服務(wù)知識協(xié)同生產(chǎn)的低沖擊景觀

作者：劉釗啟" "深圳大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院" 助理教授

何昉（通訊作者）" 博士/全國工程勘察設(shè)計大師/深圳大學(xué)特聘教授兼美麗中國研究院" 院長/北京林業(yè)大學(xué)園林學(xué)院" 教授，博士生導(dǎo)師/深圳媚道風景園林與城市規(guī)劃設(shè)計院有限公司" 主持規(guī)劃設(shè)計師/研究方向為風景園林規(guī)劃與設(shè)計、風景園林歷史與理論、城鄉(xiāng)人居生態(tài)環(huán)境學(xué)

唐建師" "深圳大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院" 碩士研究生

摘要：作為國之重器的大科學(xué)裝置是實現(xiàn)中國式現(xiàn)代化與高水平科技自立自強的重要支撐。契合于大科學(xué)裝置園區(qū)服務(wù)知識生產(chǎn)的核心目標與空間需求，低沖擊開發(fā)景觀基于環(huán)境負外部性消除、注意力恢復(fù)與壓力減緩等機制能夠有助于提升園區(qū)品質(zhì)、便捷空間聯(lián)系進而有助于創(chuàng)新效率的提升。研究在梳理國內(nèi)外大科學(xué)裝置園區(qū)功能布局與景觀設(shè)置共同特征基礎(chǔ)上，以深圳光明科學(xué)家谷為例，探究以知識鏈協(xié)同需求指導(dǎo)景觀空間布局的路徑與方法。通過促進學(xué)科聯(lián)系、便捷職住聯(lián)系、增強交通銜接、恢復(fù)生態(tài)聯(lián)系的景觀策略，服務(wù)園區(qū)內(nèi)的知識協(xié)同生產(chǎn)與高品質(zhì)景觀營造，以期實現(xiàn)大科學(xué)裝置園區(qū)內(nèi)景觀的科研與生態(tài)價值帕累托最優(yōu)。

關(guān)鍵詞：大科學(xué)裝置園區(qū)；知識協(xié)同生產(chǎn)；知識鏈；低沖擊景觀；深圳

1. 引言

隨著我國科技事業(yè)飛速發(fā)展，創(chuàng)新活動對設(shè)備、環(huán)境的要求不斷提升，大科學(xué)裝置成為實現(xiàn)國家科技自立自強的重要支撐。大科學(xué)裝置通常指用于進行基礎(chǔ)科學(xué)研究和實驗的一系列復(fù)雜、高科技的儀器設(shè)備，包括專用研究設(shè)施、公共實驗平臺、公益基礎(chǔ)設(shè)施三類[1，2]。由于大科學(xué)裝置具有投入高、多學(xué)科共享、環(huán)境品質(zhì)要求高等特征[1，3]，科學(xué)園區(qū)成為承載大科學(xué)裝置并提供配套服務(wù)的主要載體。探究構(gòu)建協(xié)同高效、連接緊密、綠色韌性的大科學(xué)裝置園區(qū)設(shè)計路徑，在國家創(chuàng)新體系不斷完善、科技強國建設(shè)進入加速環(huán)節(jié)的現(xiàn)實背景下，具有重要的現(xiàn)實意義[3，4]。

2. 國內(nèi)外大科學(xué)裝置園區(qū)設(shè)計目標與空間響應(yīng)

國際上大科學(xué)裝置建設(shè)可以追溯至上個世紀40年代。有學(xué)者基于大科學(xué)裝置功能、空間組織特點演進，從歷史視角將大科學(xué)裝置建設(shè)劃分為三個階段[1]：1940—1950年代，裝置導(dǎo)向的科學(xué)飛地；1960—2000年代，產(chǎn)業(yè)導(dǎo)向的遠郊科學(xué)城；以及2000年后，人才導(dǎo)向的綜合性科學(xué)中心。整體來看，以綠色景觀串聯(lián)、調(diào)和、劃分園區(qū)內(nèi)不同裝置、學(xué)科與組團，增強園區(qū)的景觀有機聯(lián)系，是大科學(xué)裝置園區(qū)演進積累的通用做法。

2.1 目標導(dǎo)向：促進學(xué)科融合、服務(wù)知識協(xié)同生產(chǎn)

大科學(xué)裝置園區(qū)運轉(zhuǎn)的首要目的是創(chuàng)新與知識生產(chǎn)[5，6]。知識協(xié)同生產(chǎn)理論為科學(xué)園區(qū)促進學(xué)科融合的空間布局設(shè)計提供了理論基礎(chǔ)。知識協(xié)同生產(chǎn)理論源于協(xié)同論與外部性理論[7，8]，該理論聚焦于創(chuàng)新集群，通過產(chǎn)業(yè)鏈、價值鏈和知識鏈形成戰(zhàn)略聯(lián)盟或各種合作，從而構(gòu)成具有集聚經(jīng)濟和大量知識溢出特征的技術(shù)-經(jīng)濟的空間與社會網(wǎng)絡(luò)[9–11]。在該理論語境下，通過提升園區(qū)內(nèi)不同結(jié)構(gòu)要素之間的協(xié)同關(guān)系，可以提升創(chuàng)新效率和協(xié)同質(zhì)量，最終實現(xiàn)創(chuàng)新活動孵化。

早期知識協(xié)同生產(chǎn)主要關(guān)注產(chǎn)業(yè)間、企業(yè)內(nèi)部、知識管理、技術(shù)平臺和工具等方面的協(xié)同，認為通過信息交流、共享資源、技術(shù)和經(jīng)驗、協(xié)同作業(yè)是實現(xiàn)創(chuàng)新和效率提升的關(guān)鍵[12，13] 。隨著社會研究空間轉(zhuǎn)向的不斷深入，不少研究指出空間環(huán)境、文化設(shè)施等景觀因素通過提升科技園環(huán)境品質(zhì)，基于注意力恢復(fù)、壓力減緩以及環(huán)境負外部性消除等機制，對于創(chuàng)新效率提升也有積極影響[11，14，15]。因此從景觀規(guī)劃視角促進學(xué)科融合、服務(wù)知識協(xié)同生產(chǎn)具有一定可行性（圖1）。

從三代大科學(xué)裝置園區(qū)景觀空間的演進也能看出綠色景觀空間在科學(xué)園區(qū)的功能重要性不斷提升。作為第一代大科學(xué)裝置園區(qū)代表的歐洲核子研究中心、美國布魯克海文國家實驗室，其景觀只是作為大科學(xué)裝置園區(qū)的設(shè)施點綴、隔離與附屬空間。以英國哈威爾科學(xué)和創(chuàng)新園、法國格勒諾布爾創(chuàng)新先進新技術(shù)園區(qū)、日本筑波科學(xué)城為典型代表的第二代大科學(xué)裝置園區(qū)無一不享有優(yōu)美寧靜的遠郊風光，為公園綠地建設(shè)預(yù)留了大片土地，景觀開始作為園區(qū)的空間核心，并開始呈現(xiàn)出超越美學(xué)的結(jié)構(gòu)串聯(lián)作用，成為大學(xué)科裝置園區(qū)展示先進科學(xué)理念不可或缺的部分。以我國上海張江、安徽合肥、北京懷柔、大灣區(qū)四個綜合性國家科學(xué)中心為代表的第三代大科學(xué)裝置園區(qū)，均與大城市深度融合，包含多個大科學(xué)裝置集聚單元，景觀空間成為設(shè)施的串聯(lián)空間、留白填充空間與核心場所空間。景觀空間的重要性進一步凸顯與擴大（圖2） [1，3，16]。

2.2 空間特征：智力密集空間的多層次協(xié)同需求

研究繼續(xù)采用文獻綜述法，對國際上12個大科學(xué)裝置承載地設(shè)施類型、空間規(guī)模、人員數(shù)量、空間規(guī)劃等方面進行梳理（表1），總結(jié)其在空間需求層面的環(huán)境特征，服務(wù)大科學(xué)裝置景觀規(guī)劃路徑探究[1，16，17]。

2.2.1 涉及學(xué)科多——基礎(chǔ)研究導(dǎo)向與設(shè)施平臺性，服務(wù)領(lǐng)域廣泛

大科學(xué)裝置服務(wù)基礎(chǔ)學(xué)科的屬性使得設(shè)施成為不同國家、不同學(xué)科，以及科學(xué)界與工業(yè)界之間的樞紐[18，19]。例如美國布魯克海文國家實驗室（BNL）涉及的主要學(xué)科包括核物理、高能物理、清潔能源與氣候、量子科學(xué)、人工智能、醫(yī)用同位素以及國家安全等領(lǐng)域，主要設(shè)施和平臺包括變梯度質(zhì)子同步加速器、國家同步輻射光源、相對論重離子對撞機、高通量反應(yīng)堆、空間輻射實驗室、電子束離子源、激光電子加速器等[1，17]。美國布魯克海文國家實驗室（BNL）具有顯著的基礎(chǔ)研究導(dǎo)向與設(shè)施平臺性，其服務(wù)領(lǐng)域廣泛，表現(xiàn)了當代大科學(xué)裝置承載地涉及學(xué)科多的普遍情況，其他的大科學(xué)裝置園區(qū)在功能上也大多遵循多學(xué)科設(shè)置的原則。

2.2.2 智力資源密集——人員密度高，需要結(jié)構(gòu)性科研場所與完善公服配套

因大科學(xué)裝置園區(qū)設(shè)施在國際科學(xué)前沿領(lǐng)域中的地位，設(shè)施所在地往往成了相關(guān)領(lǐng)域國際科技交往的中心，也自然而然成為高端人才、先進技術(shù)、前沿思想?yún)R集之地[20–22]。例如，美國勞倫斯伯克利國家實驗室（LBNL），科研人員約4200人，占地約80公頃，人員密度為52.50人/公頃；德國于利希研究中心（FZJ），科研人員約5000人，占地約220公頃，人員密度為22.73人/公頃。下列國內(nèi)外12個大科學(xué)裝置園區(qū)中，人員密度最高的為美國勞倫斯伯克利國家實驗室（LBNL）——52.50人/公頃，人員密度最低的為美國費米國家實驗室（FNAL）——0.74人/公頃，與我國研究與試驗發(fā)展（Ramp;D）人員最密集的北京市城區(qū)0.21人/公頃[16，17]密度相比均高出不少，表現(xiàn)了當代大科學(xué)裝置園區(qū)智力資源密集的普遍情況，并突出了其對結(jié)構(gòu)性科研場所與完善公服配套的需要。

2.2.3 環(huán)境品質(zhì)要求高——大體量、大投資、高環(huán)境外部性下的環(huán)境品質(zhì)需求

科技研發(fā)作為創(chuàng)新活動對園區(qū)環(huán)境品質(zhì)要求高。因此，大科學(xué)裝置承載地需要為高強度腦力勞動的科研人員創(chuàng)造釋放壓力、緩解焦慮的高品質(zhì)空間。在絕大多數(shù)的大科學(xué)裝置園區(qū)中，供科研人員休閑交流的空間大部分為草地、樹林、山丘、濱水空間的自然生態(tài)景觀空間或一些具有生態(tài)要素的建筑活動空間。另外，有關(guān)研究也表明了自然生態(tài)環(huán)境和要素有益于促進提高科研人員的工作熱情和效率[23–25]。

大科學(xué)裝置園區(qū)設(shè)施建設(shè)體量大。本研究涉及的12個大科學(xué)裝置園區(qū)平均占地約為769公頃。其中占地最大的為美國費米國家實驗室（FNAL）——27200公頃；占地最小的為瑞士保羅謝爾研究所（PSI）——33公頃[16，17，26]。此外，由于大科學(xué)裝置投資密度高、儀器精密程度高、特定研究實驗環(huán)境苛刻，因此通常災(zāi)害設(shè)防等級高。環(huán)境穩(wěn)定性要求高也是大科學(xué)裝置園區(qū)的外部性強的另一種表現(xiàn)[1，27，28]。

因此在對大科學(xué)裝置園區(qū)的景觀環(huán)境進行設(shè)計時，應(yīng)當首要考慮環(huán)境的低影響性、穩(wěn)定性和魯棒性，尤其是要注重如何通過景觀設(shè)計來降低環(huán)境因素導(dǎo)致的負外部效應(yīng)。另外，除了環(huán)境穩(wěn)定性要求高，大科學(xué)裝置園區(qū)對不同的裝置集群的聯(lián)系也應(yīng)當在景觀設(shè)計中得以重視。推動多學(xué)科、領(lǐng)域的信息交流和互動有益于促進科研創(chuàng)新[2，16，29]。

2.3 小結(jié)

大科學(xué)裝置園區(qū)涉及學(xué)科多、智力資源密集、環(huán)境品質(zhì)要求高等特征和要求，展現(xiàn)了其多層次、多方面的空間環(huán)境需求。尤其是在促進學(xué)科融合、服務(wù)知識協(xié)同生產(chǎn)的目標導(dǎo)向下，大科學(xué)裝置園區(qū)的景觀環(huán)境設(shè)計越來越成為服務(wù)知識協(xié)同生產(chǎn)當中的重要一環(huán)[20，30，5]。增強聯(lián)系，服務(wù)創(chuàng)新是大科學(xué)裝置園區(qū)規(guī)劃設(shè)計的核心要求。景觀設(shè)計也應(yīng)服務(wù)大科學(xué)裝置園區(qū)的目標與空間需求。

3. 實踐探索——深圳光明科學(xué)家谷

研究以深圳市實際項目為案例，基于知識協(xié)同生產(chǎn)理論，探究大科學(xué)裝置園區(qū)知識生產(chǎn)共同目標與多層次協(xié)同需求下的一般設(shè)計路徑。

3.1 案例概況

深圳光明科學(xué)家谷是深圳市政府為貫徹《粵港澳發(fā)展規(guī)劃綱要》中旨在將大灣區(qū)打造為國際科技創(chuàng)新中心的戰(zhàn)略目標而啟動的重要項目。該項目坐落于深圳光明區(qū)，旨在建立一個綜合性國家科學(xué)中心的先行啟動區(qū)，作為粵港澳大灣區(qū)綜合性國家科學(xué)中心的核心集聚區(qū)，聚焦信息、生命和新材料等學(xué)科領(lǐng)域。項目涵蓋合成生物重大科技基礎(chǔ)設(shè)施、腦解析與腦模擬重大科技基礎(chǔ)設(shè)施、材料基因組大科學(xué)裝置等一系列重要科學(xué)設(shè)施。

3.2" 邏輯生成——以知識鏈協(xié)同需求指導(dǎo)空間布局

在本案例中圍繞大科學(xué)裝置的知識協(xié)同生產(chǎn)是明確而具體的。從知識鏈視角看，圍繞合成生物重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)聯(lián)學(xué)科有知識鏈前端的基因合成、編輯、組裝、測序等；知識鏈中游的合成生物等；以及知識鏈下游的醫(yī)藥、化工、食品、能源、材料、農(nóng)業(yè)等應(yīng)用領(lǐng)域。圍繞腦解析與腦模擬重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的學(xué)科包含上游腦健康、腦功能、腦疾病、類腦智能基礎(chǔ)理論等科研方向；中游腦認知與腦疾病診斷治療等醫(yī)療方向；下游醫(yī)療器械和神經(jīng)康復(fù)產(chǎn)業(yè)等產(chǎn)業(yè)方向。圍繞材料基因組大科學(xué)裝置的材料基因組技術(shù)則融合材料科學(xué)、固體力學(xué)、信息科學(xué)、軟件工程、先進實驗方法等學(xué)科，其所關(guān)聯(lián)電子材料包括高溫超導(dǎo)體、自旋電子材料、磁性材料、巨磁阻材料、拓撲絕緣體等。研究以上述三條知識鏈布局園區(qū)功能，并且以串聯(lián)、滲透、隔離三類景觀形式，對科學(xué)集群周邊空間進行優(yōu)化填充（圖3）。

3.3 空間轉(zhuǎn)譯——場地要素分析與人文需求植入

串聯(lián)景觀、滲透景觀、隔離景觀的植入需要結(jié)合基地的自然、歷史、人文特征等因素。研究運用GIS多因子包絡(luò)分析方法，綜合考慮了基地的植被覆蓋、坡度地形、歷史古跡、水文淹沒、地質(zhì)斷裂、山谷視線等因素（圖4）。方案在人文需求方面，通過對大學(xué)科研人群的觀察，分析發(fā)現(xiàn)科研人員具有年輕化、高帶眷、國際化、高流動等趨勢。因此，高效聯(lián)通的景觀環(huán)境對于減少使用者交通時間成本、釋放生活壓力、激發(fā)創(chuàng)新靈感至關(guān)重要。

3.4 方案生成

（1）" 促進學(xué)科聯(lián)系

案例通過串聯(lián)景觀、滲透景觀，增強學(xué)科間的空間、視線聯(lián)系，并以此促進人員聯(lián)系。另外，案例考慮到各裝置集群自身的生產(chǎn)需求，通過隔離景觀使各裝置集群在相互聯(lián)系的同時保持相對的獨立。串聯(lián)景觀、滲透景觀、隔離景觀三種景觀類型廣泛地分布在光明科學(xué)家谷內(nèi)，如：以科學(xué)集市為例的串聯(lián)景觀，把各裝置集群連接在一起，提供了不同領(lǐng)域之間信息交流的空間載體；以科學(xué)燈塔+冥想之森為例的滲透景觀，將生態(tài)要素擴散到各裝置集群之間，在形成良好視覺景觀的同時為科研人員提供生態(tài)寧靜的思考空間；以雨林冷巷為例的隔離景觀，使各裝置集群之間既保持相對獨立，又有利于高效溝通（圖5）。

（2）" 便捷職住聯(lián)系

案例以大灣區(qū)的嶺南村落為原型，提取了山-林、水-田列置兩級，祠廟-私塾院落等共享開放空間等要素，形成了具有嶺南特色的園區(qū)空間布局與功能組織模式（圖6）。這種空間布局與功能組織模式不僅營造了優(yōu)美的山水林田湖草景觀空間，構(gòu)建了大科學(xué)裝置園區(qū)和諧的人地關(guān)系，還優(yōu)化了辦公空間與配套居住空間布局，形成了便捷的職住聯(lián)系和氛圍，縮短了上班通勤和信息交流的最小路徑，提高了科研創(chuàng)新的工作效率。另外，基于傳統(tǒng)建筑理念的冷巷空間和共享開放空間也為園區(qū)中的科研創(chuàng)新提供了兼具健康、舒適、人文、共享、現(xiàn)代等優(yōu)勢的工作和生活環(huán)境。

（3）" 增強交通銜接

在交通聯(lián)系上，案例延續(xù)了嶺南村落的“樹狀路網(wǎng)、順山生長”的道路形式，基于各裝置集群布局通過交通主路和面向公眾開放的景觀主軸將不同學(xué)科串聯(lián)起來。園區(qū)道路交通體系采取立體的形式，和生態(tài)景觀結(jié)合，形成多維生物立交，且要求建筑避讓山谷匯水，園路路權(quán)分離、速度剝離、分幅架設(shè)，人、車、動物通道立體分層，保持山境至湖境完整生物通路。同時，景觀步道串聯(lián)樹林、水系、山丘、濕地以及一些開放共享的活動空間，鑄就以自然生態(tài)為基底的景觀生境來激發(fā)科研人員的創(chuàng)新熱情。通過道路交通和景觀交通兩種信息與資源交流通道的有序交錯和有機融合，能夠充分地發(fā)揮在生態(tài)景觀背景下的科研創(chuàng)新的效率（圖7）。

（4）" 恢復(fù)生態(tài)聯(lián)系

在生態(tài)聯(lián)系上，案例基于大科學(xué)裝置園區(qū)的環(huán)境需求和當?shù)刈匀画h(huán)境本底，通過設(shè)置寬度不等、風貌各異的景觀緩沖帶，使道路和綠地形成嵌入生態(tài)環(huán)境的綠榫結(jié)構(gòu)，在降低人類交通活動對環(huán)境造成的負面效應(yīng)的同時營造優(yōu)美的景觀界面。另外，考慮到生態(tài)系統(tǒng)的多樣性，特地為動物設(shè)置了專門的生存通道，實現(xiàn)了多層次的通道分層。基于低沖擊開發(fā)的理念，案例在建筑和景觀空間中設(shè)置了適應(yīng)大科學(xué)裝置環(huán)境需求和自然生態(tài)發(fā)展的低影響性的空間場景和景觀節(jié)點（圖8），并通過道路、綠地、水系、生物通道甚至是視線等多種動態(tài)和靜態(tài)的線性空間聯(lián)系在一起，實現(xiàn)人類空間和生態(tài)空間的有機聯(lián)系。

4. 結(jié)語

本研究在尊重嶺南自然、文化傳統(tǒng)原則下，基于知識協(xié)同生產(chǎn)理論，提出了大科學(xué)裝置園區(qū)景觀規(guī)劃的一般路徑，以景觀手段服務(wù)科研人員跨學(xué)科聯(lián)系，增強通勤聯(lián)系、便捷交通方式轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)人造景觀與自然景觀融合。起到串聯(lián)知識鏈、提升園區(qū)運轉(zhuǎn)效率、緩解科研人員壓力與焦慮、避免外部負環(huán)境效應(yīng)等作用。然而關(guān)于大科學(xué)裝置園區(qū)景觀對科研人員創(chuàng)新活動與科研效率提升效果仍需進一步開展科學(xué)評估，相關(guān)內(nèi)容將在未來研究完善。

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