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【规划师论坛2】城市生命视角下的人工智能规划理论与模型
规划师杂志社   2018-12-21 11:21:58
 
工智能技术开始展现出色的性能,但是由于技术自身仍处在发展的过程中,以及城市的复杂性远远超过任何一个已知的人工系统,距离全面提升城市规划各项业务的“智能”仍存在较大差距。

    笔者认为,将人工智能技术导入城市研究领域,能提升人们理解城市人工环境的能力、加强人脑智能和人工智能之间的共生关系,体现在:①人工智能技术自身从单纯的计算机前沿技术走向应对复杂场景的跨领域复合技术;②新一代人工智能技术将在较长的时间内深刻影响中国城市规划行业的发展;③城市规划未来将依托新一代人工智能技术,发育出城市感知、城市计算、城市模拟及城市决策等方面的全新技术,并产生新的分支领域 — 城市智能规划(City Intelligent Planning,CIP)。

二 城市智能规划的理论基础

(一)基本认知:未来城市是智能的生命体

    城市规划技术的发展必须建立在认知城市的基础上。1967 年,建筑师埃罗·萨里宁(Eero Saarinen)提出“城市是个有机体”的理念,此后人们经常把城市与生物有机体进行类比,并开始运用生命的基本特征来诠释城市现象。随着城市的发展及城市规划学科的成熟,“城市生命体”思想逐渐被越来越多的学者认同。城市现象与生命现象存在诸多相似之处:城市和生命都具有复杂、自组织及主体性等基本特性,城市内部的组织运转、对外的应激反应等现象,在不断拉近城市与生命两个概念的距离,也促使了人们对于城市认识的根本性变化。

    在 2010上海世博园区的规划设计中,同济大学吴志强教授正式提出将整个园区作为一个微缩的城市生命体来看待,在规划、建设运营及后续利用的全生命周期中,集成生态技术支撑园区内部要素与外部环境的新陈代谢,来实现园区的可持续发展,这成为上海世博会的基本理念 。对于城市生命体的理论研究也在不断发展,姜仁荣等人在文献整理的基础上,提出城市生命体是在人类社会发展过程中一定区域内形成的、以非农业人口为主体的,人口、经济、政治、文化高度聚集的,具有新陈代谢、自适应、应激性、生长发育和遗传变异等典型生命特征的复杂巨系统。笔者认为,认识到城市是一个生命体,是在城市规划领域应用前沿技术的一项前提,包括大数据、云计算、移动互联网及人工智能等在内的技术研究和研发工作,必须顺应城市生命演化的趋势,才能够充分发挥对于城市规划的提升价值。

    首先,充分认识到城市是一个复杂的自我完善的生命体。伦敦大学学院教授迈克尔·巴蒂(Michael Batty)是复杂性理论及城市建模的先驱。他在《城市与复杂性》一书中提出“城市呈现出多方面复杂性,体现在:城市是由世界各地的联系网络所组成的,包括贸易、社会交往,甚至包括以互联网传播而变成全球性的知识网络”。在复杂性理论的支撑下,他引入一种基于元胞自动机的计算模型来模拟城市与外部复杂环境的关联。笔者认为这是城市规划在智能化方向的一项重要探索,不同于静态数据分析,这种方法以动态模型诠释了城市生命的演化过程。城市复杂性的另一体现是自身的多系统共生。城市像人体一样由一系列子系统构成,如将城市交通对应人体的循环系统、大气环境对应呼吸系统、能源生产对应消化系统等(图1)。单个系统包含完整的节点 (Node)、网络(Network)和流动要素(Flow),系统之间的相互支撑、协同工作保证了城市生命体的正常运转。因此,认知城市问题只有从单一系统的分析转变成系统关联的复杂计算,才能从根本上突破传统规划研究分析的局限性,这为城市规划技术的智能化提供了一个重要思路。

    其次,充分认识到城市生命体正在走向更智能的高级阶段。2008 年 IBM公司提出智慧地球的概念,并在此基础上衍生出智慧城市 —   城市信息化的高级阶段,其特征是使城市更透彻感知、更广泛互联互通及更智能化。IBM公司认为,城市的智能化得益于21世纪以来信息通信技术(ICT)的发展,使得对城市系统的关键数据从静态的处理转变为动态的采集、分析和反馈,进而实现对于市民生活、环境、公共安全及服务产业等各方面需求的智能应对。2012年中国工程院在重大咨询研究项目《中国智能城市建设与推进战略研究》中正式提出智能城市的概念,包括城市建设的智能化发展、城市信息的智能化发展、城市产业的智能化发展及城市管理的智能化发展四个部分。这反映出城市的智能化已经远超技术的范畴,是面向整个社会发展的全方面智能提升。城市发展在经历了充分的“身体”成长期之后,将会发育出一套提升城市“智力”水平的中枢神经系统,其包含两个层面:①应对城市作为完整生命体的智能化,发育城市智能的指挥与决策系统;②应对城市生命各系统的智能化,发育多元化的智能城市应用系统。2015 年


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