復(fù)雜適應(yīng)性系統(tǒng)理論對(duì)可持續(xù)設(shè)計(jì)過(guò)程的啟示

荊鵬飛　何麗娜

摘要：

設(shè)計(jì)活動(dòng)是個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，特別是在生態(tài)時(shí)代背景的要求下，在資源和環(huán)境的承載能力有限的情況下，更需要設(shè)計(jì)活動(dòng)的可持續(xù)。系統(tǒng)論的觀點(diǎn)對(duì)設(shè)計(jì)有著重要的指導(dǎo)作用，能夠從全局的視角審視設(shè)計(jì)活動(dòng)。復(fù)雜適應(yīng)性系統(tǒng)理論就是系統(tǒng)論的一個(gè)分支，可以解釋設(shè)計(jì)活動(dòng)的復(fù)雜性。通過(guò)對(duì)復(fù)雜適應(yīng)性系統(tǒng)理論的分析，可以提煉出設(shè)計(jì)活動(dòng)的主體對(duì)環(huán)境的適應(yīng)與反適應(yīng)。從而能夠?qū)θ祟?lèi)設(shè)計(jì)活動(dòng)的可持續(xù)有所啟示。

關(guān)鍵詞：

設(shè)計(jì) 可持續(xù) 復(fù)雜適應(yīng)性系統(tǒng) 設(shè)計(jì)過(guò)程 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.可持續(xù)設(shè)計(jì)理念的提出及發(fā)展

在資源和環(huán)境危機(jī)對(duì)我們的現(xiàn)實(shí)世界展現(xiàn)出了強(qiáng)大破壞力的同時(shí)，有關(guān)可持續(xù)發(fā)展理念的討論也逐漸增多，對(duì)生態(tài)時(shí)代的呼聲也更加強(qiáng)烈。我們中華民族流傳的思想中就有諸多如何與大自然悠然共處的持續(xù)之道。如今的可持續(xù)發(fā)展（Sustainable development）理念是1972年在斯德哥爾摩舉行的聯(lián)合國(guó)人類(lèi)環(huán)境研討會(huì)上正式討論的。1992年6月14日，在巴西里約熱內(nèi)盧的聯(lián)合國(guó)環(huán)境與發(fā)展大會(huì)上，會(huì)議通過(guò)了旨在保護(hù)全球可持續(xù)發(fā)展的《二十一世紀(jì)議程》?？沙掷m(xù)設(shè)計(jì)就是以可持續(xù)發(fā)展思想作為主導(dǎo)而產(chǎn)生的設(shè)計(jì)方式。目前，設(shè)計(jì)行業(yè)已廣泛認(rèn)同“可持續(xù)設(shè)計(jì)”這一理念，同時(shí)也把實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展作為人類(lèi)共同追求的目標(biāo)之一。

2.復(fù)雜適應(yīng)性系統(tǒng)理論的含義

復(fù)雜性科學(xué)被稱(chēng)作是“21世紀(jì)的科學(xué)”。它有著廣泛的研究領(lǐng)域，且已擴(kuò)展到生活的各個(gè)方面。我國(guó)古代哲人們的“五行”相生相克理論、“陰陽(yáng)二氣”相互牽制的關(guān)系，都是復(fù)雜性思想的體現(xiàn)。以美籍奧地利學(xué)者貝塔朗菲（Ludwig Yon Bertalanfly）的一般系統(tǒng)論（General System Theory）的提出為標(biāo)志，系統(tǒng)科學(xué)步入科學(xué)的殿堂，登上人類(lèi)文化的歷史舞臺(tái)。70年代以后，關(guān)于簡(jiǎn)單系統(tǒng)的理論日趨成熟，系統(tǒng)科學(xué)才真正轉(zhuǎn)向以復(fù)雜性為主要對(duì)象，試圖建立關(guān)于復(fù)雜系統(tǒng)的一般理論研究。美國(guó)圣塔菲研究所（santa Fe Institute）的復(fù)雜適應(yīng)性系統(tǒng)理論（CAS）是較為合理地解釋復(fù)雜性系統(tǒng)維生、發(fā)展的理論。

適應(yīng)性系統(tǒng)理論（CAS）最早是由霍蘭于1984年提出的，其理論的最基本觀點(diǎn)是適應(yīng)性主體通過(guò)與外界持續(xù)的交互活動(dòng)，不斷發(fā)生作用，通過(guò)“學(xué)習(xí)”和“積累經(jīng)驗(yàn)”，改變自身的結(jié)構(gòu)和行為方式，促進(jìn)整個(gè)系統(tǒng)的不斷演化，使系統(tǒng)不斷復(fù)雜并具有與時(shí)俱進(jìn)的先進(jìn)性。

霍蘭在其著作《隱秩序》中認(rèn)為，適應(yīng)性系統(tǒng)是由用規(guī)則描述的、相互作用的適應(yīng)性主體組成的系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)是開(kāi)放的系統(tǒng)，是與其環(huán)境相作用的系統(tǒng)，系統(tǒng)能適應(yīng)環(huán)境中的變化，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)也受到外部條件的影響，并做出相應(yīng)的適應(yīng)。在系統(tǒng)與外部環(huán)境交互作用的過(guò)程中，通過(guò)自適應(yīng)改變系統(tǒng)本身的組織結(jié)構(gòu)和行為特點(diǎn)，從而不斷向前發(fā)展和演化。根據(jù)復(fù)雜性科學(xué)的理論，一個(gè)適應(yīng)性系統(tǒng)，通常能夠表現(xiàn)出兩種突發(fā)的特性：一個(gè)是由于系統(tǒng)要素間的相互作用而引起的自發(fā)秩序；另一個(gè)特性是不斷進(jìn)化而引起的創(chuàng)新行為。

適應(yīng)性系統(tǒng)理論（CAS）主要研究具有學(xué)習(xí)能力系統(tǒng)的變化，系統(tǒng)在對(duì)外部環(huán)境的適應(yīng)過(guò)程中，自身內(nèi)部的行為和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而對(duì)外部環(huán)境產(chǎn)生反饋行為以適應(yīng)環(huán)境。系統(tǒng)能夠主動(dòng)并積極地收集和處理信息，且在此過(guò)程中積累經(jīng)驗(yàn)，并從中掌握外部客觀世界的規(guī)律，指導(dǎo)自己未來(lái)的行為，因此會(huì)更好地適應(yīng)環(huán)境，并在一定程度上影響環(huán)境。

在復(fù)雜性科學(xué)的研究中，適應(yīng)性系統(tǒng)理論（CAS）是探討系統(tǒng)誕生后，如何來(lái)面對(duì)復(fù)雜多變的內(nèi)、外環(huán)境，并且維持系統(tǒng)的穩(wěn)定，從而逐步發(fā)展的一種理論，也就是解釋系統(tǒng)適應(yīng)環(huán)境從而發(fā)展自身的理論。

2.1適應(yīng)性主體（Adaptive Agent）

系統(tǒng)的主體是具有一定生命特征的構(gòu)件，具有主動(dòng)性和適應(yīng)性，具有自己的目標(biāo)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和生存動(dòng)力。適應(yīng)性是指“生物體隨外界環(huán)境條件的改變而改變自身特性或生活方式的能力。”主體可以通過(guò)與外界持續(xù)的交互活動(dòng)，不斷地與外界發(fā)生作用，通過(guò)“學(xué)習(xí)”和“積累經(jīng)驗(yàn)”，改變自身的結(jié)構(gòu)和行為方式，以適應(yīng)外界大環(huán)境的變化，并且與其他主體保持協(xié)調(diào)一致，從而促進(jìn)整個(gè)系統(tǒng)的不斷演化。

對(duì)于設(shè)計(jì)而言，從事設(shè)計(jì)活動(dòng)的人可以是設(shè)計(jì)這個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)的主體，根據(jù)不同的情況，設(shè)計(jì)師、消費(fèi)者、甚至是某些具有人工生命的設(shè)計(jì)產(chǎn)品都可以是系統(tǒng)的主體。這些主體，都具有統(tǒng)一的特性，就是具有主動(dòng)性和適應(yīng)性，主動(dòng)地適應(yīng)外界大環(huán)境的變化，同時(shí)對(duì)自身內(nèi)部系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響。

2.2主體的適應(yīng)性框架

在適應(yīng)性系統(tǒng)理論（CAS）中，最為核心的就是適應(yīng)性主體，正是由于主體具有適應(yīng)性，可以不斷學(xué)習(xí)，才使得這些系統(tǒng)變得有復(fù)雜，得以不斷向前發(fā)展。主體的適應(yīng)性，可以從三個(gè)方面來(lái)解釋?zhuān)鶕?jù)霍蘭的理論，主體的適應(yīng)性框架由三部分組成：執(zhí)行系統(tǒng)、信用分派和新規(guī)則發(fā)現(xiàn)。首先，主體在面對(duì)簡(jiǎn)單的外界環(huán)境時(shí)，通過(guò)簡(jiǎn)單的規(guī)則產(chǎn)生簡(jiǎn)單的行為。其次，在多條規(guī)則下，主體通過(guò)某種途徑選擇與環(huán)境情況相適應(yīng)的規(guī)則，從而產(chǎn)生行為。第三是新規(guī)則的發(fā)現(xiàn)和使用的過(guò)程。一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)進(jìn)化過(guò)程，是通過(guò)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)規(guī)則或物理原理的方式，表現(xiàn)出復(fù)雜的、不可預(yù)知的行為。主體的適應(yīng)性學(xué)習(xí)能力，也是通過(guò)這三個(gè)步驟進(jìn)行的。

3.系統(tǒng)主體對(duì)環(huán)境的適應(yīng)與反適應(yīng)

盡管人類(lèi)社會(huì)發(fā)展進(jìn)程迅速，技術(shù)、文化、理念等因素不斷發(fā)生著變化，但人類(lèi)的設(shè)計(jì)能力都保持著相對(duì)穩(wěn)定，這是由于作為設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主體具有適應(yīng)性的原因。設(shè)計(jì)活動(dòng)的進(jìn)行是在外界大環(huán)境的影響下開(kāi)展的，外界環(huán)境的復(fù)雜多變帶來(lái)了設(shè)計(jì)活動(dòng)的不確定性。根據(jù)適應(yīng)性系統(tǒng)的相關(guān)理論，在設(shè)計(jì)活動(dòng)的系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，適應(yīng)性主體要不斷地適應(yīng)環(huán)境的變化，從而改變自身，通過(guò)物質(zhì)流、能量流和信息流的輸入，通過(guò)設(shè)計(jì)活動(dòng)的進(jìn)行，產(chǎn)生相應(yīng)的設(shè)計(jì)成果，并且使其產(chǎn)物符合環(huán)境的要求。這個(gè)過(guò)程是系統(tǒng)主體對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性過(guò)程，也是通常情況下人們研究較多設(shè)計(jì)的過(guò)程。但是，隨著社會(huì)發(fā)展的進(jìn)程，設(shè)計(jì)活動(dòng)也顯示出越來(lái)越大的影響力，我們的設(shè)計(jì)成果，包括產(chǎn)品、設(shè)計(jì)思想、流派、創(chuàng)新方法等多方面，也在潛移默化中影響改變著人類(lèi)的生活，在一定程度上甚改變了人的行為，使思想觀念發(fā)生了翻天覆地的變化，而這些變化，直接體現(xiàn)在與設(shè)計(jì)相作用的環(huán)境中。環(huán)境也因?yàn)樵O(shè)計(jì)活動(dòng)發(fā)生了改變，通過(guò)多種方式，影響著主體的各個(gè)方面，從而導(dǎo)致主體能力發(fā)生改變，進(jìn)而又會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生一定的影響。這是系統(tǒng)主體對(duì)環(huán)境的反適應(yīng)性。因此，這兩個(gè)過(guò)程，就組成了一個(gè)循環(huán)，也就是主體對(duì)環(huán)境的適應(yīng)與反適應(yīng)的循環(huán)過(guò)程。這樣的一個(gè)反復(fù)復(fù)雜系統(tǒng)的循環(huán)過(guò)程，就是設(shè)計(jì)活動(dòng)具有適應(yīng)性，不斷繼承而又向前發(fā)展的過(guò)程。因此可以對(duì)可持續(xù)設(shè)計(jì)產(chǎn)生一定的積極啟示。

4.對(duì)可持續(xù)設(shè)計(jì)的啟示

4.1充分的前期設(shè)計(jì)考量

在設(shè)計(jì)實(shí)施的前期階段，主要是設(shè)計(jì)系統(tǒng)適應(yīng)環(huán)境系統(tǒng)的階段。這一時(shí)期，從傳統(tǒng)的角度來(lái)講，要對(duì)整體設(shè)計(jì)系統(tǒng)中復(fù)雜多變的因素做出充分的評(píng)估，事先考慮好設(shè)計(jì)開(kāi)始后可能會(huì)對(duì)環(huán)境因素造成的影響，以及在系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生的物質(zhì)流、能量流及信息流的傳遞情況。在環(huán)境中的因素，如資源、信息、思想、人文等方面，要進(jìn)行充分的調(diào)研，以評(píng)估事后對(duì)設(shè)計(jì)造成的影響，從而提前布置。如在交通工具的設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)項(xiàng)目要求的不同，可以選用清潔能源或傳統(tǒng)能源。在設(shè)計(jì)家居用品時(shí)，能否更多考慮—下受眾人群通用性的問(wèn)題，以便可以滿足多數(shù)使用者的需求，同時(shí)也滿足了可持續(xù)設(shè)計(jì)理念。

4.2設(shè)計(jì)過(guò)程的合理性

在從主體到產(chǎn)出設(shè)計(jì)成果的這一階段，是傳統(tǒng)可持續(xù)設(shè)計(jì)研究強(qiáng)調(diào)的重點(diǎn)，那就是如何產(chǎn)出符合可持續(xù)設(shè)計(jì)理念的產(chǎn)品。比如從產(chǎn)品的材料出發(fā)，從加工工藝著手，通過(guò)技術(shù)手段減少?gòu)U棄物的排放等。但是還有一部分過(guò)程往往被研究者忽略，那就是從設(shè)計(jì)活動(dòng)的流程中加入可持續(xù)理念，從而讓可持續(xù)思想貫穿始終。設(shè)計(jì)人員完成設(shè)計(jì)的過(guò)程，包括設(shè)計(jì)管理人員的工作，其實(shí)質(zhì)都是物質(zhì)流、能量流和信息流傳遞實(shí)現(xiàn)的，因此將可持續(xù)理念注入其中。例如在方案評(píng)審的時(shí)候，完全可以采用網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)進(jìn)行，而不用花費(fèi)大量的人力物力，從而減少成本。另外，可以采用多方協(xié)同設(shè)計(jì)的方式，使方案的質(zhì)量達(dá)到更高的效果，從而縮減日程，提高質(zhì)量。

4.3積極的成果反饋

在反適應(yīng)階段，設(shè)計(jì)成果中能夠體現(xiàn)主體所要表達(dá)的相關(guān)可持續(xù)思想。在這一階段，優(yōu)良的設(shè)計(jì)可以一讓蘊(yùn)含其中的思想更快速地傳遞給主體。由于設(shè)計(jì)活動(dòng)所輻射的范圍和廣度非常大，所以主體在生活中隨處可以感受到設(shè)計(jì)活動(dòng)產(chǎn)生的成果的反饋。好的設(shè)計(jì)一方面應(yīng)該滿足使用者自己都未意識(shí)到的潛在的合理需求，另一方面還應(yīng)該從思想、意識(shí)方面給予使用者積極方面的啟迪。

4.4主體的可持續(xù)作用

這一階段的可持續(xù)性主要分為兩個(gè)方面。其一是主體通過(guò)產(chǎn)品的使用，直接對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響。我們?nèi)祟?lèi)的造物活動(dòng)開(kāi)始之時(shí)，就在不斷地改造著第一自然，從而形成了人們生活其中的第二自然。環(huán)境隨著人們的活動(dòng)而發(fā)生改變，而在可持續(xù)性設(shè)計(jì)產(chǎn)品的使用過(guò)程中，人們?cè)噲D用另一種方式改變環(huán)境，使環(huán)境達(dá)到綠色可持續(xù)。這是主體對(duì)環(huán)境可持續(xù)的第一方面。另外，除了產(chǎn)品本身的使用功能之外，設(shè)計(jì)還會(huì)在思想、意識(shí)等方面影響著主體，而主體又基于這些思想，指導(dǎo)著活動(dòng)，從而影響環(huán)境。所以說(shuō)，對(duì)于可持續(xù)設(shè)計(jì)而言，除了使用功能外，還要有更深層的對(duì)主體的引導(dǎo)，才能更深遠(yuǎn)地、長(zhǎng)久地改變環(huán)境。只有這樣的循環(huán)過(guò)程，每一個(gè)過(guò)程都符合可持續(xù)設(shè)計(jì)的要求和標(biāo)準(zhǔn)，才是真正全面的可持續(xù)設(shè)計(jì)。

5.結(jié)語(yǔ)

不管從宏觀還是微觀來(lái)看，設(shè)計(jì)都是不斷變化發(fā)展的，適應(yīng)性系統(tǒng)理論能合理地解釋設(shè)計(jì)過(guò)程的復(fù)雜變化性。因此，通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程四個(gè)階段的分析，能夠?qū)沙掷m(xù)設(shè)計(jì)有所啟示，特別是對(duì)這樣一個(gè)要用長(zhǎng)久眼光去放眼審視的人類(lèi)行為而言，更加重要。