“韌性”和“韌性城市”是目前國際社會在防災減災領域使用頻率很高的兩個概念。今年全國兩會上，全國政協(xié)委員、中國建筑西南設計研究院總工程師馮遠提出要建設“韌性城市”，提升城市“免疫力”。本文從“韌性”這一概念出發(fā)，探究“韌性城市”的具體內涵，并分析智慧城市建設在提高城市韌性中的作用，探究智慧城市如何助力提高城市穩(wěn)定性，打造韌性城市。

1 韌性概念的起源

從語言學角度來說，韌性一詞起源于拉丁語“resilio”，意思是“反彈”或“回到原始狀態(tài)”。韌性概念最先被運用于工程學和心理學。16 世紀左右，法語借鑒了這個詞匯“résiler”，含有“撤回或者取消”的意味。這一單詞后來演化為現(xiàn)代英語中的“resile”，并被沿用至今。韌性概念隨著時代的演進也被應用到了不同的學科領域。19世紀中葉，韌性一詞被廣泛應用于機械學，用以描述金屬在外力作用下形變之后復原的能力；20世紀50-80年代，韌性被用于心理學，描述精神受創(chuàng)患者的恢復情況。

這些早期運用注重系統(tǒng)恢復和回到初始狀態(tài)的能力，類似于“恢復力”，此時的韌性概念局限于工程思維，與之后提出的“工程韌性”（engineering resilience）內涵相似。

2 工程韌性、生態(tài)韌性和演進韌性

韌性理論的發(fā)展先后經(jīng)歷了工程韌性、生態(tài)韌性、演進韌性三種觀念的轉變，每一次韌性觀念的轉變都豐富了韌性的概念內涵。其中工程韌性主要應用在工程學領域，是指系統(tǒng)在受到干擾之后恢復到均衡狀態(tài)或穩(wěn)定狀態(tài)的能力；生態(tài)韌性則否定了工程韌性論中單一、穩(wěn)定的均衡態(tài)觀點，強調系統(tǒng)具有多元的均衡態(tài)，極難甚至不可能復原到原來的狀態(tài)，且很有可能轉化到其他的穩(wěn)定狀態(tài)；而演進韌性則強調無論是否存在外界干預，系統(tǒng)的本質都會隨時間產(chǎn)生變化。

工程韌性作為較早的認知觀點，它強調系統(tǒng)均衡狀態(tài)附近的穩(wěn)定性，與穩(wěn)固性和持久性相關，常理解為“彈性”，系統(tǒng)干擾后回到初始平衡態(tài)的速度是其主要度量方式。這種觀點以穩(wěn)定的單一平衡條件為前提，具有假設均衡范式的特征，越來越多的研究和數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)這種假設在現(xiàn)實中很少存在，所以一段時間內工程韌性被視為系統(tǒng)研究中的特例。

生態(tài)韌性的概念由霍林提出，它體現(xiàn)系統(tǒng)不斷調整而適應內外部變化的能力，關注系統(tǒng)相互作用的過程、動力機制及系統(tǒng)功能的存在。由于更側重于動態(tài)系統(tǒng)的持久性，生態(tài)韌性比工程韌性而言更具包容性和進化性?；袅钟?973年在其著作《生態(tài)系統(tǒng)韌性和穩(wěn)定性》（Resilience and Stability of Ecological Systems）中提出，生態(tài)系統(tǒng)的表現(xiàn)行為可以由兩種不同屬性定義，即韌性與穩(wěn)定性，生態(tài)系統(tǒng)韌性即自然系統(tǒng)應對自然或人為原因引起的生態(tài)系統(tǒng)變化時的持久性。霍林在1997年的《工程韌性與生態(tài)韌性》（Engineering Resilience Versus Ecological Resilience）一書中進一步辨析了“生態(tài)韌性”區(qū)別于傳統(tǒng)“工程韌性”概念的特殊之處，指出這兩種不同韌性定義源于對于“穩(wěn)定性”和“平衡”等概念的不同理解。在霍林看來，“工程韌性”關注單一的終極平衡狀態(tài)，用“系統(tǒng)恢復至平衡狀態(tài)的速度”這一指標進行測度，“生態(tài)韌性”則關注系統(tǒng)的進化和發(fā)展，用“系統(tǒng)在向另一個體制（regime）轉換之前能夠承受的擾動量級”這一指標進行測度。對生態(tài)研究領域和依賴于生態(tài)服務的人群來說，“韌性”通常用來描述可持續(xù)相關的特征，相當于“適應能力”或“適應性”。

演進韌性又被稱為社會-生態(tài)韌性，它側重于系統(tǒng)結構、功能的維持，多用系統(tǒng)自組織學習及其改變時吸收干擾和重組的能力度量。韌性聯(lián)盟成員將系統(tǒng)演進韌性的屬性總結為在結構和功能上保持相同控制時可以承受的變化量，能夠進行自我組織以適應變化的程度，建立和增加學習及適應能力的程度。如果說前兩種韌性范式把干擾視為負面影響，演進韌性儼然將擾動看作創(chuàng)造新事物和創(chuàng)新發(fā)展的機會，此時韌性視角已從試圖控制假設穩(wěn)定狀態(tài)下的系統(tǒng)變化轉向管理系統(tǒng)應對、適應和塑造變化的能力。沃克（Walker）等人提出韌性不應該僅僅被視為系統(tǒng)對初始狀態(tài)的一種恢復，而是復雜的社會生態(tài)系統(tǒng)為回應壓力和限制條件而激發(fā)的一種變化（change）、適應（adapt）和改變（transform）的能力。福爾克等人也認為現(xiàn)階段韌性的思想主要著眼于社會生態(tài)系統(tǒng)的三個不同方面，即持續(xù)性角度的韌性（resilience as persistence）、適應性（adaptability）和轉變性（transformability）。

3 韌性城市

20世紀80年代，韌性理論的應用擴展到了災害管理領域，引領了災害領域的學者將關注點從脆弱性轉移到韌性層面上。20 世紀 90 年代末，學者對韌性的研究逐漸從自然生態(tài)學拓展到人類生態(tài)學（human ecology），城市作為人類生態(tài)學的主要組成部分和活動主體，韌性思想也自然而然地被應用到城市研究當中，為韌性城市理論的形成奠定了基礎。韌性城市很早就被歐洲規(guī)劃界提上日程，但真正對其內涵進行闡釋的是國際地方環(huán)境協(xié)會（ICLEI），其更名為可持續(xù)性地方政府后正式提出韌性城市議題。Alberti認為，韌性城市指系統(tǒng)結構變化重組前，城市吸收、化解變化的程度和能力。而可持續(xù)性地方政府對韌性城市做了更深入闡釋，其核心內涵歸結為：在漫長過程中形成面對外來干擾能迅速恢復，承受自身內在變化后能保持相對穩(wěn)定的城市。韌性城市包括兩方面內涵：一方面，城市系統(tǒng)要調整自己并具備抵御外來打擊的能力；另一方面，城市系統(tǒng)要擁有將機遇轉化為優(yōu)勢的能力。

韌性城市的特征很大程度上與韌性系統(tǒng)的特征一致。如埃亨（Ahern）認為韌性城市應該具備多功能性、冗余度和模塊化特征、生態(tài)和社會的多樣性、多尺度的網(wǎng)絡連結性、有適應能力的規(guī)劃和設計這五個方面的特性；戈德沙爾克則從災害的角度給出了災害韌性的八大原則：冗余、多樣、高效、自治、強大、互依、適應、協(xié)作。洛克菲勒基金會提出的韌性城市七大品質最全面也最貼近韌性城市的涵義：反省性（Reflective）、資源富余（Resourceful）、堅固性（Robust）、冗余性（Redundant）、靈活性（Flexible）、兼容性（Inclusive）和整合性（Integrated）。雖學術界的觀點各異，但各種見解也有相通之處，即強調城市系統(tǒng)的冗余性、生態(tài)系統(tǒng)或城市系統(tǒng)的多樣性、堅固性以及高度的適應性。城市韌性建設一方面要降低特定風險或災害的發(fā)生幾率，另一方面追求以人為本的宜居建設和可持續(xù)發(fā)展，以增加城市的“冗余度”來應對不確定性擾動因素的影響。也就是說，城市韌性建設就是要以“防患未然”為原則，不僅要對已經(jīng)出現(xiàn)的城市問題或者潛在風險做到“既病防變”，又要為應對不確定性預留“冗余空間”，即“未病先防”。需要特別指出的是，冗余這一概念在這里并不單單指多余的、浪費的資源，而是指相似功能組件的可用性及跨越尺度的多樣性和功能的復制，冗余性能夠確保在某一組件或某一層次的能力受損時，城市系統(tǒng)功能仍然能夠依靠其他層次正常運轉。

中國對韌性城市的認識最早可追溯到1976年唐山大地震時期，在地震后供水系統(tǒng)搶修中初步認識到供電系統(tǒng)對供水管網(wǎng)的影響。2008年汶川地震的災后重建過程中，城市基礎設計中融入了抗震設計。2016年習近平總書記在唐山地震四十周年祭中發(fā)表關于全面提升社會抵御自然災害的綜合防范能力的重要講話。2017年《北京城市總體規(guī)劃（2016年-2035年）》公開發(fā)布，其中第90條為“加強城市防災減災能力，提高城市韌性”。2018年1月《上海市城市總體規(guī)劃（2017-2035年）》正式發(fā)布，其中第七章提到“加強基礎性、功能型、網(wǎng)絡化的城市基礎設施體系建設，提高市政基礎設施對城市運營的保障能力和服務水平，增加城市應對災害的能力和韌性”。2018年3月中華人民共和國應急管理部成立。2018年11月中國災害防御協(xié)會城鄉(xiāng)韌性與防災減災專業(yè)委員會成立，同步推出了以“推動抗震韌性城鄉(xiāng)建設、提高自然災害防治能力”為主題的《韌性城鄉(xiāng)科學計劃北京宣言（草案）》。2019年，浙江大學成立國內首個韌性城市研究中心，并在韌性防災、智慧運維、建筑群落、水務系統(tǒng)、交通網(wǎng)絡領域發(fā)表了百余篇論文，取得20多項專利。浙江大學韌性城市研究中心提出，韌性城市就是城市能夠憑自身的能力抵御災害，減輕災害損失，并合理的調配資源以從災害中快速恢復過來。長遠的來講，城市能夠從過往的災害事故中學習，提升對災害的適應能力。根據(jù)這一定義，韌性被細分為五個特性，即魯棒性（Robustness，又稱堅固性）、可恢復性（Rapidity）、冗余性（Redundancy）、智慧性（Resourcefulness）、適應性（Adaptive），并從技術（Technical）、組織（Organization）、社會（Society）、經(jīng)濟（Economic）四個維度衡量城市韌性。

4 智慧城市與韌性城市

韌性城市的定義雖然不夠統(tǒng)一，但無論韌性要素如何劃分和考量，其都在強調城市要素的抗擾動性、冗余性、多元性、人源性（以人為本）和學習性等特征。而智慧城市主要呈現(xiàn)出以下幾個方面的韌性特征：一是利用智能網(wǎng)絡提升城市治理和經(jīng)濟發(fā)展的效率，以及公共服務的包容度；二是利用大數(shù)據(jù)和智能城市平臺構建開放的、公眾參與的社會經(jīng)濟發(fā)展環(huán)境；三是利用技術和城市空間、社會關系的融合，促進社會和環(huán)境的福利最大化；四是利用技術和大數(shù)據(jù)分析提升城市應急和響應的能力。

由于智慧城市和韌性城市的目的之一都是增強城市應對突發(fā)事件的能力，因此而智慧城市的建設在很多方面迎合了韌性城市的要求。

如智慧安防通過實時犯罪監(jiān)控地圖、預測性警務、自然災害（氣候風險）監(jiān)測與評估、城市信息管理、城市災害救助和防災減災系統(tǒng)，增強了城市的系統(tǒng)性和抗擾動性。智慧水務通過水資源監(jiān)控及調度系統(tǒng)、水循環(huán)和再利用系統(tǒng)開展水污染治理、防洪泄洪管理和飲用水安全評估與管理，增強了城市的冗余與抗擾動性。智慧交通公共交通和綠色交通的比例提升，降低能源消耗，提高生活質量和改善空氣質量；通過實施交通細心監(jiān)控來提高交通路網(wǎng)的運營效率；利用監(jiān)測系統(tǒng)和跨網(wǎng)絡交通數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)來延長資產(chǎn)生命周期，提高對突發(fā)交通事件的報告和反應能力，減少交通事故的發(fā)生率和死亡率……這一系列的措施增強了城市的冗余性、系統(tǒng)性、多元性和抗擾動性，增強了城市的韌性。

然而智慧城市的手段是信息化、智能化，清潔、高效是智慧城市的指導思想之一，而韌性城市卻以增強城市穩(wěn)定性為目標，并要求一定程度的冗余。這兩者有一定的矛盾，因此智慧城市與韌性城市的建設要求并不完全重合。

大數(shù)據(jù)平臺和人工智能等類腦智能技術得到廣泛發(fā)展和布局，“城市大腦”、“智能中樞”是未來城市碎片化數(shù)據(jù)獲得整合和系統(tǒng)性處理的核心技術，但技術在城市中的廣泛應用需要基于核心技術的自主研發(fā)，同時考慮技術發(fā)展的成熟度、可靠性以及與基礎設施的融合性。

首先，關鍵性基礎設施的智能化互聯(lián)化加強了基礎設施系統(tǒng)之間的相互依賴，一個子系統(tǒng)的基礎設施故障可以在不同網(wǎng)絡層面產(chǎn)生“鏈式反應”，甚至引發(fā)社會危機和經(jīng)濟危機。其次，基礎設施的智能化，加劇基礎設施在網(wǎng)絡病毒攻擊下的暴露程度。特別是隨著城市治理和服務供給對全景控制以及智能技術的高度依賴，更要求嵌入基礎設施的技術需要研發(fā)的獨立性和性能上的抗干擾。城市面對日益復雜、疊加的風險沖擊，信息技術在城市基礎設施上的疊加建設，也需要建立信息化韌性架構，根據(jù)城市系統(tǒng)的生命力需求，適度選擇性和穩(wěn)速提高關鍵性基礎設施的“冗余”性，確保各個城市在子系統(tǒng)發(fā)生中斷情況下仍然能夠保持正常運轉的能力。

5 思考與建議

（一）以數(shù)據(jù)平臺助力提升城市韌性，將韌性要素納入智慧城市評價體系

智慧城市建設要引入風險意識，將應對城市突發(fā)性和緩發(fā)性災害的目標納入智慧城市規(guī)劃和評價指標體系，以促進運用大數(shù)據(jù)技術助力城市規(guī)劃，提升城市的韌性規(guī)劃和管理能力。近年來，全球城市不僅面臨各種突發(fā)性風險如颶風、洪水、地震等災害的沖擊，也不得不面臨大量緩發(fā)性風險如海平面上升等給基礎設施和人口帶來的潛在風險。但由于風險的不確定性和鏈式反應，城市規(guī)劃和管理者在缺乏城市關鍵要素的動態(tài)數(shù)據(jù)條件下，無法提出一套系統(tǒng)的且具有前瞻性的風險響應方案，或者城市韌性的提升策略。

因此，數(shù)據(jù)技術和城市空間的規(guī)劃相結合正在成為發(fā)展趨勢。數(shù)據(jù)驅動下的韌性城市規(guī)劃是基于對未來潛在風險影響的量化分析。紐約在《紐約規(guī)劃2050》中整合人口、氣候、自然資源、城市基礎設施等多個領域的數(shù)據(jù)，分析各種基礎設施在不同氣候風險作用下的承載能力變化，并開發(fā)洪水、颶風等風險預測地圖等相關城市規(guī)劃工具，以分析未來風險對經(jīng)濟、人口以及建筑的潛在風險和相應的響應機制。此外，日本、倫敦、巴黎均在城市2050規(guī)劃中強調利用數(shù)據(jù)和科技指導城市基礎設施的綠色投資和建設；SCIMI智慧城市評價指標系統(tǒng)將氣候韌性規(guī)劃納入智慧環(huán)保的評價指標中，促進了阿姆斯特丹通過智能化建設防范氣候風險。

（二）以韌性思維引導智慧城市規(guī)劃，以多元治理結構促進智慧韌性城市建設

所謂韌性思維是強調城市復雜系統(tǒng)應對未來不確定性的自我調節(jié)能力。以韌性思維引導智慧城市建設有兩個關鍵點：一是未來的不確定性；二是城市自我調節(jié)能力。無論是城市內部因素如城市需求、技術發(fā)展等，還是城市外部環(huán)境如全球政治經(jīng)濟的演變，都面對無法預估的不確定性。當前，智慧城市建設強調系統(tǒng)性，旨在通過數(shù)據(jù)整合和大數(shù)據(jù)分析技術，以系統(tǒng)工程模式預測和適應未來城市需求變化。但是，技術本身發(fā)展也存在不確定性，單純依靠技術無法適應未來不確定性環(huán)境。因此，大數(shù)據(jù)技術和城市“智慧大腦”建設不應該是智慧城市規(guī)劃和建設的核心，而是解決可預期社會問題如人口激增和基礎設施供給緊張等矛盾的工具，是研判城市未來潛在風險的“智慧大腦”。

城市要應對不確定性，需要更有韌性的自我調節(jié)和自組織能力。這種自調節(jié)和自組織的能力，關鍵從來不是技術，而是城市中的人。智慧城市規(guī)劃需要以企業(yè)和公眾等城市人為核心，鼓勵城市多元主體參與智慧城市建設，以多元主體的技術需求促進多元智慧行業(yè)的融合發(fā)展。正如《智慧倫敦規(guī)劃》、《智慧紐約規(guī)劃》都強調數(shù)字技術與城市基礎設施的融合，但這種融合是以自下而上的市場需求和公眾參與為前提；倫敦和紐約的智慧規(guī)劃也強調要搶占大數(shù)據(jù)和人工智能發(fā)展的高地，但戰(zhàn)略的核心是提高城市人對數(shù)字技術的應用技能和市場對數(shù)字基礎設施的創(chuàng)新需求。因此，智慧城市建設需要多元主體的共同參與，以人為核心，通過大數(shù)據(jù)和人工智能與城市基礎設施的融合發(fā)展，為城市未來應對潛在風險和不確定性預留“冗余”空間。

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