复杂适应性系统理论对可持续设计过程的启示

1 可持续设计理念的提出及发展

    在资源和环境危机对我们的现实世界展现出了强大破坏力的同时，有关可持续发展理念的讨论也逐渐增多，对生态时代的呼声也更加强烈。我们中华民族流传的思想中就有诸多如何与大自然悠然共处的持续之道。如今的可持续发展（Sustainable development）理念是1972年在斯德哥尔摩举行的联合国人类环境研讨会上正式讨论的。1992年6月14日，在巴西里约热内卢的联合国环境与发展大会上，会议通过了旨在保护全球可持续发展的《二十一世纪议程》 。可持续设计就是以可持续发展思想作为主导而产生的设计方式。目前，设计行业已广泛认同“可持续设计”这一理念，同时也把实现可持续发展作为人类共同追求的目标之一。

2 复杂适应性系统理论的含义

    复杂性科学被称作是“21世纪的科学”。它有着广泛的研究领域，且已扩展到生活的各个方面。我国古代哲人们的“五行”相生相克理论、“阴阳二气”相互牵制的关系，都是复杂性思想的体现。以美籍奥地利学者贝塔朗菲（Ludwig Von Bertalanffy）的一般系统论（General SystemTheory）的提出为标志,系统科学步入科学的殿堂，登上人类文化的历史舞台。70年代以后，关于简单系统的理论日趋成熟，系统科学才真正转向以复杂性为主要对象，试图建立关于复杂系统的一般理论研究。

    美国圣塔菲研究所（Santa Fe Institute）的复杂适应性系统理论（CAS） 是较为合理地解释复杂性系统维生、发展的理论。适应性系统理论（CAS）最早是由霍兰于1984年提出的，其理论的最基本观点是适应性主体通过与外界持续的交互活动，不断发生作用，通过“学习”和“积累经验”，改变自身的结构和行为方式，促进整个系统的不断演化，使系统不断复杂并具有与时俱进的先进性。霍兰在其著作《隐秩序》中认为，适应性系统是由用规则描述的、相互作用的适应性主体组成的系统。

    这个系统是开放的系统，是与其环境相作用的系统，系统能适应环境中的变化，其内部结构也受到外部条件的影响，并做出相应的适应。在系统与外部环境交互作用的过程中，通过自适应改变系统本身的组织结构和行为特点，从而不断向前发展和演化。根据复杂性科学的理论，一个适应性系统，通常能够表现出两种突发的特性：一个是由于系统要素间的相互作用而引起的自发秩序；另一个特性是不断进化而引起的创新行为。

    适应性系统理论（CAS） 主要研究具有学习能力系统的变化，系统在对外部环境的适应过程中，自身内部的行为和结构发生变化，从而对外部环境产生反馈行为以适应环境。系统能够主动并积极地收集和处理信息，且在此过程中积累经验，并从中掌握外部客观世界的规律，指导自己    未来的行为，因此会更好地适应环境，并在一定程度上影响环境。在复杂性科学的研究中，适应性系统理论（CAS）是探讨系统诞生后，如何来面对复杂多变的内、外环境，并且维持系统的稳定，从而逐步发展的一种理论，也就是解释系统适应环境从而发展自身的理论。

2.1 适应性主体

（Adaptive Agent）系统的主体是具有一定生命特征的构件，具有主动性和适应性，具有自己的目标、内部结构和生存动力。适应性是指“生物体随外界环境条件的改变而改变自身特性或生活方式的能力。”主体可以通过与外界持续的交互活动，不断地与外界发生作用，通过“学习”和“积累经验”，改变自身的结构和行为方式，以适应外界大环境的变化，并且与其他主体保持协调一致，从而促进整个系统的不断演化。

    对于设计而言，从事设计活动的人可以是设计这个复杂系统的主体，根据不同的情况，设计师、消费者、甚至是某些具有人工生命的设计产品都可以是系统的主体。这些主体，都具有统一的特性，就是具有主动性和适应性，主动地适应外界大环境的变化，同时对自身内部系统产生一定的影响。

2.2 主体的适应性框架 

   在适应性系统理论（CAS） 中，最为核心的就是适应性主体，正是由于主体具有适应性，可以不断学习，才使得这些系统变得有复杂，得以不断向前发展。主体的适应性，可以从三个方面来解释，根据霍兰的理论，主体的适应性框架由三部分组成：执行系统、信用分派和新规则发现。首先，主体在面对简单的外界环境时，通过简单的规则产生简单的行为。其次，在多条规则下，主体通过某种途径选择与环境情况相适应的规则，从而产生行为。第三是新规则的发现和使用的过程。一个复杂的系统进化过程，是通过简单的数学规则或物理原理的方式，表现出复杂的、不可预知的行为。主体的适应性学习能力，也是通过这三个步骤进行的。

3 系统主体对环境的适应与反适应

    尽管人类社会发展进程迅速，技术、文化、理念等因素不断发生着变化，但人类的设计能力都保持着相对稳定，这是由于作为设计系统的主体具有适应性的原因。设计活动的进行是在外界大环境的影响下开展的，外界环境的复杂多变带来了设计活动的不确定性。根据适应性系统的相关理论，在设计活动的系统运行过程中，适应性主体要不断地适应环境的变化，从而改变自身，通过物质流、能量流和信息流的输入，通过设计活动的进行，产生相应的设计成果，并且使其产物符合环境的要求。这个过程是系统主体对环境的适应性过程，也是通常情况下人们研究较多设计的过程。但是，随着社会发展的进程，设计活动也显示出越来越大的影响力，我们的设计成果，包括产品、设计思想、流派、创新方法等多方面，也在潜移默化中影响改变着人类的生活，在一定程度上甚改变了人的行为，使思想观念发生了翻天覆地的变化，而这些变化，直接体现在与设计相作用的环境中。环境也因为设计活动发生了改变，通过多种方式，影响着主体的各个方面，从而导致主体能力发生改变，进而又会对环境产生一定的影响。这是系统主体对环境的反适应性。因此，这两个过程，就组成了一个循环，也就是主体对环境的适应与反适应的循环过程。这样的一个反复复杂系统的循环过程，就是设计活动具有适应性，不断继承而又向前发展的过程。因此可以对可持续设计产生一定的积极启示。

4 对可持续设计的启示

4.1 充分的前期设计考量

    在设计实施的前期阶段，主要是设计系统适应环境系统的阶段。这一时期，从传统的角度来讲，要对整体设计系统中复杂多变的因素做出充分的评估，事先考虑好设计开始后可能会对环境因素造成的影响，以及在系统运行的过程中可能会发生的物质流、能量流及信息流的传递情况。在环境中的因素，如资源、信息、思想、人文等方面，要进行充分的调研，以评估事后对设计造成的影响，从而提前布置。如在交通工具的设计时，根据项目要求的不同，可以选用清洁能源或传统能源。在设计家居用品时，能否更多考虑一下受众人群通用性的问题，以便可以满足多数使用者的需求，同时也满足了可持续设计理念。

4.2 设计过程的合理性

    在从主体到产出设计成果的这一阶段，是传统可持续设计研究强调的重点，那就是如何产出符合可持续设计理念的产品。比如从产品的材料出发，从加工工艺着手，通过技术手段减少废弃物的排放等。但是还有一部分过程往往被研究者忽略，那就是从设计活动的流程中加入可持续理念，从而让可持续思想贯穿始终。设计人员完成设计的过程，包括设计管理人员的工作，其实质都是物质流、能量流和信息流传递实现的，因此将可持续理念注入其中。例如在方案评审的时候，完全可以采用网络的技术进行，而不用花费大量的人力物力，从而减少成本。另外，可以采用多方协同设计的方式，使方案的质量达到更高的效果，从而缩减日程，提高质量。

4.3 积极的成果反馈

    在反适应阶段，设计成果中能够体现主体所要表达的相关可持续思想。在这一阶段，优良的设计可以－让蕴含其中的思想更快速地传递给主体。由于设计活动所辐射的范围和广度非常大，所以主体在生活中随处可以感受到设计活动产生的成果的反馈。好的设计一方面应该满足使用者自己都未意识到的潜在的合理需求，另一方面还应该从思想、意识方面给予使用者积极方面的启迪。

4.4 主体的可持续作用

    这一阶段的可持续性主要分为两个方面。其一是主体通过产品的使用，直接对环境产生影响。我们人类的造物活动开始之时，就在不断地改造着第一自然，从而形成了人们生活其中的第二自然。环境随着人们的活动而发生改变，而在可持续性设计产品的使用过程中，人们试图用另一种方式改变环境，使环境达到绿色可持续。这是主体对环境可持续的第一方面。另外，除了产品本身的使用功能之外，设计还会在思想、意识等方面影响着主体，而主体又基于这些思想，指导着活动，从而影响环境。所以说，对于可持续设计而言，除了使用功能外，还要有更深层的对主体的引导，才能更深远地，长久地改变环境。只有这样的循环过程，每一个过程都符合可持续设计的要求和标准，才是真正全面的可持续设计。

5 结语

    不管从宏观还是微观来看，设计都是不断变化发展的，适应性系统理论能合理地解释设计过程的复杂变化性。因此，通过对设计过程四个阶段的分析，能够对可持续设计有所启示，特别是对这样一个要用长久眼光去放眼审视的人类行为而言，更加重要。 

本文来源：http://www.zzqklm.com/w/wy/14380.html《设计》