服務知識協同生產的低沖擊景觀

作者：劉釗啟" "深圳大學建筑與城市規劃學院" 助理教授

何昉（通訊作者）" 博士/全國工程勘察設計大師/深圳大學特聘教授兼美麗中國研究院" 院長/北京林業大學園林學院" 教授，博士生導師/深圳媚道風景園林與城市規劃設計院有限公司" 主持規劃設計師/研究方向為風景園林規劃與設計、風景園林歷史與理論、城鄉人居生態環境學

唐建師" "深圳大學建筑與城市規劃學院" 碩士研究生

摘要：作為國之重器的大科學裝置是實現中國式現代化與高水平科技自立自強的重要支撐。契合于大科學裝置園區服務知識生產的核心目標與空間需求，低沖擊開發景觀基于環境負外部性消除、注意力恢復與壓力減緩等機制能夠有助于提升園區品質、便捷空間聯系進而有助于創新效率的提升。研究在梳理國內外大科學裝置園區功能布局與景觀設置共同特征基礎上，以深圳光明科學家谷為例，探究以知識鏈協同需求指導景觀空間布局的路徑與方法。通過促進學科聯系、便捷職住聯系、增強交通銜接、恢復生態聯系的景觀策略，服務園區內的知識協同生產與高品質景觀營造，以期實現大科學裝置園區內景觀的科研與生態價值帕累托最優。

關鍵詞：大科學裝置園區；知識協同生產；知識鏈；低沖擊景觀；深圳

1. 引言

隨著我國科技事業飛速發展，創新活動對設備、環境的要求不斷提升，大科學裝置成為實現國家科技自立自強的重要支撐。大科學裝置通常指用于進行基礎科學研究和實驗的一系列復雜、高科技的儀器設備，包括專用研究設施、公共實驗平臺、公益基礎設施三類[1，2]。由于大科學裝置具有投入高、多學科共享、環境品質要求高等特征[1，3]，科學園區成為承載大科學裝置并提供配套服務的主要載體。探究構建協同高效、連接緊密、綠色韌性的大科學裝置園區設計路徑，在國家創新體系不斷完善、科技強國建設進入加速環節的現實背景下，具有重要的現實意義[3，4]。

2. 國內外大科學裝置園區設計目標與空間響應

國際上大科學裝置建設可以追溯至上個世紀40年代。有學者基于大科學裝置功能、空間組織特點演進，從歷史視角將大科學裝置建設劃分為三個階段[1]：1940—1950年代，裝置導向的科學飛地；1960—2000年代，產業導向的遠郊科學城；以及2000年后，人才導向的綜合性科學中心。整體來看，以綠色景觀串聯、調和、劃分園區內不同裝置、學科與組團，增強園區的景觀有機聯系，是大科學裝置園區演進積累的通用做法。

2.1 目標導向：促進學科融合、服務知識協同生產

大科學裝置園區運轉的首要目的是創新與知識生產[5，6]。知識協同生產理論為科學園區促進學科融合的空間布局設計提供了理論基礎。知識協同生產理論源于協同論與外部性理論[7，8]，該理論聚焦于創新集群，通過產業鏈、價值鏈和知識鏈形成戰略聯盟或各種合作，從而構成具有集聚經濟和大量知識溢出特征的技術-經濟的空間與社會網絡[9–11]。在該理論語境下，通過提升園區內不同結構要素之間的協同關系，可以提升創新效率和協同質量，最終實現創新活動孵化。

早期知識協同生產主要關注產業間、企業內部、知識管理、技術平臺和工具等方面的協同，認為通過信息交流、共享資源、技術和經驗、協同作業是實現創新和效率提升的關鍵[12，13] 。隨著社會研究空間轉向的不斷深入，不少研究指出空間環境、文化設施等景觀因素通過提升科技園環境品質，基于注意力恢復、壓力減緩以及環境負外部性消除等機制，對于創新效率提升也有積極影響[11，14，15]。因此從景觀規劃視角促進學科融合、服務知識協同生產具有一定可行性（圖1）。

從三代大科學裝置園區景觀空間的演進也能看出綠色景觀空間在科學園區的功能重要性不斷提升。作為第一代大科學裝置園區代表的歐洲核子研究中心、美國布魯克海文國家實驗室，其景觀只是作為大科學裝置園區的設施點綴、隔離與附屬空間。以英國哈威爾科學和創新園、法國格勒諾布爾創新先進新技術園區、日本筑波科學城為典型代表的第二代大科學裝置園區無一不享有優美寧靜的遠郊風光，為公園綠地建設預留了大片土地，景觀開始作為園區的空間核心，并開始呈現出超越美學的結構串聯作用，成為大學科裝置園區展示先進科學理念不可或缺的部分。以我國上海張江、安徽合肥、北京懷柔、大灣區四個綜合性國家科學中心為代表的第三代大科學裝置園區，均與大城市深度融合，包含多個大科學裝置集聚單元，景觀空間成為設施的串聯空間、留白填充空間與核心場所空間。景觀空間的重要性進一步凸顯與擴大（圖2） [1，3，16]。

2.2 空間特征：智力密集空間的多層次協同需求

研究繼續采用文獻綜述法，對國際上12個大科學裝置承載地設施類型、空間規模、人員數量、空間規劃等方面進行梳理（表1），總結其在空間需求層面的環境特征，服務大科學裝置景觀規劃路徑探究[1，16，17]。

2.2.1 涉及學科多——基礎研究導向與設施平臺性，服務領域廣泛

大科學裝置服務基礎學科的屬性使得設施成為不同國家、不同學科，以及科學界與工業界之間的樞紐[18，19]。例如美國布魯克海文國家實驗室（BNL）涉及的主要學科包括核物理、高能物理、清潔能源與氣候、量子科學、人工智能、醫用同位素以及國家安全等領域，主要設施和平臺包括變梯度質子同步加速器、國家同步輻射光源、相對論重離子對撞機、高通量反應堆、空間輻射實驗室、電子束離子源、激光電子加速器等[1，17]。美國布魯克海文國家實驗室（BNL）具有顯著的基礎研究導向與設施平臺性，其服務領域廣泛，表現了當代大科學裝置承載地涉及學科多的普遍情況，其他的大科學裝置園區在功能上也大多遵循多學科設置的原則。

2.2.2 智力資源密集——人員密度高，需要結構性科研場所與完善公服配套

因大科學裝置園區設施在國際科學前沿領域中的地位，設施所在地往往成了相關領域國際科技交往的中心，也自然而然成為高端人才、先進技術、前沿思想匯集之地[20–22]。例如，美國勞倫斯伯克利國家實驗室（LBNL），科研人員約4200人，占地約80公頃，人員密度為52.50人/公頃；德國于利希研究中心（FZJ），科研人員約5000人，占地約220公頃，人員密度為22.73人/公頃。下列國內外12個大科學裝置園區中，人員密度最高的為美國勞倫斯伯克利國家實驗室（LBNL）——52.50人/公頃，人員密度最低的為美國費米國家實驗室（FNAL）——0.74人/公頃，與我國研究與試驗發展（Ramp;D）人員最密集的北京市城區0.21人/公頃[16，17]密度相比均高出不少，表現了當代大科學裝置園區智力資源密集的普遍情況，并突出了其對結構性科研場所與完善公服配套的需要。

2.2.3 環境品質要求高——大體量、大投資、高環境外部性下的環境品質需求

科技研發作為創新活動對園區環境品質要求高。因此，大科學裝置承載地需要為高強度腦力勞動的科研人員創造釋放壓力、緩解焦慮的高品質空間。在絕大多數的大科學裝置園區中，供科研人員休閑交流的空間大部分為草地、樹林、山丘、濱水空間的自然生態景觀空間或一些具有生態要素的建筑活動空間。另外，有關研究也表明了自然生態環境和要素有益于促進提高科研人員的工作熱情和效率[23–25]。

大科學裝置園區設施建設體量大。本研究涉及的12個大科學裝置園區平均占地約為769公頃。其中占地最大的為美國費米國家實驗室（FNAL）——27200公頃；占地最小的為瑞士保羅謝爾研究所（PSI）——33公頃[16，17，26]。此外，由于大科學裝置投資密度高、儀器精密程度高、特定研究實驗環境苛刻，因此通常災害設防等級高。環境穩定性要求高也是大科學裝置園區的外部性強的另一種表現[1，27，28]。

因此在對大科學裝置園區的景觀環境進行設計時，應當首要考慮環境的低影響性、穩定性和魯棒性，尤其是要注重如何通過景觀設計來降低環境因素導致的負外部效應。另外，除了環境穩定性要求高，大科學裝置園區對不同的裝置集群的聯系也應當在景觀設計中得以重視。推動多學科、領域的信息交流和互動有益于促進科研創新[2，16，29]。

2.3 小結

大科學裝置園區涉及學科多、智力資源密集、環境品質要求高等特征和要求，展現了其多層次、多方面的空間環境需求。尤其是在促進學科融合、服務知識協同生產的目標導向下，大科學裝置園區的景觀環境設計越來越成為服務知識協同生產當中的重要一環[20，30，5]。增強聯系，服務創新是大科學裝置園區規劃設計的核心要求。景觀設計也應服務大科學裝置園區的目標與空間需求。

3. 實踐探索——深圳光明科學家谷

研究以深圳市實際項目為案例，基于知識協同生產理論，探究大科學裝置園區知識生產共同目標與多層次協同需求下的一般設計路徑。

3.1 案例概況

深圳光明科學家谷是深圳市政府為貫徹《粵港澳發展規劃綱要》中旨在將大灣區打造為國際科技創新中心的戰略目標而啟動的重要項目。該項目坐落于深圳光明區，旨在建立一個綜合性國家科學中心的先行啟動區，作為粵港澳大灣區綜合性國家科學中心的核心集聚區，聚焦信息、生命和新材料等學科領域。項目涵蓋合成生物重大科技基礎設施、腦解析與腦模擬重大科技基礎設施、材料基因組大科學裝置等一系列重要科學設施。

3.2" 邏輯生成——以知識鏈協同需求指導空間布局

在本案例中圍繞大科學裝置的知識協同生產是明確而具體的。從知識鏈視角看，圍繞合成生物重大科技基礎設施的關聯學科有知識鏈前端的基因合成、編輯、組裝、測序等；知識鏈中游的合成生物等；以及知識鏈下游的醫藥、化工、食品、能源、材料、農業等應用領域。圍繞腦解析與腦模擬重大科技基礎設施的學科包含上游腦健康、腦功能、腦疾病、類腦智能基礎理論等科研方向；中游腦認知與腦疾病診斷治療等醫療方向；下游醫療器械和神經康復產業等產業方向。圍繞材料基因組大科學裝置的材料基因組技術則融合材料科學、固體力學、信息科學、軟件工程、先進實驗方法等學科，其所關聯電子材料包括高溫超導體、自旋電子材料、磁性材料、巨磁阻材料、拓撲絕緣體等。研究以上述三條知識鏈布局園區功能，并且以串聯、滲透、隔離三類景觀形式，對科學集群周邊空間進行優化填充（圖3）。

3.3 空間轉譯——場地要素分析與人文需求植入

串聯景觀、滲透景觀、隔離景觀的植入需要結合基地的自然、歷史、人文特征等因素。研究運用GIS多因子包絡分析方法，綜合考慮了基地的植被覆蓋、坡度地形、歷史古跡、水文淹沒、地質斷裂、山谷視線等因素（圖4）。方案在人文需求方面，通過對大學科研人群的觀察，分析發現科研人員具有年輕化、高帶眷、國際化、高流動等趨勢。因此，高效聯通的景觀環境對于減少使用者交通時間成本、釋放生活壓力、激發創新靈感至關重要。

3.4 方案生成

（1）" 促進學科聯系

案例通過串聯景觀、滲透景觀，增強學科間的空間、視線聯系，并以此促進人員聯系。另外，案例考慮到各裝置集群自身的生產需求，通過隔離景觀使各裝置集群在相互聯系的同時保持相對的獨立。串聯景觀、滲透景觀、隔離景觀三種景觀類型廣泛地分布在光明科學家谷內，如：以科學集市為例的串聯景觀，把各裝置集群連接在一起，提供了不同領域之間信息交流的空間載體；以科學燈塔+冥想之森為例的滲透景觀，將生態要素擴散到各裝置集群之間，在形成良好視覺景觀的同時為科研人員提供生態寧靜的思考空間；以雨林冷巷為例的隔離景觀，使各裝置集群之間既保持相對獨立，又有利于高效溝通（圖5）。

（2）" 便捷職住聯系

案例以大灣區的嶺南村落為原型，提取了山-林、水-田列置兩級，祠廟-私塾院落等共享開放空間等要素，形成了具有嶺南特色的園區空間布局與功能組織模式（圖6）。這種空間布局與功能組織模式不僅營造了優美的山水林田湖草景觀空間，構建了大科學裝置園區和諧的人地關系，還優化了辦公空間與配套居住空間布局，形成了便捷的職住聯系和氛圍，縮短了上班通勤和信息交流的最小路徑，提高了科研創新的工作效率。另外，基于傳統建筑理念的冷巷空間和共享開放空間也為園區中的科研創新提供了兼具健康、舒適、人文、共享、現代等優勢的工作和生活環境。

（3）" 增強交通銜接

在交通聯系上，案例延續了嶺南村落的“樹狀路網、順山生長”的道路形式，基于各裝置集群布局通過交通主路和面向公眾開放的景觀主軸將不同學科串聯起來。園區道路交通體系采取立體的形式，和生態景觀結合，形成多維生物立交，且要求建筑避讓山谷匯水，園路路權分離、速度剝離、分幅架設，人、車、動物通道立體分層，保持山境至湖境完整生物通路。同時，景觀步道串聯樹林、水系、山丘、濕地以及一些開放共享的活動空間，鑄就以自然生態為基底的景觀生境來激發科研人員的創新熱情。通過道路交通和景觀交通兩種信息與資源交流通道的有序交錯和有機融合，能夠充分地發揮在生態景觀背景下的科研創新的效率（圖7）。

（4）" 恢復生態聯系

在生態聯系上，案例基于大科學裝置園區的環境需求和當地自然環境本底，通過設置寬度不等、風貌各異的景觀緩沖帶，使道路和綠地形成嵌入生態環境的綠榫結構，在降低人類交通活動對環境造成的負面效應的同時營造優美的景觀界面。另外，考慮到生態系統的多樣性，特地為動物設置了專門的生存通道，實現了多層次的通道分層。基于低沖擊開發的理念，案例在建筑和景觀空間中設置了適應大科學裝置環境需求和自然生態發展的低影響性的空間場景和景觀節點（圖8），并通過道路、綠地、水系、生物通道甚至是視線等多種動態和靜態的線性空間聯系在一起，實現人類空間和生態空間的有機聯系。

4. 結語

本研究在尊重嶺南自然、文化傳統原則下，基于知識協同生產理論，提出了大科學裝置園區景觀規劃的一般路徑，以景觀手段服務科研人員跨學科聯系，增強通勤聯系、便捷交通方式轉換，實現人造景觀與自然景觀融合。起到串聯知識鏈、提升園區運轉效率、緩解科研人員壓力與焦慮、避免外部負環境效應等作用。然而關于大科學裝置園區景觀對科研人員創新活動與科研效率提升效果仍需進一步開展科學評估，相關內容將在未來研究完善。

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