從涌現到相變：城市演化的復雜性邏輯與治理啟示

導語

城市是人類文明的關鍵象征，承載著人們對美好生活的向往和追求。城市的繁榮與活力、衰退與轉型，與我們每個人息息相關。古希臘亞里士多德認為“人們?yōu)榱税踩珌淼匠鞘校瑸榱松蠲篮昧粼诔鞘小保芎啙嵉仃U釋了城市的起源與發(fā)展，也揭示了城因人而興，人因城而幸的樸素道理。

復雜性科學的興起，使人們從線性因果與均衡分析，轉向關注非線性反饋、非均衡演化與整體涌現，這為城市化研究提供了新的思路與方法。越來越多研究認為，城市是一個典型的開放復雜巨系統(tǒng)：多要素耦合、跨尺度互動，在城市的興起、變遷與演化過程中可能出現閾值跨越與相變等非線性現象。

本文首先梳理總結了城市系統(tǒng)的復雜性，通過引入涌現、協同、“吸引盆”等概念和模型，從涌現生成、協同維生、臨界相變三個維度總結了城市系統(tǒng)演化的一般規(guī)律，提出復雜系統(tǒng)視角下城市化三階段論，對諾瑟姆曲線作了新的解讀。最后，提出中西醫(yī)結合的城市體檢框架，倡導在城市臨界相變之前早預警、早干預，以期對我國城市現代化治理提供參考。

關鍵詞：城市復雜系統(tǒng)、涌現生成、臨界相變、城市體檢、城市生命體、諾瑟姆曲線、城市現代化治理

劉海猛丨作者

趙思怡丨審校

目錄

1. 城市系統(tǒng)的復雜性

2. 城市的涌現生成

3. 城市系統(tǒng)的協同維生

4. 城市系統(tǒng)的臨界相變

5. 復雜系統(tǒng)視角下城市化三階段論：諾瑟姆曲線的再認識

6. 融合中西醫(yī)智慧，對城市系統(tǒng)風險早預警、早干預

7. 研究啟示

1. 城市系統(tǒng)的復雜性

城市系統(tǒng)的復雜性主要表現在：子系統(tǒng)數量眾多、層次嵌套、關聯復雜；系統(tǒng)生成、發(fā)展、相變的演化過程復雜，且隨著時間的演化發(fā)展（村落-鄉(xiāng)鎮(zhèn)-小城市-復雜多功能城市-都市圈/城市群），漲落在更高的層次上不斷涌現出新的結構和功能；系統(tǒng)內部存在自組織的演化機制以及系統(tǒng)與外界環(huán)境之間的動態(tài)關聯等。因此，城市系統(tǒng)與其他復雜系統(tǒng)一樣，具有非線性、自組織性、自適應性、漲落性、反饋性、層級性等特征。

從城市內部結構看。一般認為城市是由以人為核心的社會經濟和生態(tài)環(huán)境兩大子系統(tǒng)構成，是一個典型的人地關系地域系統(tǒng)。生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)是城市的本底支撐，涵蓋水、土地、能源、大氣、動植物等要素；社會經濟子系統(tǒng)是城市的主體人工系統(tǒng)，包含房屋建筑、市政設施、科技文化、產業(yè)經濟、防災應急等要素（圖1）。兩大子系統(tǒng)及其要素通過物質流、能量流、信息流等不斷進行相互作用、相互影響與相互適應，這些復雜的耦合關系根據空間、時間、表象和組織等維度可以分為近遠程耦合、近遠期耦合、顯隱性耦合、組內外耦合等不同類型。

圖1 城市復雜系統(tǒng)的結構、過程與聯系示意圖（劉海猛，2024）

從城市有機生命體視角分析。人口、食物、水、原材料與能源等要素持續(xù)流入城市，在生物、物理與化學過程的共同作用下，于不同時間與空間尺度上完成循環(huán)、轉化與交換，并最終以廢棄物、產品、信息等形式流出城市，構成城市的宏觀“新陳代謝”過程。城市發(fā)展活力外在表現為城市有機體的各部分通過自組織、自復制、自適應不斷生長，內在機制則主要表現為多樣性與流動性。多樣性包括城市人口多樣性、產業(yè)多樣性、土地混合利用、社會文化多元性、建筑多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性等；流動性既包括城市內部人口、物資和信息的流動，也包括與城市外部環(huán)境的各種交互。生長代謝、多樣性和流動性構成了城市的“活力三角”（圖2）。

圖2 生命體與城市的“活力三角”概念模型（Liu et al., 2022）

從空間維度分析。首先，城市有若干個尺度層級和分形特征，從最基礎的家庭單元，到街區(qū)、功能區(qū)、單個城市、都市圈/城市群，在星球城市化背景下現代城市的影響延伸到地球的任意角落。物理實體的城市空間是三維的，橫向的城市空間由點、線、面有機構成：交通站點、大型商場、標志性建筑等是點要素，一般具有集聚或輻射效應；道路網絡、河流水系、城市綠廊、基礎管網等是典型的線要素，將城市連接為一個網絡，承載其他各類要素的流動，類似生命體的血管和神經；商業(yè)用地、居住用地、工業(yè)用地、綠地公園、倉儲物流等是面狀要素，一般歸類為某種城市功能區(qū)，是城市有機體的功能器官。工業(yè)革命以來大城市病日益嚴重，縱向的城市空間越來越重要，含蓋地上高層建筑和地下各類建筑和設施，伴隨城市空間的立體開發(fā)，城市研究由平面思維轉向立體化思維。此外，城市虛擬空間/數字孿生空間隨著近幾年人工智能、實景三維等技術的成熟，正在快速發(fā)展，成為城市系統(tǒng)不可或缺的重要組成。

從時間維度分析。每個城市都遵循一定的發(fā)展規(guī)律，包括城市化的“S”型曲線演化規(guī)律、城市的異速生長和標度律、城市化-環(huán)境庫茨涅茲曲線規(guī)律等。在前人研究基礎上，本文結合復雜性理論，進一步總結了城市演化的一般性規(guī)律，將城市化的“S”型曲線總結為涌現生成、協同維生、臨界相變三個階段。城市的涌現生成是以人為核心的人地關系地域系統(tǒng)在多時空維度上的結構和功能的整體涌現現象；城市系統(tǒng)的協同維生是指在與外界環(huán)境進行物質、能量和信息交流以及系統(tǒng)內部主體間的競爭與協同共同驅動下，系統(tǒng)結構有序度、自適應、自發(fā)展能力在不斷漲落中提高的過程；當城市系統(tǒng)達到自組織臨界閾值，系統(tǒng)發(fā)生相變，城市的規(guī)模、性質和職能等會發(fā)生改變。下文將針對時間演化詳細論述。

總之，城市是物質空間、社會空間與信息空間三個維度的集成，是耦合社會與自然的復雜地域系統(tǒng)，是有序與混沌、自組織與他組織、集聚與擴張、競爭與協同的辯證統(tǒng)一體，在以人為核心的多種流要素驅動下不斷發(fā)生時空間反饋，像自然界其他有機體一樣不斷感知并適應周圍環(huán)境，不斷自我生長、演化與重構。

2. 城市的涌現生成

涌現是指復雜系統(tǒng)在自組織過程中新的結構、形態(tài)、功能、層次、屬性等的出現，它是復雜系統(tǒng)的根本特征。這種整體才具有，孤立部分或其加合不具有的性質稱為整體涌現性（whole emergence），即“1+1>2”。老子“有生于無”，“道生一，一生二，二生三，三生萬物，萬物負陰以抱陽”的思想即體現了系統(tǒng)的涌現性。城市的形成即是以人為核心的地域系統(tǒng)在多時空維度上的結構和功能的整體涌現現象 。城市系統(tǒng)涌現形成的條件主要包括生成主體、非線性作用機制（自組織與受限生成）、環(huán)境策略等。

城市系統(tǒng)的生成主體

城市的生成需要具有涌現生成能力的主體，生成主體是系統(tǒng)整體涌現的前提條件和發(fā)生涌現現象的源泉。城市的生成主體主要包括了人口、產業(yè)、治理主體、水、能源、生態(tài)系統(tǒng)等。

城市的內在生成機制：自組織與受限生成

根據 Holland 的復雜適應系統(tǒng)（complex adaptive system, CAS），系統(tǒng)由大量異質主體在局部規(guī)則約束下進行分布式互動與適應性學習，并在宏觀層面涌現出相對穩(wěn)定的模式與結構。在非線性作用驅動下不同層次的聚落開始涌現，逐步形成了一個錯綜復雜、初具網絡形態(tài)的更高層級涌現——城市，這一時空演化過程中同時存在著自組織和受限生成機制：

（1）自組織是城市涌現生成的關鍵機制。它使城市系統(tǒng)在外部環(huán)境約束與內部相互作用下，能夠自發(fā)形成空間結構與功能分工，并通過適應性調整提升對資源、風險與機會的響應能力，可視為城市演化背后的“看不見的手”。在與周圍環(huán)境持續(xù)耦合的過程中，人口與經濟活動由分散走向集聚，城市的區(qū)位選擇、規(guī)模擴張與形態(tài)分異在多重反饋作用下逐步顯現，同時也會重塑原有的生態(tài)格局，產生了涌現效應（地域結構和功能的嬗變）。由聚落、鄉(xiāng)村到城市，再到都市圈/城市群的演化，體現了城市體系在非線性反饋、路徑依賴與尺度遞進作用下的動態(tài)演進過程。

（2）受限生成是城市涌現生成的內在邏輯。自組織并非無序生長，而是在特定規(guī)則約束條件下，通過主體間持續(xù)的功能耦合生成新結構與新狀態(tài)的動態(tài)過程。對某一城鎮(zhèn)而言，生成主體的組合不是任意堆砌，其耦合方式與演化方向受硬約束與軟約束共同塑形：水土資源、能源礦產、地形地質、植被生態(tài)與氣候水文等決定了基本承載與空間邊界，進而影響區(qū)位布局、規(guī)模形態(tài)、功能定位與產業(yè)路徑；交通條件、制度治理、安全需求、文化習俗等人文因素，則通過成本—收益結構與行為規(guī)范進一步限定集聚方式。自然與人文因素相互作用，構成了人口向城鎮(zhèn)集聚與遷移的內在邏輯。

城市的外在生成機制：環(huán)境策略

生成主體為城市涌現提供“積木（building blocks）”，自組織與受限生成構成其內在演化邏輯。但涌現能否發(fā)生、以何種路徑發(fā)生，還取決于外部環(huán)境的輸入與情境變化。城市系統(tǒng)作為開放系統(tǒng)，持續(xù)與外界交換物質、能量與信息；外部環(huán)境既提供發(fā)展所需的資源與機會，也通過災害沖擊、市場波動、政策調整與生態(tài)壓力等外生擾動改變約束條件與收益結構，從而重塑系統(tǒng)演化方向。為應對外部壓力與不確定性，城市會通過學習與適應進行規(guī)則調整、功能重組與結構重塑，形成面向環(huán)境的適應性自組織轉變（圖3）。

圖3 綠洲城鎮(zhèn)系統(tǒng)與外界環(huán)境的相互作用（劉海猛等，2016）

3. 城市系統(tǒng)的協同維生

競爭與協同：維持城市系統(tǒng)活力與進化穩(wěn)定

系統(tǒng)的協同維生包含了競爭與協同的概念，如果說漲落是推動城市系統(tǒng)發(fā)展并促成更高層級有序結構形成的誘因，那么競爭與協同則是引發(fā)系統(tǒng)漲落的內在驅動。由于生存資源的稀缺性，競爭是自然界中普遍存在的一種基本關系，是一種分離行為，作用雙方相互制約、相互抑制。競爭提供差異化與選擇壓力，促進系統(tǒng)的活力與多樣性；協同能夠使不同主體以最小的代價或成本實現自身的成長與發(fā)展。城市系統(tǒng)在不同尺度下廣泛存在著這種協同與競爭機制，它維持了整個系統(tǒng)的生命活力與進化穩(wěn)定，推動其在約束與擾動中實現適應性的結構重塑與演化，是城市系統(tǒng)演進的根本動力，而這種協同維生秩序也是自組織原理的具體表現。

圖4是城市系統(tǒng)演化示意圖，其中 為系統(tǒng)內部不可逆過程引起的熵產生，表征內部無序性增長； 為系統(tǒng)與外部環(huán)境交換產生的熵流。城市化過程中的競爭與協同是驅動該熵變的關鍵微觀機制：一方面，資源稀缺條件下主體間的競爭會強化非線性博弈與要素爭奪，導致配置摩擦、沖突與波動加劇，從而提高內部不可逆損耗并推升 ；另一方面，主體間的協同（分工互補、信息共享、聯合治理與制度協調）能夠降低交易成本與系統(tǒng)摩擦、提高資源利用效率，并通過與外部環(huán)境的有效交換引入“負熵流”，使 可能為負并在一定條件下抵消內部熵產生。下部以演化勢函數 表示城市演化狀態(tài) 的穩(wěn)定性景觀，多個勢阱對應不同穩(wěn)定態(tài)；在外部擾動與內部漲落作用下，城市系統(tǒng)可能跨越勢壘在穩(wěn)定態(tài)間躍遷。

圖4 城市化系統(tǒng)演化示意圖（劉海猛等，2016）

城市演化的協同維生機制分析

協同維生是指城市系統(tǒng)中不同主體/子系統(tǒng)在資源約束與外部壓力下，通過“競爭—協作—再配置”的動態(tài)過程實現共同存續(xù)與功能提升；其結果表現為效率提升、風險分擔與結構優(yōu)化。下面將城市系統(tǒng)分為要素、子系統(tǒng)、城市系統(tǒng)整體三個層級來分析：

①要素（主體）層面，如經濟子系統(tǒng)內不同企業(yè)在產業(yè)轉型、節(jié)能減排背景下還要保證收益最大化，對城市區(qū)位、人力、原材料等資源的競爭同時，也要產業(yè)鏈分工、聯合研發(fā)、信息共享，進而降低交易成本、提升技術擴散效率，產生集聚效應與創(chuàng)新溢出，推動城市經濟轉型。

②城市子系統(tǒng)層面，資源稀缺性使得矛盾關系普遍存在。例如工業(yè)與農業(yè)對水資源的競爭、城鎮(zhèn)建設與糧食生產對土地的競爭、經濟增長與居民生活對生態(tài)環(huán)境容量的競爭等。而這種矛盾又是辯證統(tǒng)一的，各個子系統(tǒng)之間也要進行相互協作，在自組織與他組織共同作用下合理利用水土氣生等資源。

③城市系統(tǒng)整體層面，如在流域上中下游的城鎮(zhèn)為了發(fā)展會對水資源進行爭奪，但他們又是唇亡齒寒的關系，需要水資源的跨界綜合協同管理。同時城市的生產生活與生態(tài)系統(tǒng)間用水也存在競爭與協同的關系，保證不了最低生態(tài)用水量，城市也不可能可持續(xù)發(fā)展。

4. 城市系統(tǒng)的臨界相變

物理學中，相變有時是突變（如固液相變），有時也可以是比較平穩(wěn)的變化（如氣液相變），在二者之間的臨界點會發(fā)生很多反常的現象（如比熱無限增大）稱為臨界現象，例如圖5中水的臨界相變，其中M、N為相變臨界點。系統(tǒng)的整體涌現效應在一定程度上也可以看作系統(tǒng)的相變。

自組織臨界理論（self-organized criticality）對臨界現象及其突變規(guī)律進行了系統(tǒng)的分析和描述。系統(tǒng)相變的邊緣狀態(tài)即為臨界狀態(tài)，臨界性行為是自然界一種普遍的行為，處于臨界狀態(tài)的系統(tǒng)會出現各種大小的服從冪律的雪崩事件。自組織是系統(tǒng)相變的前提，臨界相變的發(fā)生要求系統(tǒng)是開放的，能跟外界建立物質、能量和信息的交換，以達到系統(tǒng)內部熵的增減平衡。Per Bak認為，這是構成世界多樣性的大自然之秘密。

圖5 水的臨界相變

吸引盆模型：城市臨界相變的概念模型

城市的生成、演化和轉型過程中均存在自組織臨界相變，參考Walker等人關于社會-生態(tài)系統(tǒng)的“吸引盆”（basin of attraction）概念來解釋。如圖6，不同盆地（A、B、C…）表示不同的城市穩(wěn)定域，其內部由相對一致的關鍵反饋結構所維系；盆地之間的分界（虛線）對應臨界閾值。小球代表由一組狀態(tài)變量構成的城市系統(tǒng)當前狀態(tài)，從自組織視角，在同一盆地內，小球在擾動作用下發(fā)生波動，但通常會在負反饋的作用下趨向盆地底部較穩(wěn)定的區(qū)域。

隨著外部驅動與內部慢變量（如政策制度、資源約束、技術路徑等）的變化，正負熵的此消彼長，穩(wěn)定性景觀可能發(fā)生形變（盆地變淺、變窄或分界移動），城市系統(tǒng)韌性隨之改變。城市系統(tǒng)永遠處于動態(tài)平衡之中，不可能達到絕對平衡。小球的位置不斷變化，其變化快慢以及位置相對盆體底部的距離，由自身的動能和外界對系統(tǒng)輸入的能量共同決定。

當擾動強度增大或韌性下降使得系統(tǒng)狀態(tài)跨越閾值時，小球可能進入另一盆地，表現為臨界相變，城市演化路徑由此發(fā)生顯著偏移。不同盆地的深度與寬度可理解為城市系統(tǒng)的穩(wěn)定性與韌性差異，因此，轉入新的盆地可能帶來城市更高水平的協同與繁榮，也可能導致城市功能退化與衰退。

圖6 系統(tǒng)的吸引盆模型（根據Walker，2004改繪）

城市化的臨界相變機制

利用“吸引盆”（basin of attraction）模型分析城市化的臨界相變，有助于更清晰地刻畫其演化路徑、閾值跨越與狀態(tài)轉換機制。

首先，城市化是人口、產業(yè)與空間要素在多重約束與反饋作用下發(fā)生的復雜演化過程，本質上體現為農村人口在自組織與制度調控共同作用下向城市人口與城市生活方式的持續(xù)轉化。類比水的相變“固體—‘相變’—液體”，城市化可以表示為“農村—‘城市化’—城市”。該相變機制主要是由城市化的“推拉因模式”決定的，市場力量在城市的形成和發(fā)展中發(fā)揮了主導作用，并在不同階段與政策制度共同塑造城市化的速度與方向。對應吸引盆模型，這一過程可理解為系統(tǒng)穩(wěn)定性景觀隨驅動因素變化而發(fā)生重塑：原有吸引域可能擴展或收縮，盆地的深度與寬度（穩(wěn)定性與韌性）隨之調整，使城市系統(tǒng)在持續(xù)調整中形成新的動態(tài)平衡。

隨著城市化推進，城市規(guī)模、性質與功能可能呈現非線性變化，甚至發(fā)生突變。一方面，當生態(tài)環(huán)境逼近或突破承載閾值，或氣候—水文條件顯著改變、資源枯竭時，城市可能由高穩(wěn)態(tài)轉入低穩(wěn)態(tài)，表現為結構解體/重構、功能衰退與復雜性下降，如樓蘭古城、玉門老城。在吸引盆框架下，這意味著擾動增強或韌性下降導致城市系統(tǒng)跨越閾值進入另一穩(wěn)定域。另一方面，政治地位提升、新資源開發(fā)、交通樞紐形成或關鍵技術突破等也可能觸發(fā)積極躍遷，使城市快速重塑功能與發(fā)展方式，進入更穩(wěn)定、更具適應性的“新盆地”，并在新的反饋結構支撐下形成更高水平的有序狀態(tài)。

因此，城市化的臨界相變并非單一的突變事件，而是漸變與突變交織、穩(wěn)定與失穩(wěn)轉換的動態(tài)過程。長期的漸進積累改變系統(tǒng)韌性與閾值位置，而在關鍵擾動或關鍵變量觸發(fā)下，系統(tǒng)跨越臨界點產生階段性躍遷，從而在繼承既有結構的同時實現路徑重塑與機制創(chuàng)新。

5. 復雜系統(tǒng)視角下城市化三階段論：

諾瑟姆曲線的再認識

美國地理學家諾瑟姆于20世紀70年代提出城市化軌跡為S型曲線，包括三個階段：初級階段、快速發(fā)展階段和成熟階段（圖7）。在復雜系統(tǒng)自組織-自適應框架下，諾瑟姆曲線不僅表示城市化率的宏觀增長趨勢，也可理解為城市系統(tǒng)在開放條件下經歷“涌現生成—協同維生—臨界相變”三類主導機制交替占優(yōu)的演化過程。如圖8所示，可將 與諾瑟姆曲線的三個階段對應起來，用以刻畫城市復雜系統(tǒng)的階段性動力學特征。

圖7 城市化諾瑟姆曲線

①dt1涌現生成階段（對應初級階段）：人口、土地、水資源、植被與基礎設施等要素（圖中小球所指的生成主體）在資源約束與環(huán)境條件限制下，通過自組織過程形成初步結構，并與外部環(huán)境發(fā)生物質、能量與信息交換。系統(tǒng)整體開始出現涌現效應：城市空間與功能從分散走向集聚，但增長速度相對較慢、波動幅度較小，城市化進入緩慢爬升期。

②dt2協同維生階段（對應快速發(fā)展階段）：系統(tǒng)內部要素、子系統(tǒng)與城市整體三個層級及其耦合關系顯著增強。各主體之間既存在非線性競爭（資源、區(qū)位、機會的爭奪），也存在協同（分工互補、網絡連接、制度協調與信息共享）。在這一階段，正反饋更容易被放大：集聚—創(chuàng)新—擴張的鏈式過程使系統(tǒng)有序性與復雜性進一步增強。同時，城市與外界的物質、能量與信息交換更為頻繁，外部輸入（負熵補給）持續(xù)支撐城市結構與功能的優(yōu)化，使城市化在波動中演進。圖8中曲線在上升過程中伴隨明顯“上下振動”，對應系統(tǒng)在漲落中不斷調整與重組；而少數關鍵慢變量（序參量）對宏觀演化方向起主導作用。

③dt3臨界相變階段（對應成熟階段及轉型窗口）：城市系統(tǒng)在自組織臨界態(tài)發(fā)生漲落，當達到臨界閾值，系統(tǒng)可能出現跨閾值躍遷，城市的規(guī)模、性質和職能發(fā)生重構，表現為向更高層次有序結構的升級，也可能因韌性下降而轉入低穩(wěn)態(tài)，出現功能衰退、結構退化甚至局部解體。

圖8 城市復雜系統(tǒng)演化的基本規(guī)律（劉海猛，2024）

諾瑟姆曲線宏觀呈平滑的 S 型，但在內部漲落與外部擾動下，城市化率及相關結構變量會圍繞趨勢線上下波動；整體表現為“相對穩(wěn)定—階段性失穩(wěn)—再穩(wěn)定”的動態(tài)平衡。涌現生成、協同維生與臨界相變貫穿城市化全過程，但 以生成與集聚為主， 以競爭—協同驅動的耦合擴張為主， 更易跨越閾值并發(fā)生結構重構。作為開放系統(tǒng)，城市化依賴與外界的物質、能量和信息交換推動有序化與功能分化，復雜性總體上升；但耦合增強與約束加劇可能導致韌性階段性下降，使 更易出現臨界轉折。要素與層級間的正負反饋及路徑依賴共同決定城市演化方向。遭遇重大沖擊后，系統(tǒng)通常進入再組織：可能在更低穩(wěn)態(tài)重建，也可能在外部輸入與治理作用下轉入新的穩(wěn)定域與發(fā)展路徑。

6. 融合中西醫(yī)智慧，

對城市系統(tǒng)風險早預警、早干預

論文題目：China’s new program gives cities check-ups 論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s44284-025-00317-8 發(fā)表時間：2025年9月4日 論文來源：nature cities

隨著城市災害日益頻發(fā)，資源環(huán)境壓力疊加，重大傳染病風險持續(xù)加劇，以及住房老舊、基礎設施不足、交通擁堵、人居環(huán)境退化等現實問題，越來越多學者將城市視為“城市生命體”進行研究。

2018年中國啟動城市體檢試點，將“體檢—診斷—開方—治理”嵌入城市更新全過程；到2024年已擴展至297個城市并全面推行。我們提出中西醫(yī)結合的城市體檢框架——“整體調和 + 精準診斷”，主張在指標設計、評估方法與治理干預全過程中融匯東西方智慧（圖9）。以傳統(tǒng)中醫(yī)的整體觀、平衡觀與“治未病”思想為指導，以西醫(yī)式的精準量化指標和快速處置能力為支撐，構建開放迭代、可診斷、可干預、可反饋的城市治理新范式。

中醫(yī)強調整體聯系、陰陽平衡與調理預防，適合把握城市各子系統(tǒng)之間的耦合反饋與潛在風險；西醫(yī)強調解剖測量、標準化對比與針對性治療，適合對生態(tài)環(huán)境、基礎設施安全、公共健康等問題進行精確診斷和快速處置。兩者融合，城市體檢應實現“三個轉向”：①從末端治理轉向“治未病”：通過常態(tài)監(jiān)測與預警系統(tǒng)，及早識別擁堵、污染、管網泄漏等風險信號，降低問題惡化后的治理成本；②從單項指標轉向系統(tǒng)處方：在量化指標之外，強化跨部門協同與綜合方案設計，關注環(huán)境—經濟—社會之間的聯動效應；③從統(tǒng)一模板轉向因城施策：以中醫(yī)“辨證施治”的個性化思路，為不同城市提供差異化評估與更新路徑，同時以西醫(yī)式標準保證可比性與科學性。

圖9 融合中西醫(yī)智慧的開放式城市體檢指標體系與流程（Liu et al., 2025）

7. 研究啟示

（1）自組織機制是驅動城市演化的一只“看不見的手”。城市建設應更多順應并激發(fā)這種自組織力量，堅持市場化改革方向，推動有效市場與有為政府結合，尊重城市自身成長與運行規(guī)律，逐步形成以自組織為核心的新型城市發(fā)展觀，讓市場在城市化資源配置中發(fā)揮決定性作用，同時更好釋放政府、企業(yè)與市民等多元主體的活力與潛能。

（2）建立“城市生命體”的系統(tǒng)整體觀。城市像生命體一樣依賴能量、物質與信息的持續(xù)輸入與循環(huán)：交通、水電氣網、物流與數據流構成“血管與神經”，生態(tài)系統(tǒng)提供“代謝底盤”，任何環(huán)節(jié)阻塞都可能引發(fā)連鎖失調。城市運行由多層級反饋塑造，局部問題常通過網絡擴散為系統(tǒng)性風險，城市體檢與治理不能僅靠單點修補，而應關注關鍵節(jié)點、耦合關系與閾值。城市具有自組織與適應性，政策應從“工程式控制”轉向“條件營造”，通過規(guī)則、激勵與公共服務引導主體協同。

（3）遵循大自然之規(guī)律，鼓勵城市發(fā)展的多樣性。城市并非同質化的“標準產品”，而是由生態(tài)基底、歷史文脈、產業(yè)路徑與區(qū)位網絡共同塑造的獨特生命體，這種多樣性既體現在城市之間，也體現在城市內部——包括人口結構、土地利用、文化與生活方式等的多元共生等。不同城市在資源稟賦、環(huán)境承載、風險暴露與治理能力上存在結構性差異。在尊重生態(tài)閾值與空間約束的前提下，圍繞區(qū)域功能定位與比較優(yōu)勢，構建差異化的增長機制與治理工具箱，推進金融資本、人力資本、社會資本、生態(tài)資本、文化資本的多元耦合與協同增值。

（4）增強城市系統(tǒng)韌性。理解城市演化規(guī)律，建立多源監(jiān)測與早預警體系，及時處置小風險，避免微小擾動可能累積引發(fā)“蝴蝶效應”。優(yōu)化城市網絡結構與冗余配置，如供水供電、交通通信的備份，提高關鍵節(jié)點抗斷鏈能力。倡導韌性規(guī)劃，分散風險暴露，縮短應急響應鏈條，使城市在不確定環(huán)境中實現更快恢復與持續(xù)迭代。

參考文獻：1. 劉海猛.城市評價方法論初探.地理研究,2024,43(03):596-620.2. 劉海猛,方創(chuàng)琳,李詠紅.城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境“耦合魔方”的基本概念及框架.地理學報,2019,74(08):1489-1507.3. 劉海猛,方創(chuàng)琳,毛漢英,等.基于復雜性科學的綠洲城鎮(zhèn)化演進理論探討.地理研究,2016,35(02):242-255.4. Liu H, Fang C. China’s new program gives cities check-ups. Nature Cities, 2025, 2: 910–912.5. Liu, H., Gou, P., & Xiong, J. Vital triangle: A new concept to evaluate urban vitality. Computers, Environment and Urban Systems, 2022, 98, 101886.

作者簡介：

劉海猛，中國科學院地理科學與資源研究所副研究員、碩士生導師，北京科協青年托舉人才，“全球前2%頂尖科學家”。主要從事城市可持續(xù)發(fā)展研究。發(fā)表論文100余篇，其中一作/通訊在Nature Cities、Earth’s Future等期刊發(fā)文58篇，Google-H指數41。主持國家自然科學基金3項，曾獲住建部華夏建設科學技術獎、錢學森城市學金獎（提名獎）、北京優(yōu)秀青年科技論文等。現為中國城市經濟學會城市群與都市圈專委會副秘書長，中國城市科學研究會數字孿生與未來城市專委會委員、中國系統(tǒng)工程學會生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)工程專委會委員等。

城市科學讀書會

隨著工業(yè)化和現代化的發(fā)展，世界范圍內的城市化率不斷提高，越來越多的人口聚集在城市，使得交通擁堵、環(huán)境污染、資源短缺等城市問題日益嚴峻。 我們迫切需要對城市的基本運行規(guī)律有科學的認知。 近十幾年來，智能手機、物聯網、衛(wèi)星遙感可以幫助獲取高精度的城市數據； 機器學習、人工智能的發(fā)展，為處理大規(guī)模多源異構數據提供了技術手段。 此外，復雜科學從演生視角，在不同時空尺度上研究城市現象的基礎規(guī)律，豐富了城市科學的理論框架； 基于復雜系統(tǒng)的模擬方法也在實踐中有廣闊的應用前景。

在這個大背景下，集智俱樂部由北京大學助理教授董磊聯合明尼蘇達大學助理教授朱遞、中南大學地球科學與信息物理學院教授李海峰、北京航空航天大學計算機學院博士寄家豪共同發(fā)起，分享、討論和梳理“城市作為復雜系統(tǒng)”的理論、研究方法及應用，希望促進相關領域學者的交流，推動交叉學科間的合作，促進城市科學的發(fā)展和研究。讀書會已完結，現在報名可加入社群并解鎖回放視頻權限。

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