新浪科技

科学大家|新基建下的城市未来:用科学规律解决城市问题

新浪科技

关注
《新闻联播》|深圳:智能化精细化 “绣”出城市幸福感

出品:新浪科技《科学大家》 墨子沙龙

苏运升:同济大学设计创意学院教授、上海国际设计创新研究院常务副院长。

以下视频和内容来自墨子沙龙“大都市挑战”活动(2021年3月)。

很高兴能够在墨子沙龙跟大家交流,我原来是建筑城规学院学城市规划的,后来到了设计创意学院,主要负责城市里面的产品跟服务体系的提升。

我们在上海从2005年到2010年,花了五年时间,整合了当时最先进的城市技术,做了上海世博会。五年时间里我们修建了3.28平方公里的核心区,和五点多平方公里的扩展区。建成以后,2010年半年的时间里吸引了7300万人次的流量到园区来参观。这个记录是人类建城史上从来没有过的一个成果。

城市发展的nature、culture和future

今天中国进入到一个全新的城市建设时代,可以叫“新基建”,也可以说是换道超车、转型升级、摆脱土地经济,这和过去30年的机制很不一样。今天我带来三个关键词,nature、culture和future,在英文上很押韵。那么这三个关键词怎么理解呢?

首先第一点是自然(nature)。我博士期间师从吴志强院士,毕业论文叫“新能源城市设计建造运营机制研究”,是探讨能源问题的。吴院士当时设定了一个结构,他认为影响城市发展的几个关键性因素,就像物理学里要研究的基本粒子一样。其中第一个要素就是能源。

最早人类钻木取火,后来人类学会了种植粮食,然后定居,建立了城市。工业革命在欧洲兴起后,人类开始挖掘地下的煤炭,产生了工业文明。第二次工业革命后石油成为能源的主角,促生了石油经济。而目前我们正在处在从石油这种化石能源转向天然气、氢气这些气态能源的过程中,再往后毫无疑问就是更无形的,比如风能、太阳能,以及可能终极的核聚变。在整个能源史的演化过程中,能源越来越清洁,转换的时间效率也越来越高。

第二点,我们要研究我们的文化(culture)。我硕士师从的是阮仪三教授,他号称是古城卫士。我跟着阮教授从1996年开始,走遍了江南六镇,还去了丽江,平遥这样的中国古镇。文化是人创造的,在自然文明史中间,人类基于本地的气候条件,演化出了不同的文化,也创造了各异的城市。

至于未来(future),这一方面,就是今天我们要讨论的。把这三个层叠起来,最下面是自然层,就是指的是千百年来的从自然演化到后面的基础设施开发;中间是文化层,核心就在于人的创造;而最上面的未来层,最显著的就是当今蓬勃发展的智能硬件和大数据,也我们现在未来城市研究里头的最关注的。

摩尔定律:从芯片到城市

摩尔定律指出,每18个月芯片上的电子元器件数都会翻倍。而芯片和人脑,一个是硅基的生命,一个是碳基的生命,二者的互动和交流,使得当我们观察的尺度放大以后,会发现在城市尺度上,每平方公里芯片的数量也会像硅片上面电子管的数量一样,也在、不断地翻倍。信息量的提升,电子元器件密度的提高,最后导致城市的运算的速度更快。

城市的摩尔定律

原来城市是靠人脑的集聚来提高运算速度的,而现在芯片的加入,使得每平方公里向外输出的信息量、向内交流的信息量也会不断的倍增,因此大家看到的城市就像芯片一样的不断在进化。我国城市规划最近也开始出现了重要的转型,从世博会以来,过去这几年国内的城市规划行业和海外相比明显突飞猛进。这一方面依赖政府的赋能和授权,另一方面我们可以获得更多的数据,通过大数据、人工智能领域,推进算法的城市规划——这和二战以来经典的城市规划已经有了本质的区别。

和芯片的发展历程经历了代际进化一样,城市也会出现代际上的进化。起初成功的是德国的模式。德国没有超大城市,每个城市人口都在200万以下,通过互相连接形成城镇组。后来在美国出现了像曼哈顿这种超级计算机式的这种城市,它把人脑以更高密度汇聚在一起,获得更高的算力,实现了一次代际进化。

今天东亚模式的城市实际上则像多核计算机,东京、新加坡、香港、上海,每一个可能都达到曼哈顿的这种强度,但是它们又是多核联动的,美国这种单中心城市显然就落后了。中国与美国之争中大家看到的是科技战、经济战或者是能源战,其实还有一个是城市模式的竞争。我们有信心说时间在我们这里,是因为我们这种城市模式的算力是超过他们的。这么多人汇集在多核的CPU上面计算,长跑下来他们肯定就不行了。这就是文明的跃迁——从欧洲的崛起到美国的强大,再到二战后的亚洲四小龙,直到我们中国。当然中国不是终点文明的波会继续往下传,传到印度和非洲。而每个阶段的经验,都是不能照搬到下个阶段的。

City being的三个层级

我们在上海世博会提出来的主题词叫城市生命。在1930年的雅典宪章,我们把城市比喻成机器;1970年的马丘比丘宪章,我们又把城市比喻成有机体,有机体和现在我们提出来的生命体有一个最大的区别,就是有机体是没有大脑的,但当时已经觉得比机器好很多了。现在我们说生命体,是指现在的城市已经有了大脑,会有正反馈和负反馈,甚至还会有情绪,它会报复你。我们把这样有生命的城市叫做city being,是借鉴human being创造的一个原本没有的词。City being是一个新的物种,在这样的一个场景的描述中,我们用这种结构来表达我们对未来城市的想象。

这种想象上层是不可见的、无形的、没有空间属性的技术。中间这一层是造物,从技术转化为互相连接的智能模块,这是工业设计的内容。而最下层则是把这些模块进一步的落到城市的场景中间去,这个是城市规划要干的事情。

中层的智能模块是工业界特别关注的,它其实在不同的尺度上都会同时出现。比如从智慧的电器,到智慧的房间、智慧的建筑,乃至智慧的社区。这些模块都是帮助城市机体逐渐智能化的,等于在城市中产生很多神经元,它们互相通讯,实现信息的交流。

把模块放到城市里面去,就会产生选址的问题。在什么样的地方投放模块,才能实现综合效益的最大化,是城市规划中一个重要的命题。

疫情中模块落地的实践

今年在疫情期间,我们做了一个把模块落地到城市里的实验,这个实验应该讲还是非常成功的。

首先是造物,我们创造了一种新的模块——用气球和气拱实现的具有隔离作用的简易生物负压实验室。造物之后我们要监测全球的大数据,来确定在何时何地投放才能使这种模块对遏制疫情的作用能达到最大化。这整个过程和跟我刚才提到的三层模型高度匹配。

我们设计的初衷就是要用飞机能够运输,所以在后来整个疫情导致海运全部停止,集装箱运不出去的情况下,我们可以把生物负压实验室通过飞机投放到到全球各地。这些模块在沙特、贝宁、多哥、哈萨克斯坦,包括北京、哈尔滨,还有最近在河北的石家庄,都发挥了重要的作用,证明了我们原来说的方法论。 

最近疫情期间快递都堆在小区门口,在疫苗还没打完的情况,抗疫常态化的背景下,大家对和快递员的接触还是很小心。怎么样可以实现快递员不进小区,但是快递能够进去呢?我去年辅导毕业设计做出来的一个案例,就是通过双面快递柜。但是我们现在还有一个很重要的想法,就是说实现未来最后一公里还可以用机器人和无人机,可以把你的快递送到你门口,或者是投递到你阳台。这样的话就把我们原来的传统的机器一样的小区,变成跟机器人互动的一个空间。这是我们城市不断进化的一个代表的案例。

这种模块的落地所需要的经济基础可以通过众筹的方法来实现,当然也有更加灵活的方式。举个例子,像印度现在缺厕所。其实厕所很简单,出地的人说我要一个公共厕所,我们就可以免费给你一个厕所,只不过按次收费。周边的社区买年卡可能可以免费或者非常便宜,但是外来的游客就提高一些收费。此外通过一些粪便的干化处理,并和周边的农户形成提供肥料的协议,就可以很快回本。

最后大家回过来看,今天很多城市问题的解决,都在于对于城市管理的理解水平的提高。把城市的范式和理论底层的一些事情梳理清楚以后,有利于我们未来不会泛政治化的去理解城市进化。

用科学的方式去看待城市的发展,用科学的规律去解决城市的问题,还需要有一套正确的新逻辑:首先是社会创新,然后是技术创新设计,后来是资本,最后是政府。这是很重要的逻辑和顺序。过去我们中国采取的是政府主导,然后找开发商来,然后解决社会问题,最后技术方案。而现在我们把城市作为真正的生活实验室,首先打造一个原型,用媒体的宣传把需求发布出去。需求发布出去之后用技术问题去解决,然后打包成的商业模型,最后用资本投资和产业基金的方式去推动它。政府无非是要打造一个创新特区,给足政策,加速发展。

今天有机会在墨子沙龙上跟大家交流,最后我想说的是,希望大家都能回归到基本的科学看待这个城市,能够让城市进化的时候,让城市里头的方方面面的人都能够参与进来,这才是一个合理的城市进化的路径。

谢谢大家。

加载中...