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创新既需要借鉴过去，以改进既有成果或填补空白。没有这一基础，就几乎不可能做出稳健的决策。正是这一理念促使约翰·费尔南德斯教授在麻省理工学院创立了 城市代谢研究小组 ，近期又与研究科学家菲比·杜德克（Phebe Dudek）共同创立了 非洲城市代谢（AUM）网络。
建筑技术项目主任，以及 近期新任命的 麻省理工学院环境解决方案倡议主任，他研究了全球各地的资源消耗。“在花了大量时间了解欧洲和北美城市之后，非洲为产生切实影响提供了关键机遇，”费尔南德斯说。该大陆材料丰富，但面临城市人口激增的局面，且基础设施和资本投入不足。其城市已承受压力，气候变化才刚刚开始显现。在解决这些问题之前，该网络已采取初步步骤：收集相关数据，发现机会所在，然后与城市和企业领导者分享信息，因为正如他所说，相比实地已证明的成功，很少有事物能更快地被关注和落实。
创建一种类型
作为一名建筑师，费尔南德斯研究城市，特别是城市代谢，考察水、电和食物等资源的使用强度。尽管城市在某些方面已得到深入分析，但对城市整体消耗进行系统性研究的方法却一直被忽视。不过，这一见解极具价值，正如他所说：“很明显，城市是人类创造出的最复杂、资源消耗最大的系统。”
因此，有必要更好地理解资源使用与城市活动以及提供服务的基础设施之间的关联。为提供背景，费尔南德斯开发了 一套涵盖15种城市的全球类型学。该分类既有助于区分以相似方式消耗资源的城市群，也有助于区分差异明显的城市。例如，挪威、阿拉斯加北部和中东地区的城市因其在拥有大规模化石燃料开采的区域经济中所扮演的角色而具有相似性。
该类型学还表明，发展重点与减缓和适应气候变化必须统筹考虑。费尔南德斯表示，这正是联合国新出台的可持续发展目标的标志性特征。他指出，在全球南方，若干城市类型的各类资源消耗都极低，同时城市化速度也最快。另一方面，发达北方国家的城市资源消耗仍比全球南方城市高出两个数量级。
该类型学适用于所有城市，正如费尔南德斯所说，从代谢角度更好地理解柏林或巴黎也是有益的。但他选择重点关注非洲，因为该地区代表了全球南方所面临的挑战。该大陆资源丰富，尽管城市化程度尚未完全达到，但很快将会实现：费尔南德斯表示，未来40年，全球城市人口增长的90%将发生在全球南方城市。该网络始于2014年底，将系统分析七大区域——内罗毕、拉各斯、开普敦、豪登省、开罗、金沙萨和罗安达——并随着网络扩展增加更多城市。
非洲的潜力也带来了挑战。其资源或许丰富，但尚未得到充分开发。从资源角度看，该大陆的城市研究不足，因此相比发达北方，可量化且可共享的数据较少。最大的城市已在努力维持现有基础设施，因此，费尔南德斯表示，迈向人性化和可持续未来的下一步似乎令人望而生畏。
资金是一个重要问题，但更深层的问题，也是该网络成立的动因，是缺乏协调。非洲的许多改进都是渐进式且相互孤立的。有些改进得以延续并蓬勃发展，而另一些则因缺乏持续参与而停滞不前。费尔南德斯表示，正如其名称所示，非洲城市代谢网络旨在建立一个由学者、政府机构以及本地和国际企业组成的网络，以长期推动并维持项目发展势头。
费尔南德斯表示，各地区的学生研究人员将与该领域熟悉相关问题的关键人物交流，并且每人都将成为刻画城市资源流动的本地专家。他补充说，成功还将依赖于共享数据并就问题达成共识，尤其是长期让私营部门参与进来。想法可能在学术界孕育，但需要在现实世界中落实；随着网络的壮大，需求将逐渐显现，而费尔南德斯表示，目前已经明确，在电力、燃料、水和可再生能源的生产与供应领域存在机遇。
看清水的流向
在继续开发城市类型学的同时，该网络还将对当前的七个合作城市采用资源流动图绘制。该方法结合了制图学与桑基图（用于显示资源流动），详细标示资源开采的地理位置，并描述开采量和分配速率。菲比·杜德克表示，从本质上讲，这是一套针对消耗和废弃物的核算体系。
以开罗和埃及的水资源为例。制图显示了当地和全国的消耗率，以及经处理和未经处理废水的来源与分布。可视化数据让一些情况一目了然：农业是埃及的主要用水大户，但杜德克表示，开罗的一些非正式用水点在以往的方法中并未被计入。“事实上，这是迄今为止针对开罗水流、以效率为核心问题的最详尽核算，因此凸显了非正式住区——贫民窟和“非法”住区——的巨大消耗量，”费尔南德斯说。
下一步将是设计供水系统，为这些非正式街区提供可靠且充足的水流。此外，水资源以及所有其他资源的制图，为选择和开发具体的消耗技术奠定了基础。“我们认为，这为吸引企业参与提供了基础，从建筑承包商到电信公司，助其跨越过时的基础设施，提供更可靠、更高效的服务，”他说。
该网络还绘制了埃及和开罗的另外五种资源：电力、化石燃料、工业矿物与矿石、建筑材料和生物质。借助不同的图形技术，地图可以相互比较、揭示缺口，并展示新项目的可能性。随着工作的推进，制图技术也应随之发展。目前，地理信息系统是核心工具，但团队希望纳入多种类型的数据，例如用于实时消耗模式的移动电话技术，以及在消费者购买时从其自下而上收集的数据，杜德克表示。
费尔南德斯表示，对于任何项目而言，研究都至关重要，但研究只是基础。同行评审论文往往难以促使领导者推动变革。他们主要关注推动经济发展和提供日常服务，并且在采取行动之前，希望看到已被证明成功的实例。该网络正是基于这一现实。“我们可以引入科学方法，从而获得一些真正新颖的解决方案，并且从一开始就让企业参与其中，”费尔南德斯说，“因为城市变革的方式并非仅依靠科学，而是要通过综合性的变革性项目来实现，这些项目能够在多个维度上取得成功。”
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作者：Steve Calechman是The MIT Liaison Program的成员。
图片：2015年10月拍摄的开罗老建筑群概览。路透社/Mohamed Abd El Ghany。
