以简 雅各布斯为代表的学者开创地将“复杂系统”运用到城市问题思考的学术范式，并以URBANUS都市实践建筑设计事务所在沈阳东贸库、鹭潮鼓浪屿美院、福州烟台山的改造项目为例，探讨了“适应性”“自组织”“涌现”三个“复杂系统”在城市更新中的应用。关键词 城市更新；复杂系统；适应性；自组织；涌现Abstr
2、act This paper briefly introduces the basic con-cept of complex system,traces the academic paradigm of applying complex system to urban problems initi-ated by scholars represented by Jane Jacobs,and takes URBANUS Architecture&Design renovation projects in Shenyang Dongmaoku,the Luchao Kulangsu Art P
3、ark,and Fuzhou Yantai Mountain as examples,to discuss the application of the three complex systems including adaptability,self-organization and emergence in urban renewal.Keywords urban renewal;complex systems;adaptabil-ity;self-organization;emergence王辉URBANUS都市实践建筑设计事务所创建合伙人1 对城市作为“复杂系统”的认知城市是个“复杂系
4、统”，对这个系统进行更新更是个复杂工程，因此思考城市更新的复杂性是非常有必要的。这种思考的前提是要对作为“复杂系统”的城市有清晰的认知。从“复杂系统”角度认知城市的方式始于20世纪60年代。早期现代主义的简单化城市规划模式在实践中以失败告终，这使以简 雅各布斯为代表的“城市主义者”意识到从机制角度分析一个理想的城市是如何运作的是十分有必要的。为了回答这个问题，雅各布斯以自下而上的视角和务实主义的态度，以体验式观察为基础，以日常化生活为原理的方法论，倡导城市的集中化、密度化、混杂化、多样化和日常化，反对城市重建中的简单化、标准化、隔离化、非日常化和去历史化等做法。这一观点的理论基础就是城市是个“
5、复杂系统”。雅各布斯在美国大城市的死与生一书的结论部分，提出用“复杂系统”理解和解决城市问题的观点。1她从沃伦 韦弗关于科学思想发展三个过程的描述中受到极大的启发。韦弗认为近代科学发展有三个代际：处理简单性问题、处理无序复杂性问题、处理有序复杂性问题。这三个代际的发展也反映了人类理性化思维在近300年来的指数化迭代过程。17世纪至19世纪，物理学的范式是用“处理简单性问题”的方法分析两个互相关联的变数问题，即通过分析一种变数与第二种变数的依赖关系，排除其他不重要因素的影响，从而准确地描述第一种变数的行为。这两个互相关联的变数在结构本质上是简单的，因为只有通过这种简单特性的理论和试验，物理科学才
6、可以取得更广泛的进步，并为光学、声学、热学和电学理论奠定了基础。然而，这些理论又给人们带来了电话、收音机、汽车、飞机、留声机、涡轮机、内燃机和现代水力发电站等一系列近代物质文明中的日常生活基础。20世纪初，物理学的第二种分析范式是“处理无序复杂性问题”，即用概率理论和统计学方法，使变数从两个发展到无限多个。其理论预设：虽然每个变量都处在不可预知的杂乱状态，但整个系统拥有一种有序的、可以分析的平均特性，无序的复杂性中包括普遍的运动规律。20世纪30年代，生命科学发展出“处理有序复杂性问题”的分析范式。人们认识到生命科学是一种有序复杂性问题，研究其变量和相互关系，既难以用概率统计来充分把握，又不能
7、将其充分简化为简单公式，这就需要第三次科学的飞跃。通过生命科学的发展看其他有序复杂性问题，此类问题是可以分析的，而不是非理性和不可预测的。这就需要用一种更明智的态度看待世界。从学历和职业上看，雅各布斯并不是专业的城市研究者，她能跨专业地从其他领域的研究中汲取营养。韦弗的思想于1948年他在 美国科学家（American Scientist）上发表科学与复杂性（Science and Complexity）一文后成型。雅各布斯对这一思想关注的时间是1958年，当时韦弗刚从洛克菲勒基金会自然和医学委员会副主席的位置上退休，雅各布斯非常及时地把这一思想运用到将城市作为一个复杂系统的认知中，足见其思维
8、的敏锐性。而那时的城市发展范式才处于“处理简单性问题”的第一阶段，雅各布斯的“论敌”罗伯特 摩斯正在用高速公路和开放绿地简单地切割像曼哈顿这样的复杂城市生态系统。有趣的是，除了以勒 柯布西耶光辉城市为范式的摩斯外，在美国大城市的死与生中出现了另外一个“论敌”刘易斯 芒福德，他倡导的是区域平衡理论，即在承认城市内部各要素间的文化多样性和集聚效应的基础上，更强调城市和区域环境之间的系统性关联与相互作用，强调人对自然的需求。芒福德这种将城市变量多样化的方法可以归类为第二种“处理无序复杂性问题”的范式，即用更多的变量使整个系统在概率统计上获取稳定。雅各布斯没有像芒福德那样把城市外爆到更大的文化和区域中
9、，而是通过格林尼治村内一个小街区的内爆，看到了城市作为复杂系统的有序性机制。2 构筑“复杂系统”的一些基本概念作为一个跨学科的科学家和思想家，韦弗在20世纪40年代末提出了机器翻译的概念和思想，因此他也是今天人工智能的先驱者之一。韦弗提出的近代科学思维的三次飞跃，在指数化发展的今天，已经进化到更高的维度。需要重视的是，他提出的第三次飞跃是指数发展曲线的转折点，回到这个坐标点的一些基本概念，是在这个关键CA 2023/06 当代建筑 31点之后认知一切发展变化规律的前提。雅各布斯几乎是在城市学领域意识到“复杂系统”精髓的第一人。这一精髓并不神秘，可以用几个基本概念来表述。这方面的主要成就是由19
10、84年成立的圣塔菲研究所的科学家们完成的，这个机构是研究“复杂系统”的“大本营”。雅各布斯在美国大城市的死与生及其他的一些关于城市学与经济学的写作中，并未涉及关于“复杂系统”的诸多术语，但其基本内容就是关于“复杂系统”的适应性、自组织和涌现。圣塔菲研究所的学者梅拉妮 米歇尔在复杂一书中对“复杂系统”做了简单定义，即复杂系统是由大量组分组成的网络，不存在中央控制，通过简单运作规则产生出复杂的集体行为和复杂的信息处理，并通过学习和进化产生适应性。如果系统有组织的行为不存在内部和外部的控制者或领导者，则称之为自组织。由于简单规则以难以预测的方式产生复杂行为，这种系统的宏观行为有时也被称为涌现。这样就
11、有了复杂系统的另一个定义：具有涌现和自组织行为的系统。2将上述定义中的“复杂系统”置换为“城市”，就可以得到一个更好的认知城市的视角。城市更新是这个“复杂系统”自我迭代的过程，可以将适应性、自组织和涌现三个基本特征的活力指数作为评价城市更新的标准。2.1 适应性2.1 适应性作为一种“复杂系统”，城市的有序复杂性在于它不是单个静态因子的简单聚合，而是基于动态的交互网络，各因子需要在动态的沟通中达成协议。遗传算法之父约翰 霍兰提出“复杂适应系统”的概念，指出“复杂适应系统”是由大量主体组成的系统：系统是可以通过规则来描述的，主体之间通过不断变换规则相互影响，相互学习，以适应环境。3对于城市更新这
12、个“复杂系统”而言，问题之所以变得很复杂，是因为“主体”这个简单的概念被模糊了。城市更新的发起者和收获者往往被认为是一个“想象共同体”，事实上它的参与方既不是一个目标统一的共同主体，其受众也不是一个收益平等的共同主体；相反，不同主体之间存在矛盾和冲突。从整体上看，城市更新是势在必行的系统进化，系统的积极进化不是能量的消极耗散，而是实现更理想化的提升与平衡。因此，主体之间的相互适应非常重要，而承担促使这种适应性发生的任务则往往会落到建筑师的肩上，因为建筑师作为业主实现投资和发展目标的专业顾问，能够建构不同主体之间的学习机制。在人类已经被人工智能学习方式震惊的时代，我们已经意识到通过学习提升适应能
13、力的重要性。2.2 自组织2.2 自组织自组织复杂系统中的秩序自发出现。每一个建筑师都会在项目中植入主观秩序，但这些秩序在客观的运维中往往只存在于表面的形式上，作用力非常小，没有实效，甚至还会形成反作用力。当这种现象成为人们的普遍共识后，设计体系又形成了一种风气，即建筑师成了一种“弱作用力”，而策划方、运维方则成了“主角”，以期系统有更好的运行状态。然而，这只增加了复杂系统的主体元素数量，而没有介入实质性的主要元素城市和建筑的使用者，其中使用者的自组织行为会改变系统的面貌。暂不说像曼哈顿这样棋盘化布局的城市并不比一般的街区式布局的城市更加复杂，像深圳市“城中村”划分每个宅基地的布局方式都是极其
14、枯燥的，但在产业经济中，它们异常令人惊艳，完全符合自组织的定义，即不存在外部指令，系统只按照某种规则各尽其责地自动协调，以形成有序结构。这种有序不是古典意义上的秩序，而是其具有充沛的活力一个自组织能力强的系统，在保持和产生新功能方面有更强的能力。显然，城市的魅力在于其拥有自组织的能力，而不是建筑师使用传统的“他组织”思路一个系统靠外部指令而形成的组织。建筑师除了接受投资者、法规的指令外，还时不时地接受来自其灵魂深处的建筑自主性指令。这些指令是外在的，很难激发建筑或城市的自组织能力。这种说法貌似对建筑师构成了失业的威胁，然而好在建筑设计这个行业还保留着，否则基本的“复杂系统”都不会存在了，更无从
15、评价其好坏。建筑师唯一要了解的是自组织理论的三个基本概念：耗散结构理论、协同论和灾变论。城市是建立在与环境发生物质、能量交换关系基础上的“耗散结构”。系统各个区域的物质和能量分布是极不平衡的，要使这个结构有活力，就要远离平衡状态，保持系统的开放性，促使系统内不同要素之间存在非线性的关联性。城市更新是城市与时代进行物质、能量和时间交换的耗散结构机制。复杂系统自组织从无序到有序结构的内在动力机制在于“协同”。自组织是系统内部元素之间竞争和协同作用的结果，是不断地从无序到有序，再从有序到无序的两种相反运动的动力机制。城市本质上是一个有序的结果，但这个结果永远处于无序的过程，因此城市更新是一种通过协同
16、形成有序的过程。当复杂系统处于一种特殊敏感状态“临界态”时，微小的局部变化都可能被放大为推翻整个系统的力量，这就是“灾变”。近年来，学者何帆开启了他为期30年的研究计划，每年用一本题为变量的报告记录当年发生的微小事件。这些微小变化正成为一种小趋势，即使可能只发生在1%的人口当中，也有可能孕育出下一个时代潮流。所以，“复杂系统”最美妙的地方是在“临界态”抓住一个微妙的机会，让系统产生不可预估的质变。城市更新就是这样的机会，而对机遇的把握则非常依赖于操作者对一些微小事件的敏感度。2.3 涌现2.3 涌现当谈及“复杂系统”时，我们期待这个系统能够出现一种现象“涌现”。许多小的个体在相互作用后会产生一个令人期待的“大整体”具有个体所不具备的特征。城市是由个体建筑构成的，以中国古代的房屋建制为例，单体建筑类型少而单调，但它们的组合构成了千姿百态的城市，这是“涌现”现象的最好案例。城市空间的物质元素是没有生命的，那么城市活力又是如何从这种没有生命的物质中涌现出来的呢？这也是研究“复杂系统”的科学家们在做机制模型时所要解决的问题。约翰 霍兰总结了涌现的发生机制：涌现现象出现在整体大于各部分之和的生成
