你的身体系统和自然系统一样有弹性吗?

我的好朋友、公共建筑创始人约翰·彼得森(John Peterson)前几天问我，大自然对那些致力于提高城市基础设施弹性的人有什么启示。我们在马林海德兰的小路上跑步时，我语无伦次地说了几句话，我希望他把我含糊不清的答案归咎于我心血管健康状况的恶化。不过，从那以后，我已经对这个问题给予了一些关注，下面是我想要说服他的。

设计的生物学方法：两个出发点

我相信专业生态学家听到像我这样的多面手设计师毫无理由地谈论“弹性”这个词是很有趣的，我也确信他们对我们如何解释这个词有些退缩。佛罗里达大学生态科学荣誉退休著名学者和教授C.S. Holling在1973年的《生态学与系统学年度评论》中介绍了这一理论，“恢复力和生态系统的稳定性。”在这本书中，他把现在被称为“生态恢复力”的东西定义为“一个系统在经历变化时吸收干扰和重组的能力，以便在本质上仍然保持相同的功能、结构、特性和反馈。”

这个定义说的是重要的，但它没有说的也同样重要。例如，它并没有说系统必须返回到它的原始状态，而是说以类似的形式和行为模式完整地执行它的核心功能。这很重要，因为这意味着多种稳定状态是可能的。

这或许是设计师和城市规划者得到的第一个、最广泛的教训:在开发具有弹性的系统时，他们不是在寻找一个答案。尽管经验教训很广泛，但当设计师寻找有利于多种成功状态的条件时，它可以转化为最小的细节，而不是筛选出最佳静态替代计划。这更像园艺，如果你愿意的话，而不是造房子。一个简单的模式可能是为小型手工业企业提供小额融资，并将这些生产商及其产品与更广阔的世界市场联系起来。成功的途径有很多，但这些项目关注的是启动资金和更可靠的盈利机会的基本要求。

HOLLING和其他人描述了弹性的四个关键特征：

1.纬度：系统在失去恢复能力(不可逆转地越过阈值)之前可以更改的最大数量。材料工程师可能会称之为“耐久性”，比如说，一种材料在失去其形状和完整性(拉伸)之前只能被拉伸(拉伸)这么多。

2.电阻:改变制度的难易程度;它是多么抗拒被改变。从材料的角度来说，这可以称为“强度”，因为材料能或多或少地抵抗作用在它们身上的不同力。

3.不安全:系统的当前状态与限制或阈值的距离。这将类似于一个有应力的材料，或一个施加了力的材料，在结构上变得紧张或改变。

4.Panarchy:生态系统中某一等级受其他等级影响的程度。最后一个方面是嵌套系统所特有的，并且与前三个方面不同，它只属于系统级，而不属于其中的子系统。选择Panarchy作为一个术语，是因为作者认识到在生态系统的规模层面上的后果和动态相互作用。他们进一步描述了“适应周期”中这种跨层次的动力的各个阶段:增长、保存、释放和重组。

这些方面为城市问题的解决者提供了第二个重要的教训，这个教训源于第一个教训，而不仅仅是自然系统的周期性。你应该寻找有利条件的最佳平衡，而不是任何一件事的最大化。此外，如果您正在一个系统中寻找平衡，那么关系与参与者一样重要(通常更重要)。最后，如果你想真正地模仿自然，那么你最终将不得不学习如何在一个等级结构中解决问题。集成解决方案的规模虽然困难，但可能是一种强大的创新。

用藤形象建造乔罗通过Flickr

使恢复能力成为可能的机制

有了这两个出发点——我们正在设计有利于成功的动态条件，以及我们正在跨尺度和学科整合这些条件——我们可以开始研究支持系统弹性的机制。

安德鲁·佐利(Andrew Zolli)和安·玛丽·希利(Ann Marie Healy)在他们2012年出版的《恢复力:为什么事情会反弹》(resilience: Why Things Bounce Back)一书中编制了一份关于大系统恢复力的良好原则清单。不足为奇的是，大部分(如果不是全部的话)这些原则都打着生物启发设计的旗号，因为它们最初是在研究自然系统时被观察到的。我添加了我对它们给设计带来的感觉。它们的贡献如下:

•紧密的反馈循环:节省材料、精力和时间

•动态重组:在不断变化的条件下，允许更多的成功选择(换句话说，减少不稳定性)

•内置反机制:避免时间导致的故障，降低成本

•去耦：没有建立一个组件故障的卡片，其中一个组件故障带来房屋，避免系统故障，减少了不稳定

•多样性:带来多种选择、能力和抵抗灭绝的能力

•模块化:增加灵活性，简化成本，抵抗系统级故障

•简单性:降低成本和子系统故障

•群集:降低成本，增加灵活性和能力

•集群化:增加价值、能力和抵抗力

作者认为，这种机制确实可以转化为人为的努力，并引用了一些例子，比如自发组织的大批志愿软件开发人员为海地地震受害者建立了一个紧急信息系统。该系统以移动电话为基础，在几天内就开始运行，据说在中央板上接收、翻译和映射受害者的紧急信息平均需要两分钟。

我们可以在哪里使用这些自然激发的机制

生物灵感设计在社区基础设施规划和设计的各个层面都有其作用。首先是上面讨论的基于系统的概念性方法。如果你把你的社区或组织称为一个系统，那么自然会给你一些建议，无论你是否关心区域交通，灌溉或任何介于两者之间的东西。好用的买球外围app网站物理现象的预测模型、有效流动的例子和多尺度空间结构只是几个可能的例子。

第二，即使你不叫它系统，也许你应该叫它。例如，我们倾向于认为皮肤是覆盖在我们身上的单一固体，但它真的不是。它是一个非常复杂的动态工作部件系统，以实现许多任务，如空间传感，温度控制和结构完整性。同样的潜力存在于我们建筑的包层中。例如，按照系统路线重新设计它们，可以提高建筑和社区的弹性。

第三，社区和社区内的基础设施是由人建造的，也是为人服务的。我们选择的组织和沟通形式将影响我们努力的成功。大自然为合作、竞争、共存和交流提供了广泛的模式。

问三个问题

组织和社区面临着一个充满风险的不确定世界，在外部条件不断变化和不可预测的情况下(也称为内稳态)，组织和社区需要保持自身的运作能力。大多数人希望做三件事，这似乎是合乎逻辑的:减少或消除风险和不确定性，对无法预见的威胁作出有效反应，尽管情况不断变化，无论它们带来什么负担，但同时继续执行核心任务。

弹性是一个来自生态学的术语，它是一个恰当的框架和理想的人类系统，因为我们认识到它们与自然的相互依存。的弹性联盟用三个标准定义了这一术语，我在此将其作为对任何组织的问题重申:

1.你的系统能经历多少变化，并且仍然保持对功能和结构的相同控制?

2.你的系统有多大程度的自组织能力?

3.您的系统必须建立哪些能力，并提高其学习和适应能力？

任何希望最终回答这些问题的人都必须从大自然中寻找模型。

用藤形象建造乔罗通过Flickr