低碳经济存在的经济学问题样例十一篇

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篇1

1.气候命题

考察源起的背景,低碳经济首先应该是一个气候命题。1988年,世界气象组织(WMO)和联合国环境署(UNEP)共同成立了政府间气候变化专门委员会(IPPC),作为气候变化问题的科学评估和咨询机构,IPCC自成立以来,分别于1990、1995、2001和2007年四次发表评估报告,这些报告是国际社会认识和了解气候变化问题的主要科学依据,对国际气候保护尤其是《联合国气候变化框架公约》和《京都议定书》的签署和生效起到了重要作用,对后京都时代一些国际气候保护协议的形成也发挥了不可忽视的影响。由这些报告解读出来的全球气候变暖对人类生存和发展带来严峻挑战的命题渐渐为全世界所知。如今,全球人口和经济规模不断增长,能源使用持续加剧,由此带来的环境问题及其诱因日益凸显,除了烟尘、光化学污染和酸雨等危害,由大气中二氧化碳浓度不断升高带来的全球气候变暖的问题业已成为国际社会关注的焦点。然而,如果我们对这个气候命题进行哲学思考,我们将看到这一命题主要建立在两个基础之上:一为全球气候变暖的原因,二为全球气候变暖的后果。对于全球气候变暖的原因,我们至少可以做两种反思:其一,茫茫宇宙中是否只有地球在气候变暖?其他星球有无气候变暖的问题?这样就有了第一个困惑,那就是气候变暖是否只是人类活动的结果?有没有可能是气候自身周期性变化的表征?其二,不但地球是一个极为复杂的物质体,其本身对气候变化的影响因素我们尚且不知,而且如果进一步放眼到茫茫宇宙,气候变化的影响因素更是错综复杂,更不为我们所知,我们又如何能立即断定气候变暖就是因为二氧化碳等温室气体的过量排放所引起的?这也是困惑之一。关于全球气候变暖的后果,大致是冰川融化海平面上升、地球生态系统严重破坏、气候严重失常、生物物种灭亡乃至人类灭亡等。应该说这些都是人类在现有科学技术条件下、在一定时段内观察到的现象,现象背后的本质原因还有待进一步证实,未来谁也无法预料。况且,辩证法告诉我们,任何事物对其他事物的影响都有正反两方面,由此,气候变暖对人类的影响是否会有好的一方面呢?

2.经济命题

低碳经济既然是经济,它自然是一个经济命题。我们说低碳经济,当然是认为另外存在一个高碳经济,也就是说,自19世纪40年代工业革命以来,至少到低碳经济模式真正形成,我们所依赖的经济发展模式是高碳经济的。正是出于对高碳经济发展模式的一种深刻的哲学反思和批判,我们才有了对低碳经济和以环保为核心的所谓“后工业时代”的无限憧憬。然而,如果我们对低碳经济再进行反思,我们会发现,所谓的气候保护不应仅仅停留在降低二氧化碳的排放上,如果不对现代工业经济发展模式进行根本性的变革,仍然是解决不了问题的。换句话说,造成气候变暖问题的原因是多方面的,其深层原因应该是现存的成本外化的高碳工业化模式,要发展低碳经济,不能不彻底改变这种模式,而不是隔靴搔痒似的寄希望于外部减排。那么,我们将面临另一个困惑那就是,至少在相当长的一段时间内,要彻底转变目前的经济发展模式将面临巨大的挑战。现有的经济发展水平,要跨越资本密集型的工业化阶段对大多数国家来说都是一个不小的难题。生产模式还将继续依赖高碳能源不说,现在全球不论是发达国家还是欠发达国家的消费者,普遍向往和追求高碳的消费模式。同时,国际贸易关系的基础也是依托于高碳经济模式的,至少目前看来也不可能会有根本转变。

3.技术命题

低碳经济的形成依赖于低碳技术,因此,低碳经济又是一个技术命题。低碳经济的核心在于能源和减排方面的技术创新。我们可以把低碳经济分解成互为关联的两个方面,一方面是现有能源的节能、降耗、减排,另一方面是可再生能源和其他清洁新能源的开发和利用以及能源消费结构的调整和优化。无论哪一方面,都建立在低碳技术的研发与应用的基础之上。也就是说,技术创新是低碳经济的本质所在。这里的困惑在于,能源的降耗或者说高效利用目前还存在明显的技术瓶颈,比如新的工业生产方法、运输方法和存储方法等。同时,目前一些既得利益集团(主要指欧美国家)出于保护自身利益出发,会在一定程度上对一些新技术的研发应用设置阻碍。更何况要使全球广大欠发达国家的经济发展绕开高碳模式直接像一些发达国家一样花更多代价致力于低碳的技术研发和产业发展,这本身就是一件难以实现的事情。至于风能、太阳能、生物质能等可再生清洁能源的研发应用,至少目前看来离市场化、实用化目标还有相当大的距离。太阳能光伏发电成本很高,大约是煤电水电的5至10倍;风能发电的价格也高于煤电水电;生物质能如以玉米、甘蔗、甜菜为原料的乙醇燃料和以油菜籽、大豆为原料的“生物柴油”等,需要占用大量耕地资源,增大对粮油作物的消耗;至于氢能,毕竟是二次能源,它的提取仍然要消耗其他能源;而所谓的“甲醇经济”,看似非常清洁,但甲醇燃烧后还是会产生二氧化碳,等等。况且,目前国际上对于低碳技术的转让问题也莫衷一是、困难重重。总之,低碳技术的困惑在于成本问题、技术瓶颈以及国际支持等。

4.政治命题

正是由于追求经济发展中对二氧化碳排放的控制以及由此引发的低碳技术创新,国际社会围绕“碳排放权”和低碳技术知识产权展开了政治博弈,低碳经济又成为一个政治命题,从而形成了所谓的“碳政治”。这场政治博弈的焦点在于三个方面,一为减排的责任或者说碳排放权的国际分割;二为碳排放量测算的标准和方法;三为碳排放权的国际贸易。围绕这三个方面展开的国际政治博弈愈演愈烈,进而成为一种意识形态的较量,低碳经济意识形态化。美国作为全球霸主,不能容忍依“共同但有区别责任”的原则确立的中国、印度、巴西等发展中国家不承担减排义务,而其自身要强制减排而退出《京都议定书》,其出发点是它的国家利益。欧盟则明显态度缓和,强调协商对话,个中原因是因为它们掌握了全球42-45项低碳核心技术的90%而处于低碳经济的领先地位,同时有其开拓低碳经济国际市场和欧元“碳金融”的巨大经济利益考虑。发展中国家面临紧迫的发展问题,当然希望通过协商对话争取发达国家关于低碳经济广泛的资金和技术支持。“在世界范围内,碳减排行动的帷幕已经拉开,或者开启低碳经济的钥匙已经拿在那些主宰世界发展方向的国家手里。这把锁究竟什么时候开启,低碳经济的大门什么时候打开,还是未知数……低碳经济对人类来说是一个发展的必然,还是一个圈套,或者说只是大国游戏世界的节目,大家都在拭目以待。”[2]就目前来说,碳分配、碳测算、“卖碳翁”等等,都是困扰我们的低碳意识形态问题。

二、超越困惑的可能:低碳经济的可持续发展哲学

认为,历史是人类活动的结果,“现实的个人既是历史的剧作者,又是历史的剧中人”。[3]人们既是依托赖以生存的大自然在既定的生产力基础之上及与之相适应的社会关系下进行活动,又有自由自觉、能动创造的本性,能够改造人与自然、人与人的关系以及自身,以求得自身与自然、社会统一的生存、发展和完善。

然而,传统的工业化发展哲学,是“发展绝对论”和“增长无限论”。发展绝对论认为,发展肯定比不发展好;发展快肯定比发展慢好;发展是肯定的,无所谓好坏之分。这种发展哲学片面扩大人的主观能动性,片面追求物质财富,其关注点只在发展够不够快而忽视发展够不够好。增长无限论认为,经济的增长是永恒的,人对自然界的改造是无限的,片面扩大人类对自然的索取,片面激励人类对自然的改造。正是这种发展哲学,形成了三百多年来的高碳发展模式。在这种模式下,人们竭泽而渔,久而久之,造成资源枯竭、环境恶化、物种减少、气候反常等等一系列问题。这一切给未来的发展带来前所未有的难题,人们不得不面对这样的困惑:人类社会还能持续发展下去吗?我们究竟为了什么发展?到底什么样的发展才是好的发展?这种对旧的发展哲学的反思和重新审视成为可持续发展的逻辑起点,由此引申出的可持续发展哲学形成低碳经济的哲学基础。正是在由人类自己亲手造成的各种困境和危机面前,人类面对的主要任务已经不再是如何发展更快的问题,而是如何保证当前发展同时为我们的子孙后代在地球上永续发展下打造基础的问题。

1.“能够做”和“应当做”

可持续发展的哲学认为,在科学、技术和生产力高度发展的今天,我们应该好好认真思考一下康德说过的“能够做”和“应当做”的关系问题。

传统的高碳经济发展至今,我们人类已经积累了极大丰富的物质财富和前所未有的科技力量,当下,诸多事情都是我们“能够做”的,可是,这些事情是不是都是我们“应当做”的?对这个问题进行回答,我们将会重新思考以下两种关系:一是人与自然的关系,二是当下与未来的关系。其一,自然只是我们人类的附属物吗?只是我们利用和改造的对象吗?的实践观告诉我们,社会是实践的产物,人类由具体的不同个体和个体群组成。那么问题在于,每一个个体或个体群都有生存与发展的权利,而作为整个人类生存的自然环境———地球只有一个,我们人类应该怎样正确对待它呢?其二,如果发展是一个历史的过程,那么我们当下的发展应不应该为未来承担历史的责任?以确保当下发展的同时应不应该考虑其对未来人类的发展所造成的影响?这两个关系是建立可持续发展哲学的价值基础。可持续发展的哲学,一方面要求人类不再把自然界看作是可以任意索取和改造的对象,而应当把它看作是赖以生存的物质家园。我们在利用自然的同时应该学会尊重她,保护她,与之和谐共生;另一方面,这种哲学暗含在满足当下人类发展需求的同时不损害未来人类权益的价值标准,当下人类所享有的发展权利,未来人类也同样享有,我们没有任何借口剥夺未来人类理应享有的发展与消费的机会。

2.自然资源有限论

可持续发展的哲学认为,我们的经济增长特别是人类的自然资源是有限的,如果不改变增长方式和增长目标,人类将不得不面临生存和发展的巨大困境。

在这里,所谓增长的有限,只是说增长必然受到诸多条件(内部的和外部的)的限制,如果不考虑这些条件,人类的发展就不是可持续的。19世纪60年代末美国鲍尔丁提出的“宇宙飞船经济理论”认为,人类唯一赖以生存的生态系统———地球,犹如太空中一艘小小的宇宙飞船,随着人口和经济的增长,小船内的有限资源将被开发殆尽,消费后的废物将把船舱完全污染,那时人类社会就会崩溃。无独有偶,美国麻省理工学院以米都斯为首的研究计划小组在1972年完成发表的《增长的极限》报告,也用大量的数据和简单的逻辑论述了地球有限论:加速发展的工业化、人口剧增、粮食短缺和营养不良、资源枯竭、生态环境恶化等社会经济增长的五种趋势呈指数增长,而地球的容积是有限的,因此人类向自然的扩张必然有其限度[4]。既然如此,如果我们人类希望可持续发展,那么我们的经济增长必然要考虑与自然界生态的平衡,同时也要考虑人类自身能力的限制。

在这样的背景下,1987年的世界环境与发展委员会在《我们共同的未来》的报告中,正式提出了“可持续发展”概念,并把这一理论简单概括为:既要满足当代人的需要,同时又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展。1992年5月,全世界各国首脑“环境与发展”会议上确定了“可持续发展”战略。中国科学发展观的提出也蕴含了这一哲学思想。联系低碳经济的理念,我们不难看出,不论是着手目前还是着眼长远,低碳经济都是与可持续发展的哲学相一致的,可持续发展的哲学,正是低碳经济的哲学基础。低碳经济就是要尽力摆脱经济发展对高碳能源的依赖,着力降低经济发展对自然环境的破坏,实现以更少的能源消耗和温室气体排放支撑经济社会可持续发展的目的。

三、超越困惑的智慧:中国低碳经济战略的民族哲学思维

既然我们认识到了低碳经济的困惑,也认识到了超越其困惑的可能,接下来的任务就是如何超越这些困惑了。告诉我们,矛盾是无处不在无时不有的,“运动本身就是矛盾。”[5]围绕低碳经济展开的气候政治也好,低碳技术知识产权也好,碳政治也好,低碳意识形态也好,都是国际矛盾。矛盾并不可怕,重要的是要找到解决矛盾的方法,让矛盾朝着有利用于自己的一面转化。在当今低碳经济的国际背景下,我们最应该做的不是消极逃避西方国家所主导的关于“碳”的国际博弈,而是如何积极应对,要有“以我为主”的制定自己宏观国家战略的民族智慧和哲学思维。

1.接受并大力促进低碳经济发展

不管“全球气候变暖”是一个真命题还是一个伪命题,不管全球低碳经济发展模式是否能在短时期内实现,不管低碳技术创新能否取得突破,也不管碳分配、碳测算、“卖碳翁”将走向怎样的现实,至少有一点是可以确定的,那就是,低碳经济与我们的可持续发展的哲学是统一的,与我们的科学发展观的目标也是相一致的。因此,我们应该面向未来,接受并大力发展低碳经济,这也是我们制定低碳经济国家战略和国际话语策略的基础或者前提。

2.大力推动新能源技术创新

很明显,低碳经济一旦取得突破,那将会是人类社会又一次非常大的新技术革命浪潮。纵观人类历史,每一次技术革命无一例外地创造了巨大的社会经济财富,同时还给利用得当者带来明显的政治和军事优势,甚至影响国际政治格局的改变。基于这样的背景,我们应该制定相关的新能源技术发展战略,要调整现有能源结构,提高现有能源利用效率,大力开发和推广新型清洁能源。

3.彻底转变经济发展方式

光有技术创新仍然是不够的,在此基础上,我们要有战略眼光和果断决策力,要彻底调整产业结构,根本转变经济发展方式。一方面是从高碳增长模式转向低碳,另一方面是增长观念上尊重人与自然的和谐共生,二者统一起来就是可持续发展。

4.积极融入国际经济技术合作

低碳经济问题的全球性、长期性决定了国际社会需要长期合作和努力,低碳经济与可持续发展是统一的,其突破的关键应该在于低碳技术的创新、转让和推广,因此,我们应该积极地参与和融入灵活务实的国际合作中,并努力在这种合作中赢得主动。

5.培育国内“碳金融”市场

目前,“碳金融”在国际上已经初现端倪,尤其在欧洲正逐步走向成熟。我们既要在国际合作中诚恳向欧洲发达国家学习,同时也要有意识地培育国内“碳金融”市场。“一方面通过编制减排计划,在国内各省或各企业进行碳排放权交易,培养大批熟悉‘碳交易’的金融专业人才和企业家,从而为未来中国加入全球‘碳金融’储备人才,积累经验,熟悉规则并由此创造新的规则;另一方面也可以通过国内‘碳交易’的市场机制促使东南沿海的资金向偏僻的西北地区转移,从而为西北省份的能源环保提供相应的资金和技术支持。”[6]

6.倡导和推进低碳生活方式

高碳消费模式的盛行明显造成了极大的资源浪费。“社会消费模式的不合理,不仅会导致享乐主义蔓延滋生、奢侈之风弥漫社会,更重要的是不合理的消费模式制约着社会可持续发展。”[7]同此可见,低碳生活方式不仅仅是一种生活观念的改变,更是一种关乎国家可持续发展战略实施的要务。在实施上述低碳国家战略的基础上,我们要想在残酷的国际低碳博弈中赢得主动,还应依靠自己的民族智慧,运用中国哲学和整体哲学思维,制定一套能服务自身的国际话语策略。

首先,重塑的实践观,重新解读人与自然的关系,用理论诠释低碳经济。恩格斯早就告诫过人们:“不要过分陶醉于我们对自然界的胜利。对于每一次这样的胜利,自然界都报复了我们。每一次胜利,在第一步都确实取得了我们预期的结果,但是在第二步和第三步却有了完全不同的、出乎预料的影响,常常把第一个结果又取消了。”[8]他在《反杜林论》一书中说:“人本身是自然界的产物,是在自己所处的环境中并且和这个环境一起发展起来的。”[9]因此,人是自然界发展到一定历史阶段的产物,人直接是自然存在物,是自然界的一部分:人离不开自然界,要靠自然界生活,自然界是人类生存和发展的外部环境。“我们连同我们的肉、血和头脑都属于自然界,存在于自然界。”[10]

马克思也在《1884年经济学哲学手稿》中揭示,人是社会关系的总和与自然关系总和的统一,“自然界的人的本质只有对社会的人来说才是存在的;因为只有在社会中,自然界对人来说才是人与人联系的纽带,才是他为别人的存在和别人为他的存在,才是人的现实的生活要素;只有在社会中,自然界才是人自己的人的存在的基础。只有在社会中,人的自然的存在对他说来才是他的人的存在,而自然界对他说来才成为人。因此,社会是人同自然界的本质统一,是自然界的真正复活,是人的实现了的自然主义和自然界的实现了的人道主义。”“人类同自然的和解以及人类本身的和解”[11]即人与自然的和谐及人与人的和谐,其实是马克思所追求的人与人的关系和人与自然的关系的理想目标。在马克思恩格斯看来,实现“人类同自然的和解以及人类本身的和解”是人类社会进程中正确处理人与自然、社会三者关系的最高价值目标。所谓低碳经济的最高价值追求应该也在于此。其次,读取中国传统哲学和当代中国的“低碳”语境,挖掘其全球低碳背景下的普世意义。

“天人合一”思想。中国古代“天人合一”的思想强调统一性与和谐性,其实有着丰富的生态意蕴,“天人合一”本质上是人与自然的统一,天指自然,人指人类,天人相处的最高境界就是“天人合一”。孔子作《易传》在《说卦传》中云:昔者圣人之作易也,将以顺性命之理。是以,立天之道,曰阴阳;立地之道,曰柔刚;立人之道,曰仁义。天地人合称“三才”,三者共生形成秩序合理的世界。因此,在此意义上,“天人合一”可以扩展为“天地人合一”,就是人与自然、人与人的和谐统一。

“天道生生”思想。“天道生生”是中国古代哲学中可与“天人合一”相媲美的重要思想。“天道”是自然界的变化过程和规律;“生生”指产生、出生,一切事物都生生不已。《周易大传》曰“生生之谓易”,又曰“天地之大德曰生”,意思是说,世界万物生而又生,生生不息,这就是“易”,即“日新之谓盛德,生生之谓易”。自然界本身有其生生不已的规律,我们人类应该尊重它顺应它,而不是一味地去征服它和改变它。

“道法自然”思想。老子哲学的主要观点是“道法自然”,说的是人类应从道的高度观照万物,处理人与天、人与物、人与人的关系,尊重天地自然,尊重一切生命,与万物为友,与环境和谐,与人相互关照。因此,珍视众物,尊重生命,保护人类周围的环境,与自然平等和谐相处,应成为人类行为必须遵守的准则。

篇2

通过相关研究的文献资料分析来看, 国内外有关企业审美化研究存在着以下的问题:第一研究对象片面。马歇尔（A.Marshall）等人研究的主要对象是 “丰裕社会”的“有闲阶级消费审美化”， 黄河涛等人认为审美化是在人均国民收入有所提高的前提下的“立美宜人” 。第二理论研究不足。对于相关概念的认识不够全面深入, 同时缺少对已有文献的全面综述。第三研究方法单一。此前的研究基本上采取定性方法，缺乏通过一定规模的问卷调查来考察企业审美化的总体状况和发展趋势，研究结果不具有普遍意义，另外也会因为定性分析的缺陷使研究难以深入探询，无法构建一个适合现代消费诉求的企业审美化机制。第四缺乏实证研究，使得相关文献的立论普遍缺乏可靠依据。

篇3

随着我国经济的发展和社会的进步，人民生活水平的不断提高，人们对城市建筑的需求量越来越多，对城市建筑要求不断提高，不仅有对城市建筑有坚固耐用的基本要求，对城市建筑的美学也提出了新的要求，因此城市建设活动越来越频繁，对城市建筑美学的探究也越来越多、越来越广泛、越来越深刻。

最近几年也提出了城市设计、城市质量、城市形象、城市品位、城市美学的和谐统一问题。说明对这个问题引起了重视。从哲学的高度来说，笔者认为城市建筑应该顺应人来进步的方向，适应自然界的要求，倡导低碳建筑，绿色建筑，使城市成为绿色和谐统一的和谐体；从美学发展角度看，人们早已重视城市建设包括建筑美学作为艺术的一个部分，城市建设则更应该从人类文明发展的基础上着手。本文仅从美学的角度、从现代化城市建设美学问题入手做简要阐述。

1.现代城市建筑美学的内涵

“城市建筑美学”这一学科应该遵循学科发展，也应该顺应时代要求，城市建筑美学是正在发展中的一个学科，也是近些年来学者们研究的重点所在，这门学科的任务不仅在认识和解释客观的建筑艺术现象，更重要的是，它要进一步更好地指导“ 建筑学”的发展、提高。大家都知道美学中的一个重要原则是协调观点。城市建筑美学中要求用这个观点去理解造型艺术上的规律、法则，也要用这个观点去处理建筑的科技性、艺术性的关系，研究建筑艺术的特点，并最终定位于和谐之美。《国语•楚语》日：“夫美者，上下、 内外、 大小、远近 皆无害焉 ， 故日美。 ” 这个定义道出了美的本质特征―― 和谐。“建筑” 一是泛指“ 房屋”、“建筑物”；二是指建筑师经过设计构思所创造的建筑式样和风格。世界建筑师《华沙宣言》这样描述：“建筑学是为人类生活创造住处的艺术和科学的综合体，建筑师的责任是把原先存在的和新的环境( 自然和人造的)结合在一起，它负责为城市外貌提供美学，并且设计能为人类接受和喜欢的空间”。从中可清楚地看到“艺术”与“科学”、“美学”及“设计”，这些因素是怎么紧密联系在一起的，和谐统一的。

2.建筑美学的形式

下面就我国的建筑美学形式作简要介绍，我国有着五千年的文明历史，也有着五千年的建筑美学史，历朝历代遗留下来大量的建筑文化遗产，至今仍然有着高度的艺术价值和研究价值。虽然由于年代久远，大部分古代建筑早已失去其原有的建筑使用功能，但是却留给我们无限的研究价值和借鉴意义，古代建筑体现的和谐美、艺术价值是无法替代的，但体现在完整的建筑艺术形象中的建筑形式美，却并不因为时代的变迁和时间的流逝而失去其美学上的价值，反而更具借鉴价值。对称的中轴线、严整的秩序空间，这些形态为我们提供了一种安全感 、稳定感、永恒感，它们早已不仅仅是封建帝王建筑的专利，而成为了中国人审美形式的共识。例如北京故宫的建筑形式具有中国特色，它的最大特点是由两千多年宫殿建筑发展过程中所形成的布局和陈设，如“前朝后寝”、“ 五门三殿”、“ 中轴对称”等格局。建筑被誉为“凝固的音乐”，处处体现着人类的智慧和人类文明的程度。“建筑以三维的形式体现出时展的精神，这种体现是生动、多变而新颖的。”这足以说明建筑形式美有着强烈的时代性。

3. 建筑美学新思维、新趋势

目前西方城市建筑美学在美学风格、审美意识、审美形态上存在着多元共存，这是伴随着现代建筑和审美观念的多元化而产生的，也可以说是现代城市建筑关美学产生诱人魅力的重要原因。总结起来一句话，现代城市建筑美学主要是由以下四种美学风格建构起来的：历史主义美学、新现代主义美学、技术主义美学和有机主义美学。现代建筑的审美思维，基本上局限于总体性思维、线型思维、理性思维这种固定的，甚至是死板和不灵活的，同样很难突破功能和理性的束缚。然而，在现代哲学与科学思想以及科学社会主义等的影响和推动下，现代建筑审美思维有了历史性的变革和改变。它完全摆脱了总体性的、线型的和理性的思维，迈向了一种更富有现代性的新思维之路，这就是非总体性、非理性、混沌的非线型性和共生思维。当然现代主义建筑的危机是必然的，任何富有革新性的东西，一旦在思维上形成惯性，在创作上形成套路，在风格上定于形式，它就必然走向审美的反面。任何富有审美价值的单一的风格或形式，它就必然变为非审美的、无意义的东西。因此，现代主义的统一地位被退到，最终导致现代主义美学地位的倒退，也是历史发展的必然。现代建筑在审美思维上的明显特征就是这些新思维、新趋势，这些特征集中地反映了现代建筑师突破固有创作框架的坚定意志和争取创作自由的焦虑心态，同时也体现了建筑师对恢复人与自然和建筑的和谐，把建筑的可持续发展、环境的可持续发展协调起来的决心和信心。这些都是现代建筑关学的基本逻辑。

4.结语

未来随着经济的进一步发展，人们生活水平的进一步提高，城市建筑美学的研究越来越有必要，对于建筑美的要求及审美观点要求，是会越来越趋于时代性。城市建筑美学不仅仅包含了视觉因素，还包括了听觉、触觉、味觉、心理感受等等许多因素，也融合了技术、理念、环境、审美的许多要求。

我们不妨展望未来的建筑美学观，它必将是一种可持续发展的美学观，低碳环保的美学观，融合系统论、环境学、生态美学、经济学、等等多种学科，把自然、生态和社会作为一个完整的系统，将人与自然的相互依赖、相互和谐作为审美的最重要的标准，可持续发展的低碳环保的城市建筑美学观将趋于完善和成熟，将使未来城市建筑美学有章可循。

篇4

（一）第三次工业革命提出的背景和环境

第一，在国际金融危机的影响和冲击下，主要经济体增速明显下滑，国际贸易保护抬头，全球治理结构深刻调整，世界经济发展的不确定性和不稳定性因素显著增多，正进入一个新的发展周期。

第二，支撑第二次工业革命的石油和其他化石能源正日渐枯竭，那些靠化石燃料驱动的技术已陈旧落后，以化石燃料为基础的整个产业结构也运转乏力。根据经济学家估计，到本世纪中叶，石油资源将会开采殆尽，届时其价格升高将不适于大众化普及应用。

第三，由前两次工业革命所带来的二氧化碳过度排放也使得全球气候变化日渐明显，生态灾难增多，给人类社会的可持续发展带来严峻挑战。

第四，世界各国为应对国际金融危机冲击，纷纷加大科技创新投入，在全球范围内引发了以绿色、低碳、智能为特征的新一轮技术创新浪潮，新一代信息技术、新能源、智能制造、新材料等一些重要领域和前沿方向已经出现革命性突破的先兆。

基于此，美国著名未来学家杰里米·里夫金于1994年首次提出了第三次工业革命的概念，并于2011年出版《第三次工业革命》的专著，迅速引起了国际上的广泛关注。2007年5月，欧盟议会了一份正式文件，宣布第三次工业革命作为欧盟的长期经济愿景和路线图。2011年5月，里夫金教授在巴黎第50届OECD会议上作“第三次工业革命”的专题报告，有34个成员国的首脑参加。至此，关于第三次工业革命的讨论在全球范围内快速扩散。

（二）关于第三次工业革命的主要观点

当前，国内外对于第三次工业革命特征、内涵及影响的主要观点和判断有以下几种：

1、美国未来学家杰里米·里夫金：“新能源+互联网”催生第三次工业革命美国学者里夫金最早提出了第三次工业革命即将来临的观点，他的主要判断如下：

第一，新工业革命的本质在于新通信革命和能源革命的结合。里夫金认为，每一次工业革命都是能源与信息的交汇。第一次工业革命时期（18世纪60年代～19世纪40年代），通信技术发生了革命性变化，从手工印刷到蒸汽机动力印刷，后者可以实现低成本大量印制和传播信息，随后出现公立学校，大量识字劳动力，人们利用新的通信系统去管理以煤炭为基础的新能源系统。第二次工业革命时期（19世纪70年代～20世纪初），通信与能源再度携手，表现为集中的电力、电话以及后来的无线电和电视机，可以管理更复杂的石油管道网、汽车路网，进而为城市文化的兴起提供了可能。因此，历史上新通信技术与新能源系统的结合，往往预示着重大经济转型时代的来临。

第二，第三次工业革命需要五大支柱来支撑。煤炭、石油、天然气等化石能源的不可持续性必将导致第二次工业革命的终结。第三次工业革命就是建立在互联网和新能源相结合基础之上的一次革命。在“新能源+互联网”的支撑下，每个家庭、每个建筑不再是单纯的能源消费者，而是能够参与能源生产，甚至能够输出能源。并将改变由汽车、公交车、卡车、火车等构成的全球运输模式，使之成为由插电式和燃料电池型以可再生能源为动力的运输工具构成的交通运输网。具体来说，第三次工业革命由五大支柱构成，分别是：

1 向可再生能源转型；

2 以建筑为单位的小型电站；

3 扩展到所有基础设施上的能源生产和储存；

4 充电式交通系统从互动式电网中获取电能；

5 能源互联网。

里夫金还认为，这五个支柱如果分别孤立地存在，是毫无意义的，只有互相配合，相互联系，建立起一个集成的基础系统，才有意义。

第三，第三次工业革命将给人类社会带来深刻变革。“新能源+互联网”并不等同于智能电网。因为智能电网仅是电网管理模式上的革新，解决不了化石能源日益稀缺、开发利用低效的根本问题。互联网技术与可再生能源相结合，能够在能源开采、配送、利用上从石油世纪的集中式变为智能化分散式，将全球的电网变成能源共享网络，最终会让我们的商业模式、社会模式乃至地缘政治发生翻天覆地的变化。比如，以化石燃料为基础的第一和第二次工业革命要求大规模的中央集权、自上而下的组织结构；第三次工业革命则是一种以节点组织式的、水平分布式的、网络扩散式的合作型商业实践，原有的纵向权力等级结构正向扁平化方向发展。又如，在第一次和第二次工业革命中，形成了基于石化燃料的地缘政治世界，地球被看作一个容器（资源库），充满着支撑经济活动的各种有用资源；新工业革命发生后，能源体系从石化燃料向分布式的可再生能源的转变，将按照生态思想的方式重新界定国际政治关系。再如，新能源与互联网的结合还带来了分享协作机制，随着3D打印等先进制造技术的日趋成熟，每个人都可以成为生产者，改变了制造、营销、运输、物流和服务。同时，里夫金还认为，前两次工业革命都花了40～50年时间，第三次工业革命应该更快，因为通信系统已经就绪，从上世纪70年末期到现在互联网已经存在、发展很久了；但可再生能源落后了很多。美国卡特总统的时候由于石油禁运才开始谈可再生能源。德国如果按现在的速度发展，会轻松地在2030年左右准备好五大支柱。

2、英国《经济学家》杂志：制造业数字化引领第三次工业革命浪潮今年以来。英国《经济学家》杂志连续刊出了一系列关于“第三次工业革命”的文章，主要观点是：制造业数字化将引领第三次工业革命浪潮。

第一，为什么说新工业革命就是第三次工业革命？《经济学人》的划分标准：第一次工业革命是在18世纪后半叶，以英国纺织机械化为标志的第一次工业革命。我们通常说是蒸汽机，其实蒸汽机最后真正变得工业化是用在纺织机上，然后才引起了一系列的变化。第二次工业革命，是以福特汽车工厂在20世纪初，采用大规模流水线生产为标志。这两次工业革命都改变了社会，改变了历史，也改变了各国的形态。第三次工业革命，就是以3D打印机为标志的工业革命。

第二，制造业数字化将是一场波及全球的产业革命。制造业的数字化进程正从5个方面向前推进：一是更聪明的计算机软件。如，通过虚拟技术，可以在电脑上对产品进行检测并开发新功能，类似的软件同样可以应用于规划厂房的布局和为生产机器编程。二是新材料的出现。如碳纤维已被广泛应用于山地自行车、钓鱼竿、航空器和越来越多的汽车之上。三是更灵巧的机器人。今天的工业机器人，就是像曾经的大型计算机；下一代机器人就如同现在的个人电脑，将非常适用于中小型企业。四是基于网络的制造业服务商。通过互联网，一家欧洲公司可以从另一家位于美国的公司那里获得设计图纸和样品，并在中国找到一家加工企业。五是新的制造方法。如传统制造模式是集中式、追求规模经济的“减式制造”，生产过程中产生了大量的浪费；而3D打印技术可以一层一层地将产品“堆砌”出来，是便于分散化、低成本的“增式制造”，材料没有损失。

第三，“中国制造”的崛起可能被第三次工业革命所终结。新工业革命带来的影响将是颠覆性的，如同纺织厂消灭了手工织布技术，福特“T”轿车让传统手工铁匠下岗。第三次工业革命不仅影响到产品的生产方式，还将影响到产品的生产地点。随着生产成本快速上升和劳动力短缺的出现，传统制造业将大批转移到像越南、孟加拉国、印度这样的国家，而更新更高端的产品，由于有新的数字化制造革命，又会回到发达国家。因此，第三次工业革命对中国这样的制造业大国来说有着相当大的负面影响。

3、中国学者：数字化、智能化

制造成为新工业革命的灵魂国内学者普遍认为，智能软件、新材料、机器人、新制造方法的不断成熟与广泛应用，有力地推动了智能制造技术的快速突破，将产生足以改变人类经济社会进程的巨大力量，第三次工业革命即将到来。主要观点有：

第一，中国科学院院长白春礼：新的工业革命可能使工业生产方式将从大规模生产向个性化生产转变。今年7月，白春礼接受《经济参考报》专访时提出，当前信息、量子、生物等领域发生的一些革命性突破，将深刻改变人类的世界观、认识论和方法论，成为新科技革命和“新工业革命”的科学基础和知识源泉。新的工业革命，可能使生产过程将更关注个性化定制，消费者将在更大程度上参与设计和制造过程，甚至成为生产过程的一个重要环节，生产方式将从大规模生产向个性化生产转变，制造商、供应链的地理格局将发生根本改变。

第二，中国工程院院长周济：数字化、智能化是新工业革命的核心技术。周济认为，“数字化、智能化技术是产品创新和制造技术创新的共性性能技术，它深刻变革了制造业生产模式产业形态，是新工业革命的核心技术。”

第三，国务院发展研究中心冯飞：第三次工业革命的一个特点，就是就地化生产。冯飞提出，第三次工业革命的一个特点，就是就地化生产。比如说数字化制造所带来的便利，贴近消费市场是非常重要的因素，可能会有一些企业回流到市场范围大、市场需求多层次比较突出的一些地区。

第四，中国社科院工经所吕铁：第三次工业革命的主题是制造业“数字化”和“大规模定制”。吕铁认为，第三次工业革命的主题是制造业“数字化”和“大规模定制”。在第三次工业革命浪潮中，终端产品的竞争优势来源不再是同质产品的低价格竞争，而是通过更灵活、更经济的新制造装备生产更具个性化的、更高附加值的产品。

第五，微软公司全球副总裁张亚勤：信息革命支撑起整个能源的分配、生命科学的发展，是新一轮工业革命的灵魂。张亚勤认为，信息革命支撑起整个能源的分配、生命科学的发展，是新一轮工业革命的灵魂。利用信息技术和互联网，将会推动生产制造可以突破时间和空间的限制，进而推动人类社会的生产方式、生活方式和社会管理方式加快向智能化转型。

第六，也有部分学者对第三次工业革命持否定态度。比如，国务院发展研究中心的王俊峰提出，所谓第三次工业革命，应该仅仅是一些学者的提法，技术发展不是单单靠政府的刺激、支持就可以达成的，需要长期的技术积累，有自己的生命周期。又如，北京工商大学的陈及认为，第三次工业革命即将到来的说法是一个噱头。一些高端技术的突破还遥遥无期，无论从目前互联网技术还是从新能源的发展来看，时机都不成熟；只靠一两项技术完不成第三次工业革命。

（三）我们的初步认识

1、第三次工业革命浪潮的到来还需要一个较长的过程，既不可能一蹴而就，也不可能完全替代既有的生产方式和发展模式

首先，第三次工业革命在重点领域技术发展和应用上存在明显局限性。目前，新能源、3D打印、智能制造等引领第三次工业革命的代表领域，受技术、材料、成本、经验、规模经济等因素制约较多，应用范围和应用程度都还较为有限。在现有技术水平、发展模式和竞争格局下，各国都不会完全抛开现有成熟的能源供应体系和使用方式，而采用技术成熟度不高、配套设施不健全，并且没有得到验证过的能源供应和使用模式。同时，受地缘政治、技术突破等因素制约，全球或区域大一统的能源供求格局难以在短时间内形成。根据有关资料，3D打印技术的发明已有10余年历史，最先应用于快速制作概念产品的模型以评估其外形与拟合情况，目前仍因制造速度、材料强度等问题而难以推广。

其次，新一轮工业革命将会是个较长的过程，不可能一蹴而就，也不可能完全替代既有的生产方式和发展模式。历史经验表明，每一项技术从科学原理到技术发明再到广泛应用都需要经历一次较长的转化周期（见表1），每一次工业革命的形成更不会是一蹴而就的。日本早在1989年就提出了智能制造计划，我国在1993年也设立了“智能制造技术基础的研究”重点项目，但时至今日智能制造技术仍不成熟。因此，新一轮工业革命的来临将会需要一个较长的过程，在相当长一个时期内新一轮工业革命催生的新生产方式和发展模式也不可能完全替代既有的生产方式和发展模式。

2、信息网络是第三次工业革命的重要内容，多项关键技术交叉融合成为新一轮工业革命的显著特征。从主要支撑来看，信息网络技术是第三次工业革命的核心。信息网络技术领域正在孕育新一轮的技术革命，新一代信息网络、云计算、物联网、大数据、系统级芯片等新技术、新应用极有可能推动整个工业实现新的飞跃。信息网络对其他产业有极强的渗透作用和倍增作用，会带动互联网、电子商务、文化创意等多个产业强劲增长，创造新的商业模式。信息网络还可以通过与其他产业的融合，催生移动互联网等一些新的产业增长点和数字内容服务等新兴业态。在里夫金构建的以能源互联网为支撑的第三次工业革命中，就是通过信息网络技术与能源技术的深度融合，使太阳能发电、大规模并网发电技术实现突破。信息网络革命是新一轮工业革命的骨架和灵魂，成为推动“第三次工业革命”的关键所在。

从主要特征来看，多个领域的关键技术交叉融合不断催生出新的技术创新成果。信息网络技术、制造技术、能源技术、材料技术的汇聚融合速度越来越快，带来新的技术变革。信息网络技术与制造技术、材料技术的有机结合，使3D打印成为现实，使大规模定制和简单设计成为可能，有望改变传统制造业形态。制造技术与材料技术相互促进，精密加工、机械电子、数控装备等尖端领域不断突破，推动高端装备制造技术的不断发展。高性能碳纤复合材料的新发展，将引发航空工业从设计理念、物流供应链、维修服务到制造的革命性变革。

3、每一次工业革命都将为后发国家成功实现“赶超”打开“机会窗口”，加强技术积累和前瞻部署是把握第三次工业革命历史机遇的重要前提。

从历史经验来看，一些后发国家都是通过及时抓住科技革命和工业革命的机遇，实现了赶超跨越。比如，18世纪的德国，抓住了化学工业发展的机遇，迅速超越了英国。

19世纪末20世纪初的美国，抓住了电气革命的机遇，很快成为世界头号强国。20世纪50年代的日本，抓住了半导体产业发展的机遇，在很短的时间内成为世界经济强国。尽管第三次工业革命目前还存在很多局限性，但技术创新浪潮带来的影响与变革已经不容忽视。发达国家拥有雄厚的技术基础和人才优势，拥有强大的研究开发能力和良好的市场机制，很可能率先在新能源、信息、生物等新兴产业发展方面取得突破，进一步巩固其在全球产业竞争中的主导地位。尽管在部分新兴产业领域技术路线还有多种选择，但这一“机会窗口期”稍纵即逝，如不能抓住机遇实现技术突破，将会陷入新一轮的“低端锁定”。

美国页岩气革命的经验表明，加强技术积累和前瞻部署是实现重大技术突破的重要前提。比如，早在上世纪70年代，美国能源部就组织开展了以泥盆系页岩为重点的页岩气研究。自1981年的第一口钻井到1992年历经10年，美国钻生产井仅99口，开发进程极其缓慢。但在政府的积极部署和各种优惠政策支持下，1999年、2003年、2005年先后攻克重复压裂、水平钻井、水平井分段压裂等一系列标志性新技术，实现了页岩气开发的突飞猛进（见图2）。美国页岩气产量从2005年的194亿立方米，提高到了2011年的1800亿立方米，占美国天然气总产量的34%，迅速转变了美国能源供给的被动局面。

第三次工业革命的五大支柱领域仍然有许多亟待突破的核心技术和关键环节（见表2）。如新能源发电成本较之传统能源在短期内仍不具备优势，适用于能源互联网的储能技术的应用尚处于商业化初期阶段，世界各国智能电网的研究与开发仍处于起步阶段等。可以说，谁能率先在这些领域的核心技术取得突破并产生协同效应，谁就能掌握第三次工业革命的主动权。在迎接新一轮工业革命的过程中，我们一定要瞄准可能发生变革的基础和前沿领域，找准主攻方向，前瞻部署对国家长远发展具有带动作用的战略先导研究、重要基础研究和交叉前沿研究，打通制约技术创新和应用过程中存在的标准、关键共性技术、市场培育和产业支持等瓶颈，为新技术的大规模商用创造条件。

二、第三次工业革命的重要领域

（一）能源互联网

1、能源互联网简介

能源互联网是一种在现有配电网基础上通过先进的电力电子技术和信息技术，融合了大量分布式可再生能源发电装置和分布式储能装置，能够实现能量和信息流动的新型高效电网结构，是新型电力电子技术、信息技术、分布式发电、可再生能源发电技术和储能技术的有机结合。它是以可再生能源发电为基础构建的能源互联网络，通过智能能量管理系统实现实时、高速、双向的电力数据读取和可再生能源的接入和存储，从而进行能源共享。

能源互联网除具备智能电网的自愈性、安全性、高效性、经济型和集成性等特点外，还具有3个自身特点。

一是环境友好。能源互联网的建立是以分布式可再生能源发电的大量应用为基础，以建立智能型绿色电网为目标，具有绿色、环保的特点，也符合当前国家提倡低碳经济的发展需求。

二是实现可再生能源的“即插即用”。传统电力网络主要是面向远端集中式发电，能源互联网可以在电网中实现类似互联网的“即插即用”技术，使电网可以包容多种不同类型发电，尤其是分布式的可再生能源发电。

三是与用户终端的实时交互。在电网运行中，通过智能终端可以实现发电端与用户设备和行为的交互，依托实时的通信构架，既可以对电网运行状态进行精确估计，也可以对负荷、发电端、储能装置等进行实时监控和管理，合理分配电网资源，提高电网的安全性、可靠性和经济性。

2、能源互联网的发展现状

从“能源互联网”的几大支柱看，支撑该领域的关键技术和产业基础参差不齐，都面临着不同程度的制约。

在新能源方面，发电成本不断降低，但暂时仍不足以替代传统发电。彭博新能源财经的数据表明，就现有项目来看，陆上风电的平均发电成本已经跟小水电和大水电十分接近，但是小水电和大水电平均发电成本还是略低于陆上风电。目前美国槽式光热电站度电成本为15-17美分，折合人民币约0.9元左右，美国的报告显示，要在2015年，把这一数字降低到8-11美分，折合人民币0.5元左右，届时才将与传统能源发电成本相当。此外，新能源的上网电价、投资回报率、电量的送出消纳、电费的结算时间都直接影响着新能源的广泛普及。

在能源储存方面，新能源的可存储性显著低于石油、天然气、煤炭等传统能源，适用于能源互联网的储能技术的应用尚处于商业化初期阶段（见表3）。储能技术的定位是功率传输到电量传输，从输电网到能源网转变的核心技术。总体而言，可以引发电力系统的变革的储能技术首先要有一定的规模，达到兆瓦时是一个根本的起点。在这种规模下，还要实现安全运行。此外，其循环寿命和转换效率两个指标最为重要。各种储能技术出现拐点的一个象征性的标志是千瓦时造价达到1500元之内，循环次数达到5000次。预计10年之内，会有某种储能技术能够达到这一指标。

在智能电网方面，世界各国智能电网的研究与开发尚处于起步阶段，大规模应用仍需时日。目前，美日欧均抓紧投资，以便创立并获得对自己有利的智能电网技术标准。但限于智能电网的自愈性、互动化、供电安全等方面的发展还未能满足要求，因此还未能实现能源资源的大范围优化配置。

3、能源互联网技术和应用发展前景

随着能源互联网的支柱性技术逐渐成熟、并相互协同，能源互联网将会使每一处建筑转变成能就地收集可再生能源的微型能量采集器，将氢和其他可储存能源储存在建筑里，利用社会全部的基础设施来储藏间歇性可再生能源，并保证有持久可依赖的环保能源供应。同时，利用网络通信技术把电网转变为智能通用网络，从而让上百万的人可以把周围建筑产生的电能输送到电网中去，在开放的环境中实现与他人的资源共享，其工作原理就像信息在网络上产生和传播一样。此外，还将改变由汽车、公交车、卡车、火车等构成的全球运输和消费模式，使之成为由插电式和燃料电池型以可再生能源为动力的运输工具构成的交通运输网。在全国建立充电站，人们可以在充电站买卖电能。

近期，我国新奥集团提出的“泛能网”，可视为能源互联网的补充和延伸。所谓“泛能网”是指通过能源生产、储运、应用与回收循环四环节能量和信息的耦合，把能源网的能量、物联网的物质、互联网的信息三种“流”融合到一起，形成能量输入和输出跨时域的实时协同的能源管理网络。由于风电与太阳能发电的不稳定性及现有的规模决定其短期内无法支撑起国内庞大的能源需求，因此，传统能源的高效清洁利用和智能供给也是“泛能网”在未来一段时间内的重点解决方案。例如，“泛能网”可以将处于地下的煤加入气化剂实现可控气化，为后续能源产品生产提供低成本的合成气。生成合成气后，再通过气电联产实现发电，将一次能源转化成更为清洁的二次能源。

4、能源互联网带来的变革和影响

一是显著提升能源利用效率。能源互联网拥有储能单元和智能控制平台，从而可以实现能量控制与用户能量需求的实时协同，不同能源通过智能控制平台还可以相互转化，使得能源储运与应用更加智能化，减少不必要的浪费。不但使现有的传统能源得以更加有效的进行调配和供给，也使风电、太阳能发电等目前相对独立的新能源应用得以进行大规模共享。

二是彻底改变能源生产、供应和消费模式。“能源互联网”能够将每一处建筑转变成能就地收集可再生能源的微型能量采集器，让亿万人能够在自己的家中、办公室里和工厂里生产绿色可再生能源，从而改变以往大规模集中生产能源的方式。此外，人们可以将这些能源转化为氢气储存，并用绿色电力为自己的楼房、机器和汽车供电。多余的电力则可以通过一种外部网格式的智能型分布式电力系统与他人分享，就如同人们目前通过网络分享信息一般。

三是推动经济社会向合作和分散关系发展。能源互联网将从能源领域打破长期以来以化石燃料为基础的大规模的寡头垄断、自上而下的组织结构，使社会向合作和分散关系发展。社会的组织模式将趋向扁平化结构，由遍布全国、各大洲乃至全世界的数千个中小型企业组成的网络与国际商业巨头一道共同发挥作用。我们所处的社会将经历深刻的转型，原有的纵向权力等级结构将向扁平化方向发展。同时，买卖双方的对立关系开始被供求双方的合作关系所取代，自利的同时也实现了利益共享。

（二）智能制造

1、智能制造简介

智能制造是以泛在感知、精准控制、智能诊断和人机交互为特征的一种新的制造模式，其基本特点是整个生产线全自动化，生产效率显著提高，极端制造能力增强，加速机器对人的替代。智能制造具有五大特征：

一是自律能力。具有获取信息并以此来决定自身行为的能力，也就是需要智能系统对信息具有一定的分识库来决定自身行为。

二是人机交互能力。人在制造系统中处于核心地位，同时在智能装置的配合下，可以更好地发挥出人的潜能，使人机之间表现出一种平等共事、相辅相成、相互协作的关系。

三是建模与仿真能力。以计算机为基础，融信息处理、智能推理、预测、仿真和多媒体等技术为一体，建立制造资源的几何模型、功能模型、物理模型，拟实制造过程和未来的产品，从感官和视觉上使人获得完全如同真实的感受。

四是可重构与自组织能力。为了适应快速多变的市场环境，系统中各组成单元能够依据工作任务需要，实现制造资源的即插即用和可重构，自行组成一种最佳、自协调的结构。

五是学习能力与自我维护能力。产品制造是在不断发展和变化的，因此在制造过程中所需要的知识也不断地增加，同时在运行过程中不可避免地会出现故障，为了更好地适应社会对产品制造的要求，需要智能制造系统拥有学习能力和自我维护能力。

智能制造的技术体系主要包括制造智能技术、智能制造装备技术、智能制造系统技术、智能制造服务技术（见图3）。

2、智能制造的发展现状

智能制造的发展主要体现在制造智能技术、智能制造装备、智能制造系统和智能制造服务四个方面。在制造智能技术方面，制造活动中的知识、知识发现与推理能力、智能系统结构与结构演化能力都有了显著提升，在生产的关键环节也有一定的应用。但一些关键技术仍存在较大制约，如感知与测控网络技术标准并未统一，基于云计算的分布智能制造体系结构、任务描述及管理技术还处于概念阶段，面对不确定、不精确、非完整制造信息的分布/混合智能推理技术尚未建立等。在智能制造装备方面，高档数控机床、工业机器人、测控装置等制造装备的智能化水平不断提高，对运行状态和环境的实时感知和处理分析能力、自主决策能力、自我诊断和修复能力不断增强。如目前，工业机器人已广泛用于弧焊、点焊、装配、搬运、喷漆、检测、码垛、研磨抛光和激光加工等复杂作业。在汽车制造业领域，日本每万名生产工人占有机器人的数量为1710台，法国为1120台，美国为770。此外，在德国市场，食品行业大力促进了机器人的利用。机器人制造商认为，在药品和化妆品行业和塑料行业，机器人的投资潜力巨大。

在智能制造系统方面，目前，智能制造系统的发展滞后于智能制造装备的发展。由于制造工艺的日益复杂，制造系统日益庞大，资源环境约束愈发严峻等因素的制约，对制造系统的智能化、柔性化、绿色化等方面提出了越来越高的要求。如石化、冶金、建材等连续制造业能源资源消耗大、排放高的问题迫切要求智能制造系统能够进行固体废弃物质能分选、智能化除尘、智能工业清洗及污水处理等功能。

在智能制造服务方面，智能制造服务是制造业服务化的具体体现，环境感知与控制的互联技术、工业产品智能服务技术等分别在物流服务、离散/流程制造等领域已有初步应用，但目前总体正处于起步阶段。在智能制造服务的共性关键技术领域，仍存应用障碍。如制造与服务的智能集成共享与协同技术当前缺乏统一的定义、描述和表达标准，云计算为智能制造服务环境架构的数据安全性难以保障等。

3、智能制造技术和应用发展趋势

智能制造技术的突破及广泛应用正催生智能制造产业。其技术和产业发展呈现四大趋势：

一是建模与仿真使产品设计日趋智能化。建模与仿真通过减少测试和建模支出降低风险，通过简化设计部门和制造部门之间的切换压缩新产品进入市场的时间。

二是以工业机器人为代表的智能制造装备在生产过程中应用日趋广泛。新一代工业机器人会抓取、装运、暂存、拾取零部件以及进行清理打扫等，这些技能让它们可以应用于更广泛的领域。同时，工业机器人自动化生产线成套装备已成为自动化装备的主流及未来的发展方向。

三是全球供应链管理创新加速。以云计算为代表的新一代信息技术的发展和应用将为智能制造提供一个动态交互、协同操作、异构集成的分布计算平台，进一步促成全球供应链的一体化，世界各地的企业将利用基于互联网的智能管理技术实现生产制造全过程的实施协同，从而缩短了满足客户订单的时间，提升了生产效率，使得全球范围的供应链管理更具效率。

四是智能服务业模式加速形成。企业通过嵌入式软件、无线连接和在线服务的启用整合成新的“智能”服务业模式，制造业与服务业之间的界限日益模糊，融合越来越深入。产品的制造已不再单纯代表工业品本身，而倾向于提供一种“体验”，服务供应商如亚马逊、谷歌等众多公司已纷纷对制造业领域进行整合。

4、智能制造带来的变革和影响

一是推动制造业生产方式的变革。未来的制造将是由信息主导的，并采用先进生产模式、先进制造系统、先进制造技术和先进组织管理方式的全新的制造业。信息技术将促进设计技术的现代化、加工制造的精密化、快速化、自动化技术的柔性化、智能化。智能制造技术的广泛应用将改变制造业的设计方式、生产方式和管理方式，大幅提高制造系统的柔性化和自动化水平，使生产系统具有更完善的判断与自适应能力。

二是促进工业生产组织形式向网络化和虚拟化转变。智能制造将通过互联网的协同机制，在新的数字化生产技术的促进下，将创造虚拟的产业集群，从而使可以称为社会化生产的新制造方式成为可能，导致工业生产组织形式的改变。跨国企业通过网络将产品价值链分解到不同国家的配套协作企业，产品生产过程由全球范围内多个企业高效、快捷合作完成，企业间以网络方式跨越边界与环境建立紧密联系。

三是加快制造业服务化进程。智能制造使制造业和服务业的关系更加密切。制造企业可以通过在线获取生产所需要的各类智能制造服务，使生产要素的配置成本降到最低。在销售过程中，可以借助智能制造系统使最新产品在短时间内销往全球各地的目标客户。同时，智能制造装备是整合信息系统、配套软件、操作程序以及维护服务等在内的一个完整的服务系统，所提供的服务价值比重远超实体价值的比重。

（三）3D打印

1、3D打印简介

3D打印机诞生于20世纪80年代中期，由美国科学家最早发明。其基本原理是利用特殊的耗材按照由电脑设计的三维立体模型，通过黏结剂的沉积将每层粉末黏结成型，最终打印出3D实体。打印过程可分两步，一是在需要成型的区域喷洒特殊的胶水；二是均匀喷洒粉末，粉末遇到胶水会迅速固化黏结，没有胶水的区域仍保持松散状态，重复这一过程直到实体模型被“打印”成型（见图5）。

起初，3D打印被认为是一种制作一次性样品的方式，目前已能够制造产品零部件乃至最终产品（见表4）。根据有关资料，2009年应用3D打印制造的产品中，16%为最终产品、21%为零部件、23%为模具。

2、3D打印技术的优势和局限性

与传统制造技术相比，3D打印技术具有以下优势：

一是增强产品的空间几何多样性。如无需加工组装，可直接制造弯曲的内部冷却通道、复杂的蜂窝型物体（如图6）。

二是提升制造速度和精准度。3D打印技术减少了将零部件组装为整机的过程，直接制造完整的最终产品，有效降低了生产线上人员分工协作的时间，实现了快速制造。并且可以保证设计者思想的准确实现，提高了制造精准度。

三是简化制造流程。传统制造技术条件下，要改变产品形状必须制作新的铸型，或者调整装备的设置。然而，3D打印技术生产不同形状的产品，只需更换所参照的电子文档。以生产两颗完全不同的假牙为例，3D打印能够只用一台机器、不做任何配置改变，就将两颗假牙连续地生产出来。

四是普遍提高全球各地区制造能力。将相关电子文档发送到全球任何一台3D打印机上（具有适合型号），完全依照电子文档就可以实现产品的自动化制造，这普遍提高了全球各个地区的制造能力。

五是减少物料和能源消耗。3D打印技术不产生边角余料，所使用的原材料量恰好等于最终产品需要的材料量，减少了物料浪费；并且打印制造出最终产品，无需过多的零部件供应环节，减少了各环节生产及运输过程中的能源消耗。

目前，3D打印技术仍具有一定的局限性（见表5）：

一是难以应用于大规模制造。在目前3D打印技术条件下，平均1小时能制造一个边长1.5英寸的立方体。但在传统制造的铸型技术下，只需1分钟就能制造出几个类似体积的物体。制造速度的迟缓制约了其在大规模制造中的应用。

二是产品质量难以保证。目前3D打印的原材料主要是塑料聚合物，这种聚合物不易标准化，而且硬度低于同类工业原料。因此，用这种材料生产出的产品质量很难保证。

三是难于广泛开展产业化实践。在3D打印技术产业化应用的条件下，设计往往是联合完成的，但目前仍缺少相关法律法规界定此状态下的商标、版权、专利等归属。而且当设计出现问题时，相关责任也需要进一步明确。相关法律法规的不健全，使得3D打印技术产业化还难以广泛开展。

3、3D打印技术和应用发展趋势

未来5-10年，随着技术的不断进步及市场需求的扩大，3D打印技术将呈现以下趋势：

一是3D打印速度和效率将不断提升。经过几十年的探索与发展，3D打印技术已能够实现600dpi分辨率，每层厚度只有0.01毫米；较先进的产品可实现每小时25毫米高度的垂直速率。随着开拓并行、多材料制造工艺方法的采用，打印速度和效率有望获得更大提升。

二是3D打印材料更加多样化。随着先进材料的不断发展，将开发出更为多样的3D打印材料，如智能材料、功能梯度材料、纳米材料、非均质材料及其他方法难以制作的复合材料等，金属材料、直接金属成型技术将会成为今后研究与应用的新兴领域。

三是3D打印机成本大幅下降。当前，3D打印机价格大多在百万美元以上，但随着技术进步、相关知识产权逐渐过期直至实现规模化生产，3D打印机价格有望大幅下降。目前，3DSystems和Autodesk已推出了DIY的1500美元左右的产品，最简单的3D打印机的价格甚至已达到了800美元。

四是3D打印机应用领域更加广泛。目前，3D打印机已开始用来制造汽车、飞机等高科技含量零部件、皮肤、骨骼等活体组织。专家预计，3D打印机在生产应用方面有着巨大的潜力。3D打印技术在珠宝首饰、鞋类、工业设计、建筑、汽车、航天及医疗方面（牙科）都能得到广泛的应用。

五是简单组装生产或直接完整制造将成为3D打印应用的路径。简单组装生产模式下，3D打印技术生产出较少的零部件，然后由传统组装方式制造，这样可以节约成本。

直接完整制造模式下，在离终端用户较近的地方，直接打印制造出完整的最终产品。例如，根据客户需求直接“打印”出几千台不同版本的iPhone后，快速配送至消费者。这要比在中国大规模生产出几亿全相同的iPhone，然后运输到全世界180多个国家成本更低。

4、3D打印技术带来的本质变革一是制造技术迎来重大飞跃。

一是3D打印技术改变了通过对原材料进行切削、组装进行生产的加工模式，节省了材料和加工时间，带来了制造工艺的深刻变革。同时，还将推动新材料、智能制造和堆积制造等多项技术实现大的飞跃。

二是工厂化生产转向社会化生产。随着3D打印技术不断成熟，成本不断降低，小型企业甚至是个体都能独立完成制造程序。届时，除必要的实物生产资料和产品外，生产组织中的各环节可被无限细分，创新者转变为制造者的成本迅速降低，从而使生产方式呈现出社会化生产的重要特征。

三是推动世界制造业格局由“中国制造”向各国“本地制造”转移。

四是推动其他科技领域突破发展。利用纳米材料为原料进行3D打印制造的产品可广泛应用于遥感、分离、等离子体光学、催化、纳米电子、生物成像等领域，将有利于加快纳米技术和纳米材料的发展。利用3D打印技术制造人体器官，将与病人自身细胞的内部结构完全一致，这将有助于消除器官移植后的排斥现象，带来重大生物技术革命。

三、第三次工业革命给我国工业发展带来的机遇和挑战

第三次工业革命的到来，在对传统制造业发展模式带来冲击和挑战的同时，也为提升我国产业国际竞争力和国际分工地位提供了有力支撑，必将成为我国加快经济结构调整和发展方式转变的核心驱动力。

（一）带来的机遇

1、为我国加快结构调整和发展方式转变带来重要机遇

第三次工业革命为我国实施扩大内需战略和现代服务业发展带来了重要契机。“大规模定制”是第三次工业革命的一个突出特点，要求充分重视市场需求在未来产业发展中的重要作用。中国将能充分利用我国13亿人口的消费能力和消费层次双“提升”的有利条件，通过“大规模定制”快速开启国内市场需求。此外，工业机器人等新型智能制造装备将在生产环节大量取代劳动力，并且随着制造业服务化的步伐不断加快，制造业的主要就业群体将是为制造业提供服务支持的专业人士，这就使得二、三产业的相对就业结构朝着服务业就业人口比重增长方面发展，从而加速我国产业结构调整和优化。

2、为我国突破资源环境约束创造了有利条件

以能源互联网和智能制造为代表的第三次工业革命有利于实现资源能源高效清洁循环利用、达到环境影响最小化。一方面，第三次工业革命所带来的能源互联网将对能源生产和利用方式产生深刻变革，有助于使我国直接绕过传统能源和资源的束缚。我国拥有世界上最丰富的风力资源，也是世界上太阳能资源最为丰富的国家之一，生物能与地热能的总量也相当可观。根据2009年一项由哈佛大学与清华大学的联合研究表明，只要中国提高补贴并改善能源供给网络，至2030年风力发电就可以满足中国所有的电力需求，从而在解决能源供给问题的同时，迈入更加绿色低碳的经济发展轨道。另一方面，第三次工业革命将引领更少资源消耗、更低环境污染、更大经济效益的先进经济模式，如3D打印、智能制造等技术将根据需求的变化快速做出反应，而无需预备大量库存。产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期，对环境的负面影响最小，资源利用率最高，实现经济效益和社会效益协调优化。

3、为我国工业提升国际分工地位形成新的契机

经过改革开放30多年来的快速发展，我国工业实现了历史性跨越，但我国还不是“工业强国”，其中最主要的差距是自主创新能力不强，在技术方面一直处于跟踪和追赶状态，特别是许多关键核心技术还远远没有掌握。第三次工业革命将掀起以能源互联网、智能制造等为代表的新一轮重大科技创新浪潮，为我国实现跨越式发展带来历史机遇。在新一代信息技术领域，我国拥有华为、中兴等世界级领军企业，第三代移动通信、光通信技术与组网能力也跨入了世界先进行列，云计算、无线网络等技术创新取得明显突破。在新能源领域，我国是世界最大的风力涡轮机生产国和太阳能电池生产国，太阳能电池产量占世界总量的50%。能源互联网、3D打印和智能制造等技术将推进“本地化生产”进程，庞大的市场需求将有望成为我国抓住第三次工业革命重大契机，提升产业核心竞争力和国际分工地位的重要依托。

（二）面临的挑战

1、对劳动密集型产业发展带来较大冲击

未来“厂大人多”的时代将一去不复返，我国劳动密集型产业发展将会受到冲击。

从技术发展来看，生产智能化成为控制成本的重要途径，我国传统劳动密集型产业将不再具有竞争优势。以飞利浦为例，在中国沿海的飞利浦工厂，雇佣数百名工人组装电动刮胡刀，这是典型的传统生产模式。与此相比，飞利浦在荷兰乡间的一座工厂有128具机械手臂，以极灵巧动作组装产品，这些手臂不但运作速度快，还不用休息，每天可连做三班、全年无休。该工厂每班轮值员工只有数十人，约为中国工厂的10%，成本节约优势不言而喻。从消费模式来看，个性化消费必将带来规模化的定制化生产，从而带来全面的消费革新。我国劳动密集型产业所依赖的规模化的产品生产和消费方式必将受到挑战。以苹果iPad为例，一部499美元的苹果iPad仅仅包括33美元的制造成本，在中国的装配成本只有8美元。当前，一些公司正将海外生产线逐步迂回发达国家，这并非仅仅由于中国生产成本的上升，也由企业希望更加贴近市场、更快对需求改变作出反应的因素。如今，很多产品变得越来越复杂，最好的解决之道就是让设计人员和制造人员在同一个地方工作。

2、对我国工业企业的转型发展提出了紧迫要求

新工业革命对工业企业发展模式的影响是全方位的，要求企业必须尽早做好转型准备。从企业内部组织结构看，未来将会出现企业组织网络化和扁平化。企业的外部边界模糊，使得企业组织与外部市场联系在一起，把整个组织的触角伸到了市场的各个角落。企业结构层次将精简化，组织中的等级制度将淡化。对于长期实行科层管理模式的中国企业来说，上述变化将对我国现有工业企业管理模式带来挑战。

从企业外部组织来看，传统以空间集聚、地理集中为特征的产业集群可能逐步向以分散布局、异地协同为特征的虚拟集群演变。未来，借助于发达的信息、通信手段以及网络平台，产业集群的集聚范围、内容和形式会快速变化，传统的地理集群的空间局限正被逐渐突破，并形成网络意义上的集聚。这可能会对地方经济发展带来较大影响。

从支撑企业发展的要素来看，未来劳动力、土地、资本等传统要素在支撑企业发展中的作用会下降，创新要素发挥的作用会越来越大。而我国工业企业原始创新不强问题由来已久，建立企业、区域、国家多级创新体系非常紧迫。

3、对支撑工业发展的制度安排带来挑战

当前，我国工业发展的制度安排与未来新的产业发展要求并不适应。主要表现为以下几点：

第一，知识型员工要求教育制度做出改变。未来知识型员工将成为核心竞争资源。在第三次工业革命中，大部分生产工作将由机器人承担完成，而剩余的劳动力则需要成为机器维护员、软件设计者，通过操纵智能软件管理机器人完成生产任务。这种生产方式下，生产人员要有很高的知识水平和技能，要对客户的需求做出快速响应，还要具有良好的设计能力与创意。目前我国普通教育和职业教育都存在种种弊端，需要加以完善。

第二，社会化生产需要广泛的参与性。我国现有工业化是一种赶超型工业化。政府和国有资本在资源配置中具有主导作用，民间资本很难介入。未来工业生产组织中的各环节将被无限细分，从而使生产方式呈现出社会化生产的重要特征，我国现有生产分配方式如不改变，将会制约生产社会化。

第三，产品数字化需要加大知识产权保护力度。未来各种数字化产品具有容易复制、传输方便和形态多样的特点，这类知识产权涉及的社会关系、权利内容等都更为复杂多样，这对于确定知识产权所有人和有关权属等带来挑战。在这一背景下，对各类侵权行为的确认以及各类知识产品的保护将变得更加困难。我国知识产权保护意识薄弱的现状如不能做出改变，新工业革命在我国就很难成行。

四、下一步工作建议

（一）加强对第三次工业革命重大问题的战略研究

当前，亟需组织一定人力资源，成立相关课题组，加强对重大问题的战略研究。一方面，深入研究第三次工业革命的内涵特征、重点领域及其影响，正确认识第三次工业革命的内涵特征，特别是可能对我国工业发展带来的重大影响和冲击。另一方面，分析研究支撑第三次工业革命的产业基础、技术体系、创新管理、教育制度等基础条件，为迎接第三次工业革命提供理论研究支撑。

（二）跟踪关键领域技术路线和发达国家发展动向

篇5

中图分类号 X24 文献标识码 A 文章编号 1002-2104（2012）11-0157-08 doi：103969/jissn1002-2104201211024

人与生态系统是共轭关系，人类活动必须在生态系统可承受范围内，同时，人的行为作用于生态系统，时刻影响其阈值变化。不受外力和人为干扰情况下，生态系统因自校稳态机制而无需外界控制，承载力一定。当受到干扰超过稳态阈值后，生态系统走向另一种稳态，承载力也随之变化。人类常常忽视约束自身行为对生态阈值的巨大作用，攻克一项艰难的技术瓶颈（2007年中国财政支出235亿主要用于支持企业节能技术改造项目）的效果，完全可以通过减少人的一次浪费行为而获得；同样，如果人类一直放任粗放的生产和生活方式，再多的新能源和新技术也无法挽救地球一天天“消失”。2011年结束的南非德班气候大会，不仅讨论了全球气候变暖是否陷入失序的困境，更释放出环境保护已经从地区结构调整向全球政治博弈深化的明显信号，标志着对于生态保护和环境可持续发展的研究不得不从防止和缓解人类活动对环境的影响转向研究如何适应全球环境变化的重大转折。约束人类行为是主动适应全球环境变化，促使生态系统恢复或发展到高级状态的有效途径，为实现生态系统的持续安全提供了长效机制。

生态阈值的测度和评价是当前国内外研究的热点，也是生态学的关键科学问题。目前常用的能值分析法、生命周期分析法（SETAC）、生态系统服务功能法和自然资源评价法、生态足迹（ecological footprint， EF）评价法、环境容载力、环境可持续性指标（ESI）等评价方法分别从能流、信息流、物流、资金流以及时间、空间尺度上研究和分析人类活动影响下的生态过程。测度方法的重点和标准不尽相同，结果较难比较和转换，尚无法确切得出生态系统阈值的具体数量，但相关研究均表明，全球生态系统压力巨大，生态安全受到严重威胁[1]。生态足迹指标作为一种衡量自然资本可持续利用的生物物理定量评价工具，将人类对各种资源和能源的消费折算为6类主要的生物生产性土地（指具有生态生产能力的土地或水体）：化石能源地（fossil energy land）、可耕地（arable land）、林地（forest）、草场（pasture）、建筑用地（builtup areas）和海洋（sea），研究维持个人、地区、国家和全球的生存或吸纳人类排放废物的具有生物生产力的地域面积（biologically productive areas）[2]，揭示了人类持续生存的生态阈值。已有研究表明，我国人口密集区均存在明显的生态赤字[3-4]。该方法在水资源、大气成分稳定性以及生态系统美学服务功能等方面的核算存在不足。

自然资源的价值水平与减少人类影响的方法存在显著的相关关系，限制某些人类活动可以提高自然资源的安全性。全球变化人类行为计划（IHDP）从社会科学角度研究全球变化的人类原因，提出全球变化的根源在于人为，高度关注全球化引起的社会安全问题[5]。人的行为方式及构成的行为关系受利益驱动，表现为对需求的满足，生态问题则表现为社会利益结构所决定的均衡、冲突和再均衡的过程。博弈理论常用来分析各利益群体的自然观、环境伦理观及人类价值观，研究公共资源与环境公平性、主体利益关系及各主体行为对环境的影响等问题。管理人类活动是提高社会—生态系统恢复力的有效策略，调整人类活动要比调节影响生态系统结构和功能的自然因素更加实际[6]。通过合理安排和有序组织人类活动，能够使生存环境的总体和尽可能多的局部在人类可以预见的时间尺度上不发生显著退化，甚至持续好转，同时又能够满足当时社会经济发展对自然资源需求，是人类适应全球变化的重要途径[7]。通过环境经济投入产出表，可以反映经济活动对环境所造成的负面影响以及社会为消除这些影响而进行的各种活动[8]。

经济社会发展的行为者是人，承受者虽直接表现为生态系统，但其最终承受者还是人本身。将人为作用下的生态系统可持续性问题凝练为生态阈值的人类行为影响和约束问题，厘清生态子系统和人类行为子系统的相互作用关系，试图回答两个基本问题：①生态阈值与人类行为之间的相互影响关系确实存在吗？②生态系统可持续能力的提高，究竟是减少消极行为（例如，能源消耗的节约）的直接结果，还是人类增加积极行为（例如，环境保护投入的增加）的间接反应？

1 研究指标设计及其遴选依据

人是可持续发展过程中最直观、复杂和能动的关键要素，也是最难衡量和控制的环节，人类行为对生态环境的影响复杂而深远。由于我国尚未形成完善的环境投入产出核算体系，人类对生态环境的正、负行为及其影响难以简单界定。例如，为了保护环境而进行的国家或地区政府财政投资可以计算，而用于宣传环保的社会投入和个人支出很难统计；环境污染所产生的经济损失和治理成本可以计算，而浪费等个体行为加总成为社会行为后的影响鲜有研究。因此，在本研究中，仅选取“环境保护”代表人类对生态系统产生积极影响的正行为，选取“能源消耗”代表人类对生态系统施加干预的负行为，对应地，以人均能源足迹代表生态系统的阈值变化，研究人类行为对生态系统的作用方式和影响程度。

11 能源消耗弹性系数（Elasticity Coefficient of Energy Consumption，ECEC）

能源是一个国家经济增长和社会发展的重要物质基础，能源消费是经济持续稳定增长的重要推动力。工业化时代以来，人类活动对化石能源的大量需求所引致的温室气体排放增加已成为导致全球气候变暖的主要原因[9]。工业化和城市化的发展需要耗费大量的能源，特别是化石能源的大量消耗将直接导致环境的严重污染[10]。中国正处于高速工业化和城市化的进程当中，因能源消费而产生的污染排放中工业部门占80%以上[11]，且高耗能产业消耗资源（水电、煤、石油、天然气等自然资源以及物耗等）的速度最快，对能源的需求量较大，污染排放占据了工业部门排放的90%以上[12]。因此，以“能源消耗”作为代表人类对生态系统施加的各种负行为的系统集成指标，是有科学依据的。

能源消耗的总量反映一个社会经济组织发展中对自然资源的使用数量。相比于总量指标，以能源使用效率来衡量经济增长和能源消费之间的关系，更加具有现实意义。经济增长与能源消费之间存在以下4种关系：①从经济增长到能源消费的单向因果关系，即非能源依赖型经济，经济增长会带来能源消费的增加，但能源消费的增加不会带来经济增长。对于这种经济类型，节能政策的实施对经济增长的负面影响可能就很小[13]；②从能源消费到经济增长的单向因果关系，即能源依赖型经济，依靠能源消费增加拉动经济的增长。节能政策所导致的能源消费的降低可能会显著影响经济增长[14]；③经济增长与能源消费之间不存在因果关系，没有必然的联系；④能源消费与经济增长之间存在双向因果关系，即经济增长与能源消费互相依赖型的。能源消耗弹性系数反映能源消费增长速度与国民经济增长速度之间比例关系的指标，等于能源消费量年平均增长速度与国民经济年增长速度之比。选择能源消费弹性系数作为人类负行为的代表指标，说明由于人类经济社会发展过程中生产生活的能源消耗给生态系统带来的负面影响程度。

12 环保投资弹性系数（Elasticity Coefficient of Environmental Investment，ECEI）

2008年，中国统计的名义环境保护投资已经达到4 490 亿元，占当年GDP 的149%。但是，多年来环保统计中存在的一些基础性问题尚未解决，突出表现在环保投资的内涵界定不清。一般来说，中国的环保投资主要包括工业和区域污染防治、环境基础设施（如城市污水处理厂）建设以及环境保护机构能力建设等内容，通常不包括生态建设的投资[15]。因此，中国的环保投资通常也称为环境污染治理投资，是指在工业污染源治理和城市环境基础设施建设的投资中，用于形成固定资产的资金，包括工业新老污染源治理工程投资、建设项目“三同时”环保投资和城市环境基础设施建设所投资的资金。

根据我国统计年鉴的数据口径，从1996年开始引入统计“环保投资”总量指标。同样，为了更加客观地反映环保投资在经济社会发展中的作用和效率，参考能源消费弹性系数来构造环保投资弹性系数。环保投资弹性系数反映环保投资增长速度与国民经济增长速度之间比例关系的指标，等于环保投资年平均增长速度与国民经济年增长速度之比。选取环保投资弹性系数代表人类对生态系统产生积极影响的正行为，说明由于人类经济社会发展过程中通过环境保护和污染治理等积极行为，给生态系统带来的正面影响程度。

13 人均能源足迹（Percapita Energy Ecological Footprint，Percapita EEF）

自然资本管理是可持续发展的核心，有效的管理依赖于对自然资本的准确度量。研究表明，能源足迹在生态足迹中占很大比重[16-17]，是影响生态足迹大小的最主要因素。如美国与德国都是发达国家，1999年美国人均生态足迹（97全球公顷，ghm2）是德国（47 ghm2）的206倍，主要是因为生活方式和能源消费不同的结果[18]。WWF等最新的《2006地球生命力报告》指出，人类的能源足迹增长最快，2003年超过1961年的10倍，几乎占到6类总生态足迹的一半（48%）[19]。由于社会、经济、科技、生产、日常生活等众多因素的变化影响着人们的能源消费、决定着能源足迹的大小，揭示能源足迹的变化规律和影响因子，找出影响能源足迹增长的主要因子，为人类降低能源足迹、减少环境影响（生态足迹）提供可行的途径和方法很有必要。

以人均能源足迹为目标序列，代表生态系统阈值的变化趋势，以能源消费弹性系数和环保投资弹性系数作为参考序列，通过关联分析研究生态子系统和人类行为子系统发展趋势的相似或相异程度，研究人类行为对生态阈值的影响程度以及约束人类行为的效率。

2 上海市Percapita EEF、ECEC、ECEI计算

上海作为高度城市化和工业化的区域，属于典型的人工自然生态系统，人类各种生产生活行为对自然生态系统的影响最为显著。

21 Percapita EEF的两种算法

采用碳汇法[20-21]计算上海市1978-2010年的人均能源足迹，即每消费单位化石能源所释放的二氧化碳所需要的林地吸收面积（水电不释放二氧化碳，其生态足迹计算是以建设水电站等设施所淹没的土地面积计算）。由于森林对温室气体吸收能力是以热量为表征的，需要先将化石能源消费量按其燃烧效率转化为热量[22]。在计算不同能源消费项目的生态足迹时，采用Wackernagel[23]等所确定的煤、石油、天然气和水电的全球平均土地产出率：55 GJ/hm2、71 GJ/hm2、93 GJ/hm2、1 000 GJ/hm2，将能源消费所消耗的热量折算成一定的化石能源地面积。按照能源消耗统计口径的不同，采用以下两种方法计算并分析上海市的人均能源足迹。

算法一：

根据统计年鉴数据，选取工业能源终端消费量的数据，将所有能源转换为标准煤进行能源足迹测算。折算系数及转化标准如下：1 t原煤=0714 3 t标准煤，1 t原油=1428 6 t标准煤，1 m3油天然气=133 kg标准煤，1 kWh电力=0229 kg标准煤。测算的结果见图1。

根据上海市能源消费种类的不同，按照电力、燃料油、焦炭和原煤四种主要能源分类，根据不同能源的全球平均土地产出率系数，计算1978-2010年的上海市分账户能源足迹并加总，作为上海市的人均能源足迹。测算的结果见图2。

上海市人均能源足迹的变化趋势可以归纳为：①人均

能源消费足迹存在阶段性特征。20世纪80年代至90年代初逐步增加，90年代中后期平稳下降，近5年有所上升。②人均能源足迹的构成发生了变化，由原煤足迹为主，逐渐向以焦炭为主、燃料油减少、电力增加的能源足迹结构转变。③电力的全球平均土地产出率系数比原煤高，此类能源消耗所占比例越多，人均能源足迹的数值越小。研究期内，上海市四种主要能源消耗中，只有电力消耗量保持持续上升，随着能源消耗结构的进一步转变，电力足迹将会继续增加。

22 能源消耗弹性系数（ECEC）的计算

能源消费弹性系数代表人类对生态系统产生消极作用的负行为，说明人类经济社会发展过程中由于生产生活的能源消耗，给生态系统带来的负面影响程度。根据上海市统计年鉴，以1978-2010为研究期间，计算能源消耗弹性系数（见图3）。

研究期间，上海市能源消耗弹性系数呈现周期波动趋势，表现出明显的阶段性特征：①改革开放之初，能源消耗弹性系数小于1，能源消耗的增长速度慢于经济增长速度；②20世纪80年代中后期至90年代初期，能源消耗弹性系数多次大于1，我国经济增长对能源消耗的依赖最为显著。特别是1986年，能源消耗系数为205，说明GDP增加1个百分点，需要增加2个百分点的能源消耗；③90年代中后期，伴随着经济的快速增长（平均增速1257%），能源消耗的增长速度持续下降（平均增速443%），能源消耗弹性系数平稳下降；④2000年以后，由于经济增长速度逐步放缓，能源消耗弹性系数呈现上升趋势。

23 环保投资弹性系数（ECEI）的计算

环保投资弹性系数代表人类对生态系统产生积极作用的正行为，说明人类经济社会发展过程中由于环境保护和污染治理，给生态系统带来的正面影响程度。由于我国对环保投资在统计口径上的数据收集较晚，选取1996-2010年作为研究期间，计算环保投资弹性系数（见图4）。

研究期间，上海市大部分年份的环保投资弹性系数大于1，相比于经济增长的速度，环保投资的增长速度更快。但是，环保投资弹性系数的数值越来越小，从1996年的367，即GDP增长1个百分点，环保投资增加367个百分点，到2010年的103，可以看出，上海市用于环境保护的资金投入的实际增长速率是下降的。这与上海市逐渐调整产业结构有着密不可分的关系，通过产业升级将资源消耗和环境破坏的落后产业转移或淘汰，是造成主要用作污染治理费用的环保投资增长速度放缓的可能原因之一；但对比同时期能源消耗弹性系数的增加趋势，不能排除城市在经济发展中过早享用环境改善的红利，忽视或减少对环境保护的持续投资，采用加大能源的消耗拉动经济的快速增长的可能性，迫切需要引起高度的重视。

3 上海市Percapita EEF、ECEC和ECEI的灰色系统分析

31 灰色关联度

灰色系统分析用灰色关联度来描述系统要素间关系的强弱、大小和次序，从而分清主导要素和潜在要素，分清优势和劣势，为分析评价系统发展提供相关的信息。灰色关联度反映两个系统或系统内各要素间变化的方向和速度的关联程度。如果样本数据反映出两要素变化的发展态势基本一致，则关联度大，表明该要素是系统发展的主要影响因子；关联度小，说明系统发展不受或少受此要素影响[24-25]。

根据前文分析，以人均能源足迹代表生态系统的阈值变化，研究人类行为对生态系统的作用方式和影响程度，组成一个母要素Y0（t）（参考数列）。

Y0（t）的样本值：Y0（t）={ y0（1），y0（2），…，y0（t）}，t=1，2，…，n （n为时间序列个数）

以“环保投资弹性系数”代表人类对生态系统产生积极影响的正行为，以“能源消费弹性系数”代表人类对生态系统施加干预的负行为，组成两个子要素Yi（t）（比较数列）。

Y1（t）的样本值：Y1（t）={y1（1），y1（2），…，y1（t）}，Y2（t）的样本值Y2（t）={y2（1），y2（2），…，y2（t）}。

能源消费弹性系数与人均生态足迹是正向变动的，能源消费弹性系数越大，对能源的使用数量和速度越高，对生态系统的占用也越大，即人均能源生态足迹越大。需要注意的是，环境保护作为人类干预生态系统的积极影响，随其数量的增加，通常会给生态系统带来正面的作用。也就是说，环保投资的越多，生态系统的承载能力趋向改善，人类能源消耗占用的生态足迹相应地减少，即环保投资弹性系数与人均能源足迹之间是反向变化趋势。故在灰色关联度计算中，需要对环保投资弹性系数取倒数进行研究，才能科学地考察数据之间的相关关系和经济社会发展中的实际意义。

将原始数据进行无量纲处理，以减少随机要素的干扰。设X0（t），Xi（t）分别为经过无量纲均值化处理的母要素和子要素的样本值，表示为：

X0（t）={x0（1），x0（2），…，x0（t）}，Xi（t）= {xi（1），xi（2），…，xi（t）}；t=1，2，…，n， i=1，2。

X0（t）与Xi（t）在第t点的关联系数可以由公式（1）计算。

ξ0i（t）=minimint|x0（t）-xi（t）|+ρmaximaxt|x0（t）-xi（t）|

|x0（t）-xi（t）|+ρmaximaxt|x0（t）-xi（t）|

（1）

式中|x0（t）-xi（t）|=Δi（t）成为第t点X0（t）与Xi（t）；mint|x0（t）-xi（t）|为第1级最小差；

minimint|x0（t）-xi（t）|为第2级最小差；maximaxt|x0（t）-xi（t）|为两级最大差；ρ∈（0，1），为分辩系数，通常取ρ=0.5。

用公式（2）计算灰色关联度。

γ0i=1n∑ni=1ξ0i（t）（2）

32 人均能源足迹X0（t）与能源消耗弹性系数X1（t）的灰色关联分析

1978-2010年期间，将所有能源消费折算为标准煤后得到的单一帐户人均能源足迹与能源消耗弹性系数之间的灰色关联系数为0710 3，两个因素的变化方向相同，趋势基本一致，有密切的相关关系。事实上，能源消耗弹性系数体现着能源消耗的速度领先或落后于经济增长的速度，是相对指标，能源消耗弹性系数越大，经济增长对能源的依赖程度越高，势必会导致人均能源足迹的生态占用越大。

按照原煤、焦炭、燃料油和电力等4类上海市工业企业主要消耗的能源种类，建立人均能源足迹帐户，构成上海市的人均能源足迹与能源消费弹性系数的灰色关联矩阵（见表1）。

1978-2010年期间，上海市人均能源足迹与能源消费弹性系数之间的灰色关联系数为0603 9。由于燃料油和电力的全球平均土地产出率系数比原煤高，在分帐户人均能源足迹的计算和汇总过程中，这两类能源消耗所占比例越多，相比单一帐户，人均能源足迹的数值越小，对应地，与能源消耗弹性系数的关联度也会偏小。根据表1，对上海市人均能源足迹影响最大的是原煤足迹（0904 5），其次为焦炭（0892 0），电力最小（0654 8）。研究期内，上海市能源消费结构以原煤消耗为主，而原煤的全球平均土地产出率最低，为55 GJ/hm2，以原煤消费为主的能源结构导致人类经济社会发展对生态系统的资源占用较大。与能源消费弹性系数的关联度最为密切的能源足迹为电力足迹（0739 0），是与能源消费弹性系数变化趋势最相似的，对其影响最显著的能源消费类型，说明电力消费是拉动上海市能源消费增长的最主要因素和推进经济增长的最依赖能源。

33 人均能源足迹X0（t）与环保投资弹性系数X2（t）的灰色关联分析

1996-2010年期间，将所有能源消费折算为标准煤后算得到的单一帐户人均能源足迹与环保投资弹性系数之间的灰色关联系数为0667 1。由于对环保投资弹性系数采用取倒数计算灰色关联度，结果说明环保投资弹性系数与人均能源足迹两个因素的变化方向相反，即环保投资弹性系数越大，人均能源足迹的生态占用越小，加快环保投资对能源消耗的减少起了一定的作用（见表2）。

1996-2010年期间，分帐户的人均能源足迹与环保投资弹性系数之间的灰色关联系数为0638 7。将表2和表1对比分析发现，上海市的人均能源足迹构成发生了一定的变化，对其影响最大的是焦炭足迹（0948 8），其次为原煤足迹（0931 3），电力足迹最小（0702 7）。人均能源足迹与各能源足迹的关联度均大于1978-2010年时间尺度下的数值，说明人均能源足迹与各能源足迹的变化趋势更加一致，相互关联更加密切。焦炭取代原煤成为与人均能源足迹变化趋势一致性最显著的能源种类，随着能源消耗结构的转变，电力足迹将会进一步增加。与环保投资弹性系数变化趋势最相似、关联最密切的能源消费类型是电力足迹（0685 3），由于对环保投资弹性系数取倒数计算灰色关联度，说明环保投资增长越快，电力消耗的生态占用越小，电力是上海市环境保护和污染治理投入产出效率最高的能源种类。

34 X0（t）与X1（t）、X2（t）的灰色关联分析

以人均能源足迹X0（t）作为参考数列，以能源消费弹性系数X1（t）和环保投资弹性系数X2（t）组成比较数列，通过灰色关联系数，可以反映生态系统和人类行为系统内各要素间变化的趋势，从而找到影响生态系统发展的主要因素（见表3）。

根据表3，人均能源足迹与能源消耗弹性系数的关联度均大于其与环保投资弹性系数的关联度，这说明，与生态系统的变化趋势更为一致的行为系统因素是能源消耗。能源消耗比环境保护对生态阈值和承载能力的影响更为显著，是影响生态系统可持续发展的主要因素。

目前，中国的环保投资主要用于环境污染治理，属于典型的“终端治理”模式和“事后控制”策略，由于环保投资作用于生态系统的路径长、层次多、时间滞后和传导损耗等原因，虽然会对生态环境的改善产生积极的作用，但直接影响有限。

4 结论与讨论

通过选取“环境保护”代表人类对生态系统产生积极影响的正行为，“能源消耗”代表人类对生态系统施加干预的负行为，人均能源足迹代表生态系统的阈值变化，研究生态系统和人类行为系统的相互作用关系和影响程度，可以得出以下结论：

（1）生态阈值和人类行为之间的相互影响关系是确实存在的。生态系统的承载能力受到人类各种行为的影响。虽然生态承载力在一定时间内处于相对稳态，但通过灰色关联度的分析表明，无论是人类对生态系统的污染、破坏和消耗，还是对于环境的保护、治理和恢复，都会引起生态系统承载力的动态变化。

（2）人类生产生活中的资源消耗对生态系统的作用是直接而显著的，生态系统可持续发展能力的提高，受到人类积极行为（环境保护）增加的影响较弱，直接减少人类的消极行为（能源消耗）是约束人类行为有效率的方式。保护环境和恢复生态健康有效的方式是从根本上减少资源的消耗数量和消费速度，从这个意义上，“节能”的效果大于“减排”。

（3）进入21世纪以来，上海市的能源消费总体呈现加速趋势，环境保护资金投入的实际增长却放缓，而人均能源消费足迹有所增加。城市发展过程中，特别是在产业结构升级期间，经济快速增长需要新的动力源，可能导致对环境保护的持续投资减少，对能源消耗依赖性增强的粗放式发展模式很可能卷土重来，削弱甚至威胁生态系统可持续能力。

（4）上海市人均能源足迹的各种能源种类中，电力足迹与能源消费弹性系数和环保投资弹性系数的变化趋势最相似，关联度最高，相互影响最显著。电力既是上海市能源消费增长的最主要因素，也是环境保护的资金投入产出效率最高的能源。目前，上海市人均能源足迹构成中电力足迹所占的比重最小，增加电力消耗以代替原煤等初级能源是上海市能源结构调整和环境保护的方向。

（5）人类行为对生态环境的影响复杂而深远，正、负行为的内容、判断标准及其影响范围难以简单界定。有些负行为的影响是显性的，可以即时发现并约束；更多的影响则是隐性的，需要经过较长的时间，经过复杂的路径作用到生态系统中。而环境保护的资金投入、技术创新和政策导向等积极行为对生态系统的影响效率，也缺乏有效的评估机制。同时，国家和各级政府的环保支出便于统计，而公共组织、企业和个人的行为对生态系统的影响缺乏基础数据收集和统计调查，使得一些环保公共政策的实施效果缺少科学的预测。构建完善的国家、地区、部门和企业环境投入产出核算体系，为约束人类行为、制定生态管理公共政策提供科学的、量化的方法和依据。

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Grey System Analysis of Energy Consumption， Environmental Protection and Ecological Footprint

LIU Huimin

（School of Economics and Management，Tongji University，Shanghai 200092，China）