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龙瀛:新城市科学——技术、数据、变革与应用

2023-11-24 09:22

导读

9月23日至25日,2022/2023中国城市规划年会在武汉召开,由中国城市规划学会城市规划新技术应用专委会承办的专题会议二“新技术赋能规划”于9月24-25日成功举办。会上,龙瀛教授作题为《新城市科学:技术、数据、变革与应用》的特邀主题报告,从新城市科学的发展脉络、新的城市科学、基于新城市科学创造未来城市等三方面进行分享。

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龙  瀛  学会城市规划新技术应用专委会副主任委员,清华大学建筑学院研究员

一、新城市科学的发展脉络

新城市科学研究城市的方法,一直都和技术发展一脉相承,一二三四次的工业革命,每一次城市的变化,研究城市的手段也发生变化,最开始一百多年前的时候,研究城市手段很单一,靠个人观察,初步的坐马车、步行调查,当时有农业区位论、工业区位论,很静态,很概括,这是当年研究城市的方法。

2005年格迪斯在《进化中的城市》中提出科学研究城市,要调查、分析、规划,这是第一次城市科学的出现。后来又有所谓的复杂的学派,认为城市太复杂了,所以有复杂学派。值得一说的是,当时城市科学发展比较缓慢,直到第四次工业革命开始,第一次科研范式的开始,大数据、人工智能在第四次工业革命产生。新的工业革命之后,科研范式发生了变化,各个学科都开始共同关注数据和计算。

2013年的时候,麦克·巴蒂写了一本书,引起很大的讨论,第一次提出新城市科学这个概念,他说所谓的新城市科学是利用过去二十到二十五年发展出来的技术和方法,基于复杂性的科学,就是复杂学派,反映的是离散性,非常微观、自下而上的思想及演进的视角。

2013年麦克·巴蒂是站在2013年,往之前来看,看到1993、看到2003年,到2023年,十年过去了,过去这十年更波澜壮阔,对于城市计算、城市科学,过去十年技术的渗透远比原来深刻的多,很多新鲜事物都是过去十年发展的。在那本书基础之上,以下将就对十年之后新城市科学的认识展开讨论。新城市科学是新的城市科学,利用新的数据、新的方法、新的技术来研究城市。麦克巴蒂那本书写得不一样,同时它也是新城市的科学,研究受到颠覆性技术影响的城市,也关注其在未来城市中的应用。

二、新的城市科学

新的城市科学(技术和数据)

新的城市科学只有在过去十多年开始,或者十五年左右,对于城市科学家我们才真正地有机会把我们城市作为实验室,或者把我们的城市作为试验场,有一些大数据、开放数据能够分析研究城市,现在还可以主动采一些数据分析城市,诊断城市问题,甚至我们还可以做一些试验,核心就是城市实验室,原来城市科学家很难把城市作为实验室来看待,靠小规模调查、问卷、访谈,谈不上是真正的实验室。所以新的城市科学这一块,核心就是新技术、新方法。

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传统的数据就是左下角的时间、空间非常粗糙,过去一些年,大家做了很多工作,可以抓住一些数据进行分析,但是这些还不够。未来数据空间密度还会不断的增加,比如每个椅子都有传感设备,学术边界都有可能打破,新的数据可以从孔看城市,现在有太多城市的图片,城市图片有三种,一种是空中看的,一种是地面看的,还有从社会上感知的。有的图片算法还不够成熟,所以现在很多深度学习的算法从相对成熟慢慢走向成熟,从空中看的,地面看的,大量的图片研究工作,不光我们团队,国内的,还有学界的、业界的,还可以手机收集数据,手机数据空间分辨率不够高,未来5G到来,空间分辨率会更高,支持城市改造等等。还可以和互联网公司合作获取一些数据。

目前还有很多新的方法、新的数据在时空、精度上有了突破,在方法上,让我们的算力可以针对数据开展计算,成为更好的可能,比如说有很多的可视化的方法,自然语言处理的方法,比如LDA主题模型,BERT预训练语言模型。文字数据在城市中大量存在的,每个人发的朋友圈,发微博文字,键盘输入的文字,街头巷尾小广告的文字,有些文字如何自动化处理,都是靠一些这样的方法。我们还可以不到现场,远程调研场地,拿城市空间作为实验室,例如遥感、街景这种成为可能。还有一些深度学习,可以做一些图像分类分割,检测、迁移等等,甚至还可以,比如说SegmentAnything这种模型,自动对图片里面进行分割,还有在线的调查等等。

在新的城市科学里面,一共分三个方面,新的数据、新的方法,可视化的方法、分析的方法,还有新的技术手段。对于城市科学家来说,我们得有装备,得有设备,什么设备,我们来做试验,这里面做了一个展示,要做主动的城市感知,要把获取数据的能力掌握在城市科学家,掌握在国土空间规划师或者城市规划师,掌握在设计师自己手上,而不是完全地依赖于买一些数据,抓一些数据,那些精度不够,不是专门为我们行业、领域打造的。作为科学家,应该主动构建试验平台,主动获得数据,这非常重要,只有我们领域才更懂我们要做什么,所以我们要设置固定感知模式,移动感知模式等等。当今中国有几个城市,不同规模都构建了监测网络,主动感知数据,可以在移动传感设备、固定传感设备上,比如西宁,2022年春天,我到西宁雇了三台车,把西宁主城跑了1500公里,无缝的,大街小巷都扫了一遍,我们获得了它的视觉传感设备,获得自然环境等等各个方面,来做城市更新工作,帮助他们找城市空间中脏乱差的问题和低效的问题。2023年3月份又重扫一遍进行了对比,真正把西宁主城作为我们实验室,试验场,一直地观测城市空间,这就是城市更新工作。

我们还有固定设备,穿戴式设备,我们领域可以由很多设备来做试验,获得我们的数据,再回到实验室做计算、做分析。最后我们还可以做一些试验,可以看人的一些行为的变化,真正把人分组。

新城市的科学(技术和变革)

有了新的数据、新的方法、新的技术来获得数据、做试验,做计算,诊断城市问题。新城市的科学除了方法层面上,本体层面上技术和城市的关系更值得我们关注。它反映的是技术,反映的是变革。

客观地说,这个时代没有什么是不变的,我们每个人的时间,我们上课的方式等等,我们虚拟的、孪生的,所以每个人都发生了变化,每个人的选择,每个人的偏好,还有城市空间很多也发生了变化。昨天我在武汉参观了一个寺庙,是一个伊斯兰风格的建筑物,里面装的是佛教的内容,这很有意思,原来我们一直在说形式要追随功能,现在我认为这两个方面,其实有很多诡异的变化。

个人的数字化,时间的碎片化,我们有线上活动,有前台活动,还有后台活动,诸位肉身在这里听报告,但是你的后台活动说不定在干什么,这就是个人发生很多的变化,我们的生产、服务都发生很多的变化。我们产品投入的流动、定制、居家、自住,现在迫切需要关注受颠覆性技术影响下的城市,所谓新的城市,新的城市规划原理是什么?背后的规律是什么?例如居住,现在居住可能有一些城市研究反映越来越扁平,受到区位影响和品质影响,在里面的构成正在发生一些转变。

有科学家专门研究居住的线条,办公更是如此,什么是办公,在哪里办公,办什么公,都发生了很多变化,所以办公、写字楼空置有很多讨论,很多学者在关注共享办公。我们课题组正在关注场所办公、远程办公,能减多少碳,现在有硕士生专门关注,针对远程办公,第三场所办公,空间设计在不同程度如何应对。

交通方面,共享办公和无人驾驶,可能会重新定义我们的城市,让我们移动中可以活动,活动中可以移动,拓展每个人24小时的时间。这个时候我们的城市空间概念怎么办,规划师该如何应对,这种新的城市,受技术深度重塑的城市,更需要我们做一些扎实的工作。我们规划设计的专业,是我们的学科、我们的领域,我们生而是为要面向未来的创造,我们创造未来的时候,创造出的未来,没有考虑到当下正在发生的深刻的变化,以及技术推演,未来可能发生的重塑,做出来也是不实的。

休闲也是如此,我课题组的一位研究生专门研究北京休闲方式和休闲区位变化,从他的研究发现,过去五年,北京休闲活动正在逐渐往地块里面渗透,正在往建筑物上面渗透,这都是挑战传统的商业法则。

一些先知先觉的学者们开始关注新的城市空间的类型、要素、设施等等,它们背后的规律,这都是我们能看到的。

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从综述上来看,有15%以上说新的事物、新的空间是有双重效应的,有正外部性也有负外部性,需要我们开展深入研究工作,才能趋利避害。技术都重塑城市空间了,哪些是好的,哪些是不好的,管理者的决策如何跟上尤为重要。

国内有一些先锋的团队都已经开展这样的工作了,南大的甄峰老师团队研究ICT影响;王德老师、柴彦威老师关注虚实空间,中山大学李郇老师关注机器换人,罗震东老师团队关注淘宝村、外卖工厂;牛强老师关注OMO;我们团队关注屏幕使用、远程办公、无人物流、未来城市空间等等。这非常重要,因为城市科学家们有义务、有职责先知先觉,敏感地闻到新城市的到来,开展研究工作,支持引导我们的实践。

三、基于新城市科学创造未来城市

知道了新的城市格局,我们如何创造未来呢?传统上,我们有很多计算机辅助规划、CAD等,当年的模式都是方法层面上的支持,还有一些建筑领域,城市设计方面支持的生成式设计,这都是支持方案的设计,产生了一定的作用,但仍然是还不够。未来是什么?我给出一个三角形理论如下。

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左下位置是空间干预,我们传统的设计很重要;右下是场所营造,社会层面,参与式规划。空间干预针对物质空间,我觉得这还不够,现在有数字创新,即技术涂层。它给空间赋能,也给场所营造提供空间,但是这个光赋能还不够,光有数字创新还不够,核心还是空间干预,如果有了好的空间干预,我们的效能、品质是1,有好的场所营造,我们的品质是10,有好的数字创新,我们的品质是100。核心还是要把空间干预做好,数字创新是一个赋能。

我们在调查中,把整个不同排名的全球前四百名的建筑事务所都扫描了一遍,发现这种数字创新已经被国际、国内最先锋的设计机构,大规模地拥抱,同时90%多都已经落实。

国内和国外有很多学位项目都与城市科学有关系,这对城市科学家来说是一个最好的时代,我们有了技术方法,有了工具,有了数据。

另外一个好的时代的现象是技术重塑了城市,我们的研究对象发生了变化,这不是好事吗?一个事情发生变化才是好事。不光我们现在方法有手段,研究对象也变了,有很多机会了,所以这是一个最好的时代。

供稿单位:学会城市规划新技术应用专委会

*本文根据现场报告整理,已经专家审核。

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