当前课程知识点:新城市科学 > 5. 数字孪生城市:虚实相生的未来 > 5.2 数字孪生城市的系统认知 > 课程视频
关于数字城市的这个系统认知
就刚刚说的
我这里要讲一下就是
还是从系统的角度
我们其实现在就想
有什么东西不是系统吗
怎么看系统呢
第一 你看对照一下
由不同的部分组成
同学们上学
这一个教室里面的不同的个体
相互影响和联系的
所以就是说
其实系统也有很多种
一种是机械系统
其实机械系统
最比较明显的是抽水马桶
你摁下去水
水位不够了它自己再上来
它是个机械的
因为它到那个点它就变
生态系统和社会系统
不一样的点就是它都是活物
就很多活物组成的
当然人更加复杂
因为人与人之间
还会有文化 有观念
比动物更复杂
另外一个分法就是
简单系统和复杂系统
就简单系统可能它的主体
是个死物
就一推一动两个零件
复杂系统更多的是
我在影响你的过程中
我自己也在变
你的反应也影响我了
就其实是一个互为因果的过程
没有亦因亦果
就是我既是因又是果
不断的这种循环的一个过程
所以这里面提到就是一个自组织
就是因为我动你也会动
你动又会影响我动
其实它中间会有一些
不受外力影响
我自己就会有一些自组织
其实这一块
就是有很多研究这个的
他们都是拿动物做实验
比方说拿好多条鱼
发现鱼的游动
其实它中间是有规律的
然后包括还有拿什么什么
其他的什么苍蝇做实验的等等
自适应就是
它环境变化的时候
我自然会变化
其实城市是一个很明显的
我们每个人在城市中
是不断地在适应环境
同时我们自己也是环境的一部分
所以它最终
它这个系统
它会有一些隐形的秩序
其实就是它的一些发展的规律
我们自己可能不是摆在明面上的
为什么一个新城建设起来
有些新城人口就很快聚集进去
有些就没有人去
它背后是有一些隐形的规律的
所以我这里就说
就为什么我们现在要系统认知
就刚刚我们说的
就从农业社会
工业社会到信息社会
其实是一个从低度信息化
到高度信息化
和从一个弱连接
到一个强连接的这样一个状态
我们可以看农业社会什么样子的
农业社会基本上就是
一个村 一个家族顶多这样
一辈子可能
他都不会跨出他的郡县
彼此之间的交往也是非常简单的
就是家族的这些人
而且极其有限的数据和信息
是掌握在帝王
那个统治阶级的手里
甚至在某些阶段
读书是老百姓不允许的
只有贵族大夫的家里才会有书
特别是在印刷术没有出来的时候
那书都是抄的
没有仆人是抄不起的
然后第二个到工业社会
这里的话基本上还是
影响不深的这种情形下
做独立的决策
因为社会的变化也慢
比方说我告诉你一个事情
可能你可以想很久
信息社会就有一点
我们现在就明显感觉到
我们每个人都可以在网上发声
每个人都可以说
你也不知道它是真是假
反正你最后什么也不敢相信了
我觉得因为每个人
都是信息的生产者
所以说在这种
大家都是高度联动
包括不确定的事
我们无法
就是靠捕捉几个有限的变量
就来做决策
也没有时间来直面
汹涌而来的信息洪流
基本上都要求你迅速地做出反应
实际上现在这个社会
我经常看到就是
汹涌的民意和滞后的反应
其实这个过程就是因为
我们还没有习惯
这种信息社会的节奏
所以说我们现在就讲
在这个社会我觉得有几点
第一 我觉得信息爆炸
就为什么导致这复杂性的剧增呢
就是我们每个个体
都有自己的信息
我们之间互动的频次也很高
交往也越来越密集
所以说我影响你
你影响我的频次 深度
各方面都非常的明显
就不像以前我比较简单
1+1可以等于2
现在我1+1肯定不等于2
因为我们之间的互动是非常多的
另外一个
同时我们的智慧也碎片化了
就是我们现在
每个人掌握的信息
虽然绝对量比以前多
但是在整体的数量的
这个比例来说
其实我们每个人
都掌握的那么一小块
但是我们以为
我们掌握的是全部的真理
所以我们每个人发声的时候
都觉得我说的就是真的
第三个就是
为什么讲共同想象 人心更分散
之前那个《人类简史》那本书说
就是人类之所以能战胜一些
比我们体力还强的动物
就是因为人类会共同想象
因为共同想象我们能合作
但是现在你会发现
无论是中国还是世界各国
这个社会分裂的这种现象
是很明显的
国外也在社会分裂
我们也在社会分裂
我们对一个事情
同样对一个事情我经常去看
不同自媒体的文章
就整个社会是非常分裂的
所以说我觉得
在这样一个时代的话
其实我们可能要
具备更系统的认知
实际上刚刚那种社会的特征
其实体现在我们城市的角度就是
你会发现 第一
我们现在城市的主体是分散的
每个人都有不同的诉求
但是我们中间去做规划
实际上做规划建设
都是一个智慧集成的过程
但实际上你的规划到底有多少
把这个多样化的诉求体现进来了
实际上没有
我们更多的可能是
我们专家技术的一个想法
或者是领导的一个想法
就如果这个过程是
就是这一节是脱节的
这一节也是脱节的
其实最后你会发现
你的规划建设
运营和管理的有效性
是大打折扣的
这里我们就 我拿了北京
比方说它整治那个胡同的时候
我的这个城市的主体
我是有适应性的
你不是封了我吗
我照样可以营业 我开个小门
对 我做个不是说
是因为它本身
如果这个胡同里面
我都没有吃小吃的需求
没有理发的需求
你在拆掉我之前
我不远处就有一个
你觉得环境又好
各方面的一个便利中心
大家都有需求
可能他也没生意了
因为那边更好
但是如果你只是说
我把这些都封墙封住
他该吃早餐还要吃早餐
他该要便民需求还要便民需求
实际上我们当时想
并不是说封是不好的
如果从系统的角度考虑
商务委跟这个城管
应该同时行动
商务委先把这些需求
找一个更好的替代方式来满足
然后城管再去整治这些
而不是我整治完了
我也不管你是不是还有这个需要
我们觉得就是这个城市的复杂性
其实超过了任何一个专业
一个学科的专业极限
其实专业协同
和跨界创新成为必需
就是因为现在
正好处于这样一个新思潮
新技术的过程中
如果你能比你本专业的人
更跨出去了解一步
其实你能做出
很多创新的这个东西
这里我们经常看就比方规划学
可能现在也不仅仅看到空间
但以前肯定更多的谈空间
我们经济学一看
以前就是你产业
产业发展怎么样 产业集群
然后建筑学可能更多的是
设计地标这种空间
然后地理学肯定就是区域
包括一些自然地理
社会学就看到人群
这个人群是个什么状态
它们的结构
政治学就肯定看到权利
所以说每个人的视角
其实就像这张图一样
你说我们看的是不是真的呢
我们都是城市的某一个侧面
都对
实际上我们现在的
学科之间的这个跨学科合作
是个什么情况呢
经济学说你看你那规划
就只盯着空间你不对
然后社会学就觉得
你看你光提产业
人的需求你不解决
大家都觉得你说得不对
实际上我们当时想
盲人摸象的这些瞎子
如果在一块相互交流一下信息
拼凑起来肯定每个人都能猜出
这是一头大象
就是因为大家都觉得
自己说的是对的
别人说的是错的
所以大家都觉得
自己掌握的是真相
所以现在就讲
城市是一个复杂系统
其实最简单形象的一个说法就是
其实机械还原的意思就是
我可以不断地把这个系统拆解
拆解的情况就是
我随时可以把它拼起来
就像一个飞机一样
我拆完之后也可以拼起来
基本上1+1大于2
不会有任何变动
但是复杂系统就是
因为我们每个主体之间
都是不同的方式在相互作用
可能最后聚合下来整体
你就像人
我如果把人
胳膊是胳膊 腿是腿
给他拆开之后
你说还能拼成一个人吗
肯定拼不出一个人了
就这样一个
所以说它这个复杂系统
导致城市好多这种事情
不是我们可预见的
它可能突然就爆发出来
这样一个问题
就像我们雾霾
我们之前觉得北京有沙尘暴
突然沙尘暴治好了
刚happy没几年雾霾来了
就这样一个
就是我不知道这个变量相互影响
最终什么时候引发这个问题
这个我不具体说了
因为实际上这里面跟
就是很多物理学
包括一些理工科它们都在学
就是几代系统论
其实我这一块
一直关注的是圣塔菲学派讲的
这个复杂适应系统
因为它主要的是
他提出了一个叫适应性主体
他说这个系统中的组成部分
这个东西也是有适应性的
它会变的
实际上这种方式
就比较有利于来研究社会系统
尤其是城市这样
因为人是会变的
它不是简单的这个物理现象
这里是
这个网页大家可以记一下
这是国外一个学者
他把整个系统论
发展的各种分支列了一下
其实从最开始的这个
就是一般系统 系统科学
到控制论等等
中间复杂系统理论 自组织
最后大家会发现
现在我们比较流行的
比方人工智能
包括大数据很多
都在这个系统的分支上面
就是因为它都在
把这个事物
当作一个系统来研究
所以它不是传统的切割式
或者是1+1还原式
它是一个脉络在不同的
就实际上在规划界
也有很多在研究什么自组织
包括这个分形等等
这个大家可以关注一下
然后这里我再讲
就刚刚我们主要关注
圣塔菲学派的这个复杂系统
它的适应性造就复杂性
就是因为主体之间不断地互动
适应环境的过程中
最后造成这个系统
其实是很复杂的
这个复杂性
它其实更多的简单讲
就是它的整体不等于部分之和
它部分之和
得出来的这个整体的特征
是个体所不具有的
它这里简单的
就是它认为所有的复杂系统
它提出了一个认知的框架
就是任何一个复杂系统
你如果去认识它的话
实际上你去完全计算
是很难计算的
所以它提出的是一个认知的概念
就是你面对一个复杂系统
你就用这些要素去考虑它
基本上你再考虑的要素
也不会超过这些
但是这些要素
在不同的学科都有非常侧重
比方说以适应性主体为起点
如果我们研究社会系统
更多的是人
研究人有两个大的学科
一个是社会学
它研究的是人群
还有一个就是心理学
研究的是个体
然后心理学又有社会心理学
又有个体心理学
所以说你了解复杂系统
它的这个认知框架之后
其实你很合适
去做这个跨学科的研究
另外一个就是
有利于你自己去形成一个
比较体系性的这个知识结构
现在基本上
我看东西有个特点就是
我一看这个地方我大概就
这在讲系统的某一个要素
它可能不是系统中的
一个专业数据
它四个特性就是
主体之间肯定会聚集
形成一些小的子系统
然后包括系统之间
刚刚讲的互动1+1大于2
是个非线性
包括主体与主体之间互动
它是有这个流的 无论是
就现实中如果是经济学
就经常喜欢讲资金流
什么人才流等等这种
包括多样性
三个机制标志就是
人与人之间互动
包括主体与主体之间互动
它不是平均的
它肯定是有选择地互动
我为什么愿意跟他交往
或者是这个资源
为什么愿意到这个地方来聚集
它是有标志的 它是有导向的
其实内部模型更多的就是讲
主体与主体之间互动
它是有规则的
这个规则有可能是制定出来的
有可能是默认形成的
然后最后这个积木块
其实跟主体的这个作用是一样的
就是我们在分析系统的时候
它不是有层级嘛
比方说当我分析
京津冀之间的时候
我可能把北京
就当一个大的积木块去研究
我不会一下子研究到
河北跟朝阳区的关系
那可能就是有时候我们讲
把爷爷辈的问题
跟孙子辈的问题混在一起了
但是它的小系统
一定是服从大系统的
京津冀协同化的怎么弄
肯定决定了
北京下面的朝阳区怎么做
它有一个这样的
所以它积木块更多的就是
怎么把系统的层级给它分清楚
所以这里我快点说一下
就是以城市主体为认知起点
就是我们去研究城市的时候
要去认知城市主体
当然最开始我也认为
城市主体可能就是人
但是后来我发现
物联网来了之后
为什么我们把城市的这个
与人活动紧密相关的城市部件
也作为主体呢
因为它也是会有互动的
比方说桥梁如果超载了它会垮塌
后来就有跟风
就说如果它有物联网
它可能早就知道
它到了临界的系数
可能会有一个预警
然后可能就会提前让这个车
先不通过去了
所以说现在我们之前
只有互联网
我们认为人是主体
现在我们觉得
有物联网跟人的活动紧密相关的
这个城市的部件
其实也是城市的主体之一
然后另外一个就是
主体产生聚集这一块
更多的就讲
实际上龙老师之前你的研究就说
到底哪些范围是真实的城市
实际上那是真实的一种聚集
不是我们行政区划上的聚集
这个聚集形成起来
它是个有机体
它是自己
比方说它的边界很清楚
可能它行政区划它是一个城市
但是它实际上不是一个城市
它跟这个真实城市之间
它肯定就没有那么强的互动
它游离在这个系统的外面
第三个就是
要素的流动是主体互动的载体
就是你们去考虑系统中
这两个主体之间互动的时候
它肯定是有一个载体的
你哪怕跟这个男同学抛个媚眼
这也是有信息传递出去的
绝对不可能
就没有任何中间的载体
你们两个之间就有互动
它是这样考虑
所以现在很多研究这个
包括什么人才流向
其实他在研究互动的这个关系
哪些城市之间到底有多少互动
更多的你看他们
都是通过一些
这个要素的流向去体现的
然后这个标志就是
引导主体有选择地互动
就是它这个主体之间的互动
一定是有导向性的
不是所有的人我都跟你一样好
或者所有的资源
我到每个城市都是一样的
自然像现在
龙瀛老师研究的有收缩城市
也有不断在扩大的城市
为什么那个城市收缩了
资源不去了 人不去了
就像我们现在考虑就是
你们考虑毕业后
你们选择去哪个城市
你肯定是有自己的考量的
你到底是喜欢深圳的创新和年轻
还是喜欢北京的这种
天子脚下文化的厚重
还是喜欢上海的时尚和洋气
其实不同的城市
之所以它的这个风格越来越明显
是因为物以类聚 人以群分
他会慢慢地选择他想要的这种
这个呈现非线性发展就刚刚说的
其实这里也是圣塔菲研究所
一个老师写的这个规模
其实就讲每个城市
其实都有自己的增长指数
它简单地研究就是
这个城市的规模增加一倍
他是以人口作为规模了
它的这个经济学的变量
会增加1.15倍
同样它的负面产物也是一样
但是它的基础设施和资源量
只需要增加0.85倍
它是有一个这个指数级的关系
当然它研究过程中
他把全世界
各个一些城市的数据
他也发现
有些城市的指数是更高的
它这是一个平均指数
有些城市指数是更低的
如果你一个城市的指数
都不呈现这个
实际上你这个城市发展
可能是不太有活力 不太那个的
其实龙瀛老师
你可以研究一下
收缩城市它的指数是什么样
它搞不好它基础设施都要翻倍
它的社会经济变量
可能还是小于1的
另外一个就是
互动的这个规则形成内部模型
这里简单说一下
其实就是这里我之前看
《国家的视角》这本书
它就讲
那些试图改善人类状况的项目
是如何失败的
有一句话就比较打动我就说
其实我们现在被设计
和规划出来的社会秩序
一定是简单的
它忽略了一些真实的生活
和活生生的社会秩序
所以说它最后很多这种
实际上的生产过程
都依赖于一些
非正式的随机的活动
没有在设计中
实际上它讲的就是
它有一些显性的秩序
我们自己弄出来的
法律 规范政策
实际上它下面还有一些道德习俗
和民意的这个区别
就像我们现在新区
是新区吗
它三县有100万的老百姓
三县老百姓他的思想状态
他对很多东西的认识
跟我们在去的这种新区的建设者
他是不一样的
这中间其实是有
肯定将来会有文化的冲突的
现在只是就是说
在拆迁阶段就已经体现出来了
所以我觉得这中间就
最后包括我们的城市化
老百姓要上楼
上楼之后以前我们去调研就发现
特别好的小区然后上楼之后
花坛全刨了 种大葱 种蒜
因为这是他的生活习惯
他觉得你给我种花
还不如给我一点
那个种菜地的地方呢
但是同时
我们又发现一些很洋气的社区
像上海 包括成都在试行
我们搞都市农园 对吧
实际上有很多这种
很有意思的这个现象
然后最后一个就是
系统可拆封为积木块
这里讲就是我们每个系统之外
都有更大的系统
其实我们去思考问题也是
系统之内又有内部的子系统
还有平行的系统
就我们去研究区域的问题
也是一样的
我们京津冀之外
可能我们京津冀 长三角 珠三角
在整个国家战略里面
它各有各的问题和使命
然后在京津冀里面
它又有不同的问题
然后再到北京
北京的通州
跟现在不同的区之间的关系
又是一个系统
它是不断地往下伸的
但是你有时候只是就
我们为什么经常说
我们要跳出什么看什么
实际上就是
我们站在这个层面
去解决问题是无解的
跳出去之后
从更大的系统发现它的问题
可能我们到下一个层次的系统
我们能更明白一些
它到底要干什么
这几个系统
是从城市管理服务的角度来分的
实际上就不同
不是说积木块
是根据它的这个研究目的来分的
假设你研究的
不是城市的公共管理服务
你研究的是
比方说人与自然的关系
可能你的分法又不一样
你可能又会有什么
社会系统 生态系统等等
但是这些系统我们自己觉得就是
它的分法
最好是它中间的这些
刚刚说到的复杂系统的要素
在不同的系统中都是同时存在的
你就好去找不同系统之间的接口
像这几个概念它不是分散的
就是它是一系列串起来的
它如果只看到比方说有一些
一谈系统我谈到了主体
谈到了涌现 我又不谈其他了
可能他看到这个系统
也是一个侧面
基本上讲的这一个
这八个概念基本上是贯穿一体
你再去想别的概念基本上
你很难再找到所有系统有共性的
那本书你们可以去看一下
它的第一章还是容易读懂的
因为基于这个认识
我没有放那种技术框架
就是因为我们认为
物理城市是个复杂系统的话
它有这些系统的分析要素
实际上它是努力地在把这些要素
有些是要数字化
有些是要通过
可视化的方式呈现出来
有些是要通过智能化的方式
把它识别出来去干预
比方说标志 内部模型
都是可以去干预的
最后形成这种现实中的
数字信息实时更新
然后数字城市知识
和智能的交互反馈的一个过程
这是从一个逻辑的角度来提的
这里我就不具体说了
就是它的全面的数字化
到底是哪些东西的数字化
现在我们也在讲就是
你数字化是所有的
只要见到就数字化呢
还是将来真的是用得着的
其实是要有一个选择的
因为每一个数字化后面
都是有一大笔的信息化
包括这种投资的
你如果弄的数据
其实是没有任何意义的也不行
比方说我们非得把这个
路沿石给它数字化 有意义吗
当然我路沿石
如果跟车路协同联系起来了
它就有意义了
然后第二个就是
可视化呈现非线性
这个是找的网上的这个
其实我自己感觉
最需要可视化和多样化的
更多的是
假设我作为一个城市市民
我自己就有一个平台
我想查什么问题
它能把可视化的这个结果给我
让我更好地去判断
其实我觉得
这个可能比给市长更有效
然后还有一个就是
动态识别中间的
一些互动的标志和内部模型
就刚刚讲的
我们更多地能知道
到底系统中间
这个公民之间有这种互动
到底是因为一些什么因素影响的
实际上就找到一些
关键的这种影响的变量
最后一个就是城市系统
我们认为积木块
有一个灵活的解构和智能的耦合
就是它肯定不是一个
单一的城市模型
实际上我们现在跟有一方在合作
我们在做一个城市的块数据平台
上面是有一个智能
就是各个方面智能模型的
一个模型集
你可以根据你的需要去选择那个
当然你在上面还可以有插件
还可以不断去开发
它其实也是提供了一个
开源的一个工具
这是我们目前在做的一个方向
就是我们避免
把这种竖井式的这个方案
最后变成一个
可以灵活耦合的这样一个矩阵
-1.1 城市及城市科学的发展演变
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-1.2 新城市科学的提出
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-1.3 相关研究机构 、期刊和课程
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-1.4 变化中的城市
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-课程讲义
-课后讨论
-课后练习1
-2.1 城市概念的定义
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-2.2 城市正在发生的变化:驱动力
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-2.3 城市正在发生的变化:产品/服务
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-2.4 城市正在发生的变化:城市空间
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-课程讲义
-课外阅读
-课后讨论
-课后练习2
-3.1 为什么强调地理思维
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-3.2 地理思维应用的基础
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-3.3 如何应用地理思维
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-3.4 课堂提问
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-课程讲义
-课外阅读
-课后讨论
-课后练习3
-4.1 我所理解的新城市科学
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-4.2 新城市科学的机遇
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-4.3 新城市科学下的规划治理
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-4.4 新城市科学下的社区实践
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-课程讲义
-课外阅读
-课后讨论
-课后练习4
-5.1 从数字孪生到数字孪生城市
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-5.2 数字孪生城市的系统认知
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-5.3 数字孪生城市的实践突破
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-课程讲义
-课外阅读
-课后讨论
-课后练习5
-6.1 前言
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-6.2 机器学习
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-6.3 深度学习
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-6.4 城市科学当中的应用
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-6.5 课堂提问
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-课程讲义
-课外阅读
-课后讨论
-课后练习6
-7.1 前言
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-7.2 物联网(1)
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-7.3 物联网(2)
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-7.4 基于物联网的相关案例
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-7.5 基于穿戴式设备的相关案例
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-课程讲义
-课外阅读
-课后讨论
-课后练习7
-8.1 前言
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-8.2 智慧城市:ICT技术驱动的空间变革
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-8.3 智慧城市:从大脑到神经系统的改造之路
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-8.4 城市数据:从问题洞察到管理与运营工具
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-8.5 课堂提问
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-课程讲义
-课外阅读
-课后讨论
-课后练习8
-9.1 数据介绍
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-9.2 商圈识别、分类与评价
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-9.3 项目介绍与产品升级
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-9.4 课堂提问
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-课程讲义
-课外阅读
-课后讨论
-课后练习9
-10.1 人本尺度城市形态:定义
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-10.2 人本尺度城市形态:理论
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-10.3 人本尺度城市形态:方法
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-课程讲义
-课外阅读
-课后讨论
-课后练习10
-11.1 大数据+城市科学
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-11.2 计算社会科学:方法论
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-11.3 计算社会科学:方法与议题
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-11.4 计算社会科学:前沿应用
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-课程讲义
-课后讨论
-课外阅读
-课后练习11
-12.1 未来城市:空间干预与数字创新
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-12.2 未来城市:认识论和方法论
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-12.3 案例分享
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-课程讲义
-课后讨论
-课外阅读
-课后练习12
-课程视频
-课后讨论