时事分析 | 创新及科技发展 | 2019-04-01 | 《星岛日报》

将神经科学应用于城市规划的潜力



智经早前撰文,提及3D技术可如何被应用到城市规划,例如透过3D实景城市模型,评估不同规划设计方案对周边环境的影响。[1]不过,随着科技进步,它对城市规划的潜力,未必限于分析设计方案,还可能透过分析人们身处不同环境时的心理,塑造一个更贴心的城市。这种看似「狂想」的城市设计思维,究竟是怎样的一回事?

以器材测量 减少被实验对象误导

从事设计城市的人,自然希望其设计令生活其中的人活得舒适快乐。不过,要了解人们感受,过往可能只可靠用家意见。[2]问题是那些意见能否反映实情,多少教人怀疑。然而,科技演进却提供了另一种可能性,就是以手镯、头戴脑电波感应器等仪器,直接观察人们在不同场景中的反应。[3]

这一种可能,对部分城市设计的研究者而言,就如在茫茫大海中找到指南针,加拿大滑铁卢大学心理学系助理教授Colin Ellard指[4],当研究员询问人们所面对的压力时,对方往往会称无足挂齿,但若量度他们的生理状况,却会发现其压力「爆标」。Colin Ellard相信,上述仪器能提供一些难以取得的资讯。[5]

神经科学已被用作研究城市设计

事实上,学术界已开始运用穿戴式仪器,观察城市环境对人的影响。其中,美国麻萨诸塞州塔夫茨大学城市及环境政策及规划教授Justin Hollander及其学生Veronica Foster[6],邀请五名参加者戴上脑电波感应器,走访两个波士顿社区North End及West End。这两个社区虽然相邻,但生活气息及建筑物类型截然不同。其中North End是传统意大利社区,较多商住混合用途建筑物,West End则在上世纪60年代曾经过市区重建,建筑物较高且用途单一。[7]Justin Hollander及Veronica Foster指,是次实验观察参加者的注意力及冥思水平,初步证据显示,行人认为传统社区环境更有趣,带来的焦虑感也较少。[8]

在英国,两名大学高级讲师Anastasia Karandinou及Louise Turner,则找来十人参加实验[9],在朴茨茅夫市中心按各自的心水路线,在建筑物之间行走,其间他们穿戴脑电波感应器,以观察他们在不同情景下的脑电波活动。[10]结果显示,他们在选道路、方向等重大决定时,与认知处理活动相关的脑电波频率Beta,会出现短暂但强烈活跃。[11]他们在设有红绿灯设施过路处等候时,Beta脑电波会下降、警觉性减少;反之,当过路处车来人往又没有红绿灯,他们的Beta脑电波会增加,他们又会停步谨慎留意路面,决定何时过路。[12]另外当参加者眼前景观骤然转为全新的远方街道或者建筑物时,其脑部的认知功能活动会短暂增加。[13]

除了观察人们在实际环境的反应外,也有学者利用虚拟技术,探索人们置身不同场景下的反应。例如前述的Colin Ellard,就在滑铁卢大学的研究实验室利用虚拟技术,发现人们处身较有系统的空间时,行程会较刻版和有效率,但脑部刺激及注意力水平会较低;反之,在较混乱的空间,人们的行程会较长,有更多犹豫,但脑部刺激及注意力水平较高。[14]

当然,上述提及的各种实验发现,难算得上是什么惊人洞见,甚至可说是毫不教人意外,而且进行实验的学者也强调研究有局限,例如样本人数太少[15];所用脑电波测量仪器可能过于简单[16];以及在室外将实验参加者脑部活动与周遭环境连系起来,会令分析更复杂,光、声音和景象变化都是要考虑的因素。[17]

神经科学与建筑学的交缠

纵使研究充满局限,但依然无阻有心人钻研,毕竟如果确有办法窥探人心,对设计出更贴心的建筑,始终有利。医学教授Esther M. Sternberg及神经科学教授Matthew A. Wilson就指[18],神经科学的研究能够提供资讯,解构环境中有什么因素触发各种让人感到舒服或焦虑的神经及生理反应,若然建筑设计将这些神经科学的原理纳入考虑,有可能让身处这些建筑空间中的人更具创意、更舒服及认知力更强。两人认为建筑师可以参考神经科学方面的研究。[19]威尼斯建筑大学现时也提供以建筑设计应用神经科学为主题的硕士课程,内容包括了解人体感官系统及情绪,还有建筑元素如光、空间运用、几何与人体感官系统的关连等。[20]

与此同时,也有人对「神经建筑学」大泼冷水,指其潜力被高估,将人简单看成只会「找路径」及「解决问题」,以及往往未有考虑到更广泛的社会、文化、政治及历史元素。[21]另外一种看法认为,虽然神经科学有助了解人,但这与透过改变建筑空间就必然掌控到人们行为和态度的境界,相距甚远,例如研究显示自然光与增加工作效率有关连,并不代表在工作地点多采用天然光,就必然对所有人有正面作用。至少,在真实世界中,有更多不同因素会造成影响,例如工作要长期面对萤幕的人,自然光对他们的影响又可能与无需长期面对萤幕的人有所不同。[22]

洞悉人心的城市规划

无论如何,将窥探人心的技术应用于城市规划的憧憬,已触发一场城市规划的革新运动。在2015年,建筑师Itai Palti及神经科学家Moshe Bar教授在英国《卫报》撰文,提出行为科学及数据科技的快速发展,提供机遇让人透过改善城市环境,纾缓人们的压力、焦虑、沉闷等问题。[23]两人的文章,被视为一场名为「意识城市」(Conscious City)运动的开端。[24]

按二人的说法,上述的「意识」是指城市知道、意识到其居民的动机、性格及情绪。具这种「意识」的城市,可利用环境诱发一些有助日常活动的情绪,例如利用前往学校的路径,刺激儿童的好奇心,为他们的学习做准备;而「有意识」的街道,则能侦测到过多感官刺激物,从而作出调节,例如关闭正在闪亮的广告或者消除噪音等,避免人们不适。[25]

目前,「意识城市」的倡议者会举办论坛、刊登文章等[26],甚至讨论如何建立相关概念框架,将不同的新研究发现概括整理,以至结合不同学科领域,应用到城市设计上去。[27]

现时也有机构采取行动,推动神经科学实际应用到建筑及城市设计。其中,获英国政府公帑资助的机构Future Cities Catapult,会为公司提供脑电波技术及相关意见和支援。相关技术本应用于医疗研究,非一般公司所能负担。Future Cities Catapult提供技术的前提,是有关公司要将他们的研究发现,免费提供给其他有兴趣人士。[28]该机构亦制作指南,供政府、私人发展公司、建筑师及城市设计者等参考,内容包括神经科学应用到城市及建筑环境的研究、局限及机遇,例如纾缓城市中噪音、光线及空气污染对人的影响。[29]

城市生活节奏急促,人们难免会有感到压力、不愉快、焦虑的时候。建筑物的设计令人产生不同情感,自古有之,让人感到震撼的金字塔、教人沉思的寺院,都是个中例子。[30]现代的高科技测量仪器、神经科学、「意识城市」运动等,更有望让人透过实验、数据,有根有据地设计建筑及城市。它们对抚慰都市人心灵的潜力有多大,就留待时间验证。

1 〈规划署3D城市模型 予公众下载 摄34万张高空照 系统可测气流助制游戏〉,《明报》,2018年12月27日,A08页。
2 Mike Phillips, "The World's Top Neuroscientists Are Helping Shape The Future Of Cities," Forbes, July 27, 2017, https://www.forbes.com/sites/bisnow/2017/07/27/the-worlds-top-neuroscientists-are-helping-shape-the-future-of-cities/#3caaec5c327e.
3 Michael Bond, "The hidden ways that architecture affects how you feel," BBC, June 6 2017, http://www.bbc.com/future/story/20170605-the-psychology-behind-your-citys-design; Mike Phillips, "The World's Top Neuroscientists Are Helping Shape The Future Of Cities," Forbes, July 27, 2017, https://www.forbes.com/sites/bisnow/2017/07/27/the-worlds-top-neuroscientists-are-helping-shape-the-future-of-cities/#3caaec5c327e.
4 "Colin Ellard," University of Waterloo, https://uwaterloo.ca/psychology/people-profiles/colin-ellard, accessed January 23, 2019; "Homepage," Colin Ellard, http://colinellard.com/, accessed January 23, 2019.
5 Michael Bond, "The hidden ways that architecture affects how you feel," BBC, June 6 2017, http://www.bbc.com/future/story/20170605-the-psychology-behind-your-citys-design.
6 "Faculty & Staff: Justin Hollander," Tufts University Graduate School of Arts and Sciences, https://as.tufts.edu/uep/faculty/hollander, accessed March 22, 2019; Justin Hollander and Veronica Foster, "Brain responses to architecture and planning: a preliminary neuro-assessment of the pedestrian experience in Boston, Massachusetts," Architectural Science Review 59(6) (2016), p. 480.
7 Justin Hollander and Veronica Foster, "Brain responses to architecture and planning: a preliminary neuro-assessment of the pedestrian experience in Boston, Massachusetts," Architectural Science Review 59(6) (2016), pp. 476-479.
8 同7,第479页。
9 "Dr Anastasia Karandinou," University of East London, https://www.uel.ac.uk/Staff/k/anastasia-karandinou, accessed January 24, 2019; "Dr Louise Turner," University of Portsmouth, http://www2.port.ac.uk/school-of-health-sciences-and-social-work/staff/louise-turner.html, accessed January 24, 2019.
10 Anastasia Karandinou and Louise Turner, "Architecture and neuroscience; what can the EEG recording of brain activity reveal about a walk through everyday spaces?" International Journal of Parallel, Emergent And Distributed Systems 32(Supplement 1) (2017), p. S59.
11 同10,第S60至S62页。
12 同10,第S63页。
13 同10,第S64页。
14 Colin Ellard, "Cities and their psychology: how neuroscience affects urban planning," The Guardian, February 4, 2014, https://www.theguardian.com/cities/2014/feb/04/cities-psychology-neuroscience-urban-planning-study.
15 Justin Hollander and Veronica Foster, "Brain responses to architecture and planning: a preliminary neuro-assessment of the pedestrian experience in Boston, Massachusetts," Architectural Science Review 59(6) (2016), p. 479; Anastasia Karandinou and Louise Turner, "Architecture and neuroscience; what can the EEG recording of brain activity reveal about a walk through everyday spaces?" International Journal of Parallel, Emergent And Distributed Systems 32(Supplement 1) (2017), p. S64.
16 同7,第479页。
17 同10,第S64页。
18 "Biography," Esther Sternberg M.D., https://esthersternberg.com/biography-brain-stress-response, accessed January 24, 2019; "Matthew A. Wilson," Massachusetts Institute of Technology Department of Biology, https://biology.mit.edu/profile/matthew-a-wilson/, accessed January 24, 2019.
19 Esther M. Sternberg and Matthew A. Wilson, "Neuroscience and Architecture: Seeking Common Ground," Cell 127(2) (2006), p. 242.
20 "NAAD Master 2019/2020 Neuroscience applied to architectural design," NAAD Master, http://www.naad-master.com, accessed January 24, 2019.
21 同10,第S57页。
22 "Neuroscience For Cities," Future Cities Catapult, July 19, 2018, p. 28.
23 Itai Palti and Moshe Bar, "A manifesto for conscious cities: should streets be sensitive to our mental needs?" The Guardian, August 28, 2015, https://www.theguardian.com/cities/2015/aug/28/manifesto-conscious-cities-streets-sensitive-mental-needs; "About," Conscious Cities, https://www.ccities.org/about, accessed January 23, 2019.
24 "About," Conscious Cities, https://www.ccities.org/about, accessed January 23, 2019.
25 同23。
26 "2018 Festival," Conscious Cities, https://www.ccities.org/conscious-cities-festival-2018, accessed January 24, 2019.
27 Alvaro Puertas Villavicencio, "A bridge to solve the explanatory gap in city design." Conscious Cities, https://www.ccities.org/a-bridge-to-solve-the-explanatory-gap-in-city-design, accessed January 23, 2019; "Conscious Cities Journal, No.5," Conscious Cities, https://www.ccities.org/publications/conscious-cities-journal-no-5, accessed January 24, 2019.
28 Mike Phillips, "The World's Top Neuroscientists Are Helping Shape The Future Of Cities," Forbes, July 27, 2017, https://www.forbes.com/sites/bisnow/2017/07/27/the-worlds-top-neuroscientists-are-helping-shape-the-future-of-cities/#239235b0327e; "Frequently asked questions," Future Cities Catapult, https://futurecities.catapult.org.uk/faqs, accessed January 24, 2019.
29 同22,第26至32、40、41、98、99、108至119页。
30 Itai Palti and Moshe Bar, "A manifesto for conscious cities: should streets be sensitive to our mental needs?" The Guardian, August 28, 2015, https://www.theguardian.com/cities/2015/aug/28/manifesto-conscious-cities-streets-sensitive-mental-needs;