智慧城市中的智能灰空间构想

文／景 硕 山东大学土建与水利学院 硕 士

宁 荍 山东大学土建与水利学院 副教授（通讯作者）

刘焕杰 天津大学建筑学院 硕 士

引言

随着智慧城市的发展越来越快，人们对自然的依赖性也越来越强，智慧城市中的智能灰空间的存在与发展就显得尤为重要了。

1 相关概念

1.1 智慧城市

随着智慧城市的发展越来越快，人们对自然的依赖性也越来越强，智慧城市中的智能灰空间的存在与发展就显得尤为重要了。

由于“智慧城市”内涵的复杂性，在不同的语境下，其概念不同。首先“智慧城市”一词源自于业内对IBM 公司“smart city”的翻译，引申义指具有智慧的城市。然而，随着对智慧城市这一概念的深入研究和行业分化，产生了许多不同的引申义，比如，在实际建造语境中“智慧城市”意指整个建成的城市系统；在物联网智能管理系统语境中则意指具有某种特定功能的管理系统；在宏观的“智慧城市”顶层设计中则指代虚拟的概念设计等。参考2016 年联合国对智慧城市的定义：“利用大数据技术、清洁能源技术以及创新交通技术带来的机会，为居民提供更环保的服务和出行选择，从而促进经济可持续增长并提高城市中的各类服务水平。”[1]本文中出现的“智慧城市”指的是可以满足上述要求的整体城市系统。

1.2 智能灰空间

根据日本现代建筑大师黑川纪章的“灰空间”建筑理论[2]，灰空间在建筑设计语境中是指边界模糊不清的空间，描述了一种具有不确定性的空间属性，在灰空间中的使用者具有发生更多行动路线的可能性，故灰空间因为边界的缺乏在减少对原有场地破坏的同时提供了更多的使用空间。智能灰空间亦是一个抽象概念，描述的是在建造完成后智慧城市中的边界空间。与“灰空间”不同的是，“智能灰空间”的范围更广，因选取的智能设备规模和数量的不同而呈现的智能灰空间的研究量级也相差极大，不只局限于依托某一建筑构件的相邻空间。智能灰空间的使用者与受众也从人类主体转变为与智能灰空间相邻的周边环境——人类、自然构成物。从智能灰空间的具体形态上探讨时，因城市边界本身具有弹性变化，当城市的智能化程度提高，城市边界的可控性变强，这些波动变化的城市空间即“智能灰空间”。

2 智慧城市中的智能灰空间构想

2.1 智慧城市的理想模型

城市是人类文明的重要载体，其最少的空间承载着更多的可能性[3]。城市和自然环境相互依存，同时共生，但城市的出现是基于人类文明对自然环境的改变而形成的。因此，从城市整体视角来看，承载着人类社会的城市是作为自然环境的“外来物”存在于自然环境之中；从城市的局部——建筑单元来看，城市中又糅合了自然景观的元素，作为城市单元的“建筑”则是一个个单一的“外来物”在自然环境中存在着。不管从城市的宏观还是建筑单体的微观视角，智慧城市的建设无疑给人类文明、城市、自然环境三者的关系提供了彼此互动关系的松动，或者说提供了新的可能性。

存在于智慧城市中的设备在收集数据处理命令的同时，影响着城市的边界，即城市的边界因智能设备的数据处理能力产生波动，这种波动以“声光热”和物理空间的智能化变化来体现，深刻地影响着人类、自然环境和其他生态物种的存在形态（图1）。

图1 “人类社会-智慧城市-自然环境”示意图（图片来源：作者自绘）

2.2 智能灰空间与城市空间生态学的种间关系分析

智能化的建筑生长方向赋予了建筑和城市智能化的特征，从建筑构件的分类来看，智能灰空间依托的各类智能设备都是基础建筑构建的智能化升级和改造的结果，故笔者将基础的建筑构件和智能化设备参照生态学种间关系分为：共生型、寄生型和独立型三种基本类型（图2）。

图2 智能灰空间与城市空间的生态学种间关系示意图（图片来源：作者自绘）

2.3 智能灰空间类型分析

按照智能灰空间的产生逻辑：因人类主观使用需要所创造的智能灰空间被定义为“正式营建的智能灰空间”；因营建活动的偶然性产生的智能空间定义为“非正式营建的智能灰空间”。在正式营建的智能灰空间中，按照智能灰空间边界形式的有无又分为无界智能灰空间、有界智能灰空间。

2.3.1 正式营建的智能灰空间之无界智能灰空间

非自然因素的声、光、热因素形成的辐射空间，可随着调节指令的变化形成一定的辐射波动范围，体现出一定的智慧性——比如将城市看作整体时，城市夜晚的灯光、可发出声音并对环境或自然生物造成影响的机械设备等。随着智慧城市系统平台的完善，组成城市系统的各个部分可控度越来越高，每一项城市组成元素对周边环境都产生着微妙的影响。无界智能灰空间的本质是智能设备的物理辐射，因而其空间特质呈现“声控”“光控”“热控”以及“复合型”特质。

智能设备的“发声”原理与智能设备的功能和设备特点直接相关，但所有智能设备的“声音”都符合声传播的物理特性，所以由智能设备声音辐射产生的辐射空间或者由其组成的辐射空间的变化规律与声音的传播特点直接相关；在智能灰空间的构想中，光是影响其范围和空间品质的决定性因素，且判定城市规模的重要手段是夜间的城市亮度指数；智能设备的散热特性促成了城市智能灰空间的“热力学”特征，即智能灰空间的品质受热辐射的影响。在具体的无界智能灰空间中，三种甚至更多种的因素在影响其空间的形态和品质，因而无界智能灰空间同时又呈现出多种因素共同影响下的“复合型”空间特性。

2.3.2 正式营建的智能灰空间之有界智能灰空间

相比无界智能灰空间，有界智能灰空间的定义强调建造物本体对空间的影响作用，城市功能的智能化发展趋势必然会引起城市构成元素的解构和多功能性，在人口高度密集的城市地区这一现象发生的频率越高，城市元素非智能范式向智能范式的转变也越快。但有界智能灰空间因其创造智能灰空间的方式需要建造物的参与，所以其智能灰空间的波动范围局限性更大，其智能灰空间本身的局限性更强，体现出一定的“空间限制性”“地域限制性”和“功能限制性”。

有界智能灰空间探讨的智能灰空间边界在量级上要明显小于无界智能灰空间。而且由于智能设备的假设是基于城市建筑主体和基础设施建设，有界智能灰空间的空间主要限制在城市所在的地域范围中，横向和纵向的空间限制都呈现相同的分布规律。依托于单一智能设备的有界智能灰空间功能性呈现出相对单一性。

2.3.3 非正式智能灰空间

非正式智能灰空间是非人为主观设定的辐射空间或物理空间，但以无界智能灰空间或者有界智能灰空间形态存在并呈现出一定智慧性的特殊空间形态。非正式智能灰空间具有一定的偶发性和必然性，智能灰空间的塑造和形成除满足特定功能的人为要求而形成以外，也以城市中非正式营建的偶发性特征出现在城市中。同时，非正式智能灰空间的产生和存在的非正式性导致其空间特质在存续的延续性上具备更多的不稳定性，主要体现在空间领域范围的不稳定、空间特质的不稳定、存续状态的不稳定等。

3 智能灰空间的意义

智能灰空间是智慧城市、智慧设备的衍生品和附属品，为人类社会和自然环境之间营造了良好的弹性空间。一方面，智能灰空间的智能特性可以针对性地为自然界的生产活动提供特定的空间调节，以满足自然界的生产需求；另一方面，智能灰空间的存在及设置源自于对自然环境生产需求进行充分研究的基础上，对自然环境已然存在一定的适应性。因此，智能灰空间的应用对于人类社会和自然环境的存续发展起到一种良好的弹性调节作用。

智能灰空间对未来城市的空间设计意义重大，传统的空间设计在技术层面对相关要素进行分析，但从来没有把建成后的智能化设备所影响的智能灰空间放在影响设计的位置上进行考虑，一方面是因为时代背景的发展推动，在智慧城市的技术成熟以前不具备做相关考虑的条件；另一方面，自然环境在逐步恶化，这一严峻的生存现实倒推城市设计对一切因素的环保性能进行充分考虑。

智能灰空间对居民生活影响深远。灰空间的研究为建筑设计尤其是亚洲地区的建筑设计提供了深远的指导意义，这是因为居民使用者对这一人类友好空间的深度认可。灰空间的确活跃了建筑形式和使用者的体验，给空间的使用赋予了灵性和活力。智能灰空间以同样的方式影响着自然，直接或间接地影响着居民的日常生活体验。

智能灰空间对实现自然环境保护十分有利。智能灰空间的种类和特征丰富多样，研究不同的环境保护问题可通过研究其相关种类和维度进行。城市视域下的智能灰空间整体研究可直接应用于城市生态环境检测和治理中，这一趋势将随着智能化水平的持续提高逐渐实现。

4 智能灰空间与智慧城市建设展望

智能灰空间的构想是为了更好地管控人类城市的边界，从而更有效地保护环境，在让城市变得智慧的同时应该增加人类文明对环境的友好程度，表现在具体数据和真实的空间退让上。因而，明确了智能灰空间这一介于智慧城市和自然环境之间的弹性介质，智慧城市的建设应该注重以下几点：

（1）充分借鉴全球智慧城市发展理论和实际建设经验，通过“智能灰空间”的设计视角保留城市特色。

（2）智慧城市的全周期设计要结合宏观角度的“智能灰空间”把握，实现智能且绿色的全生命周期智能化。

（3）警惕智能化设计的智慧特质。智慧城市中的“智慧”本身就包含着“可调节”的特性，但在智慧城市设计和实际建造中更要谨慎其“智慧”的欺骗性，因智能化本身还具有一定的不可逆转性，故需警惕片面的智慧性。