绿色智慧城市(一)

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世界各国的实践表明,城市化和信息化是国家现代化发展的两大基本任务。以智能科技实现城市的运营管理,以绿色技术支撑城市的可持续发展,将成为城市发展的两大核心要素。构建绿色智慧城市,既是政府部门面临的重大课题,也是科研机构、企事业单位和社会大众需要承担的共同责任。浙江大学科教发展战略研究中心的陈劲教授撰文《绿色智慧城市》,对这一问题作了深刻独到的分析阐述,本刊自本期始分三期将此文节选摘编连载,以飨读者。

绿色与智慧——城市发展的路径突破

传统城市化以追求“经济最大化发展”为目标,为了经济的高速增长和充分降低工业基础设施成本,人们通过在城市地理空间上的集聚,高强度地把物质和能源转化为产品,把污染和废弃物稍加处理,甚至不加任何处理就大量排放到水、空气和土壤中。这种孤立地发展城市,由“资源——产品——污染排放”单向流动的线性经济发展模式,对资源的利用效率较低而且是一次性的。随着世界经济的一体化,发达国家开始将污染较为严重、资源消耗较大的产业转移到发展中国家,城市发展的环境问题日趋国际化,迫切要求重新审视城市的发展模式。

未来城市要以环境友好、经济高效、生活舒适、生态良性循环、资源利用效率不断提高为基础,以资源再生、循环利用和无害化处理为手段,以经济社会可持续发展、人和自然协调发展和人类生活质量改善为目标,使所有物质、能量在不断进行的经济循环中得到持续利用。城市未来的建设与发展要为解决我国人口、资源与环境之间的尖锐矛盾冲突提供解决方案,其核心是城市的系统优化共生和可持续发展。这是一种在人的主体性空前高涨、人类改造自然的能力空前提高的前提下,对人与自然关系进行重新思考和定位后的新型城市发展模式。它是建立在近现代文明形成的主体意识基础上,通过人类群体的协作和现代科学技术的发展,处理好城市与区域、人与自然、人工环境与自然环境的关系,节省资源、能源、能量,在整个社会范围内建立起与自然生态系统类似的共生关系;它是城市生产方式和生活活动、消费模式发生根本变革的产物,是人类对城市发展理论的不断探索和智能技术发展的结果。

从“管理”城市到“经营”城市

绿色革命与智能技术改变了城市的产业结构和发展模式。城市是非农业人口集中、以从事工商业等非农生产活动为主的居民点,城市在国家或区域中所起的作用和承担的责任通过市民在城市中进行的各种生产、服务活动的产业结构体现出来。城市产业活动的一部分面向城市内居民日常活动与生产,另一部分生产活动满足区域、全国乃至国际市场等城市外部需要。这部分活动输出的产品愈多,市场范围愈大,该城市在全国经济发展中的地位就愈加重要。从这个意义上说,输出型产业是决定城市兴盛与衰退的关键产业。绿色革命的兴起,智能技术的发展,传统城市产业中以采掘、冶炼、化工、加工制造、电力、建筑等为主导的黑色经济的比重不断下降,信息、咨询、商业、金融、生物制药、教育文化等服务业成为现代城市的主要产业,城市产业活动的整体趋势是“优化生态、舒适生活、发展经济”。例如,国际化程度较高城市的服务业在其国民生产总值中所占的比重都在70%以上,香港的服务业比重甚至达到了82%,所提供的服务覆盖了金融、保险、商贸、物流、旅游、法律、教育培训、中介咨询、公关、电子信息网络等诸多领域。

绿色革命与智能技术要求以城市经营替代城市管理。绿色革命的最终目的是在绿色理念的指导下,依靠智力资源开发和科技进步实施绿色工程,建立和实施生态环境监测预警系统和自动平衡调节系统,治理和改善城市环境,实现自然环境与人类自身生存环境的生态平衡和协调发展;通过减少资源消耗,开发新能源和实现资源的循环使用,获取最大的效益,推动城市经济增长;根据城市的资源环境承载能力和经济发展水平来控制城市人口数量,提高市民的质量,实现人与自然、人与社会的协调发展;通过不断加大对人力资源开发的力度,从体制、政策、资金、环境等方面为人的充分发展创造条件,实现人的全面发展。尽管高效率的城市管理可以带动城市的协调运转,但是面对绿色革命与智能技术引起的产业结构和发展模式的改变及其引起的城市社会和文明的裂变,无论是城市绿化还是水资源管理、替代能源开发、碳减排和碳交易都不只是政府自己或者某一单独实体可以解决的事情,政府管理的教育、交通、社会服务、公用事业、医疗卫生等活动整合的结果也不是一个理想的城市。必须放弃城市管理及政府主导的城市发展模式,突破城市管理的边界,把城市建设与老百姓的生活、环境健康连接起来,不仅优化自然资源的分配和使用,而且要结合城市的地理空间和区域特色,开发人力资源,建立政府、公众、企业、非盈利机构等相关主体参与的城市规划和发展机制,扩大城市就业,实现市民的安居乐业,促进城市的可持续发展和环境保护,以便城市可以更加智慧地应对各种挑战。

从灰色城市到绿色城市

由于气候变化引起的全球关注已经在很多方面产生了颠覆性影响,并引起世界经济活动与生活方式的革命。许多关于环境的政策、法规陆续制定,新的游戏规则无论是直接制定的碳价政策(如碳配额)还是间接设立碳价的政策(如可再生资源投资组合标准),都影响着城市的支出结构和产业调整,确定了产业的未来发展方向。政府将加大有关减少碳足迹技术(如清洁煤炭、碳封存、合成气、风能、太阳能、核能)研发的直接支出,并通过调整与能源有关的税收政策促进企业对能源研发的投资;同时,政府的能源政策又会在市场上推动节能产品和产业的发展,并对能源密集型产业带来严重的威胁。

绿色发展战略已推进到城市发展的核心位置。在城市发展中,绿色发展战略已经推进到对资源配置影响最大的部门。例如,在企业内部,绿色战略思维已从环境、保健和安全部门扩展到企业的研发、工程、制造、营销、财务、战略规划以及人力资源等核心部门,并通过与既有业务概念和净现值、投资回报率等考核机制相统一,正在影响、改善生产效益、经营收益、供应链管理、资产管理、市场份额、企业文化、职业道德、企业形象等。包括高盛在内的一些投资银行在2005年宣布了一套环保投资政策,其中包括信贷指导原则主要是致力于可再生资源和替代能源的投资、为环保产品和服务创建更有效的市场环境、承诺对环境风险及相关机遇展开相关研究分析;2007年3月,美洲银行宣布在未来10年内划拨200亿美元的专项信贷资金用于向绿色建筑和节能技术提供融资服务、协助企业进行碳排放信用额度的交易、向开发环境友好型产品的企业提供融资和咨询服务; 2007年8月,摩根士丹利宣布准备在未来5年内在温室气体排放方面投入30亿美元,计划到2008年达到碳中和,承诺通过节能和新型绿色建筑等方式,争取到2012年把温室气体减排到比2006年低7%-10%的水平。壳牌石油公司等已把气候问题和公司经营战略结合起来建立内部碳排放影子价格的定价机制、内部交易机制等来推动绿色战略创新行动,从而成功地培养了员工的减排意识。德国汉莎航空公司减少了航道阻塞和飞行盘旋时间,每年可节省6000万美元的费用。目前,被认为比较有效的办法是通过政策的制定来设立碳价,通过碳价的市场调节机制来降低整个经济体的减排的总成本,并促进技术创新。企业必须在与气候相关的绩效方面与竞争对手竞争,把减少碳足迹和企业的核心经营战略结合起来。

城市绿色价值链的形成及相关主体的参与。由于气候的变化和环保政策的制定,越来越多的城市在现场生产过程、燃料的燃烧及电厂发电,城市购买的电力、暖气、冷气和蒸汽、城市运输、商务旅行、产品使用等方面,正在进行碳足迹估计,对价值链上的前向、后向的碳排放进行测算,并对上游、下游和上下游企业的排放同时进行行业标准的规范。但政府本身不可能完整准确地理解不同政策方案对所有参与者的影响,所以,企业、社区和居民等相关主体开始积极参与城市发展战略和政策的制定。每一主体参与政策的制定和规范化过程不仅仅是为了自身的利益,还可以使相关政策更加完善。很多企业、政府、公众和投资机构还寻求非政府组织的信息与科技援助、政策建议或制定企业绿色战略时的合作、帮助。一些最引人注目的企业已经开始了绿色行动,例如通用电器公司的“绿色创想”运动,英国石油公司的“超越石油”策略。高盛公司提出了应对气候变化并能提高公司整体价值的3种措施:维护声誉、提高竞争力和开发新产品。杜邦公司承诺,到2010年公司25%的收入要来源于可再生资源(2003年的相应数据是14%)。类似地,Cargill Dow LLC公司在设法制造生物材料的产品,如利用玉米淀粉提取物制造T恤、短袜、牛奶瓶和汽车部件,其生产的聚乳酸被可口可乐公司用来制作饮料瓶盖子,被麦当劳用来制作沙拉的包装盒,还被Pacific Coast Feather公司用来做枕头和被服的填充料。2007年IBM宣布计划每年向各部门划拨10亿美元来大幅度提高其信息技术的节能水平,内容包括为IBM公司本身及其客户开发能够有效降低信息中心能源消化的新产品和服务,把这一世界商业和公共技术基础设施转变成绿色“信息”中心,公司期望在平均拥有25000平方英尺的信息中心的客户能够节能42%,由来自IBM各部门的850多位节能专家组成的新的绿色团队贯彻落实。

实际上,一些公司实行节能等绿色经营已获得收益。例如,Calpine公司通过执行工厂优化计划,在2005年的10个月内节省了2580万美元的资金;美国铝业公司承认通过改进能源效率当前的每年节省成本超过2000万美元,且每年节省成本的潜力高达8000万美元;杜邦公司自1990年执行节能方案以来已累计节能20亿美元。Kim Carlson成功创办的5家绿色企业,节省了大量纸笔等资源,减少了许多办公垃圾;而善待地球、保护环境的行为为公司赢得了顾客、供应商和员工的信任和忠诚。这种对人类健康和对地球无危害的挣钱方式给公司带来了良好的声誉和投资回报,比其同行更有竞争力。由于企业在处理气候问题方面产生了新的岗位,需要新的来自不同职能部门和地区的成员,采用包括特殊财务工具在内的新方法,绿色经营往往需要企业在加强内部联系的同时,密切与非政府组织等外部机构、团体和个人的关系。

从工业城市到智慧城市

利用智能技术发展城市,即城市的智能化是城市发展的重要内容。城市的智能化是“城市信息化”和“数字城市”的延续和发展。随着城市化进程的不断推进,政府对城市的管理日趋复杂,城市的规划、建设、日常管理和公众服务系统必将对信息技术的应用提出更高的要求,以提高城市的管理质量和快速应变能力。这就需要涵盖电子政府、数字城市、电子商务、智能交通、智能建筑等众多领域,建立一个集行政管理、应急指挥、城市社会和谐、规划与社会服务等综合信息为一体的智能化信息系统。实现区域范围内行政管理工作信息的综合利用,为各级行政主管部门及领导提供及时、准确、有效和权威的信息。中国有自己的国情,如何结合我国工业化发展现状与城市化水平,加强对智能城市的建设和研究,加快我们城市信息化进程,促进城市化的跨越式发展,支持城市功能优化和经济发展,是摆在我们面前的重大机遇和挑战。城市智能化建设既是时代发展的必然要求,也是我国城市化发展的战略选择。

◎新科技,新生活

智能技术加快了城市的网络化和信息化。智能技术研发主要围绕智能化硬件和智能化应用产品来进行。智能化硬件包括无界面计算机、生物计算机、光计算机等等,智能应用产品包括智能化工业机器人技术、智能家用电器、可视化移动通讯设备、智能交通系统等等。通信网络、计算机网络和信息资源网络形成的信息高速公路构成城市大型信息平台和城市信息化的硬件。建设信息高速公路以及城市内部的各个系统的网络,使计算机网络、卫星通信、电视、电话等系统集合起来,可以加强城市与全国及全世界的全面交流,促进城市生产、流通、管理、服务等各个环节的一体化和资源共享;提高城市中每个单元(包括个人、家庭、单位)的电话、电视、计算机拥有量及入网率程度,不仅便捷了市民的生活,同时使信息成为最重要的资源和经济发展的重要产业。目前,纽约的每万人城域网带宽是259兆,每百人计算机拥有量为75台,家庭上网比例为70%,企业上网比例为93.7%,人均年度电子商务交易额3881美元。先进的智能技术使纽约保持了信息生产和传播媒体、金融、旅游服务以及文化等方面的中心地位。

智能技术促进了产业的轻型化和高新技术化。智能技术使城市的产业结构特征和产业的形成、发展方式发生了重大变化。电子信息、生物工程技术、新材料、海洋工程、航天技术和机电一体化等高科技产业不断发展,服务业成为城市的产业主体,产值可能占国内生产总值的70%以上,其中,服务业中的传统商贸业实现了电子商务化,科技、教育、文化、体育、卫生等已成为城市的重要产业。智能技术还通过对传统工业和农业等的产业改造,实现经济增长方式由过去的以消耗自然资源和劳动力为主转移到主要依靠技术进步上来,城市成为知识产品的研究开发中心、生产中心、流通中心和消费中心。

智能技术不断推进市民的知识化和高智力化。市民的知识化主要是指市民的知识普及率或市民的受教育程度以及市民的学习能力的提高。知识化不仅是指对已有知识资源的占有程度,而且还包括在一定知识基础上进行知识管理和知识创新的能力。智能技术的普遍使用和快速发展使城市专门从事科研开发和管理的科学家、工程师及其他技术人员、高级管理人员占就业人员或占全市人口的比重不断增加;研究开发项目数量、成果发表数量、申请专利数量等科研成果的数量指标和规模不断提高,城市成为新的思想、经营理念及各种创意的形成中心和发现中心,成为各种发明创造的集散中心。

智能技术为城市经营决策提供了科学基础。以互联网络为平台,以计算机硬件、信息分析和决策支持、功能实现为目的的软件构成的智能网络,将政府及各类组织的决策活动纳入到科学化、规范化、民主化的过程之中,智囊团、思想库、参谋部等策划咨询机构成为智力体系中的重要团体。借助电子信息技术、管理手段和方式,可以方便地协调各种主体的利益,实现对不同思想理念、科学方法的高度综合,完善对城市交通、供排水、电力等的智能管理与控制,提高对城市资源的监测与可持续利用水平,加强城市应急反应和对灾难的预防治理,减少管理成本。

◎新科技,新城市

阿尔温·托夫勒曾预言“电脑网络的建立与普及将彻底改变人类生存及生活模式”,信息网络、数字技术等智能革命正深刻地影响着城市生产、生活、交通、游憩等各个领域。传统城市的功能、空间结构和社会结构等正在发生着深刻的转型。工业经济时代的城市功能结构概括起来主要有两个特征:一是城市不同功能区域之间以互不干扰的空间隔离为原则,功能区域内部以集聚效应、规模效应为原则;二是不同城市或城市的不同功能区域的联系和完成需要通过交通等有形网络来实现,以可达性为准则。上述特征表现在空间上就形成了以土地成本、交通成本为约束,按区位分布的分区布局特征以及相应的社会形态。然而,智能技术从根本上改变了城市的存在形态。

城市空间结构的变化。城市的空间分布由集聚型向分散型转化。城市物质生产的空间组织形态和生产经营方式从大工厂、工业区的存在方式开始向以信息网络为基础的分散小企业和生产单元转变,传统的生产流水线及其大批量小批次生产逐步转变成小批量大批次的生产,企业间形成国际化的网络,企业生产能够根据市场需求进行快速调整,通过开放式合作、精确的信息码对企业研发、生产、营销等活动进行总调度和协调。信息的掌握与控制成为企业生存、发展的关键因素,集聚效益、规模效益、区位效益不再居于主导要素地位。企业信息化程度越高,企业的小型化、清洁化越明显,城市经济活动、其他活动更多地表现出共生关系。在智能技术支持下,城市的社会经济活动在地域上的分散分布打破了大规模集中工业区的概念,使城市的生产活动与城市其他活动之间不需要进行明显的相互隔离,生活与生产融合的社区日益增多。

城市社会结构的变化。城市居住空间由城区内成片居住逐步向郊区、乡村社区分散。工业革命以后,随着大工厂制度的建立,由于不同经济活动在收益率方面的差别,在土地使用上形成了工业用地、商业用地等分化,大规模、标准化、功能单一的居住区从城市结构中明确分离出来,与工业区相隔离,着重于居住功能本身,成为居民恢复体力的地方。智能技术的广泛使用,产品交换过程中原有商业的中介功能只需要通过高速信息网络即可完成,各种产品式样、规格等图像信息可以直接在生产厂家和用户之间传递,生产者与消费者可以直接形成信息反馈,人们可借助网络服务主动搜寻所需的商品信息,用户可直接向厂家订货。城市的生产功能与流通功能通过Internet融合在一起,经济功能的边界模糊导致城市工业和商业活动的土地使用呈现兼容化特征,居住生活与办公活动的融合导致生产用地与居住用地的土地使用兼容化。据调查,1994年约有4320万美国人至少部分时间在家办公,这个人数约占美国劳动力的1/3,而且在家办公的人数每年还以15%的速度递增。先进的信息互联网络使有电源和互联网的地方就能办公。公司选址时,区位条件、交通条件不再是首选的考虑要素。企业的小型化、轻型化、清洁化为生产空间与居住空间的邻近从根本上提供了可能,工作、休闲等活动可能是统一的过程,商务办公、工业生产与居住生活的土地使用呈现明显的兼容化,理想的居住地并不一定是在城市中心。

城市功能实现方式的转变。城市功能在空间上表现为土地使用性质,各种使用性质的土地在城市土地总量中的比例关系构成城市土地使用结构。智能技术的应用必然导致城市土地使用结构比例关系的调整。例如,与传统商场相比,电子商务没有店面租金成本,只需一台连在Internet上的网络服务器,通过Internet和各种网络交易实现各种投资、消费、转账等业务,并完成现金的流动,从而使城市传统金融商务办公区的商品物流中心、资金流中心的职能受到削弱;以信息互联网络支持的社会服务体系,通过远程教育、远程医疗、远程娱乐使城市的服务体系达到高度的社会化,从而代替了一部分实际空间活动,对传统的大型医疗、教育、娱乐设施和机构带来挑战。工业经济时代城市功能的发挥及城市的发展依赖于交通网络的支持,城市越是发展,对道路系统及交通运输体系的要求就越高,城市道路面积的增加似乎总是跟不上不断上涨的交通需求。但是,Internet构成的信息网可以承担和替代部分实体交通网络承担的运输功能,在家上班、电视会议、信息流通、远程服务已把部分实际物流、人流虚拟化,大量城市活动的完成可以通过信息互联网络实现;即使部分仍然需要实体完成的交通需求,也可以通过电子信息如智能GPS实现线路优化,达到缓解城市道路供给的压力。可以断定,智能技术时代的城市功能将在一定空间范围重组,城市空间结构将从传统的圈层式走向网络化。城市功能的变迁一方面改变了土地使用需求与利用的比例结构,另一方面突破了土地使用功能区的空间分布形式,形成了城市结构在空间上的重构。

从征服自然到和谐发展

从人与自然的关系看,前工业经济时期的城市依附于自然,工业经济时期的城市不断地征服自然,而后工业化时期的城市目标是达到人与自然的和谐,体现崇尚科学、尊重自然规律的思想。1987年联合国世界环境发展委员会明确提出了“可持续发展”的理念——既满足当代人的需要,又不对满足后人需要的能力构成危害。1992年,里约热内卢世界首脑会议关于环境与发展大会形成的《21世纪议程》,意味着人类自觉、全面地对待城市环境与发展问题的时代即将到来。2004年美国的世界观察研究所在发布的调查报告《为人类和地球彻底改造城市》中指出,无论是工业化国家还是发展中国家,都必须将规划本国城市放在长期发展战略的地位。

在城市化进程中,我们更多的是修复已经破损的与自然界的关系,城市规划主动性不强,城市发展不能充分着眼于长期战略。适应发展往往会使得城市发展很难摆脱传统模式的路径依赖,也逐渐累积了城市改造和转型的社会成本。未来的城市规划,应着眼于长远,主动创造与自然的和谐关系。许多城市认识到自然界中的资源是人类赖以生存和发展的基础,在经济发展的过程中,不仅要考虑对自然的开发和对自然系统的修复,更要从长远角度注重人与自然的和谐相处。为此,一些城市开始重新审视自己的城市规划,重新认识城市可持续发展所必需的条件,开始制定“绿色发展模式”的政策和措施。关注人与自然的联系与相互作用,关注自然系统的多样性、生物的多样性以及人类文化的多样性,兼顾当代、后代及其他生命形式的共同利益,强调人类的活动必须限定于环境承载能力的范围内,提倡绿色消费等内容,成为城市规划和政策的重要内容。在城市规划、城市建设和城市管理、城市发展的所有活动中,把人与自然看作一个整体,不仅通过政府征收环保税等方式使生产经营的外在成本内部化,或者通过环境立法、明晰环境资源产权等办法控制环境污染,通过绿化、植树等办法改善城市生态,保护城市环境,而且通过将计算机、信息网络和人工智能等技术融合在一起,利用机器“智慧”的分析、推理、判断、构思和决策等活动对各个过程进行模拟;以网络信息为基础,综合运用地理信息系统、全球定位系统、遥感系统、宽带网络、多媒体及虚拟仿真等技术,对城市的基础设施、功能、地理空间进行信息自动采集、动态监管和辅助决策。

从社会主体角度看,城市社会行为可分为政府、企业和公众行为。在过去的城市发展模式中,政府、企业、公众的行为都没有考虑到自然环境的有限性及其对经济活动的制约。绿色智慧城市认识到人类对生态环境影响的深度与广度不断增大的事实,提升了国家环保部门参与国民经济的职能和地位。城市居民和企业在满足居住、就业、教育、交通、卫生、体育、文化、市政设施、治安、游憩、宗教等经济需求目标的同时,必须认识到环境的使用价值、生态价值和生命支持功能,承认自然界中动物、植物等生态系统具有不依赖于人类利益的独特内在价值和维持人类生存、对人类有用的外在价值,不断改善气候、日照、水文等生态方面的质量;在利用资源再生能力和环境自净能力的基础上开发土地、矿产、水资源、能源等,积极降低资源消耗和减少污染。绿色智慧城市在利用和保护城市环境中,都以充分遵循自然规律为前提,并充分考虑到子孙后代的需要。