智慧城市中的智能灰空間構(gòu)想

文／景 碩 山東大學(xué)土建與水利學(xué)院 碩 士

寧 荍 山東大學(xué)土建與水利學(xué)院 副教授（通訊作者）

劉煥杰 天津大學(xué)建筑學(xué)院 碩 士

引言

隨著智慧城市的發(fā)展越來越快，人們對自然的依賴性也越來越強(qiáng)，智慧城市中的智能灰空間的存在與發(fā)展就顯得尤為重要了。

1 相關(guān)概念

1.1 智慧城市

隨著智慧城市的發(fā)展越來越快，人們對自然的依賴性也越來越強(qiáng)，智慧城市中的智能灰空間的存在與發(fā)展就顯得尤為重要了。

由于“智慧城市”內(nèi)涵的復(fù)雜性，在不同的語境下，其概念不同。首先“智慧城市”一詞源自于業(yè)內(nèi)對IBM 公司“smart city”的翻譯，引申義指具有智慧的城市。然而，隨著對智慧城市這一概念的深入研究和行業(yè)分化，產(chǎn)生了許多不同的引申義，比如，在實(shí)際建造語境中“智慧城市”意指整個(gè)建成的城市系統(tǒng)；在物聯(lián)網(wǎng)智能管理系統(tǒng)語境中則意指具有某種特定功能的管理系統(tǒng)；在宏觀的“智慧城市”頂層設(shè)計(jì)中則指代虛擬的概念設(shè)計(jì)等。參考2016 年聯(lián)合國對智慧城市的定義：“利用大數(shù)據(jù)技術(shù)、清潔能源技術(shù)以及創(chuàng)新交通技術(shù)帶來的機(jī)會(huì)，為居民提供更環(huán)保的服務(wù)和出行選擇，從而促進(jìn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)增長并提高城市中的各類服務(wù)水平。”[1]本文中出現(xiàn)的“智慧城市”指的是可以滿足上述要求的整體城市系統(tǒng)。

1.2 智能灰空間

根據(jù)日本現(xiàn)代建筑大師黑川紀(jì)章的“灰空間”建筑理論[2]，灰空間在建筑設(shè)計(jì)語境中是指邊界模糊不清的空間，描述了一種具有不確定性的空間屬性，在灰空間中的使用者具有發(fā)生更多行動(dòng)路線的可能性，故灰空間因?yàn)檫吔绲娜狈υ跍p少對原有場地破壞的同時(shí)提供了更多的使用空間。智能灰空間亦是一個(gè)抽象概念，描述的是在建造完成后智慧城市中的邊界空間。與“灰空間”不同的是，“智能灰空間”的范圍更廣，因選取的智能設(shè)備規(guī)模和數(shù)量的不同而呈現(xiàn)的智能灰空間的研究量級(jí)也相差極大，不只局限于依托某一建筑構(gòu)件的相鄰空間。智能灰空間的使用者與受眾也從人類主體轉(zhuǎn)變?yōu)榕c智能灰空間相鄰的周邊環(huán)境——人類、自然構(gòu)成物。從智能灰空間的具體形態(tài)上探討時(shí)，因城市邊界本身具有彈性變化，當(dāng)城市的智能化程度提高，城市邊界的可控性變強(qiáng)，這些波動(dòng)變化的城市空間即“智能灰空間”。

2 智慧城市中的智能灰空間構(gòu)想

2.1 智慧城市的理想模型

城市是人類文明的重要載體，其最少的空間承載著更多的可能性[3]。城市和自然環(huán)境相互依存，同時(shí)共生，但城市的出現(xiàn)是基于人類文明對自然環(huán)境的改變而形成的。因此，從城市整體視角來看，承載著人類社會(huì)的城市是作為自然環(huán)境的“外來物”存在于自然環(huán)境之中；從城市的局部——建筑單元來看，城市中又糅合了自然景觀的元素，作為城市單元的“建筑”則是一個(gè)個(gè)單一的“外來物”在自然環(huán)境中存在著。不管從城市的宏觀還是建筑單體的微觀視角，智慧城市的建設(shè)無疑給人類文明、城市、自然環(huán)境三者的關(guān)系提供了彼此互動(dòng)關(guān)系的松動(dòng)，或者說提供了新的可能性。

存在于智慧城市中的設(shè)備在收集數(shù)據(jù)處理命令的同時(shí)，影響著城市的邊界，即城市的邊界因智能設(shè)備的數(shù)據(jù)處理能力產(chǎn)生波動(dòng)，這種波動(dòng)以“聲光熱”和物理空間的智能化變化來體現(xiàn)，深刻地影響著人類、自然環(huán)境和其他生態(tài)物種的存在形態(tài)（圖1）。

圖1 “人類社會(huì)-智慧城市-自然環(huán)境”示意圖（圖片來源：作者自繪）

2.2 智能灰空間與城市空間生態(tài)學(xué)的種間關(guān)系分析

智能化的建筑生長方向賦予了建筑和城市智能化的特征，從建筑構(gòu)件的分類來看，智能灰空間依托的各類智能設(shè)備都是基礎(chǔ)建筑構(gòu)建的智能化升級(jí)和改造的結(jié)果，故筆者將基礎(chǔ)的建筑構(gòu)件和智能化設(shè)備參照生態(tài)學(xué)種間關(guān)系分為：共生型、寄生型和獨(dú)立型三種基本類型（圖2）。

圖2 智能灰空間與城市空間的生態(tài)學(xué)種間關(guān)系示意圖（圖片來源：作者自繪）

2.3 智能灰空間類型分析

按照智能灰空間的產(chǎn)生邏輯：因人類主觀使用需要所創(chuàng)造的智能灰空間被定義為“正式營建的智能灰空間”；因營建活動(dòng)的偶然性產(chǎn)生的智能空間定義為“非正式營建的智能灰空間”。在正式營建的智能灰空間中，按照智能灰空間邊界形式的有無又分為無界智能灰空間、有界智能灰空間。

2.3.1 正式營建的智能灰空間之無界智能灰空間

非自然因素的聲、光、熱因素形成的輻射空間，可隨著調(diào)節(jié)指令的變化形成一定的輻射波動(dòng)范圍，體現(xiàn)出一定的智慧性——比如將城市看作整體時(shí)，城市夜晚的燈光、可發(fā)出聲音并對環(huán)境或自然生物造成影響的機(jī)械設(shè)備等。隨著智慧城市系統(tǒng)平臺(tái)的完善，組成城市系統(tǒng)的各個(gè)部分可控度越來越高，每一項(xiàng)城市組成元素對周邊環(huán)境都產(chǎn)生著微妙的影響。無界智能灰空間的本質(zhì)是智能設(shè)備的物理輻射，因而其空間特質(zhì)呈現(xiàn)“聲控”“光控”“熱控”以及“復(fù)合型”特質(zhì)。

智能設(shè)備的“發(fā)聲”原理與智能設(shè)備的功能和設(shè)備特點(diǎn)直接相關(guān)，但所有智能設(shè)備的“聲音”都符合聲傳播的物理特性，所以由智能設(shè)備聲音輻射產(chǎn)生的輻射空間或者由其組成的輻射空間的變化規(guī)律與聲音的傳播特點(diǎn)直接相關(guān)；在智能灰空間的構(gòu)想中，光是影響其范圍和空間品質(zhì)的決定性因素，且判定城市規(guī)模的重要手段是夜間的城市亮度指數(shù)；智能設(shè)備的散熱特性促成了城市智能灰空間的“熱力學(xué)”特征，即智能灰空間的品質(zhì)受熱輻射的影響。在具體的無界智能灰空間中，三種甚至更多種的因素在影響其空間的形態(tài)和品質(zhì)，因而無界智能灰空間同時(shí)又呈現(xiàn)出多種因素共同影響下的“復(fù)合型”空間特性。

2.3.2 正式營建的智能灰空間之有界智能灰空間

相比無界智能灰空間，有界智能灰空間的定義強(qiáng)調(diào)建造物本體對空間的影響作用，城市功能的智能化發(fā)展趨勢必然會(huì)引起城市構(gòu)成元素的解構(gòu)和多功能性，在人口高度密集的城市地區(qū)這一現(xiàn)象發(fā)生的頻率越高，城市元素非智能范式向智能范式的轉(zhuǎn)變也越快。但有界智能灰空間因其創(chuàng)造智能灰空間的方式需要建造物的參與，所以其智能灰空間的波動(dòng)范圍局限性更大，其智能灰空間本身的局限性更強(qiáng)，體現(xiàn)出一定的“空間限制性”“地域限制性”和“功能限制性”。

有界智能灰空間探討的智能灰空間邊界在量級(jí)上要明顯小于無界智能灰空間。而且由于智能設(shè)備的假設(shè)是基于城市建筑主體和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，有界智能灰空間的空間主要限制在城市所在的地域范圍中，橫向和縱向的空間限制都呈現(xiàn)相同的分布規(guī)律。依托于單一智能設(shè)備的有界智能灰空間功能性呈現(xiàn)出相對單一性。

2.3.3 非正式智能灰空間

非正式智能灰空間是非人為主觀設(shè)定的輻射空間或物理空間，但以無界智能灰空間或者有界智能灰空間形態(tài)存在并呈現(xiàn)出一定智慧性的特殊空間形態(tài)。非正式智能灰空間具有一定的偶發(fā)性和必然性，智能灰空間的塑造和形成除滿足特定功能的人為要求而形成以外，也以城市中非正式營建的偶發(fā)性特征出現(xiàn)在城市中。同時(shí)，非正式智能灰空間的產(chǎn)生和存在的非正式性導(dǎo)致其空間特質(zhì)在存續(xù)的延續(xù)性上具備更多的不穩(wěn)定性，主要體現(xiàn)在空間領(lǐng)域范圍的不穩(wěn)定、空間特質(zhì)的不穩(wěn)定、存續(xù)狀態(tài)的不穩(wěn)定等。

3 智能灰空間的意義

智能灰空間是智慧城市、智慧設(shè)備的衍生品和附屬品，為人類社會(huì)和自然環(huán)境之間營造了良好的彈性空間。一方面，智能灰空間的智能特性可以針對性地為自然界的生產(chǎn)活動(dòng)提供特定的空間調(diào)節(jié)，以滿足自然界的生產(chǎn)需求；另一方面，智能灰空間的存在及設(shè)置源自于對自然環(huán)境生產(chǎn)需求進(jìn)行充分研究的基礎(chǔ)上，對自然環(huán)境已然存在一定的適應(yīng)性。因此，智能灰空間的應(yīng)用對于人類社會(huì)和自然環(huán)境的存續(xù)發(fā)展起到一種良好的彈性調(diào)節(jié)作用。

智能灰空間對未來城市的空間設(shè)計(jì)意義重大，傳統(tǒng)的空間設(shè)計(jì)在技術(shù)層面對相關(guān)要素進(jìn)行分析，但從來沒有把建成后的智能化設(shè)備所影響的智能灰空間放在影響設(shè)計(jì)的位置上進(jìn)行考慮，一方面是因?yàn)闀r(shí)代背景的發(fā)展推動(dòng)，在智慧城市的技術(shù)成熟以前不具備做相關(guān)考慮的條件；另一方面，自然環(huán)境在逐步惡化，這一嚴(yán)峻的生存現(xiàn)實(shí)倒推城市設(shè)計(jì)對一切因素的環(huán)保性能進(jìn)行充分考慮。

智能灰空間對居民生活影響深遠(yuǎn)。灰空間的研究為建筑設(shè)計(jì)尤其是亞洲地區(qū)的建筑設(shè)計(jì)提供了深遠(yuǎn)的指導(dǎo)意義，這是因?yàn)榫用袷褂谜邔@一人類友好空間的深度認(rèn)可。灰空間的確活躍了建筑形式和使用者的體驗(yàn)，給空間的使用賦予了靈性和活力。智能灰空間以同樣的方式影響著自然，直接或間接地影響著居民的日常生活體驗(yàn)。

智能灰空間對實(shí)現(xiàn)自然環(huán)境保護(hù)十分有利。智能灰空間的種類和特征豐富多樣，研究不同的環(huán)境保護(hù)問題可通過研究其相關(guān)種類和維度進(jìn)行。城市視域下的智能灰空間整體研究可直接應(yīng)用于城市生態(tài)環(huán)境檢測和治理中，這一趨勢將隨著智能化水平的持續(xù)提高逐漸實(shí)現(xiàn)。

4 智能灰空間與智慧城市建設(shè)展望

智能灰空間的構(gòu)想是為了更好地管控人類城市的邊界，從而更有效地保護(hù)環(huán)境，在讓城市變得智慧的同時(shí)應(yīng)該增加人類文明對環(huán)境的友好程度，表現(xiàn)在具體數(shù)據(jù)和真實(shí)的空間退讓上。因而，明確了智能灰空間這一介于智慧城市和自然環(huán)境之間的彈性介質(zhì)，智慧城市的建設(shè)應(yīng)該注重以下幾點(diǎn)：

（1）充分借鑒全球智慧城市發(fā)展理論和實(shí)際建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，通過“智能灰空間”的設(shè)計(jì)視角保留城市特色。

（2）智慧城市的全周期設(shè)計(jì)要結(jié)合宏觀角度的“智能灰空間”把握，實(shí)現(xiàn)智能且綠色的全生命周期智能化。

（3）警惕智能化設(shè)計(jì)的智慧特質(zhì)。智慧城市中的“智慧”本身就包含著“可調(diào)節(jié)”的特性，但在智慧城市設(shè)計(jì)和實(shí)際建造中更要謹(jǐn)慎其“智慧”的欺騙性，因智能化本身還具有一定的不可逆轉(zhuǎn)性，故需警惕片面的智慧性。