復雜適應系統理論視角下我國應急科技系統發展研究

錢洪偉，郭 晶，李甜甜

(1.河南理工大學 應急管理學院；2.河南理工大學 應急科學與工程研究中心，河南 焦作 454000；3.天津大學 應急醫學研究院，天津 300072)

0 引言

近年來，全球進入洪水、地震、各種流行病等突發事件高發期，對人民生命和財產安全造成嚴重威脅。例如，2019年暴發的新冠肺炎疫情嚴重影響社會穩定與經濟發展；我國發生的唐山地震、汶川地震、玉樹地震、雅安地震等造成災難性人員傷亡，對人員、建筑物、經濟社會發展造成不可估量的損失。那么，應如何最大限度地緩解新冠肺炎疫情對人類生產生活造成的影響？減輕災害對人民生命財產造成的威脅？關鍵要靠科技。歷史經驗表明，只有依靠科學技術，人類才能從根本上找到戰勝疫病的有效解決方案，疫苗、快速檢測設備等科技產品的支撐能夠有效緩解新冠肺炎疫情對人民生命安全的威脅。同時，依靠科技進步是防震減災事業的根本原則和必由之路，對地震預測預報技術進行持續探索，通過對新科技成果的不斷運用，能夠在一定程度上減緩地震對人民生命財產安全造成的嚴重威脅。可見，重大突發事件預防與應對離不開科技的有效支撐。

目前，我國應急科技產業正處于起步階段，關鍵核心技術裝備缺乏、產品種類不齊全等問題凸顯。以防震減災工作為例，與發達國家相比，我國地震科學技術存在明顯差距。我國政府和科技部門日益重視應急產品、應急專用裝備研發工作，《國家中長期科技發展規劃綱要》明確指出：“全面提高突發事件應對能力，必須依靠應急科技和應急產業支撐。”針對新冠肺炎疫情防控，習近平總書記數次強調科技的重要作用，明確指出“最終戰勝疫情，關鍵要靠科技”。

應急科技投入是應對突發事件的重要方式之一，科學技術被認為是推動社會發展的強大力量，在應急管理體系中起強大支撐作用。因此，研究我國應急科技系統發展規律，提升應急產業發展水平，最大限度地降低突發事件造成的危害，是社會和政府部門當前面臨的主要任務。應急工作發展需要強有力的經濟保障，應急產業是為經濟發展提供持續保障的動力源，從這個意義上講，應急工作的落腳點是應急產業，而應急產業發展需要應急科技的支撐。當前，對于應急科技系統結構功能和科學發展理論的探討亟待深入，借鑒國內外應急科技相關文獻非常必要。美國、德國等發達國家已具備完善的應急科技支撐體系，相關學者對應急科技進行了積極探索。Markakis等[1]、Chen等[2]、Lin等[3]、Alsamhi等[4]對應急通信技術展開研究，分別介紹了基于EMYNOS項目、物聯網技術、系留氣球技術即時緊急通信服務。關于應急管理系統，Tiberkak等[5]提出一種新穎的家庭緊急情況管理系統；Vizvari等[6]針對遭受嚴重地震災害的大都市設計出一種救災系統。此外，Zaldivar-Colado等[7]、Stewart等[8]分別從應急交通技術、急診醫學人工智能技術等角度對應急科技進行研究。

我國在應急領域科研投入持續加大，科研條件、平臺建設、團隊建設得到快速發展，研究成果較為豐富。游青山等[9]、陳建國等[10]、張煒超等[11]、董炳艷等[12]、余海燕等[13]對我國應急科技產業發展現狀、趨勢、路徑和恢復趨勢進行了積極探索。關于應急科技體系構建，馬穎等[14]、張海玉等[15]對應急產業技術支撐、應急科技支撐能力體系構建進行研究；何沙等[16]、蔣勛等[17]、周劍等[18]、鐘劍峰等[19]基于大數據、無人機技術、5G技術，對應急決策指揮技術、應急通信保障技術進行研究。關于應急科技創新，錢洪偉[20]、黃恒學[21]、高小平[22]、劉一弘等[23]對我國應急管理創新體系、應急科技創新體系進行探討。

可以看出，國外應急科技水平較高，為應對突發事件創新性地探究適用于實際操作的應急技術。國內主要對應急科技重要性、應急科技創新體系構建與發展進行探討，對應急科技系統概念認知、應急科技系統發展機制鮮有關注，而這些基本規律對于應急科技研發和產業化具有重要支撐。因此，本文從復雜適應系統理論(Complex Adaptive System，簡稱CAS)視角對我國應急科技系統發展進行研究，通過分析我國應急科技系統的復雜適應性特征，回顧其發展歷程，揭示我國應急科技管理基本規律，以期為我國應急科技發展提供決策參考，并為應急企業科技創新提供借鑒。

1 概念界定與理論基礎

1.1 應急科技系統概念

我國關于應急產業的研究起步較晚，應急科技系統作為應急產業發展的支撐，學者對其概念的界定尚未形成共識。本文梳理相關文獻發現，鐘書華[24]較早對應急科技支撐體系進行研究并作出如下定義：當發生突發性重大災難時，為及時監測、評估、調動、控制和救助(治理)，政府對科技組織或活動實施的某種制度安排。隨后，范維澄等[25]、黃明解等[26]、盧文剛(2010)、程芳芳等[27]基于應急管理實踐，從體系建設、內部構成、政策保障措施等角度對應急科技體系進行研究。還有學者認為，應急科技是指在突發事件前、中、后整個周期內，利用應急科技手段研究全面預防和應對的規律和策略。

綜合來看，應急科技系統是指為有效應對突發事件，由相互依存、相互影響的應急科技實體要素組成具有應急功能的有機整體，其中應急科技實體要素包括事前預防產品和科技服務體系、事中處置產品和科技服務體系、事后恢復產品和科技服務體系、產業創新體系等。應急科技系統服務于突發事件應對的全過程(預防、準備、響應和恢復)，各階段不同類型突發事件對應急科技的功能要求不同。

1.2 應急產業

目前，相關部門、學術界從不同角度提出“應急產業”“安全應急產業”“安防產業”“防災減災產業”等(閃淳昌，2011)。其中，2009年工信部頒發的《關于加強工業應急管理工作的指導意見》正式提出“應急產業是新興產業，要加快發展”，并指出應急產業一般是指為預防、處置突發事件而提供產品和服務的活動集合。從政府政策文件對應急產業、安全產業、安全應急產業的定義和發展方向看，安全應急產業屬于應急產業范疇(李湖生，2018)，本文統一將其稱之為“應急產業”。

1.3 復雜適應系統理論

CAS理論由Holland教授提出，核心思想是適應性造就復雜性，CAS具有聚集、多樣性、非線性、流四大特征，包括內部模型、標識、積木塊三大機制。同時，CAS理論包含一些經典模型，如刺激反應模型反映主體如何與外界環境進行交互，回聲模型反映主體之間如何交互與聚集，涌現模型反映如何從低層次主體涌現生成復雜宏觀系統。

CAS理論較早被運用于物理科學領域，隨著理論的不斷完善，隨后在諸多領域得到廣泛應用(張永安、李晨光，2010)，如產業集群、城市化發展、企業管理領域。CAS理論在應急管理領域主要應用于協同治理、疫后恢復組織協調機制等研究，尚未用于應急科技系統發展。CAS理論廣泛融合多學科領域，能夠轉變學科趨于碎片化和專業化的趨勢，從而探索出解決實際問題的統一、全面的框架。應急科技系統作為應急管理體系的重要組成部分，基于復雜適應系統理論對其結構功能以及發展規律進行探討，有助于發揮科技應對突發事件的關鍵作用。

2 我國應急科技系統：一種復雜適應系統

面對復雜性和國際化突發事件，我國應急科技系統形成從傳統應急向智慧應急轉變的發展模式，科技系統建設和產業研發方向不斷調整。應急科技系統建設需要多主體參與，通過復雜的交互關系推動應急產業發展。

2.1 應急科技系統主體構成

應急科技系統主體包括具有應急產業行動能力的人、相關組織和機構以及參與應急產業活動的人造物等。具體而言，應急科技系統適應性主體由政府、事業單位、應急企業、其它應急機構及社會組織等微觀主體構成，如圖1所示。

圖1 應急科技系統適應性主體構成Fig.1 Main body of adaptability of emergency science and technology system

2.2 應急科技系統復雜適應性特征

2.2.1 主體屬性

(1)應急科技系統主體聚集性特征。據統計，自2009年以來我國共建立11個國家安全產業示范園區，自2015年以來共建設20個國家應急產業示范基地(張廣泉，2021)。與此同時，在政策導向下，我國應急產業發展聚集性特征趨于明顯，大量應急科技要素通過聚集形成長三角、珠三角、西南區域應急科技產業聚集及國家示范基地(尹宗貽，2018)。并且，隨著新興科技的不斷發展，以及物聯網、大數據、人工智能研究的不斷深入，科研院所、科技部門、科技公司等應急科技系統主體積極響應智慧應急政策的號召，從思想上或資源上為應急產業注入較強活力，與其它應急科技主體協同應對突發事件，構成新的應急科技系統化、聚集型主體。可見，應急科技系統具備復雜適應系統主體的聚集性特征。

(2)應急科技系統各主體之間存在非線性關系。應急科技產業集群不是簡單線性關系發展而成的企業聚集群落，而是具有密切關聯的組織網絡。比如，很多應急科技企業與政府部門、高校、科研院所存在密切聯系。與此同時，集群主體之間往往會開展非線性創新活動，應急科學研究、應急監測、預警等技術創新均是復雜行為，投入與產出之間存在高度不確定性；而且，應急科技產品從設計研發到最終上市銷售要經過研發策劃、方案設計、設計驗證、試生產、批量生產等多個階段，每個階段都充滿不確定性。伴隨著突發事件日益復雜化，影響應急科技產業發展的不確定性因素增多，導致應急科技系統朝著非線性方向發展。因此，應急科技系統具備CAS非線性特征。

(3)應急科技系統各主體間存在要素流。從我國現有應急產業聚集情況看，徐州、合肥、西安、溫州、唐山等應急產業基地建設特點不同。例如，徐州國家安全科技產業園將研發重點放在“感知礦山”的應用上；合肥應急產業集群重點開展信息技術應用；廣東佛山率先發展智慧安防、應急救援類產品和信息安全等細分產業。然而，各大產業之間并非相互孤立、彼此競爭的關系，彼此之間存在業務交叉領域。為促進東部沿海地區、中部產業連接軸、西部崛起地區應急科技產業全方位發展，各產業園區之間會積極進行應急人才、技術、資源、信息流的交叉互動。因此，應依托環渤海區域人力資源、技術開發與轉化優勢，長三角區域經濟發達、市場化程度高的優勢，珠三角區域高端智能、技術、資金、人才密集等優勢，加強各區域優勢流互動，發揮各產業園區優勢，促進區域應急產業融合與發展。

(4)應急科技系統具有多樣性特征。具體體現為：①科技訴求多樣性。應急管理各個階段需要不同類型科技設備的支撐，如事前預防階段的風險感知和風險評估、事發監測預警階段的信息收集和信息研判、事中處置階段的應急指揮與聯動以及事后恢復階段的信息統計、災后評估等都需要應急科技支撐；②主體多樣性。從主體結構看，應急科技系統各主體之間以及主體與環境之間的聯結形式較為復雜，使應急科技主體呈現結構多樣性特征，從主體資源看，系統資源來源渠道和資源類型多樣，資源來源渠道涉及政府、非政府組織、企業、學術團體等，資源類型包括資金、人才、信息、應急產品、技術等；③應急產業集群多樣性。應急高新技術產業集群、應急文化產業集群、常用設備產業集群所需資金和管理運營方式各不相同。

2.2.2 系統機制

“機制”一詞來源于希臘文，最初是指機器構造及運作原理，后來引申為事物的內在工作方式(龔艷萍、陳艷麗，2010)。陶倩等[28]基于機制對復雜適應系統進行分析，將復雜適應系統定義為在底層機制的相互作用下不斷涌現出的動態機制。

(1)應急科技系統主體標識。標識是指主體通過聚集形成系統過程中發揮識別、指引作用的機制，主體通過標識選擇互動對象，進而形成有選擇的互動，該機制能夠解釋應急科技產業聚集區的要素流動。應急科技系統主體之間包括以下5種標識：①政策標識，即政府出臺的應急科技發展總體規劃、科技產業結構優化政策，如河北省在2020年3月印發的《河北省應急產業發展規劃(2020—2025)》；②知識標識，即應急科技體系中與應急產業發展相關的科學技術知識。就我國應急科技產業發展而言，專家建議要建立國內外高校、科研機構、企業創新資源，使之與本地應急產業創新發展需求相對接，加強物聯網、大數據等高新技術知識在應急產業領域的應用，推動應急產業數字化升級；③產品標識，即以應急預防與準備、應急監測檢測、應急通信、應急物流等某一類產品為標識，形成各種資源聚集，如中國地震應急搜救中心研發的VR廢墟被困自救沉浸體驗系統等科技創新成果，充分運用災害仿真建模與再現技術，生動再現地震發生、災害形成、應急避險、自救互救、應急救援行動等場景和畫面，讓觀眾沉浸于突發災害環境，牢記應急避險知識與自救技能(陳莉等，2021)；④平臺標識，即應急科技系統產業設備創新研發平臺。2010年，我國成立了國家救災應急裝備工程技術研究中心，各省為推動應急管理數字化轉型和信息化能力提升也構建了各類創新平臺，如浙江省組建的應急管理創新應用和技術支撐平臺；⑤技術標識，即在大數據、物聯網等高新技術背景下，智慧應急發展所需的專業技術，如我國地震防災科普充分運用災害仿真建模與再現技術、實時渲染技術、現代多媒體合成技術、虛擬現實技術等。

(2)應急科技系統積木塊。積木塊與“主體”的作用相似，區別在于主體不能再次拆分而積木塊可再次拆分，便于對復雜系統層次問題進行分解。利用這一概念可以封裝下一層次的子系統，使其作為整體參與更高層次的互動。結合應急產業的特點，對應急科技系統中的積木塊進行分類，提煉應急創新研究、技術轉移、成果轉化、應用服務、資金保障、政府管理系統[29]，各子系統共同具備主體聚集特征，人才、資源等要素流在子系統中不斷循環流動。

(3)內部模型。內部模型反映主體之間的相互作用，主體通過對事物的預見性判斷，對自身互動行為產生適應性變化。面對復雜多變的突發事件，應急科技體系主體內部模型在適應過程中不斷完善，各主體在適應性科研活動中可使用內部模型，將其用于組織結構調整和交互方式創新，并形成新的內部模型，如圖2所示。

由圖2可知，應急創新研究系統是以政府為主導，以研究院所、高校科研團隊為核心，以企業研發團隊為技術支撐，在國家應急科研工作部署下，由眾多主體廣泛參與的具有知識創新、產出創新、技術創新、平臺創新等屬性的公共管理系統。應急技術轉移系統是應急科學技術向生產力轉化的關鍵環節，即在政府宏觀指導下，集研究院所、高校等主體的科技資源優勢，以物聯網等網絡化信息系統為支撐，實現跨部門、跨行業、跨地區的應急技術轉移系統，有利于加強科研機構、企業、高校之間的合作。應急科技成果轉化系統是指基于應急管理實際技術需求，通過多種方式，將應急科技成果從科學研究與技術形態轉化為具有實用價值的實踐成果。應用服務系統是指科技中介機構憑借自身資源、技術、政策優勢，面向從事應急產業的企業開展管理咨詢、應急技術創新決策、創新資源配置、應急科技成果評估等專業化服務的綜合服務體系。資金保障系統是指以政府為主導、基金會等社會組織參與，提供資金以保障子系統正常運行。政府管理系統是指政府相關部門采取行政或法律手段，指導和規范各應急科研主體的行為。通過政策制定、標準執行，對應急科技系統運行進行監管，助推應急產業發展，完善應急科技系統。

圖2 應急科技系統內部模型Fig.2 Internal model of emergency technology system

綜合來看，應急科技系統各子系統之間存在嚴謹的邏輯關系，政府、科研院所、高校、企業、社會組織等主體是應急科技體系研究的出發點；主體運動表現為主體聚集；人才、資源、技術和信息等要素流是主體之間發揮作用的載體；政策、技術等標識作為重要機制，影響要素流活躍程度和流動方向；通過主體之間的相互聚集以及要素流之間的相互作用達成應急科技系統關于科技訴求、主體、應急產業集群等“多樣性”；非線性發展存在于主體聚集、要素流運動、系統多樣性運動等過程；對不同應急科技子系統進行封裝，構成積木塊；內部模型是主體或子系統之間相互作用的行為規則。上述四大特性和三大機制作為認識CAS理論的基本概念，對應急科技系統及其發展模式進行研究具有一定啟發意義。

3 CAS理論下我國應急科技發展歷程

自非典疫情暴發以來，受到汶川地震、南方雨雪冰凍災害等突發事件需求的刺激，我國應急科技系統在短時間內得到迅速發展。政府、研發機構、企業等諸多主體在外界突發事件刺激下，通過各類標識的引導進行非線性交互，并形成復雜的交互關系網絡，促進應急科技系統不斷完善，進而形成獨具中國特色的應急科技發展模式。雖說“應急科技”在我國是新興概念，但是“應急”思想早已存在。早在2007年“應急產業”概念提出之前，一些相關行業就取得很大發展，如安全產業、安防產業、緊急救援產業、消防產業。可以說，從2003年我國全面建立應急管理體系開始，應急產業的思想和實踐已具備雛形。應急科技作為應急產業發展的重要支撐，不斷得以延伸和發展，傳統產業所涉及的科技均屬于應急科技范疇，只是尚未用“應急科技”這一概念統一界定。

因此，本文基于CAS理論，結合應急產業政策標識，將我國應急科技系統演化過程劃分為萌芽形成階段、穩步發展階段和快速成長階段(宋烜懿，2018；趙乃瑄等，2022)，形成由傳統應急向智慧應急逐漸轉化的發展模式。此外，本文通過分析高德紅外集團發展歷程探討應急科技系統演化發展趨勢。

3.1 我國應急科技系統演化萌芽形成階段(2003—2007年)

2003—2007年，我國應急科技系統演化處于萌芽形成階段。這一階段，我國應急事業剛剛起步，各部門對突發事件應對準備不充分，亟需應急科技系統的支撐。應急科技系統在一系列政策標識、事件需求的刺激下應運而生，應急企業、應急機構等適應性主體也逐漸建立。

2003年非典疫情暴發后，國家高度重視突發事件應急管理，推動應急科技系統構建。國家頒布一系列政策標識推進應急產業發展，如2003年非典疫情應對中，國務院印發的《突發公共衛生事件應急條例》指出，在處置保障中要加強科研能力及國際合作，通過引進國外技術和裝備提高突發公共衛生事件的應對能力；2006年，國務院發布的《國家突發公共事件總體應急預案》指出要依靠科技支撐，加大對公共安全監測、預警、處置技術的研發；2007年第十屆全國人民代表大會常務委員會第二十九次會議審議通過的《中華人民共和國突發事件應對法》為我國應急事業發展提供了法律依據。這些應急產業支持性文件作為政策標識引導著我國應急科技產業的形成與發展。

從武漢高德紅外公司發展歷程看，受非典等事件刺激及政策引導，該公司處于起步階段。該公司于1999年正式成立，經過幾年發展，在2003年阻擊非典戰疫中利用自身技術優勢開發紅外測溫產品，用于商場、車站等人員密集場所發熱人群的自動、快速篩查。2006—2008年，高德公司產品在H1N1流感防控、汶川地震等突發事件應對中起到重要作用。這一時期，國內紅外熱像儀市場仍處于產業發展初期，市場規模較小，系統相對封閉。在非典疫情、H1N1流感、汶川地震等一系列事件需求的刺激下，高德紅外公司陸續參與國防建設，與政府初步產生互動，但產業聚集現象不明顯，各紅外公司之間競爭激烈，且受資金流、信息流、人才流等制約，該時期公司研發能力不足。

綜合來看，這一階段我國應急科技系統按照一定的結構方式運行，但受科技水平的限制，系統內部能量轉化效率較低，參與應急科技研發的研究院所、企業等適應性主體較少，主體效應強度一般，處于初步發展階段。

3.2 我國應急科技系統演化穩步發展階段

2008—2017年，我國應急科技系統演化處于穩步發展階段。這一階段，我國應急科技系統適應性主體開始增多，隨著一系列政策標識的形成，參與應急科技產業發展的科研企業隨之增多，國家大力支持應急關鍵技術研發，加之各主體信息流、資金流等要素流的支撐，極大程度上推動了應急科技系統演化發展。

一系列突發事件需求刺激及政策標識明確了應急科技產業演化方向。如2008年汶川大地震、2010年玉樹地震、2012年松花江透水事件等突發事件的發生，凸顯出我國在突發事件應急管理方面的不足，形成事件需求刺激，促進應急科技產業發展。此外，2009年國家工業和信息化部《關于加強工業應急管理的指導意見》首次明確應急產業發展重點。2014年，國務院辦公廳出臺《關于加快應急產業發展的意見》，其中對應急工作發展任務與方向、關鍵技術突破等提出具體要求。2017年，國家工業和信息化部發布《應急產業培育與發展行動計劃(2017—2019)年》，指出到2019年力爭建成應急物資生產能力儲備庫30個左右，在20多個重要領域完成應急產品和服務綜合應用處理方法，培育約10家具有關鍵競爭力的大規模企業。在政策標識引導下，越來越多的企業把應急產品研發和創新作為業務重點。在復雜環境中，單個企業往往不能很好地適應環境變化，企業為維持生存與發展，在進攻防御標識、粘著機制、條件交換機制等作用下，與科研院所、高校等其它主體建立合作關系，形成聚集體，采取分工合作、各取所需的模式提升自身市場競爭力，應急科技系統呈集聚化發展態勢。

這一時期，高德紅外公司面臨技術突破與轉型。2012年，隨著市場和工業客戶的擴大，紅外產品深入到生產生活的各個領域，高德紅外公司不斷拓展研發范圍，以紅外熱像研發為核心，將產業鏈向上游綜合光電系統、下游基礎工業及核心元件延伸，打造了紅外行業國際知名、國內領導企業的市場形象。2013年，紅外熱成像產業化基地正式投入運行，實現探測器國產化，打破了國外技術封鎖。2016年，公司緊抓紅外熱成像產業快速發展和軍民融合政策機遇，不斷加大研發投入力度，研發投入占營業收入比例高達27.5%，依托紅外焦平面探測器產業化帶動政府裝備產業朝著高端化、系統化和集成化方向發展。同時，公司積極與政府、企業等主體產生互動，構建軍民并進發展態勢，主體之間持續進行資金流、信息流、人才流互動，推動紅外熱成像技術在民營產品領域普及應用，多主體協同參與為產業發展帶來一定的復雜性和多樣性。

3.3 我國應急科技系統演化快速成長階段(2018至今)

2018年以來，我國應急科技系統演化進入快速成長階段。2018年，應急管理部的成立給應急科技產業發展帶來新機遇。2019年國家發展和改革委頒布的《產業結構調整指導目錄(征求意見稿)》鼓勵支持有關投資、科研計劃中的應急產品和服務。在一系列政策標識的引導下，為更好地適應復雜環境，我國已成功建立長三角區域、珠三角區域、西南區域等應急科技產業聚集區，由低層次單個主體躍升至較高層次聚集體。聚集體集產品研發、生產、學術、創新于一體，擁有強大的環境適應性，能夠高效應對來自外界的各種刺激與挑戰。此外，隨著社會的不斷進步，互聯網+、大數據、人工智能技術迅速發展。應急科技總探測器將接收到的刺激反應壓縮為信息流，在各種規則集的作用下，各主體將智能化技術與應急工作相結合，提出“智慧應急”理念，激勵許多應急企業、科研機構等進行新一輪應急產品創新，將應急科技推向智能化、無人化、高端化。

這一時期，高德紅外公司產業鏈逐漸發展至成熟階段，技術創新不斷突破。該公司利用先進的國外紅外技術進行技術創新，在國內率先建立信息中心、研發設計網絡中心，構建完善的紅外產業鏈。在技術創新戰略布局中，高德紅外極為重視尋找世界領先的科學技術，與國內核心技術團隊組建戰略聯盟，積極收集民營市場需求信息，有針對性地為市場提供所需紅外產品。在人才培育方面，高德紅外積極與高校、科研院所開展合作，定向培養紅外領域專業人才，長期聘請行業領先的技術和專業管理人員，定期舉辦內部交流和外部培訓。在此階段，產業集聚現象明顯，眾多主體高效互動形成紅外技術研發聯盟，在軍品市場和民品市場全面發展，市場敏感度不斷提升。另外，政策環境、應急產業市場機遇的優化以及多主體間交互也給應急科技系統帶來新能量，在智慧應急背景下，系統結構和層次不斷改善，成功實現質的飛躍。

4 我國應急科技系統發展機制

依據上述分析可知，應急科技系統是一個復雜系統。應急科技系統發展機制是指復雜系統中的各類主體在自適應、自學習過程中，通過不斷積累學習經驗而形成的能夠有效應對各類外界刺激的規則集合，其同樣具備應急科技系統的復雜性、適應性特征。本文借助CAS理論的刺激—反應模型、回聲模型、受限生產涌現模型，深入分析應急科技系統中各主體如何與外界交互、主體之間如何交互與聚集、各子系統如何涌現形成復雜宏觀的應急科技系統，揭示我國應急科技系統作用機制。

4.1 刺激—反應機制

受突發事件需求的刺激，應急科技系統逐漸產生適應性行為，各子系統根據應急實際需求不斷調整自身行為，應急科技系統發展和應急產業產出是各適應性主體面對突發事件不斷進行刺激—反應活動的多級循環過程。因此，刺激—反應模型可用于分析應急科技系統中主體集成內在運行機制。刺激—反應模型能夠反映主體與外界環境進行交互時的基本行為。主體與環境交互是指主體對接受的各種刺激進行信息處理的過程，其中信息處理的關鍵是執行系統，執行系統由相互作用的效應器、規則集、探測器構成，如圖3所示。

圖3 我國應急科技系統刺激反應機制Fig.3 Stimulus response mechanism of China′s emergency science and technology system

探測器感知到突發事件應急科技需求相關信息，基于應急管理全過程理論，探測器獲取到的應急科技需求刺激主要涉及應急預防階段、預警階段、決策與處置階段及事后恢復階段的科技需求。具體來說：①感知應急預防階段的科技需求能夠加強預測分析模型以及方法、技術研究，促進應急預防階段設備、平臺等科技產出；②感知應急預警階段的科技需求能夠改進和提高監測預警技術水平，加強綜合預警系統研究，提高突發事件預警防范能力；③感知應急決策與處置階段的科技需求有利于集成應急技術，推動應急指揮平臺構建，借助應急科技提升政府突發事件決策指揮能力；④感知事后恢復科技需求能夠強化災后評估技術研究與災后損失評估，加快先進機械設備研發，促進災后各項工作的恢復與開展。

探測器能夠把獲取的刺激轉化為信息流，進一步傳遞給規則集，主體會按照系統規則對信息進行處理。其中，規則集包括系統化規則、扁平化規則、立體化規則、智能化規則、人性化規則。應急科技系統規則集對信息進行分析處理后，將指令傳遞給效應器，被指令激活的效應器會采取相應行動，并對環境產生作用。應急科技系統效應器包含風險排查、監測防控、隱患治理、事件分析、處置方案優化、產業設備研發六大響應機制。效應器的響應行為會作用于環境，將新的應急科技產業、裝備需求反饋給應急科技系統探測器，開展下一輪應急科技產業、裝備循環，直至研發出符合應急管理實際需求的應急科技裝備，使應急突發事件得到高效處置。

在我國應急科技系統中，地震、雨雪冰凍災害、旱災、洪澇災害、重大傳染病等突發事件均會對應急科技產業形成事件需求刺激。以新冠肺炎疫情這一突發公共衛生事件為例，應急科技系統存在并遵循刺激—反應機制。在探測器層面，應急創新研究子系統中科研型企業、研究院所、高校科研團隊等主體積極查找傳染源、傳播途徑，及時確定疫苗或其它應急資源研發方向，政府管理子系統公開疫情防控信息，保障信息的時效性和準確性，并進行疫情防控知識科普，制定有效可行的疫情防控政策。在規則集方面，應急技術轉移子系統、應急科技成果轉化子系統、應急創新研究子系統遵循以實戰為指引、明確結果導向、注重創新產出等規則開展疫苗科技研發攻關。在效應器層面，政府管理子系統迅速在國家層面開展應急科技研發，進行病毒溯源、檢測、疫苗研發等部署；資金保障子系統、應用服務子系統借助資金、信息資源優勢，為病毒源頭追溯和應急創新研究子系統檢測方法研究、中藥防治、疫苗研發等科研行為提供資金保障。

4.2 資源交互機制

應急科技系統各主體以及主體與外部環境之間進行多種多樣的資源交互，保障應急科技系統及應急產業發展所需資源合理、高效地使用。本文基于回聲模型分析應急科技系統中的資源交互模式，基本回聲模型包括進攻標識、防御標識、資源庫等機制。在該模型中，多主體之間通過匹配交換資源，并進行資源存儲加工，當資源足夠時，會產生新的主體。由于系統行為的復雜性，基本回聲模型不能對其進行全面描述，因此霍蘭教授在1995年對回聲模型進行擴展，增加條件復制、資源變換、學習和創新等多種機制。參考已有文獻，本研究認為，應急科技系統回聲模型主要包括以下內容：選擇性交互、資源獲取、資源轉換、選擇性主體粘著、條件復制和循環交互，如圖4所示[30]。

圖4 我國應急科技系統資源交互模型Fig.4 Echo model of China′s emergency science and technology system

具體而言：①選擇性交互：各主體根據應急預防、預警、決策與處置及事后恢復階段的多樣性科技需求，與其它主體開展人才、信息、資金等資源交互；②資源獲取：在資源交互的基礎上，根據各主體特征確定需要獲取資源的數量、形式、渠道和類型；③資源轉換：在獲得所需資源后，各主體結合自身優勢轉換所獲得的資源；④選擇性主體粘著：主體根據相關資源需求以及交互區域等條件選擇下一步合作主體并粘著在一起，多個主體選擇性粘著形成新聚合體，以團隊形式創新應急成果，或形成跨專業、跨國界應急產業；⑤條件復制：受資源數量、科技成果研發時間等制約，應急科技系統中各主體資源存在允許或禁止交互兩種狀態，當資源處于允許交互狀態時，會促進資源交互和科技成果研發，相關科技成果復制以及迭代發展會形成應急產業多樣性；⑥循環交互：各主體與環境之間不斷進行資源交互，滿足相關條件可決定交互行為是否繼續。

以新冠肺炎疫情應對為例，在應對過程中應急科技體系遵循資源交互機制。應急創新研究子系統中科研型企業、研究院所、高校科研團隊等主體根據疫情工作需要選取資源交互主體，進行資源分享與互動；根據各類型主體的科研特點、疫情環境、科研進展等條件確定系統如何獲取資源，資金保障子系統、應用服務子系統提供信息、資金、技術、政策等資源；基于各主體不同的科研目標及科研成果產出去向等因素轉換所獲得的研發資源；與其它主體進行成果產出合作，在疫苗研發過程中組建跨領域、跨行業科研力量；各國家基于自身新冠肺炎疫情環境及資源狀態，各主體基于自身優勢開展針對性科研攻關，促進科研產出多元化；隨著科研工作的穩步推進，各主體間依舊存在資源交互行為。我國自新冠肺炎疫情出現以來，各地積極整合區域內應急科研力量，努力實現跨領域、多學科協同攻關，加強科技研發工作與臨床應用合作，如福建立項支持廈門大學新冠肺炎疫苗科研項目；北京對各方資源進行整合，支持公共衛生重點實驗室建設，加快應急藥物研制及設備研發，提高科研效率。以上案例表明，在突發事件應對過程中，應急科技系統存在并遵循資源交互機制。

4.3 受限生成機制

涌現是復雜適應系統的一個重要特征，是主體之間進行非線性交互、粘著、耦合從而形成高層次聚集體的過程。應急科技系統作為復雜適應系統，多主體積極協作，促進應急產業發展，進行高新應急裝備研發，規模不斷擴大、結構趨于復雜、功能持續增加，各子系統間較為復雜的非線性作用促進涌現現象的產生，如圖5所示。

受限生成過程模型(Constrained Generating Procedures，簡稱CGP)是研究涌現現象的基礎模型。CGP模型的核心思想為：復雜系統由相互制約的基本要素組成，其制約關系減少了復雜系統的可能狀態集，而系統發展過程就是狀態演化過程(王宇星等，2019)。CGP一般性過程體現在：①主體會在其它主體或環境發生變化時自動匹配變化標志，考察其它主體的反應，通過適應性學習，依靠積累的適應性學習機制給出適應性期望，即主體能夠根據已有信息對未來進行預測，形成決策判斷，并適時調整自身行為；②主體在模擬環節要先判斷基本要素的初始狀態，然后根據一些簡單規則(if-then規則)生成自適應集，并在可能情況中選取最佳結果，從而給出回聲反饋。

在復雜系統中，不同主體的自適應性行為表現出一致性，本文把這種現象稱之為主體間趨同效應。在這種效應的作用下，各主體交互影響，開展類似的適應性活動，之后各涌現現象之間通過相互影響進行類似活動，并在主體非線性作用下向更高層次涌現躍升。以此類推，在涌現層次不斷躍升過程中，系統整體逐漸呈現巨大、復雜的涌現現象。

綜上所述，在應急科技這一復雜系統中，當企業、政府等主體感受到外部環境變化時，會基于CGP模型進行自適應活動，即主體內部進化。由于主體之間的趨同效應，同一層次各主體在非線性交互作用下形成涌現，由簡單的主體層次躍升至低層次應急科技產業集群；涌現之間通過相互影響，由低層次應急科技集群向高層次跨區域應急科技產業集聚(珠三角地區、長三角地區等)層次躍升；位于高層次的主體在趨同效應和主體間非線性機制的作用下，迭代涌現形成宏觀復雜應急科技系統，如圖5所示。涌現現象發生后，整體具有原始主體所不具備的功能和特征，表現為更復雜的結構，且具有不可還原性。即如果對涌現生成的整體進行拆分，雖然在結構上還原為原始主體，但整體具有的復雜特征將不復存在(李明睿，2018)。

圖5 我國應急科技系統受限生成機制Fig.5 Constrained generating mechanism of China′s emergency science and technology system

新冠肺炎疫情背景下，在事件發展不同階段、不同環境下，應急創新研究子系統、應急技術轉移子系統、應急科技成果轉化子系統中各主體研發重點、研發方案、所需資源、研究方法等根據疫情發展不斷變化；在趨同效應下，各主體間的交互影響促進相似主體適應性學習行為的產生。各主體在經驗、優勢、資源等方面的差異在趨同效應作用下逐漸形成應急科技系統的高級涌現。在新冠肺炎疫情防控過程中，對相關藥物、技術、設備等的需求不斷更新，應急科技各子系統形成迭代涌現。我國在新冠肺炎疫情發生之后迅速成立新型冠狀病毒聯防聯控工作機制科研攻關小組，由上海藥物所、武漢病毒所等多家單位構成聯合攻關力量，在快速診斷技術、診療模式等多個方面開展科技攻關，為科技“戰役”作出重要貢獻。由此可見，新冠肺炎疫情背景下，應急科技體系存在并遵循受限生成機制的主體趨同效應。

5 我國應急科技進步促進應急產業發展的實踐啟示

在我國應急產業發展道路上，應急科學是基礎，為應急產業發展提供科學支撐；應急技術是關鍵，為應急產品研創提供技術支撐(錢洪偉，2019)。近年來，我國應急科技事業在國家高度重視下雖然取得較好成效，但在監測預警、應急救援等方面仍存在部分亟需攻關的“卡脖子”技術(王久平，2021)。關鍵核心技術是衡量應急科技實力的標尺，只有掌握關鍵核心技術，才能高效應對突發事件。本文基于CAS理論，探討應急科技系統發展機制和發展歷程，得到如下實踐啟示：

(1)加強應急核心技術研發，加強應急關鍵技術攻關。依據突發事件各階段應急科技的實際需要，基于應急科技系統刺激反應機制，加大應急科研投入，促進應急科技系統資源共享，提高各主體應急技術創新能力。

(2)加大應急人才培養力度，適應智慧應急發展。應急人才數量和質量決定應急科技產業發展。在智慧應急背景下，人工智能、無人機技術、大數據技術等新興技術要與應急產業發展相結合，把應急產品、應急服務推向智能化、無人化、高端化，培養一批應急科技創新人才。應急科技系統可以依托各主體資源密集、資源交互優勢,推動產學研合作，促進應急創新人才培養和輸出。

(3)完善應急科研成果轉化系統，解決轉化過程中的信息不對稱問題。隨著智慧應急模式發展，信息和數據成為應急產業發展不容忽視的資源。因此，應借助應急科技產業示范園區和信息網絡建設，建立并推動應急科研成果轉化長效機制，優化應急科研成果轉化模式。

6 結語

本文基于CAS理論，從四大主體屬性及三大系統架構出發對我國應急科技系統復雜屬性進行分析，提出我國應急科技系統是一個復雜適應系統，涵蓋政府、事業單位、企業等眾多適應性主體，通過政策、知識、產品、平臺、技術5大標識進行聚集，根據環境變化不斷適應學習，進行人才、資源、技術、信息等要素流交互。基于CAS理論的3個模型，對中國應急科技系統發展機制進行研究。應急科技發展主要經歷萌芽形成期、穩定發展期和快速成長期，逐漸形成宏觀復雜的應急科技系統，由傳統應急向智慧應急轉變。我國應急科技體系發展存在刺激反應機制、資源交互機制、受限生成三大核心運行機制，并以新冠肺炎疫情應對為例，論證重大突發事件背景下應急科技系統遵循的三大機制。基于應急科技系統CAS理論分析，提出應急科技系統發展的實踐啟示。根據突發事件應急科技需要，推進應急核心技術研發，加大應急科技領軍人才培養力度，完善應急科研成果轉化系統，完善應急科研成果轉化長效機制，促進應急產業發展。