基于復雜適應系統理論探索城市創新生態培育

在新質生產力引領發展的時代背景下，城市競爭的本質日益演變為創新生態系統的競爭。傳統線性、機械式的創新管理模式難以應對復雜不確定性。本文引入復雜適應系統理論，將城市創新生態類比為“熱帶雨林”，構建了一個包含“土壤層（空間環境）-種子層（創新主體）-營養層（要素流動）-氣候層（制度政策）”的四層結構模型。通過解構系統核心要素、剖析前沿規劃實踐，最終提煉出一套可供城市治理者（政府）與空間塑造者（規劃師）協同操作的行動體系，并為應對AI技術浪潮帶來的新變革提供前瞻性思考，旨在為城市高質量發展與創新治理提供理論框架與實踐指南。

李 琪

清華同衡規劃設計研究院詳細規劃與設計分院總規劃師

1.生態理論基礎

1.1 從“機械建造”到“生態培育”的范式轉變

創新是驅動城市能級躍升與可持續發展的核心引擎。然而，一個根本性問題始終縈繞：創新究竟從何而生？傳統的城市創新政策往往基于“機械建造”思維，強調線性投入產出、產業引進與空間載體建設。然而，面對技術快速迭代與系統不確定性，這種“工程式”路徑逐漸暴露出韌性不足、適應性差、創新活力有限等問題。當全球競爭進入前沿科技的“無人區”，當顛覆性創新愈發源于跨領域的邊緣地帶時，機械范式便顯得力不從心，它無法解釋也無法培育那些自下而上、充滿混沌與活力的原始創新。

研究發現：城市里的創新生態與自然中的生態有驚人的相似性。自然界，特別是熱帶雨林，為我們提供了更為深刻的隱喻與啟示。一座繁茂的熱帶雨林，擁有地球上最磅礴的生命力、生物多樣性和演化創造力。其奧秘在于整個生態系統的培育：肥沃的土壤、豐富的物種庫、順暢的養分循環系統以及適宜的宏觀氣候，共同構成一個能夠自我維持、自我更新并不斷“涌現”新物種的復雜有機體。同理，城市的創新能力也絕非若干龍頭企業或研發機構的簡單加總，而是深深植根于一個由多元主體、要素資源、制度規則與空間載體相互耦合、協同演化的復雜適應系統之中。

因此，推動城市創新治理理念實現從“機械建造”到“生態培育”的范式轉變，已成為在不確定性時代構建城市核心競爭力的關鍵。

1.2 復雜適應系統理論： 理解創新復雜性的科學框架

要真正理解并有效培育創新生態，必須首先掌握其內在的運作規律。Complex Adaptive System（CAS）理論擁有作為跨學科分析工具的強大能力，能夠有效解釋和預測從自然生態到社會經濟等多種復雜系統的行為。

CAS理論由圣塔菲研究所（Santa Fe Institute）的霍蘭（John H. Holland）等科學家于上世紀80年代提出，它徹底改變理解世界的方式。該理論認為，世界上許多復雜現象——從螞蟻群落、神經元網絡到熱帶雨林乃至全球經濟——都是由大量具有主動性的個體（主體）組成的。這些主體會根據環境和其他主體的行為，不斷學習、調整自身策略（適應性），并通過簡單的局部互動，在宏觀層面“涌現”（Emergence）出復雜的、智能的、動態的全局模式。“涌現”是CAS最本質的特征，這個模式無法通過簡單加總個體行為來預測，而是整個系統自組織、自演化的結果。

復雜適應系統（CAS）理論模型（作者轉譯）

CAS理論的重要性在于：為理解和管理復雜性提供了一個全新的科學框架。創新生態正是一個典型的復雜適應系統。它與熱帶雨林在CAS理論的視角下具有驚人的可比性。兩者的要素對照特征顯現在以下四個層面：

CAS理論的視角下：熱帶雨林與對比（作者總結）

• 主體（Actors）：雨林中有多樣的動植物物種；創新生態中包含企業、高校、研發機構、投資者、創業者等多元主體，它們都是具有自身目標、資源與決策能力的主動行為者。

• 適應性（Adaptation）：雨林中的物種會通過進化適應環境；面對快速變遷的技術軌道、市場需求、政策環境與競爭格局，各類創新主體會不斷學習、迭代、進化其技術路線、商業模式與合作網絡，以求生存與發展。

• 相互作用（Interactions）：物種間通過競爭、共生、捕食等關系形成復雜網絡；創新主體間通過合作研發、市場競爭、人才流動、知識溢出、資本投入、政策互動等方式，形成一張錯綜復雜、多維度的互動網絡。正是這些互動構成了知識重組與價值創造的源泉。

• 涌現（Emergence）：正是無數微觀的相互作用，最終“涌現”出了雨林極高的生產力和恢復力。也“涌現”出了創新生態中顛覆性技術的誕生、新興產業集群的形成、持續創新的商業模式。這種“涌現”特性，正是創新最根本、最不可預測的魅力所在。

因此，將CAS理論應用于創新生態培育，絕非簡單的生物學比喻，更是一個強大的分析工具和思維框架。創新生態必然由“機械式的精準建造”轉向“生態式的精心培育”。它意味著，決策者和規劃者的角色必須從試圖精確控制一切的“工程師”，轉變為理解系統規律、提供適宜生長條件、呵護系統自組織過程的“園丁”和“生態學家”。管理的核心從“控制”轉向“引導”，從“設計”轉向“培育”。

2.解構雨林式創新生態系統

2.1 "雨林式"創新生態系統系統構成與邏輯

基于CAS理論，“雨林式”城市創新生態系統模型的構建分為：土壤層、種子層、營養層、氣候層、四個結構層次。模型在描繪系統構成的同時，明確政府與規劃師在不同層級中的角色定位與協同機制，即“政規協同”的治理邏輯。

在模型系統中，既能看到參天"喬木"（領軍企業和行業巨頭），也能看到茁壯"灌木"（中小企業和初創公司），還有各種"藤蔓"和"苔蘚"（服務機構、創新個體和自由職業者）。更重要的是，這個系統擁有強大的"底層邏輯"：多樣性、自組織性、冗余性和適應性。這些特性讓雨林成為地球上生命力最旺盛的系統，城市要培育創新，需要構建這樣的系統。

CAS理論的視角下：熱帶雨林與對比（作者自繪）

2.2 解構理論模型四個層次

土壤層：空間環境（規劃師主導）

土壤是生命萌發的物理基底。在創新生態中，土壤層對應的是由城市規劃與設計行為所塑造的物理空間環境。這是規劃師的主場，規劃師在此層面扮演著“棲息地設計師”的角色，精心打造適宜創新生長的空間載體。通過功能混合打造24小時活力區；通過小尺度街區增加隨機相遇機會；通過城市更新提供低成本試錯空間（城市更新也是創新的重要抓手，后面毛羽所長會專門講）；通過品質提升營造吸引人才的宜居環境。

種子層：創新主體（政規協同培育）

肥沃的土壤需要優質且多樣的種子。種子層即城市中的多元創新主體，是創新活動的直接承擔者。對此，政府與規劃師必須協同發力，實現“政策賦能”與“空間賦能”的乘法效應：政府通過實施更具吸引力的人才引進與培育計劃（如高層次人才補貼、青年科學家支持）、提供精準的稅收優惠與研發補貼、設立產業引導基金等方式，主動引育和激活各類創新主體通過人才政策、稅收優惠等引入和培育創新主體；規劃師則通過創新空間布局，打造創新街區、孵化器等物理載體，為創新主體提供生長空間。

營養層：要素資源流動（政規協同促進）

萬物生長依賴陽光、水分和養分的循環。營養層即維持創新生態系統活力的要素流動網絡，核心是人才、資金、知識（技術、信息、數據）三大要素的高效、順暢循環。政府需要打破制度壁壘，促進人才自由流動，暢通融資渠道；規劃師則需要通過空間設計增加連通性，打造促進交流的公共空間，讓創新要素像水分和養分一樣，在雨林各個層級間自由、高效地循環流動。

氣候層：政策制度（政府主導）

氣候為整個生態系統提供最基礎的能量和規則。氣候層即由政府主導構建的制度環境與政策體系。政府的角色不是親自下場種樹，而是做聰明的"園丁"，負責"陽光普照"。通過構建普惠性政策環境、開放豐富城市應用場景，為整個雨林提供穩定光照和適宜氣候，讓每顆種子都能公平獲得生長機會。

2.3 政規協同的系統性邏輯

上述四層模型是一個層層遞進、相互依存、相互反饋的有機整體。政府主要主導“氣候層”，并通過政策工具深刻影響“種子層”和“營養層”，負責提供系統性的制度能量與規則設定。規劃師主要主導“土壤層”，并通過空間手段直接支撐“種子層”和“營養層”，負責打造高質量的空間基底與連接網絡。二者如同滋養雨林的“陽光”與“土壤”，功能有別，但缺一不可，唯有深度協同，才能共同孕育出蓬勃的創新生態。這種跨部門的、貫穿系統始終的“政規協同”，是成功培育創新生態的核心治理密碼。

“雨林式”創新生態系統的政規協作關系（作者自繪）

3.培育創新生態的三大要素與規劃實踐

基于研究和實踐，評估和培育創新生態有三個核心要素：多樣性&連通性；冗余度&韌性；適應性&場景驅動。這三大要素共同構成了衡量創新生態系統健康度與活力的“黃金三角”，通過具體的空間策略與設計干預，為培育充滿韌性與活力的城市創新“雨林”提供不可或缺的支撐。

培育創新生態的三大要素（作者自繪）

3.1 三大要素解讀

要素1：多樣性與連通性

生態系統的穩定與活力，首要條件是其生物多樣性。同理，一個城市的創新韌性絕非僅系于少數幾家“獨角獸”企業，更依賴于擁有大量在不同技術路線、商業模式、發展階段上進行探索的高科技中小企業群體。它們是應對技術路線不確定性、激發顛覆性創新的源泉。

多樣性是基礎，而連通性則決定了要素流動的效率與密度，是生態活力的催化劑。美國波士頓128公路創新走廊其持續繁榮的秘訣不僅在于擁有哈佛、MIT等世界頂尖學府，更在于其擁有全球密度最高的風險投資機構、技術轉移辦公室、創業咖啡屋以及由此形成的強大非正式社交網絡。這種高強度的連通性，使得知識、技術、人才、資本能夠以極高的效率碰撞、重組，形成了著名的“洋蔥圈式”創新結構，大中小企業之間形成的是配合共生而非單純競爭的關系。

規劃實踐與案例（提升多樣性）

深圳光明茅洲河中央水岸-文創數媒河港區域：漸進式更新和功能植入策略

實踐：推行用地功能混合，打造融合研發、辦公、商業、居住的復合功能區；采用小尺度街區設計，增加臨街界面和交流機會；在城市更新中，保留和改造舊廠房、倉庫等低成本空間，為多樣化的創新主體提供生長空間。

案例：深圳光明茅洲河中央水岸-文創數媒河港區域在規劃中并未采取大拆大建的“藍圖式”規劃，而是采用“針灸式”的漸進更新策略。通過有效識別、分類騰退、精準盤活的更新改造路徑，對南莊片區既有建設留改拆精準分類施策，提出落地性強的城市更新方案，并通過小規模、分階段的改變來實現城市更新。

規劃實踐與案例（增強連通性）

深圳光明茅洲河中央水岸-文創數媒河港區域：濱河生活聚落網絡體系

實踐：構建慢行優先的交通網絡和專門的“知識廊道”，空間上緊密連接高校、研究院所、企業研發中心、孵化器等關鍵創新節點；設計豐富的咖啡館、綠地廣場、共享中庭等公共空間，促進非正式交流；在創新集聚區規劃 配套服務設施，提高功能連接的便利性。

案例：深圳光明茅洲河中央水岸-文創數媒河港區域通過功能復合商業市集街道、數媒孵化和濱水公園，打造慢行優先的、具有豐富公共空間。在社交空間、服務設施方面集中布置，植入活力內街和濱河舞臺，形成宜業、宜居、宜游、宜養、宜學的創新集聚區。

要素2：冗余度與韌性

在追求極致效率的傳統工業邏輯中，“冗余”被視為浪費而需被消除。然而，創新生態的邏輯恰恰相反。一定的冗余度（如允許大量小微團隊存在、鼓勵多種技術路徑并行探索、提供富余的低成本空間）為系統提供了寶貴的試錯緩沖區和重組資源池，是系統應對黑天鵝事件、保持長期韌性的核心。

深圳之所以能實現從全球電子元器件集散地向無人機、機器人、AR/VR等前沿領域不斷跨界創新，其深層密碼之一正是城市政策與文化對創新創業的極度寬容所催生的龐大“創客”群體和無數小微技術團隊。這些團隊可能90%都失敗了或長期處于“小打小鬧”狀態，看似是一種“資源浪費”。但正是這種巨大的“企業/人才庫”和“技術預備隊”構成了系統的戰略冗余。當新的技術風口來臨，深圳總能憑借這一冗余系統，迅速集結人才、技術和供應鏈，在極短時間內“涌現”出成百上千家相關企業，展現出驚人的產業應變與復蘇能力。

傳統“高效”模式對比深圳“韌性”模式（作者總結）

規劃實踐與案例（增強連通性）

深圳光明茅洲河中央水岸-時光里巷：文創街區時光里巷舊有廠房改造

實踐：提供多元化的空間產品，既要有滿足成熟企業需求的高端寫字樓，也要有適合初創團隊的低成本孵化空間和共享辦公；在城市中戰略性“預留白地”和“灰空間”，為未來創新業態留足彈性；推行彈性規劃與管控，允許功能轉換和空間再利用。

案例：深圳光明茅洲河中央水岸-時光里巷以別致的人文革新，讓有文化底蘊的人群聚集于此，利用現有的城村產業空間，具有文化特色基底的低成本LWP社區，高韌性的濱水目的地。其中，舊有廠房的適應性再利用，過程采用“先留白、后讓創新力量自生、再給予制度化支持”的路徑。

要素3：適應性與場景驅動

創新的最終價值必須在真實的市場與應用中得到檢驗和迭代。城市最獨特、最寶貴的資源之一，就是其龐大、復雜、真實的“城市應用場景”。開放場景是最高效、最直接的生態培育方式，它讓創新主體在解決真實世界問題的過程中完成技術迭代、產品打磨和商業模式驗證，從而實現適應性學習與進化。

成都市政府系統性地將智慧城市建設過程轉化為培育本土創新產業的機遇。通過發布《城市機會清單》，全面開放智慧交通、社區養老、環保監測、城市安全等真實場景。通過“政府出題—企業答題—城市升級—產業培育”的創新培養模式，讓人工智能、大數據企業不是在實驗室空想技術，而是在解決城市真實痛點中迭代技術、找到市場。這種“在游泳中學會游泳”的模式，極大地加速企業的成長，培育扎根本土的“硬核”競爭力。

“政府出題—企業答題—城市升級—產業培育”的創新培養模式（作者總結）

規劃實踐與案例

深圳光明茅洲河中央水岸-科創河畔區域：科展交互庭院創新智慧應用場景

實踐：在城市設計與基礎設施建設中，主動預留實驗性空間，如劃定智能網聯汽車測試路段、部署智慧燈桿示范區、建立城市信息模型平臺等；規劃師需積極參與制定場景開放的規則與標準，確保創新實驗的安全、有序和公平；通過城市設計，主動引導形成集成性創新應用場景，如智慧園區、未來社區、數字孿生城市等，為新技術提供系統級的試驗場。

案例：深圳光明茅洲河中央水岸科創河畔區域通過倡導透明設計、跨領域協作和多元復合的智慧空間規劃，促進創新交流與產業聯動，提供全方位成長平臺。其中，以科展交互庭院為代表的創新應用場景為智慧交通設施、社區服務等應用提供絕佳場所。

3.2 要素總結

培育創新生態的三大要素每一項要素都蘊含規劃師的重要作用。基于復雜適應系統理論，規劃師的角色絕非簡單地提供物理空間，而是要通過主動的空間干預，去塑造、引導和優化系統內在的運行規律，在創新生態的持續演化中扮演不可或缺的角色。

三大要素歸納及規劃師在生態培育的作用與價值（作者總結）

4.行動計劃與未來展望

理論的價值在于指導實踐。培育創新生態需要可操作、可評估的行動計劃。基于上述模型與三大要素轉化為由四大行動構成的行動體系，為政府和規劃師協同操作提供指導。

培育生態創新四大行動計劃（作者總結）

4.1 政規協同的四大行動

行動1：土壤改良 — 政府主導，規劃配合

• 目標：夯實制度與文化根基。

• 政府行動：支持成果轉化、發展風投。強力支持本地高校、科研院所的成果轉化，設立概念驗證基金；大力發展天使投資、開展創業資金支撐。

• 規劃師行動：空間產品迭代升級。重點規劃建設概念驗證中心和中試基地，填補實驗室成果與產業化之間的“谷地”；科學布局覆蓋企業全生命周期的創新載體，提供適應不同發展階段企業的多元空間產品。

行動2：種子培育 — 政規協同

• 目標：激活創新源頭，完善載體支撐。

• 政府行動：支持成果轉化、發展風投。改革科技成果所有權制度，探索“科學家確權”等改革，真正讓科研人員"名利雙收"；弘揚企業家精神和工匠精神，建立健全對創業失敗的寬容與保障機制。

• 規劃配合：營造文化氛圍。通過規劃布局創新展覽館、科技館、沙龍、小型論壇等文化空間；設計創新主題雕塑、名人步道等創新地標，營造培育鼓勵創新的城市文化氛圍。

行動3：養分循環 — 政規協同

• 目標：打破壁壘，促進要素高效流動。

• 政府行動：打破數據與人才壁壘。推動政府數據、公共數據依法有序開放共享；深化戶籍、社保等制度改革，破除人才流動的制度障礙。

• 規劃師行動：保障創新人才交流。通過優化公共空間設計促進人與人之間的交流互動，打造有歸屬感的創新社群；規劃建設人才公寓、國際社區、優質基礎教育設施等，吸引并留住全球創新人才。

行動4：陽光普照 — 政府主導，規劃支撐

• 目標：營造普惠環境，開放應用場景。

• 政府行動：優化環境。從“選擇性”產業政策轉向“普惠性”環境營造政策；系統性地開放城市應用場景，形成常態化機制。

• 規劃師行動：空間支撐。規劃建設創新示范區、場景試驗場等空間載體，確保普惠政策和開放場景能夠落地實施。

4.2 未來展望：AI時代的創新生態

展望未來，人工智能正在從被培育的“戰略性新興產業”，轉變為基礎性的“創新要素”和驅動整個生態運行的“操作系統”，將對創新生態培育帶來三大深遠影響，并對規劃師提出了新要求。

AI成為創新“操作系統”的三大影響（作者總結）

AI提升創新效率

AI將顯著縮短從創意產生、研發設計到產品化的周期，要求城市前瞻性布局算力基礎設施、開放高質量數據集。規劃師需在空間規劃中考慮算力中心、數據基礎設施的布局與高效對接區域節點，為AI發展提供支撐。

AI創造新的生態位

如同新物種開辟新的生態位，AI正在催生如AIGC、自動駕駛、科學智能等全新領域和商業模式。規劃師需要預見這些變化，在空間規劃中預留彈性，，為未知的產業形態預留充足的發展空間。

AI增強系統韌性

通過大數據分析和智能算法決策，AI將能幫助政府和規劃師動態監測創新生態系統的健康度（如企業活力指數、人才流動趨勢、合作網絡密度等），實現更精準、及時的政策干預和空間調整，從而增強系統整體的韌性。

5.總結

成為創新生態的守護者。

培育城市創新生態，是一項復雜的系統工程，其關鍵在于尊重并順應復雜適應系統的內在規律。它要求摒棄追求短期效應的“速生林”思維，轉而秉持培育“熱帶雨林”般的耐心、智慧與定力。本文系統構建的“雨林”四層模型、三大核心要素及政規協同行動體系，為城市創新治理提供了一套從認知到實踐的系統性解決方案。

面向未來，城市的競爭將是創新生態的競爭。政府需精于當好提供陽光雨露的“園丁”，善于營造普惠、穩定、激勵的制度氣候；規劃師需善于當好設計棲息地的“生態學家”，匠心打造多樣、連通、韌性、適應性的空間土壤。唯有政府與規劃師深刻理解各自角色，實現政規深度融合與協同共治，才能為城市的未來培育出一片真正生機勃勃、不斷涌現新質生產力的創新“熱帶雨林”。

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編輯/排版｜王淑蕓

文內圖片｜由報告人提供

供稿｜清華同衡 詳細規劃與設計分院 詳細規劃與設計一所