社會社會生態(tài)系統(tǒng)綜合風(fēng)險防范的凝聚力模式

社會社會生態(tài)系統(tǒng)綜合風(fēng)險防范的凝聚力模式

1從“綜合”視野尋找高效風(fēng)險的量化對策為了深入了解人類社會對地球系統(tǒng)的影響，應(yīng)對人類面臨的各種風(fēng)險，“綜合”一詞已被不同科學(xué)領(lǐng)域使用。例如，“全球”和“人類”系統(tǒng)的“綜合”、社會生態(tài)系統(tǒng)的“綜合”、區(qū)域和全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“綜合”、民防和可持續(xù)發(fā)展的“綜合”，以及“科學(xué)與技術(shù)管理”的“綜合”等。毋庸置疑,“綜合”一詞的使用,不僅強(qiáng)調(diào)“綜合”理解地球系統(tǒng)的復(fù)雜性,而且更加強(qiáng)調(diào)從“綜合”的視野尋找提高資源利用的效率和效益及防范風(fēng)險的對策,即什么樣的“綜合”可以提高我們認(rèn)識地球系統(tǒng)復(fù)雜性的能力?如何“綜合”就可以明顯提高資源利用的效率和效益?為什么“綜合”就可以提高人類防范社會—生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險的水平?近十年來,學(xué)術(shù)界開始關(guān)注“社會—生態(tài)系統(tǒng)”和“人地復(fù)合系統(tǒng)”的復(fù)雜性、異質(zhì)性、動態(tài)性和高度關(guān)聯(lián)性,并探討這些特征對系統(tǒng)可持續(xù)性造成的挑戰(zhàn)。在全球變化科學(xué)領(lǐng)域,IHDP率先提出了綜合風(fēng)險防范(IntegratedRiskGovernance,IRG)的科學(xué)計劃,指出“社會—生態(tài)系統(tǒng)”的風(fēng)險研究需從多尺度、多維度、多利益相關(guān)者角度開展綜合的研究,這種綜合超越了原有的“多災(zāi)種—災(zāi)害鏈”的研究以及單一尺度下的成本效益和成本分?jǐn)偟难芯?而強(qiáng)調(diào)致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境和承災(zāi)體的一體化,危險性、敏感性(穩(wěn)定性)和暴露性的一體化,脆弱性、恢復(fù)性和適應(yīng)性的一體化,地方性、區(qū)域性和全球性的一體化,這樣反映在防范風(fēng)險、應(yīng)對災(zāi)害的主體身上,強(qiáng)調(diào)的是上下左右協(xié)同的運(yùn)作機(jī)制,以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的多目標(biāo)優(yōu)化。然而,如何實現(xiàn)這一目標(biāo),如何從科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕嵌汝U釋“綜合”,這就需要提出新的模式。2受災(zāi)因素對承災(zāi)體系統(tǒng)可持續(xù)能力的影響“社會—生態(tài)系統(tǒng)”(傳統(tǒng)意義上也被稱為“復(fù)合人—地系統(tǒng)”、“人與自然復(fù)合系統(tǒng)”)是地理學(xué)以及可持續(xù)發(fā)展科學(xué)的重要研究對象。社會生態(tài)系統(tǒng)被定義為社會子系統(tǒng)(人類子系統(tǒng))、生態(tài)子系統(tǒng)(自然子系統(tǒng))以及二者的交互作用構(gòu)成的集合(Gallopín,2001),并被認(rèn)為是可持續(xù)發(fā)展科學(xué)最理想的研究單元。災(zāi)害與風(fēng)險系統(tǒng)是典型的社會—生態(tài)系統(tǒng)(SES)(以下簡稱“系統(tǒng)”),亦是風(fēng)險防范研究的對象,包括社會子系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)、制度子系統(tǒng)和生態(tài)子系統(tǒng),各子系統(tǒng)相互關(guān)聯(lián),且緊密互動。我們曾專門撰文討論區(qū)域災(zāi)害系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系與功能體系。災(zāi)害系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系闡述了系統(tǒng)要素的構(gòu)成,即孕災(zāi)環(huán)境、致災(zāi)因子、承災(zāi)體與災(zāi)情。其中,孕災(zāi)環(huán)境是區(qū)域災(zāi)害發(fā)生的綜合地球表層環(huán)境,對應(yīng)著社會—生態(tài)系統(tǒng)的全部,而致災(zāi)因子與承災(zāi)體均是其子集。致災(zāi)因子是孕災(zāi)環(huán)境中不穩(wěn)定的、可在一定擾動條件下突破閾值并對承災(zāi)體形成潛在威脅的自然要素。擾動可以是內(nèi)源性的,也可以是外源性的,或是內(nèi)外互動性的。承災(zāi)體是致災(zāi)因子影響和打擊的對象。災(zāi)情是打擊和破壞的結(jié)果。災(zāi)害系統(tǒng)的功能體系闡明了災(zāi)害風(fēng)險形成的過程,即災(zāi)害風(fēng)險的大小由孕災(zāi)環(huán)境的不穩(wěn)定性、致災(zāi)因子危險性以及承災(zāi)體脆弱性(廣義)共同決定(圖1)。由于孕災(zāi)環(huán)境不穩(wěn)定性與致災(zāi)因子危險性在很大程度上由社會—生態(tài)系統(tǒng)中生態(tài)子系統(tǒng)的內(nèi)在屬性決定,即綜合地球表層環(huán)境中的物理、化學(xué)、生物與人文過程決定,綜合風(fēng)險防范的核心問題在于如何有效提升孕災(zāi)環(huán)境的穩(wěn)定性并降低承災(zāi)體子系統(tǒng)的脆弱性(廣義)。近年來,若干重要概念被用于描述社會—生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)能力,包括脆弱性(Vulnerability)、恢復(fù)性(Resilience)與適應(yīng)性(Adaptation)。這些概念之間彼此交叉,在不同具體的研究領(lǐng)域具有不同的側(cè)重與界定。脆弱性最早源自經(jīng)濟(jì)學(xué)、人類學(xué)、心理學(xué)等多個學(xué)科,而人文地理學(xué)家則構(gòu)建了針對環(huán)境變化的脆弱性,以及針對災(zāi)害與風(fēng)險的脆弱性理論?；謴?fù)性最早源自生態(tài)學(xué)領(lǐng)域,曾被一些學(xué)者定義為系統(tǒng)應(yīng)對外部壓力與擾動的能力,因而也被認(rèn)為與脆弱性是同一事物的兩個方面,并在一些文獻(xiàn)中被等價地使用。然而,從系統(tǒng)科學(xué)角度理解的恢復(fù)性是重點表達(dá)系統(tǒng)從動態(tài)變化中(特別是在受到擾動和外部壓力后)在一定吸引域內(nèi)維持或“恢復(fù)”其結(jié)構(gòu)和行動的能力,與脆弱性有著重要的區(qū)分。適應(yīng)性表達(dá)系統(tǒng)針對外部環(huán)境特征的演變(如變化的條件、壓力、致災(zāi)因子、風(fēng)險或機(jī)遇)進(jìn)行自我學(xué)習(xí)、調(diào)整與演化的能力,最早源自上世紀(jì)初的人類學(xué)研究,而在近年來氣候變化與應(yīng)對領(lǐng)域成為了研究熱點。與此同時,災(zāi)害風(fēng)險以及全球變化風(fēng)險領(lǐng)域的研究進(jìn)展豐富了承災(zāi)體脆弱性的內(nèi)涵與外延。用于描述承災(zāi)體內(nèi)在屬性的指標(biāo),在狹義的脆弱性(表達(dá)系統(tǒng)喪失結(jié)構(gòu)和功能的能力,可用承災(zāi)體在不同致災(zāi)因子強(qiáng)度條件下的損失程度計量)的基礎(chǔ)上增加了恢復(fù)性(表達(dá)系統(tǒng)從其動態(tài)變化中恢復(fù)的能力,可用承災(zāi)體在遭受打擊后恢復(fù)的速度與程度計量)與適應(yīng)性(表達(dá)系統(tǒng)針對外部環(huán)境特征進(jìn)行自我學(xué)習(xí)、調(diào)整與演化的能力)。然而,這三者之間到底是怎樣的關(guān)系在當(dāng)前的研究中仍然存在許多爭論。系統(tǒng)的脆弱性、恢復(fù)性和適應(yīng)性表達(dá)的是同一概念的不同方面,還是存在互相包含的關(guān)系?全球變化研究領(lǐng)域傾向于將恢復(fù)性的概念廣義化,即恢復(fù)性包含了系統(tǒng)應(yīng)對和承受打擊的能力(脆弱性)以及從打擊中恢復(fù)的能力,并特別強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)恢復(fù)性的動態(tài)特征。在區(qū)域災(zāi)害系統(tǒng)研究中,我們更傾向于將脆弱性的概念廣義化,即承災(zāi)體的廣義脆弱性包含了狹義脆弱性、恢復(fù)性與適應(yīng)性三者,其中既包含系統(tǒng)的動力特征,也伴隨著系統(tǒng)的非動力特征(圖1)。敏感性、暴露性與應(yīng)對能力分別是承災(zāi)體廣義脆弱性在孕災(zāi)環(huán)境、致災(zāi)因子與承災(zāi)體三個方面的外延。承災(zāi)體對應(yīng)某一特殊種類的致災(zāi)因子的敏感性受到局地孕災(zāi)環(huán)境特征的顯著影響,也就是通常所說的局地孕災(zāi)環(huán)境對災(zāi)情產(chǎn)生的放大/縮小作用。暴露性是孕災(zāi)環(huán)境中的擾動形成的致災(zāi)因子在承災(zāi)體子系統(tǒng)表面的投影,承災(zāi)體對致災(zāi)因子的暴露是損失形成的前提。承災(zāi)體的敏感性與暴露性通常被用于結(jié)構(gòu)化的定量評估狹義脆弱性;敏感性與應(yīng)對能力能夠很好地表達(dá)承災(zāi)體子系統(tǒng)從擾動中恢復(fù)的能力,即恢復(fù)性。應(yīng)對是一種承災(zāi)體在災(zāi)害發(fā)生時采取的短期與臨時性的系統(tǒng)功能改變。應(yīng)對能力與適應(yīng)性的關(guān)系相對較為復(fù)雜。承災(zāi)體對致災(zāi)因子的應(yīng)對往往通過改變系統(tǒng)的暴露性實現(xiàn),而同時也會影響擾動本身,如強(qiáng)度(Intensity)和作用時長(Duration)等屬性。以洪水為例,洪水來臨時臨時壘堤壩、轉(zhuǎn)移安置群眾等應(yīng)對措施可以降低財產(chǎn)的暴露性,但這是暫時的。一旦洪水超越這種臨時設(shè)防能力,措施失效,被人為增高水位的洪水將更加具有破壞性,而堤壩周邊的承災(zāi)體的敏感性(如房屋抵抗洪水沖擊與長時間浸泡的能力)卻并未改變。應(yīng)對是承災(zāi)體子系統(tǒng)針對外部擾動的及時性反饋,而當(dāng)這種反饋得以不斷重復(fù)并被系統(tǒng)學(xué)習(xí)從而導(dǎo)致長期性的結(jié)構(gòu)與功能變化時,就形成了適應(yīng)。仍以洪水為例,將臨時性增高堤壩改為永久性增高,將轉(zhuǎn)移安置更改為洪泛區(qū)退出,應(yīng)對措施就變成了適應(yīng)措施。應(yīng)對能力(Copingcapacity)與適應(yīng)能力本身存在一定的差別,此處僅強(qiáng)調(diào)二者在時間尺度上的區(qū)分:即長時間尺度的應(yīng)對能力可被視作適應(yīng)能力。承災(zāi)體廣義脆弱性的內(nèi)涵與外延決定了主動防范風(fēng)險需要在多個維度有效減輕系統(tǒng)脆弱性,而減輕的能力決定于構(gòu)成系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)、社會與制度子系統(tǒng)的要素,要素之間、要素與子系統(tǒng)之間以及子系統(tǒng)的關(guān)系(系統(tǒng)結(jié)構(gòu)),以及由這種結(jié)構(gòu)所實現(xiàn)的系統(tǒng)功能。其核心是制度系統(tǒng)對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的設(shè)計,決定著承災(zāi)體系統(tǒng)的內(nèi)涵(脆弱性、恢復(fù)性、適應(yīng)性)和外延(敏感性、暴露性和應(yīng)對能力),這樣構(gòu)成了系統(tǒng)應(yīng)對由孕災(zāi)環(huán)境和致災(zāi)因子交互作用而產(chǎn)生的災(zāi)害事件以及風(fēng)險的整體能力。在澄清以上諸多概念后,一個極為重要的問題由此提出:承災(zāi)體子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能應(yīng)如何設(shè)計,實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會、制度等子系統(tǒng)內(nèi)要素之間的協(xié)同運(yùn)作,從而有效地改變脆弱性、恢復(fù)性、適應(yīng)性,降低敏感性、暴露性并提升應(yīng)對能力,進(jìn)而有效地防范風(fēng)險?如何評價系統(tǒng)的此類結(jié)構(gòu)與功能調(diào)整與優(yōu)化并降低脆弱性(廣義)的能力?我們發(fā)現(xiàn),目前仍然缺乏一種概念或模式來闡釋這種效果或能力。應(yīng)該有另一驅(qū)動力(因素)來決定整個系統(tǒng)是否能有效和有序地進(jìn)行協(xié)同運(yùn)作、實現(xiàn)防范風(fēng)險的目標(biāo)。為此我們提出,這種促使系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)作的驅(qū)動力為系統(tǒng)的“凝聚力”,其英文為“Consilience”。Consilience一詞最早出現(xiàn)于1847年WhewellW所著的ThePhilosophyoftheInductiveSciences一書中,嘗試用Consilience來闡釋科學(xué)理論構(gòu)建的基礎(chǔ):預(yù)測、解釋和各領(lǐng)域的統(tǒng)一化,強(qiáng)調(diào)的是綜合的過程。在1998年由E.O.Wilson所著的Consilience:TheUnityofKnowledge一書中,更為清晰地用Consilience一詞解釋知識的一體化。系統(tǒng)的“凝聚力”表達(dá)了系統(tǒng)中的各子系統(tǒng)、各要素、各行為主體達(dá)成共識(即“凝心”)和形成合力(即“聚力”)的能力,“凝聚力”的大小是針對凝心和聚力的過程而言,即該過程產(chǎn)生的效果、效率和效益。“凝聚力”是對系統(tǒng)“凝心”和“聚力”能力的一種測量和表達(dá),也是系統(tǒng)內(nèi)在的狀態(tài)屬性,它與系統(tǒng)的“結(jié)構(gòu)和功能”有關(guān)?！澳哿Α备拍钪小澳摹敝傅氖窍到y(tǒng)中各相應(yīng)單元達(dá)成共識的過程,而“聚力”指的是各單元形成合力的過程,達(dá)成共識和形成合力均是針對系統(tǒng)綜合防御風(fēng)險、抵抗外在打擊(漸發(fā)和突發(fā)型)而言。凝聚力的概念模型如圖2所示。政府、事業(yè)、企業(yè)和個人4個均為防范風(fēng)險的主體,各自在自己的維度上需進(jìn)行單主體的綜合,然后4個主體進(jìn)一步綜合,作用于社會子系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)、生態(tài)子系統(tǒng)和制度子系統(tǒng)上,這些子系統(tǒng)進(jìn)一步綜合,形成合作、協(xié)作、溝通和共建這樣一種凝聚后的綜合系統(tǒng),才能更好地協(xié)同運(yùn)作。3系統(tǒng)的其他屬性凝聚力概念本質(zhì)是“綜合”,具體表現(xiàn)為系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)作的能力或協(xié)同性,凝聚力也是系統(tǒng)的一種內(nèi)在屬性。系統(tǒng)的其他屬性,如脆弱性、恢復(fù)性等在提出之初,為了更好地加以解釋,并與不同領(lǐng)域的概念進(jìn)行結(jié)合,它們的概念描述往往借助力學(xué)的問題表達(dá)方式進(jìn)行。本文提出凝聚力4個基本原理,借用結(jié)構(gòu)工程和力學(xué)中的相應(yīng)表述方法,對凝聚力原理進(jìn)行闡釋。(1)災(zāi)害“熱”特性原理的應(yīng)用系統(tǒng)面臨風(fēng)險時,各響應(yīng)單元必須產(chǎn)生有別于常態(tài)時的寬容性,這種寬容性使得系統(tǒng)作為應(yīng)對風(fēng)險的整體,獲得比常態(tài)時更高的抗性和恢復(fù)性。如圖3所示,當(dāng)多股鋼絞線擰在一起時,不僅使得工作性能提升,而且比單根使用獲得了更多的延展性,從而整體上能夠容忍更大變形,且獲得更強(qiáng)的抗沖擊能力。當(dāng)“社會—生態(tài)系統(tǒng)”向災(zāi)害狀態(tài)轉(zhuǎn)入時,各個響應(yīng)單元需合理地提高寬容性,容許常態(tài)時所不能接受的運(yùn)作規(guī)則和合作方式,這樣,才能圍繞系統(tǒng)整體的優(yōu)化目標(biāo),在災(zāi)害“轉(zhuǎn)入”時能產(chǎn)生更高的設(shè)防能力和調(diào)整空間;同樣,在災(zāi)害“轉(zhuǎn)出”時,對資源分配原則、成本效益目標(biāo)和區(qū)域平衡方式等的協(xié)同寬容,能讓系統(tǒng)整體上能更有效應(yīng)對災(zāi)情,并快速得以恢復(fù)。協(xié)同寬容的原理還體現(xiàn)在各子系統(tǒng)和響應(yīng)主體對災(zāi)害風(fēng)險“轉(zhuǎn)入”和“轉(zhuǎn)出”模式轉(zhuǎn)換所需的寬容度,這樣實現(xiàn)系統(tǒng)整體在防范風(fēng)險上效率和效益的雙重優(yōu)化。協(xié)同寬容原理對應(yīng)凝聚力中的“凝心”,它也是在系統(tǒng)防范風(fēng)險中實現(xiàn)結(jié)構(gòu)和功能優(yōu)化的前提。(2)區(qū)域經(jīng)濟(jì)協(xié)同約束由于系統(tǒng)應(yīng)對風(fēng)險的總體資源有限,每個響應(yīng)單元都不可能任意地使用資源而達(dá)到局部效果的最優(yōu)。從系統(tǒng)的角度,為了達(dá)到有限資源條件下的整體最優(yōu),往往需要對局部的單元進(jìn)行資源或行為的約束,在一定的協(xié)同配置下,這種約束會對系統(tǒng)整體產(chǎn)生更為優(yōu)化的風(fēng)險防御能力。如圖4所示,柱體由于在與豎直方向垂直的平面上進(jìn)行了有效約束,使得柱體的極限承載能力得以提升。這種約束可以很容易拓展到社會—生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)單元中。當(dāng)防范風(fēng)險成為系統(tǒng)整體的目標(biāo)時,單元的行為和資源在抵御風(fēng)險時需進(jìn)行必要的調(diào)整(約束),經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)和社會子系統(tǒng)的一些短期目標(biāo)和資源需求進(jìn)行必要的約束,以緩解對生態(tài)子系統(tǒng)的壓力。這種約束雖然會抑制一些短期或局部的發(fā)展,但是從整體系統(tǒng)地角度而言,其可持續(xù)發(fā)展的能力得以提升,從長期角度來看,反而會促進(jìn)經(jīng)濟(jì)等其它子系統(tǒng)地長足發(fā)展。協(xié)同約束原理強(qiáng)調(diào)約束措施的實現(xiàn),而這種調(diào)整是系統(tǒng)達(dá)成“共識”的結(jié)果。所以,協(xié)同約束原理也對應(yīng)凝聚力中的“凝心”。(3)系統(tǒng)的協(xié)同設(shè)計優(yōu)化性能顯著性當(dāng)響應(yīng)單元間產(chǎn)生合力,那么共同應(yīng)對風(fēng)險時形成協(xié)同放大的效果。如圖5所示,當(dāng)構(gòu)件間產(chǎn)生足夠的摩擦力,組合后的結(jié)構(gòu)的承載能力得以極大提升,而提升的效果成n2倍數(shù)增加,達(dá)到“1+1>2”的放大效果。系統(tǒng)通過協(xié)同性的設(shè)計和優(yōu)化,能極大提升系統(tǒng)整體防范風(fēng)險的能力,體現(xiàn)各單元間通過協(xié)同機(jī)制而形成相互促進(jìn)效果,從而使整體的效益得以放大,各單元間在資源配置上的協(xié)同可促進(jìn)系統(tǒng)整體資源利用效率的提升,各單元在結(jié)構(gòu)與功能優(yōu)化的過程中,通過協(xié)同設(shè)計增強(qiáng)相互間的正向耦合作用(如綠色經(jīng)濟(jì)上的投入對經(jīng)濟(jì)增長和生態(tài)服務(wù)能力兩方面都能產(chǎn)生正向作用),使有限的資源能在多個功能實現(xiàn)下達(dá)成協(xié)同增強(qiáng)的效果,這樣能放大系統(tǒng)整體應(yīng)對災(zāi)害風(fēng)險以及從災(zāi)害事件中恢復(fù)的能力。協(xié)同放大原理對應(yīng)凝聚力中的“聚力”。(4)提升風(fēng)險分散能力由于復(fù)雜系統(tǒng)中各單元間存在著一定的聯(lián)通性,某一子系統(tǒng)中的缺陷可能會形成引發(fā)系統(tǒng)性的風(fēng)險而導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰,協(xié)同分散的目的是將這種局部的缺陷放到整個系統(tǒng)中來評估,從系統(tǒng)的角度來轉(zhuǎn)移和分?jǐn)偹鼛淼娘L(fēng)險。風(fēng)險分散的本質(zhì)就是通過時間的長度和空間的廣度來化解風(fēng)險在某一特定時空的聚集,而協(xié)同分散原理在此基礎(chǔ)上增加風(fēng)險在各系統(tǒng)單元中的分散,具體體現(xiàn)在系統(tǒng)設(shè)計時避免風(fēng)險在各系統(tǒng)單元間的傳遞和擴(kuò)散,同時形成系統(tǒng)單元間的協(xié)同力,對局部的風(fēng)險源加以有效控制。所有的響應(yīng)單元都存在著缺陷或薄弱點,在應(yīng)對風(fēng)險和外在打擊時,如果每個單元都單獨應(yīng)對,那么,每個單元中潛在的缺陷就會暴露,一旦破壞,有可能形成系統(tǒng)的鏈?zhǔn)狡茐姆磻?yīng)。如圖6所示,當(dāng)系統(tǒng)B的四個單元形成合力,那么在不同的截斷下,某一單元中存在的缺陷會被其它沒有缺陷的單元共同分擔(dān),這樣,從系統(tǒng)整體的角度來說,系統(tǒng)中可能的缺陷帶來的風(fēng)險被有效分散了,從而使其抵御風(fēng)險的能力得以提升。協(xié)同分散原理也對應(yīng)凝聚力中的“聚力”。4“協(xié)同放大”原理上述凝聚力4個基本原理均提及“協(xié)同”。那么,應(yīng)用到系統(tǒng)風(fēng)險防范中,“寬容”、“約束”、“放大”和“分散”均對應(yīng)的“協(xié)同”效能是什么呢?“協(xié)同寬容”原理強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)通過協(xié)同運(yùn)作,形成系統(tǒng)整體共識的統(tǒng)一,共識的形成快慢好壞,應(yīng)對是否得力,是否把可能的資源都用在刀刃上,決定著防范風(fēng)險具體政策和措施實行的效率和效果,即“人心齊泰山移”,“民齊者強(qiáng)”。協(xié)同寬容的目的是整體的共識最高?！皡f(xié)同約束”原理強(qiáng)調(diào)通過系統(tǒng)的協(xié)同運(yùn)作,在約束一些子系統(tǒng)的資源、資本和行為時,使得系統(tǒng)整體抵抗風(fēng)險的能力增強(qiáng)。雖然約束的內(nèi)容往往是具體的資金、資本等,但是約束的前提是各子系統(tǒng)或行為主體對實施約束的認(rèn)知和接受程度。所以,從制度設(shè)計的角度,更多反映出的是共識的問題。協(xié)同約束的目的是系統(tǒng)整體防范風(fēng)險目標(biāo)實現(xiàn)的條件下所需的成本或費(fèi)用最低,即“舍卒保車”,“上下同欲者勝”。例如,巨災(zāi)之后的恢復(fù)重建,雖然從各行業(yè)和地區(qū)的角度有著各自的期望和目標(biāo),但是,為了實現(xiàn)災(zāi)區(qū)整體的目標(biāo),各行業(yè)和地區(qū)必須在各方面做出必要的約束?！皡f(xié)同放大”原理強(qiáng)調(diào)通過系統(tǒng)的協(xié)同運(yùn)作,使得系統(tǒng)抵抗外在打擊的能力增強(qiáng),并且產(chǎn)生“1+1>2”的效果。從宏觀角度來講,協(xié)同放大的目的是使得系統(tǒng)中整體社會福利(SocialWelfare)的最大化。例如,在農(nóng)業(yè)風(fēng)險防范中,政府、保險企業(yè)和農(nóng)戶的協(xié)同運(yùn)作,通過政策性推動、財政資金補(bǔ)貼、農(nóng)戶的廣泛參與以及保險資本杠桿效應(yīng),最終實現(xiàn)農(nóng)戶風(fēng)險保障的極大提升,這是協(xié)同運(yùn)作而產(chǎn)生的社會福利的放大效果,即“眾人拾柴火焰高”?！皡f(xié)同分散”原理強(qiáng)調(diào)通過系統(tǒng)的協(xié)同運(yùn)作,使得系統(tǒng)成為一個協(xié)作的整體后,原本各子系統(tǒng)所面臨的風(fēng)險在這個整體面前得以有效分散,使整體風(fēng)險降低。協(xié)同分散的目的是使得系統(tǒng)整體的風(fēng)險最小化。例如,在防范氣候變化引致的環(huán)境風(fēng)險時,各行業(yè)均面臨著未來氣候變化可能產(chǎn)生的不良影響,如農(nóng)業(yè)、能源產(chǎn)業(yè)、供水業(yè)、健康服務(wù)業(yè)等各自風(fēng)險的規(guī)模和特征差異明顯,那么,當(dāng)各行業(yè)協(xié)同運(yùn)作共同防范風(fēng)險,使得各自的風(fēng)險在時間和空間上得以分散。同時,行業(yè)間的資源、資本和技術(shù)的連通與共享,可以使得原本在某一行業(yè)凸現(xiàn)的風(fēng)險得以減緩,但更重要的是作為協(xié)作整體風(fēng)險的降低,即“一根筷子輕折斷,十雙筷子抱成團(tuán)”。凝聚力理論的4個協(xié)同原理,是針對社會—生態(tài)系統(tǒng)綜合風(fēng)險防范而提出,具有一定的普適性,是對生態(tài)系統(tǒng)中的“共存”、制度系統(tǒng)中的“共識”、社會系統(tǒng)中的“共生”、以及經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中的“共贏”的闡釋,但更加強(qiáng)調(diào)“共存、共識、共生、共贏”這些結(jié)果產(chǎn)生的過程,即“凝心”和“聚力”形成的過程。這里需要強(qiáng)調(diào)的是:協(xié)同的目的是為了提升系統(tǒng)的凝聚力,以有效防范風(fēng)險,然而,協(xié)同的過程中各子系統(tǒng)或響應(yīng)單元需要一定程度上進(jìn)行結(jié)構(gòu)和功能的調(diào)整,這種調(diào)整可能會在局部產(chǎn)生新的風(fēng)險因素,進(jìn)而在高度關(guān)聯(lián)和緊密互動的社會—生態(tài)系統(tǒng)中得以“傳遞、累積和放大”,最終可能引起系統(tǒng)性的災(zāi)難;這種過程往往會是潛在、漸變和長期性的,在短時間難以顯現(xiàn),所以更需要關(guān)注這種協(xié)同過程中的新風(fēng)險因素,以提升系統(tǒng)的可持續(xù)能力。5綜合風(fēng)險防范的制度設(shè)計目標(biāo)依據(jù)以上基本原理,本文提出了社會—生態(tài)系統(tǒng)綜合風(fēng)險防范的凝聚力模式,如圖7所示。圍繞社會—生態(tài)系統(tǒng)綜合風(fēng)險防范的目標(biāo),應(yīng)用系統(tǒng)協(xié)同寬容、協(xié)同約束、協(xié)同放大和協(xié)同分散原理,通過社會認(rèn)知普及化、成本分?jǐn)偤侠砘?、組合優(yōu)化智能化、費(fèi)用效益最大化等一系列手段,實現(xiàn)系統(tǒng)綜合風(fēng)險防范形成共識的最高化、成本最低化,以及福利最大化、風(fēng)險最小化。這一過程的完成,必須通過系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的改變,并采取相應(yīng)的適應(yīng)措施來實現(xiàn),而這些措施得益于制度結(jié)構(gòu)和功能的調(diào)整。凝聚力是評價社會—生態(tài)系統(tǒng)綜合風(fēng)險防范的基本變量,凝聚力的最大化提升是綜合風(fēng)險防范、協(xié)同運(yùn)作以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能優(yōu)化的目標(biāo),而制度設(shè)計是實現(xiàn)這一過程和完成這一目標(biāo)的核心。在此模式中,從協(xié)同的目標(biāo)到產(chǎn)出并非單一的過程,以制度設(shè)計為核心產(chǎn)出的綜合風(fēng)險防范,需要不斷再回到提升社會—生態(tài)系統(tǒng)凝聚力的目標(biāo)上,構(gòu)建再調(diào)整與優(yōu)化的流程,以評價整體和局部的協(xié)同效能和效果、關(guān)注制度調(diào)整后可能產(chǎn)生的新的風(fēng)險因素及其對調(diào)整與優(yōu)化后的社會—生態(tài)系統(tǒng)的影響。這一循環(huán)模式強(qiáng)調(diào)的是社會—生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)的自我完善和演化,以更好適應(yīng)自然、人文等因素的變化,特別是這一過程中不斷涌現(xiàn)的傳統(tǒng)的和新興的風(fēng)險因素,尤其是各種突發(fā)的或漸發(fā)的極端事件。6結(jié)論:基于功能相位的凝聚度受社會—生態(tài)系統(tǒng)中“凝心聚力”現(xiàn)象的啟發(fā),我們運(yùn)用復(fù)雜系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的研究方法建立了系統(tǒng)凝聚力的定量化表達(dá),提出了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)凝聚度的概念,用以綜合考慮網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和結(jié)點功能對系統(tǒng)抵抗干擾(災(zāi)害)能力的非動力學(xué)特性和貢獻(xiàn)(1)。該研究中關(guān)于凝聚度的理論和仿真研究表明,凝聚度是一種更普遍化意義的聯(lián)結(jié)度(聯(lián)結(jié)度概念是現(xiàn)有的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)理論體系的基石),是和聯(lián)結(jié)度一樣具有基礎(chǔ)性和普適性的網(wǎng)絡(luò)屬性。該研究在提出凝聚度概念的基礎(chǔ)上,又從“凝心”和“聚力”兩個方面,進(jìn)一步擴(kuò)展了鄰域凝聚系數(shù)、全局凝聚系數(shù)和凝聚聚合系數(shù)等一系列全新的、重要的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)屬性,開發(fā)了凝聚度選擇聯(lián)結(jié)和凝聚度優(yōu)化等一套網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模型,從而形成了一個以凝聚度概念為基礎(chǔ)的、研究諸如社會—生態(tài)系統(tǒng)這樣的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的全新的、有效的理論體系雛形。該研究中的凝聚度理論源于社會—生態(tài)系統(tǒng)中的“凝心與聚力”現(xiàn)象,本節(jié)將凝聚度理論應(yīng)用到社會—生態(tài)系統(tǒng)中,通過計算機(jī)仿真試驗,來研究凝聚力對提高系統(tǒng)抗打擊能力的效果,以期回答“當(dāng)諸如社會—生態(tài)系統(tǒng)這樣的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的凝聚力增強(qiáng)時,是否能更好地抵御外來打擊所造成的災(zāi)害風(fēng)險”這一重要問題。本節(jié)中將用到該研究中的大量概念和模型,由于篇幅所限,相關(guān)細(xì)節(jié)在文中不再贅述,這里僅作簡要論述。假設(shè)一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),有NN個結(jié)點和NE條鏈接。每個結(jié)點都有自己的結(jié)點功能。各結(jié)點的功能可以不同,但所有結(jié)點功能都是要為同一特定的系統(tǒng)功能服務(wù)。結(jié)點間的功能會通過網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)而相互影響。就服務(wù)于同一特定的系統(tǒng)功能而言,當(dāng)兩個結(jié)點連接到一起時,它們的結(jié)點功能可能相互促進(jìn)提升,也可能相互干擾掣肘。所以,引入一個“功能相位”的概念。每個結(jié)點都有各自的功能相位,記結(jié)點i的功能相位為θi,θi∈Ωθ,i=1,...NN,Ωθ是功能相位的取值范圍。功能相位可代表的實際物理意義非常廣泛,例如:信號的同步程度、設(shè)備的兼容性、合作意愿、社會價值、個人態(tài)度、文化差異,等等,這些實際因素在各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中,對決定系統(tǒng)的整體性能,都起著至關(guān)重要的作用。然后引入一個相位差函數(shù):對相互連接的兩個結(jié)點i和j,函數(shù)fdθ(θi,θj)將根據(jù)它們的功能相位θi和θj來計算它們互補(bǔ)或干擾的程度。雖然相位差函數(shù)fdθ(θi,θj)的具體形式可以視問題而定,但應(yīng)該滿足以下幾個條件:(1)對取值范圍Ωθ里的任意兩個相位值θi和θj,總有-1≤fdθ(θi,θj)≤1;(2)當(dāng)θi=θj時,有fdθ(θi,θj)=1;(3)fdθ(θi,θj)是關(guān)于θi=θj對稱的;(4)存在一個Δθ>0,對任何滿足|θi-θj|≤Δθ的θi和θj,|fdθ(θi,θj)|是|θi-θj|的非增函數(shù)。在本節(jié)中,將用余弦函數(shù)“cos”來定義相位差函數(shù)fdθ(θi,θj)?；谏鲜鰷?zhǔn)備,網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中結(jié)點i的凝聚度就可以定義如下:式中:ki是結(jié)點i的聯(lián)結(jié)度。由(式1)可知,如果一個結(jié)點連接到越多的具有越相似功能相位的其它結(jié)點,則其凝聚度就越大。因為-1≤fdθ(θi,θj)≤1,所以-ki≤cCD,i≤ki。當(dāng)結(jié)點i與其所連接的ki個結(jié)點具有完全相同的功能相位時,其凝聚度就等于其聯(lián)結(jié)度。所以,凝聚度可以看作是一種被普遍化了的聯(lián)結(jié)度,然而卻包含了聯(lián)結(jié)度所無法表述的意義。換而言之,聯(lián)結(jié)度只是凝聚度的一種特例。顯然,聯(lián)結(jié)度ki大并不意味著凝聚度cCD,i就大。如果與結(jié)點i相連的所有結(jié)點在功能上都是與結(jié)點i完全相沖突的,那么聯(lián)結(jié)度ki越大,只會導(dǎo)致凝聚度越小,傳統(tǒng)的結(jié)點聯(lián)結(jié)度ki是無法區(qū)分上述的不同情形。凝聚度cCD,i是一個全新的描述網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)抵抗外來打擊的能力的重要特性。下面用仿真試驗來進(jìn)一步證明凝聚度的意義。為研究系統(tǒng)抵抗外來打擊的能力,需要定義在外來打擊下,網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)點間的相互作用。本研究中,定義了兩類系統(tǒng)結(jié)點間的相互作用:相互救助模式和相互替代模式。在相互救助模式下,當(dāng)一個結(jié)點受到外來打擊時,其原有功能將全部喪失,這時和其連接的其他未受打擊的結(jié)點會向其輸送資源已幫助其恢復(fù)部分功能,其他未受打擊的結(jié)點在輸送資源的同時,自身的原有功能將會相應(yīng)衰減。在相互替代模式下,當(dāng)一個結(jié)點受到外來打擊時,其原有功能將也會全部喪失,這時和其連接的其他未受打擊的結(jié)點不會幫助其恢復(fù)功能,而是會相應(yīng)提高自身功能,以便彌補(bǔ)系統(tǒng)因受外來打擊而喪失的部分功能。無論是相互救助模式還是相互替代模式,施援結(jié)點所給與受災(zāi)結(jié)點的援助量,都需要乘以兩結(jié)點間的相位差函數(shù)值,才能轉(zhuǎn)換成受災(zāi)結(jié)點實際接收到的援助(對于兩個相互沖突的結(jié)點,受災(zāi)結(jié)點實際接收到的將是來自施援結(jié)點的干擾或破壞)。受打擊結(jié)點的比例由RofF表示,體現(xiàn)了外來打擊的強(qiáng)度。比如,RofF=0.5表示外來打擊直接使50%的結(jié)點喪失原有功能。首先研究各類網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)抗打擊能力的差異。為此,我們構(gòu)造了六類網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。其中兩類是基于傳統(tǒng)聯(lián)結(jié)度的網(wǎng)絡(luò)模型,分別是隨機(jī)連接網(wǎng)絡(luò)模型(簡稱NDRC)和選擇性連接網(wǎng)絡(luò)模型(簡稱NDPA)。另外4類系統(tǒng),都是研究中提出的凝聚度網(wǎng)絡(luò)模型,分別為基于結(jié)點間功能相位差的網(wǎng)絡(luò)模型(簡稱CDPD),凝聚度選擇性連接網(wǎng)絡(luò)模型(簡稱CDPA),凝聚度全局優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)模型(簡稱CDGO)和凝聚度局部優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)模型(簡稱CDLO)。關(guān)于這些網(wǎng)絡(luò)模型的細(xì)節(jié),讀者可參考相應(yīng)文獻(xiàn)(1)。簡單地說,模型NDRC和NDPA沒有考慮凝聚度,所生成的網(wǎng)絡(luò)平均凝聚度基本為零。而模型CDPD、CDPA、CDGO和CDLO都進(jìn)行了凝聚度設(shè)計,因而它們所生成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的平均凝聚度都比較大。只是它們各自的設(shè)計方法不一樣,其中模型CDGO和CDLO的平均凝聚度總體來說比CDPD和CDPA還要大。實驗中,每類網(wǎng)絡(luò)模型各生成100個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。每個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)點總數(shù)為100,結(jié)點間聯(lián)結(jié)總數(shù)為400。然后,對各個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分別在相互救助模式和相互替代模式下施以不同程度的外來打擊,并觀察記錄系統(tǒng)受打擊后的結(jié)點總體功能水平。相關(guān)仿真實驗的平均結(jié)果如圖8和圖9所示?？梢?不論在相互救助模式下,還是在相互替代模式下,不論在何種外來打擊的強(qiáng)度下,凝聚度網(wǎng)絡(luò)模型的抗打擊能力都比傳統(tǒng)聯(lián)結(jié)度網(wǎng)絡(luò)模型好,其中凝聚度優(yōu)化模型CDGO和CDLO的抗打擊能力是最好的。同時,從圖8和圖9還可以看出,不論在相互救助模式下,還是在相互替代模式下,在外來打擊的強(qiáng)度越強(qiáng)的情況下,凝聚度網(wǎng)絡(luò)模型相對于傳統(tǒng)聯(lián)結(jié)度網(wǎng)絡(luò)模型而言,提高系統(tǒng)抗打擊能力的效果就越明顯,其中凝聚度優(yōu)化模型CDGO和CDLO對提高系統(tǒng)抗打擊能力的程度是最高的。接下來進(jìn)一步研究,在凝聚度局部優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)模型CDLO中,不同的優(yōu)化設(shè)計程度對系統(tǒng)抗打擊能力的影響。這里優(yōu)化設(shè)計程度是由按凝聚力優(yōu)化的結(jié)點的比例來表示的。該比例為0表示沒有進(jìn)行凝聚力優(yōu)化設(shè)計,和傳統(tǒng)聯(lián)結(jié)度網(wǎng)絡(luò)模型完全沒有區(qū)別;該比例為1表示所有結(jié)點都進(jìn)行了凝聚力優(yōu)化設(shè)計。所以,該比例越接近于1,則表示用CDLO生成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的凝聚度越高。對按不同優(yōu)化設(shè)計程度生成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),再施加以不同程度的外來打擊。然后,比較研究各網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)受打擊后的總體功能水平。仿真結(jié)果如圖10和圖11所示。顯而易見,不論在相互救助模式下,還是在相互替代模式下,不論在何種外來打擊的強(qiáng)度下,隨著優(yōu)化設(shè)計程度的提高,所生成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的抗打擊能力也得到穩(wěn)步提高。圖10和圖11更表明,凝聚力優(yōu)化設(shè)計對提高系統(tǒng)抵抗高強(qiáng)度外來打擊的能力尤其重要,因為對提高系統(tǒng)抗打擊能力的程度是最顯著的(例如,在相