基于復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論的特大城市商業(yè)區(qū)域演化仿真研究

劉文哲

[摘要]文章運(yùn)用復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論思想，對(duì)特大城市商業(yè)區(qū)域這一典型的復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行分析，從微觀視角歸納了構(gòu)成系統(tǒng)各要素的一般特性。利用多主體仿真的手段構(gòu)建了一個(gè)仿真框架，研究了各類主體的行為與交互規(guī)則，試探究其宏觀層面的演化方向與規(guī)律，對(duì)于城市功能區(qū)域定位與規(guī)劃提供借鑒意義。

[關(guān)鍵詞]復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)；特大城市；商業(yè)區(qū)域；多主體；演化

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2017.02.119

1 引 言

復(fù)雜性是現(xiàn)實(shí)世界的一個(gè)重要特性，該特性反映了每一個(gè)系統(tǒng)都是由諸多要素構(gòu)成的，而且各個(gè)要素之間相互作用，往往會(huì)形成更加復(fù)雜的情形。因此，研究復(fù)雜性是探索事物本質(zhì)與特性的關(guān)鍵所在。

復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)（Complex Adaptive System，CAS）理論是研究復(fù)雜性問(wèn)題的一個(gè)重要理論，該理論是由Holland在多年來(lái)研究復(fù)雜性問(wèn)題的基礎(chǔ)上提出的，在經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)系統(tǒng)等領(lǐng)域都獲得了廣泛的運(yùn)用。復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論的核心思想是適應(yīng)性造就復(fù)雜性，即系統(tǒng)內(nèi)的個(gè)體與個(gè)體之間、個(gè)體與環(huán)境之間相互作用，不斷改變著自身的行為方式與結(jié)構(gòu)策略，主體在逐次的交互迭代中積累經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行著演化學(xué)習(xí)以適應(yīng)不斷變化的環(huán)境，微觀個(gè)體的進(jìn)化使系統(tǒng)從宏觀層面涌現(xiàn)出單個(gè)主體所不具備的特征。

總結(jié)梳理現(xiàn)有文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)對(duì)于復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)的研究方法主要分為三類：第一類是基于運(yùn)籌學(xué)的方法；第二類是基于物理實(shí)驗(yàn)的方法；第三類是基于仿真建模的方法。由于前兩種方法往往存在一定的局限性，即難以細(xì)致刻畫復(fù)雜系統(tǒng)的特性，因此采用仿真方法作為研究復(fù)雜系統(tǒng)問(wèn)題的重要手段，已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。

特大城市是一個(gè)典型的復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)，隨著近年來(lái)城市化的迅速發(fā)展，形成了一系列的多個(gè)特大型城市，這些城市的空間結(jié)構(gòu)急速變遷，城市的功能區(qū)域也有著較為明顯的演化方向，城市公共物品供應(yīng)也需要相應(yīng)調(diào)整以適應(yīng)快速發(fā)展的城市功能區(qū)域。商業(yè)區(qū)域作為城市功能區(qū)域的一個(gè)重要組成部分，聚集了以第三產(chǎn)業(yè)為主的最高級(jí)別的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，是城市中各種經(jīng)濟(jì)要素高度集中的核心功能區(qū)，其演化與變遷規(guī)律值得去探索。

2 特大城市商業(yè)區(qū)域復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)

特大城市作為典型的復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)，它的復(fù)雜性來(lái)源于以下三個(gè)方面：第一，城市系統(tǒng)是由不同的要素構(gòu)成的，各個(gè)要素組織具有一定的層次結(jié)構(gòu)，不同層級(jí)之間存在各種不規(guī)則的交互；第二，城市的整體演化方向是由不同行為主體并行交互所決定的；第三，城市的各個(gè)主體具有自我適應(yīng)性；第四，城市的變遷過(guò)程中存在著大量的隨機(jī)因素，使城市區(qū)域的演化也更為復(fù)雜。

2.1 聚集

隨著城市的發(fā)展，形成了不同的功能區(qū)域，較低層的主體通過(guò)一定的規(guī)律和方式結(jié)合起來(lái)，形成了較高層次的、具有宏觀特性的主體。對(duì)于特大城市而言，商業(yè)區(qū)域是以第三產(chǎn)業(yè)為主高度聚集發(fā)展的結(jié)果，這個(gè)過(guò)程可以看成人力、技術(shù)、知識(shí)等要素的聚集過(guò)程。

2.2 非線性

對(duì)于特大城市這種復(fù)雜系統(tǒng)，構(gòu)成商業(yè)區(qū)域各要素的關(guān)系是非線性的，因此整體層面所呈現(xiàn)出來(lái)的特性往往比各要素的特性更為復(fù)雜。若依據(jù)還原論思想，將特大城市的商業(yè)區(qū)域簡(jiǎn)單解構(gòu)為幾個(gè)關(guān)鍵部分，分別研究各部分的規(guī)律與特征，不能反映出復(fù)雜系統(tǒng)的涌現(xiàn)特性。

2.3 流

特大城市商業(yè)區(qū)域的維持與演變離不開物流、信息流、資金流等資源的交換過(guò)程，這些各種各樣的流使商業(yè)區(qū)域的日常經(jīng)濟(jì)活動(dòng)更復(fù)雜多變，也將各要素有機(jī)貫通，實(shí)現(xiàn)了人、車、資金、產(chǎn)品與信息的流動(dòng)。

2.4 多樣性

復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)的一個(gè)重要特性就是個(gè)體之間的多樣性，由于分工不同造就了個(gè)體向著不同的方向發(fā)展，從而形成了個(gè)體類型的多樣性。在特大城市商業(yè)區(qū)域中，多樣性也是一個(gè)重要特性，例如消費(fèi)者是異質(zhì)性的主體，每個(gè)人都有不同的偏好與需求；產(chǎn)品是異質(zhì)性的主體，不同類型的產(chǎn)品提供不同的服務(wù)、滿足各類消費(fèi)者的實(shí)際需求；各類企業(yè)商家也是異質(zhì)性的主體，有著適合自己的經(jīng)營(yíng)策略和銷售手段。

2.5 標(biāo)志

標(biāo)志是主體之間相互選擇和聯(lián)系的基礎(chǔ)，在商業(yè)區(qū)域的演化過(guò)程中，各類要素的協(xié)調(diào)工作正是依賴于標(biāo)志的存在，有了不同的標(biāo)志主體才能更有效地進(jìn)行信息的交互。

2.6 內(nèi)部模型

從特大城市商業(yè)區(qū)域的宏觀視角出發(fā)，可以發(fā)現(xiàn)這一復(fù)雜系統(tǒng)包含了按照特定秩序和規(guī)律構(gòu)成的內(nèi)部機(jī)制，構(gòu)成系統(tǒng)的每個(gè)主體都有復(fù)雜的內(nèi)部進(jìn)化與演變機(jī)制，以適應(yīng)環(huán)境的變化，這種模型反映了系統(tǒng)內(nèi)在的規(guī)律。

2.7 積木

積木也稱為構(gòu)筑塊，是內(nèi)部模型的基本組成要素，系統(tǒng)的多樣性與復(fù)雜性往往不是在于積木的數(shù)量多少，而是在于積木之間的不同組合方式，這加強(qiáng)了內(nèi)部模型的層次性。積木會(huì)將較低層次的元素進(jìn)行封裝，以整體的形式與較高層次的事物相互作用，暫時(shí)忽略其內(nèi)在的細(xì)節(jié)，將主要目光放在積木與積木之間的交互方式上。城市商業(yè)區(qū)域可以看成由多個(gè)積木構(gòu)成的，正是由于積木的不同組合造就了城市不同商業(yè)區(qū)域各有其特點(diǎn)。

3 特大城市商業(yè)區(qū)域演化的多主體仿真框架設(shè)計(jì)

運(yùn)用復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論的思想，借助多主體仿真的手段對(duì)特大城市的商業(yè)區(qū)域進(jìn)行建模，探究其演變和進(jìn)化的一般規(guī)律。將系統(tǒng)中的主體劃分為以下類型：商戶主體、消費(fèi)者主體、政府主體。以下詳細(xì)描述各類主體的行為規(guī)則。

第一，初始階段商戶主體隨機(jī)分布在空間內(nèi)，其地理位置受租金、政府政策、消費(fèi)者偏好等因素的影響，不同的商戶提供不同的產(chǎn)品以供消費(fèi)者購(gòu)買。當(dāng)滿足一定的情況時(shí)，商戶會(huì)改變自己的地理位置，向更適合交易的位置移動(dòng)。第二，消費(fèi)者主體隨機(jī)選擇一家商戶，綜合考慮自身收入、交通、產(chǎn)品價(jià)格、購(gòu)買意愿等因素，按照一定的概率完成購(gòu)買行為。第三，政府主體主要是定期發(fā)布政策信息，例如改變稅率、土地租金等因素，這些政策的變化會(huì)對(duì)消費(fèi)者主體和商戶主體產(chǎn)生影響。

4 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)特大城市商業(yè)區(qū)域這一復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行分析，從微觀視角研究了各類主體之間以及與環(huán)境之間的交互行為，建立了該系統(tǒng)動(dòng)態(tài)演化的仿真框架，并歸納其涌現(xiàn)出來(lái)的宏觀層面的一般特性。在該框架下，各個(gè)商戶主體逐漸會(huì)由分散到聚集呈現(xiàn)出一定的變化規(guī)律，并最終達(dá)到均衡狀態(tài)，此結(jié)果需要進(jìn)一步的仿真實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證，這也是今后的工作重點(diǎn)?？偨Y(jié)起來(lái)，利用復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論的思想，探索特大城市商業(yè)區(qū)域的演化與變遷規(guī)律，這對(duì)于今后城市的規(guī)劃布局以及區(qū)域的功能定位提供一定的指導(dǎo)意義。

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