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  • 《棱镜计划》：全球监控的冰山一角

    引言

    在数字化时代，信息安全和个人隐私成为了全球关注的焦点。2013年，一个名为《棱镜计划》的秘密项目震惊了世界，它不仅揭示了美国国家安全局（NSA）的全球监听行为，也引发了对隐私权和国家安全之间平衡的广泛讨论。

    棱镜计划的曝光

    2013年6月，前美国防务承包商雇员爱德华·斯诺登向媒体泄露了一系列机密文件，揭露了NSA自2007年起实施的《棱镜计划》。该计划允许NSA通过与多家大型互联网公司合作，秘密收集全球范围内的通信数据。

    监听的广度与深度

    《棱镜计划》的监听范围极其广泛，包括但不限于电子邮件、即时消息、视频、照片、文件传输、社交网络信息等。NSA能够实时监控网络搜索内容，甚至通过“后门”进入科技公司的服务器，直接访问用户数据。

    合作的科技公司

    包括微软、雅虎、谷歌、苹果、Facebook等在内的多家美国网络巨头被披露参与了棱镜计划，它们为NSA提供了数据支持。这些公司的合作引发了公众对其隐私政策和道德责任的质疑。

    法律与道德的争议

    棱镜计划的曝光立即引发了全球范围内的法律和道德争议。一方面，政府声称监控是为了国家安全和反恐需要；另一方面，公民和隐私权组织则认为这种做法侵犯了个人隐私，违反了宪法。

    斯诺登的命运

    斯诺登因泄露机密文件被美国政府以间谍罪等罪名通缉，目前居住在俄罗斯，已获得俄国籍。他的行为引发了关于英雄与叛徒、言论自由与国家安全之间的辩论。

    后续影响与全球反响

    棱镜计划的曝光并未使美国的监听行为有所收敛，反而在一定程度上得到了法律的支持。同时，这一事件也促使全球范围内对网络安全和隐私保护的重视，许多国家开始加强本国的网络安全法规。

    结语

    《棱镜计划》不仅是一个监控项目，更是一个时代的符号，它反映了在全球化和数字化背景下，国家权力与个人权利的冲突。随着技术的发展，如何在保障国家安全的同时保护个人隐私，将是我们必须面对的挑战。

    本文综合了多方面的信息，力求以通俗易懂的语言，为读者提供一个全面、详实的棱镜计划概览。

  • 棱镜计划

    1. 棱镜计划的起源与曝光

    《棱镜计划》是一项由美国国家安全局（NSA）自2007年起实施的电子监听计划。2013年6月5日，英国《卫报》通过美国前防务承包商雇员爱德华·斯诺登的爆料，首次曝光了这个秘密项目。斯诺登披露的文件显示，美国国家安全局能够接触到大量个人聊天日志、存储的数据、语音通信、文件传输、个人社交网络数据等。

    2. 棱镜计划的监听范围

    棱镜计划的监听对象广泛，不仅包括美国民众，也包括其他国家的政要和普通百姓。例如，美国国家安全局曾对122名外国领导人实施监听，其中包括时任德国总理默克尔。此外，该计划能够对即时通信和存储资料进行深度监听和数据获取，涉及电子邮件、视频/语音聊天、照片/视频、文件传输和社交网络信息等。

    3. 棱镜计划的参与者

    微软、雅虎、谷歌、脸书、Paltalk、YouTube、AOL、Skype、苹果等九家美国网络巨头均参与了棱镜计划，为政府提供数据。这些公司通过各种方式与美国政府合作，使得NSA能够访问和利用这些平台上的数据。

    4. 棱镜计划的法律与道德争议

    棱镜计划曝光后，引发了全球对美国大规模监听活动的强烈谴责。美国公民自由联盟等组织认为该计划侵犯了言论自由和公民隐私权，违反了宪法，并提起诉讼。同时，美国政府以间谍罪、盗窃罪等罪名通缉斯诺登。

    5. 棱镜计划的后续影响

    尽管棱镜计划引发了广泛的争议和批评，但美国并未因此收敛其监听行为。在过去的十年中，美国仍不断曝出各种监听他国的丑闻，且监听行为趋向“制度化”。美国政府通过《涉外情报监视法》等立法，不断扩大安全机关权限，对他国进行监听。

    6. 棱镜计划与全球网络安全

    棱镜计划的曝光也引起了对全球网络安全的担忧。美国的监听行为不仅侵犯了个人隐私，也严重危害了国际网络安全。美国利用先进技术构建了一个“监听帝国”，其行为与其所声称的维护信息安全的目标背道而驰。

    结语

    棱镜计划是21世纪网络监控的一个标志性事件，它揭示了国家监控能力的范围和深度，同时也引发了对隐私权、国家安全和国际关系的深刻反思。随着技术的发展和全球网络环境的变化，如何平衡监控与隐私、安全与自由之间的关系，将是未来社会需要持续探讨的重要议题。

  • 萝莉岛真相

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  • GeneralAgent：从大型语言模型到智能代理

    引言

    近年来，大型语言模型（LLM）在自然语言处理领域取得了显著的进展。然而，如何将 LLM 的强大能力应用到实际的业务场景中，仍然是一个充满挑战的任务。GeneralAgent 框架应运而生，它旨在将 LLM 与 Python 无缝集成，为构建智能代理提供一个灵活、高效的平台。

    GeneralAgent 框架概述

    GeneralAgent 是一个 Python 原生的代理框架，其核心目标是简化 LLM 在实际应用中的开发流程。与其他代理框架相比，GeneralAgent 具有以下优势：

    • 工具调用: GeneralAgent 不依赖于 LLM 的 function call 功能，而是通过 Python 代码解释器来调用工具，从而实现更灵活、可控的工具调用方式。
    • 序列化: GeneralAgent 支持序列化代理的状态，包括记忆和 Python 执行状态，方便开发者随时保存和恢复代理的状态。
    • 自我调用: GeneralAgent 支持代理的自我调用和堆栈记忆，能够最小化 LLM 的调用次数，从而高效地处理复杂任务。
    • 部署服务: GeneralAgent 可以与 AgentServer 配合使用，快速为大规模用户提供代理服务。

    GeneralAgent 功能介绍

    函数调用

    GeneralAgent 允许开发者将 Python 函数注册到代理中，并通过自然语言指令来调用这些函数。例如，我们可以定义一个获取天气信息的函数：

    def get_weather(city: str) -> str:
    """
    get weather information
    @city: str, city name
    @return: str, weather information
    """
    return f"{city} weather: sunny"

    然后将该函数注册到代理中：

    agent = Agent('你是一个天气小助手', functions=[get_weather])

    当用户询问 “成都天气怎么样？” 时，代理会自动调用 get_weather 函数，并将 “成都” 作为参数传递给该函数，最终返回 “成都天气: 晴朗”。

    知识库

    GeneralAgent 支持将外部知识库集成到代理中，从而增强代理的知识范围。开发者可以将知识库文件路径传递给代理，代理会自动加载并索引知识库内容。

    knowledge_files = ['../docs/paper/General_Agent__Self_Call_And_Stack_Memory.pdf']
agent = Agent('你是AI助手，用中文回复。', workspace='9_knowledge_files', knowledge_files=knowledge_files)

    当用户提出问题时，代理会先在知识库中搜索相关信息，并将搜索结果作为 LLM 的输入，从而生成更准确、全面的答案。

    序列化

    GeneralAgent 支持序列化代理的状态，包括 LLM 的对话历史和 Python 解释器的状态。开发者可以使用 agent.save() 方法将代理的状态保存到磁盘，并使用 agent.load() 方法从磁盘加载代理的状态。

    # agent序列化位置，运行过程中会自动保存LLM的messages和python解析器的状态
workspace='./5_serialize'

role = 'You are a helpful agent.'
agent = Agent(workspace=workspace)
agent.user_input('My name is Shadow.')

agent = None
agent = Agent(role, workspace=workspace)
agent.user_input('What is my name?')

    工作流

    GeneralAgent 支持定义复杂的工作流，并通过多个步骤来完成任务。开发者可以使用 agent.run() 方法执行单个步骤，并使用 Python 代码控制工作流的执行逻辑。

    # 工作流: 写小说
from GeneralAgent import Agent
from GeneralAgent import skills

# 步骤0: 定义Agent
agent = Agent('你是一个小说家')

# 步骤1: 从用户处获取小说的名称和主题
# topic = skills.input('请输入小说的名称和主题: ')
topic = '小白兔吃糖不刷牙的故事'

# 步骤2: 小说的概要
summary = agent.run(f'小说的名称和主题是: {topic}，扩展和完善一下小说概要。要求具备文艺性、教育性、娱乐性。')

# 步骤3: 小说的章节名称和概要列表
chapters = agent.run('输出小说的章节名称和每个章节的概要，返回列表 [(chapter_title, chapter_summary), ....]', return_type=list)

    多代理协作

    GeneralAgent 支持多个代理协作完成任务。开发者可以创建多个代理实例，并为每个代理分配不同的角色和任务。代理之间可以通过消息传递进行通信和协作。

    # 多Agent配合完成任务
from GeneralAgent import Agent
story_writer = Agent('你是一个故事创作家，根据大纲要求或者故事梗概，返回一个更加详细的故事内容。')
humor_enhancer = Agent('你是一个润色作家，将一个故事进行诙谐润色，增加幽默元素。直接输出润色后的故事')

    多模态输入

    GeneralAgent 支持多模态输入，例如文本、图片、音频等。开发者可以将多模态数据封装成数组，并传递给 agent.user_input() 方法或 agent.run() 方法。

    # 支持多模态: 图片输入
from GeneralAgent import Agent

agent = Agent('You are a helpful assistant.')
agent.user_input(['what is in the image?', {'image': '../docs/images/self_call.png'}])

    总结

    GeneralAgent 框架为构建智能代理提供了一个强大、灵活的平台，其丰富的功能和易用的 API 可以帮助开发者快速构建各种类型的智能代理应用。随着 LLM 技术的不断发展，GeneralAgent 框架将会在更多领域发挥重要作用。

  • 使用 GPT-4 解析 PDF 为 Markdown 文档：gptpdf 项目解析

    引言

    在信息爆炸的时代，如何高效地处理和提取 PDF 文档中的信息成为了一个普遍的需求。传统的 OCR 技术在处理复杂的排版、数学公式、表格和图片时往往力不从心。而 gptpdf 项目利用强大的视觉大语言模型 GPT-4，为 PDF 解析提供了一种全新的解决方案。

    gptpdf 项目概述

    gptpdf 项目的核心思想是利用 GPT-4 强大的多模态理解能力，将 PDF 文档解析为结构化的 Markdown 格式。项目地址：https://github.com/CosmosShadow/gptpdf

    与传统的 OCR 技术相比，gptpdf 项目具有以下优势：

    • 更精准的识别: gptpdf 能够准确识别复杂的排版、数学公式、表格、图片、图表等内容，而传统的 OCR 技术在处理这些内容时 often 出现错误。
    • 更结构化的输出: gptpdf 将解析结果输出为 Markdown 格式，方便后续编辑和处理，而传统的 OCR 技术只能输出纯文本，丢失了原文档的结构信息。
    • 更低的成本: gptpdf 平均每页的解析成本仅需 0.013 美元，远低于人工解析的成本。

    gptpdf 工作原理

    gptpdf 的工作流程可以概括为以下两个步骤：

    1. 预处理: 使用 PyMuPDF 库对 PDF 文件进行解析，识别并标记出所有非文本区域，例如图片、表格、公式等。 ![][]
    2. GPT-4 解析: 将预处理后的 PDF 页面图片和标记信息发送给 GPT-4o 模型进行解析，GPT-4o 模型会根据页面内容和标记信息，生成相应的 Markdown 文本。

    gptpdf 使用方法

    使用 gptpdf 非常简单，只需安装 gptpdf 包并调用 parse_pdf 函数即可：

    from gptpdf import parse_pdfapi_key = 'Your OpenAI API Key'
content, image_paths = parse_pdf(pdf_path, api_key=api_key)
print(content)

    其中：

    • pdf_path: 要解析的 PDF 文件路径。
    • api_key: 您的 OpenAI API 密钥。
    • content: 解析后的 Markdown 文本。
    • image_paths: 解析过程中提取的图片路径列表。

    gptpdf 项目特色

    除了基本的功能之外，gptpdf 还提供了一些额外的功能，例如：

    • 支持多种 OpenAI 模型: 用户可以根据自己的需求选择不同的 OpenAI 模型，例如 gpt-4o、qwen-vl-max、 GLM-4V 等。
    • 支持 Azure OpenAI: 用户可以使用 Azure OpenAI 服务来运行 gptpdf。
    • 可配置的输出: 用户可以自定义输出目录、文件名等参数。
    • 详细的日志: 用户可以通过设置 verbose=True 来查看详细的解析日志。

    总结

    gptpdf 项目提供了一种高效、准确、低成本的 PDF 解析方案，为处理大量 PDF 文档提供了新的思路。随着 GPT-4 等视觉大语言模型的不断发展，相信 gptpdf 项目会在未来得到更广泛的应用。

    参考文献

  • 开源大语言模型提示工程探索：机器翻译与摘要评估新视角

    引言

    近年来，大型语言模型（LLM）的兴起彻底改变了自然语言处理（NLP）领域。尤其引人注目的是，LLM 的上下文学习能力使其能够作为自然语言生成任务的评估指标，这在低资源场景和时间受限的应用中尤为 advantageous。传统的评估指标，例如 BLEU 或 ROUGE，往往依赖于大量的人工标注数据，而 LLM 则可以通过少量的样本学习到评估文本质量的能力。

    然而，尽管已经提出了许多基于提示的 LLM 评估指标，但目前仍然缺乏对不同提示方法进行结构化评估的研究，特别是对于开源模型而言。本文介绍了 PrExMe，一个针对评估指标的大规模提示探索框架。我们评估了超过 720 个提示模板，涵盖了机器翻译（MT）和摘要数据集上的开源 LLM 评估指标，总计超过 660 万次评估。这项广泛的比较 (1) 作为近期开源 LLM 作为评估指标的性能基准，(2) 探索了不同提示策略的稳定性和可变性。

    相关工作

    基于提示的评估指标

    近年来，LLM 在自然语言生成（NLG）评估指标方面取得了显著进展，其主要依赖于上下文学习，即直接从生成的文本中预测质量判断。Li 等人（2024b）和 Gao 等人（2024a）的综述提供了对这些指标的全面概述。除了 BARTSCORE（Yuan 等人，2021 年）和 PRD（Li 等人，2024a），Li 等人（2024b）综述的基于提示的方法都建立在闭源模型之上。相比之下，EVAL4NLP 2023 共享任务（Leiter 等人，2023 年）明确考虑了开源的基于提示的指标，要求参与者仅使用提供的模型来评估机器翻译和摘要，而不能对这些模型进行微调。表现最好的提交甚至能够击败强大的基线，例如机器翻译领域的 GEMBA（Kocmi 和 Federmann，2023b）和摘要领域的 BARTSCORE。

    提示技术

    近年来，人们提出了许多成功的提示技术（例如，Liu 等人，2023a）。我们的工作主要依赖于已有的方法，如零样本 CoT 和 RAG。此外，Li 等人（2023 年）提出了情绪诱导提示，以提高 LLM 的性能。据我们所知，我们是第一个分析这种技术在评估指标中的应用的。受此启发，我们还提出了一种新颖的情绪-CoT 模式（见第 3 节）。Kocmi 和 Federmann（2023b）对基于提示的指标的输出格式进行了先前的评估，我们通过更广泛的评估对其进行了扩展。其他工作也使用分层模板来构建提示（例如 Fu 等人，2023 年），LangChain（Chase，2022 年）和 DSPy（Khattab 等人，2023 年）等工具也支持这种实现。我们使用分层模板作为结构化比较不同提示模式的一种手段。

    提示鲁棒性

    由于我们对不同的提示、数据集和任务进行了网格搜索，因此我们的工作建立在 LLM 如何响应提示扰动的研究基础之上，并对其进行了扩展。Webson 和 Pavlick（2022 年）、Leidinger 等人（2023 年）、Weber 等人（2023 年）以及 Sclar 等人（2023 年）发现，自然语言推理和情感分类的性能存在很大差异。作为解决方案，Sclar 等人（2023 年）建议提供不同提示扰动下的所有结果。Voronov 等人（2024 年）和 Mizrahi 等人（2024 年）认为，目前 LLM 的评估基准存在问题，因为它们通常每个任务只提供一个提示模板。这可以通过提供多个模板并评估其集合来解决。据我们所知，我们是第一个探索这些鲁棒性问题在多大程度上影响开源的基于 LLM 的指标，以及如何为其选择最佳提示的。此外，通过使用多个提示来提示 LLM，我们遵循了 Mizrahi 等人（2024 年）的做法，实现了对 LLM 的稳定和公平的评估。

    研究方法

    为了系统地研究不同提示方法对 LLM 评估指标的影响，我们构建了一个名为 PrExMe 的大规模提示探索框架。

    提示模板

    我们的提示被构建成分层模板（见图 1），即一个大的模板由多个小的模板构成。每个提示都由以下部分构成：(1) 需要评分的源文本和生成的假设文本，(2) 基本提示，(3) 任务描述，(4) 格式要求，以及 (5) 可选的单样本演示。表 1 展示了 (2)、(3)、(4) 和 (5) 的例子。

    基本提示

    基本提示是我们提示层次结构的顶层，它包含了其他组件。具体来说，我们测试了三个零样本（ZS）和相应的单样本（OS）基本提示：(1) 普通 ZS/OS (PZS/POS)，(2) ZS/OS-COT，以及 (3) ZS/OS-CoT-Emotion (ZS/OS-COT-EM)。PZS 简单地呈现了用换行符分隔的任务描述、源文本、假设文本和格式要求。ZS-COT (KOJIMA ET AL.，2022) 另外要求模型在返回输出之前逐步思考。最后，ZS-COT-EM 要求模型在 ZS-CoT 提示之前描述其“情绪”。我们之所以包含 CoT，是因为它提高了基于提示的闭源指标（如 AUTOMQM Fernandes 等人（2023 年）和 GEMBA（Kocmi 和 Federmann，2023a））的性能。ZS-COT-EM 探索了在提示 LLM 描述其输出中的情绪时，LLM 性能的变化。这是由我们对情绪提示对指标性能的探索所推动的（见下文“任务描述”）。模板的 OS 版本添加了一个用于演示的字段。为了避免模型局限于特定的推理步骤，我们在 OS-CoT 中包含了一个占位符，模型应该在其中插入其推理。

    任务描述

    任务描述是给生成的假设评分的指令。Li 等人（2023 年）发现，对人类来说能引发某些情绪的 LLM 指令可以提高性能。受这一发现的启发，我们探索了在任务描述中使用“情绪提示”。这种方法主要提供了一种简单的改写策略，以扩大我们的网格搜索范围。此外，它还允许我们研究“情绪”对基于 LLM 的指标的影响。除了中性提示外，我们还包括了例如礼貌、威胁和怀疑的指令。我们自己创建了 11 个任务描述，并使用 CHATGPT (OpenAI, 2023) 创建了 13 个任务描述。

    格式要求

    格式要求描述了 LLM 在生成分数时应遵循的输出格式。例如，它包括输出分数应该在哪一范围内，以及应该是离散的还是连续的。此外，我们还包括要求 LLM 返回文本质量标签的提示。我们总共定义了 10 种格式要求。

    单样本演示

    最后，我们使用 RAG 构造可选的 OS 演示。我们从 WMT21 (Freitag 等人，2021 年) 中提取机器翻译的演示，从 ROSE (Liu 等人，2023b) 中提取摘要的演示。

    基于 MQM 的方法

    除了分层模板之外，我们还使用选定的开源 LLM 测试了 GEMBA-MQM (Kocmi 和 Federmann，2023a) 的提示。GEMBA-MQM 通常使用 GPT4，它根据出现的错误数量（按严重程度加权）来预测分数。我们将开源实现称为 LocalGemba。

    数据集和阶段

    我们的实验分两个阶段，使用不同的数据集。这样做是为了减轻大规模提示搜索带来的统计效应。此外，它还允许我们在完整的数据集上评估选定的提示（否则这项任务将非常耗费资源），并探索其泛化能力。

    在第一阶段，我们使用 EVAL4NLP 2023 (Leiter 等人，2023 年) 的训练集进行评估；在第二阶段，我们使用其开发集和测试集进行评估。训练集和开发集是 WMT2022 指标共享任务 (Freitag 等人，2022 年) 和 SUMMEVAL (Fabbri 等人，2021 年) 的（无参考）分割。测试集由 Leiter 等人（2023 年）新标注。作为第二个测试集，我们使用了 WMT23 MQM 机器翻译标注 (Freitag 等人，2023 年) 和 Seahorse 多语言摘要标注 (Clark 等人，2023 年)。由于 OS 提示在其他数据集上的表现不佳，因此我们没有在 WMT23/SEAHORSE 上对其进行评估。

    在第一阶段，我们评估了训练集上 720 个 ZS 提示的所有组合。由于这非常耗费资源，因此对于机器翻译，我们将每个语种对限制在第一阶段，我们评估了训练集上 720 个 ZS 提示的所有组合。由于这非常耗费资源，因此对于机器翻译，我们将每个语种对限制为 1,000 个样本。对于摘要，我们使用了 SUMMEVAL 中的所有样本。对于每个模型，我们选择 Kendall 的 τ 与人类判断的相关性最高的 10 个提示。在第二阶段，我们使用这些选定的提示来评估开发集和测试集，以及 WMT23/SEAHORSE。

    模型

    我们实验中使用的所有模型都可以在 HuggingFace Hub 上公开获取，并且可以在消费级硬件上运行。我们使用七个不同的模型： GPT2-XL (Radford 等人，2019 年)、OPT-IML-30B (Iyer 等人，2022 年)、BLOOM-7B1 (Scao 等人，2022 年)、Pythia-12B (Biderman 等人，2023 年)、StableLM-Base-Alpha-7B (Chiang 等人，2023 年)、OpenAssistant-Pythia-12B (Köpf 等人，2023 年) 和 PLATYPUS2-70B (Lee 等人，2023a)。我们选择这些模型是因为它们代表了不同大小、架构和训练数据集的开源 LLM 的多样化样本。

    实验结果

    RQ1：开源 LLM 的评估能力

    为了回答关于开源 LLM 评估能力的第一个研究问题，我们分析了不同模型在不同数据集上的总体性能。图 2 显示了所有模型在所有数据集和任务上的平均 Kendall 的 τ。

    图2：不同模型在不同数据集上的平均 Kendall 的 τ。

    总的来说，PLATYPUS2-70B 在所有数据集上都取得了最好的结果，这表明更大的模型更适合作为评估指标。然而，其他模型（如 OpenAssistant-Pythia-12B）在某些情况下也表现良好，这表明模型大小并不是性能的唯一决定因素。

    RQ2：提示模式的稳定性为了研究不同提示模式的稳定性，我们分析了不同数据集、任务和模型之间 Kendall 的 τ 的变化。我们发现，某些提示模式（如要求模型返回文本标签而不是数字分数）对于某些模型（如 PLATYPUS2-70B）始终表现良好。然而，我们也发现，对于某些设置，即使是对输入提示进行微小的更改也会极大地影响性能。例如，将请求的输出格式从“0 到 100”更改为“-1 到 +1”会极大地影响我们评估中的排名。

    RQ3：新评估场景的提示设计

    根据我们的发现，我们为新评估场景的提示设计提出以下建议：

    • 从简单的提示开始。 在许多情况下，简单的零样本提示就能获得良好的结果。
    • 尝试不同的输出格式。 一些模型更喜欢返回文本标签，而另一些模型则在使用数字分数时表现更好。
    • 考虑使用 CoT 提示。 CoT 提示可以帮助提高某些模型的性能，尤其是在评估复杂文本时。
    • 在多个数据集上评估你的提示。 即使是表现良好的提示也可能无法很好地泛化到新数据集。

    结论

    在这项工作中，我们对不同提示方法对 LLM 评估指标的影响进行了大规模分析。我们的研究结果表明，某些提示模式是稳健的，并且可以很好地泛化到不同的任务和数据集。然而，我们也发现，对于某些设置，即使是对输入提示进行微小的更改也会极大地影响性能。根据我们的发现，我们为新评估场景的提示设计提出了一些建议。

    参考文献

    • Biderman, S. et al. (2023). Pythia: A suite for analyzing large language models across training and scaling. arXiv preprint arXiv:2304.01355.
    • Chase, H. (2022). Langchain. https://github.com/hwchase17/langchain.
    • Chiang, W.-L. et al. (2023). Stablelm-alpha 7b: Small and mighty for research. https://github.com/Stability-AI/stablelm.
    • Clark, E. et al. (2023). Seahorse: A multilingual benchmark for factual correctness in summarization. arXiv preprint arXiv:2306.05125.
    • Fabbri, A. R. et al. (2021). Summeval: Re-evaluating summarization evaluation. Transactions of the Association for Computational Linguistics, 9, 408–430.
    • Fernandes, P. et al. (2023). AutoMQM: Automatic machine translation evaluation with large language models. In Proceedings of the 17th Conference of the European Association for Machine Translation.
    • Freitag, M. et al. (2021). Results of the WMT21 Metrics Shared Task: Evaluating metrics with explanations. In Proceedings of the Sixth Conference on Machine Translation.
    • Freitag, M. et al. (2022). Findings of the WMT22 Shared Task on Machine Translation Quality Estimation. In Proceedings of the Seventh Conference on Machine Translation.
    • Freitag, M. et al. (2023). Findings of the WMT23 Shared Task on Machine Translation Quality Estimation. In Proceedings of the Eighth Conference on Machine Translation.
    • Fu, Y. et al. (2023). From words to programs: Exploring the potential of large language models for abstract semantic parsing. arXiv preprint arXiv:2305.17770.
    • Gao, L. et al. (2024a). A survey of large language model based automatic metrics for natural language generation. arXiv preprint arXiv:2404.14012.
    • Gao, L. et al. (2024b). Retrieval augmentation for large language model based evaluation metrics. arXiv preprint arXiv:2405.12504.
    • Iyer, S. et al. (2022). OPT: Open pre-trained transformer language models. arXiv preprint arXiv:2205.01068.
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    • Kocmi, T. and Federmann, C. (2023b). On the evaluation of machine translation systems trained with controlled simplification. In Proceedings of the 17th Conference of the European Association for Machine Translation.
    • Kojima, T. et al. (2022). Large language models are zero-shot reasoners. arXiv preprint arXiv:2205.11916.
    • Köpf, B. et al. (2023). OpenAssistant Conversations—democratizing large language model alignment. arXiv preprint arXiv:2304.07327.
    • Lee, H. Y. et al. (2023a). PLATYPUS: Quick, cheap, and accurate fine-tuning of large language models. arXiv preprint arXiv:2310.11307.
    • Leidinger, T. et al. (2023). Prompt surveillance: Tracking prompts that expose weaknesses in large language models. arXiv preprint arXiv:2302.12177.
    • Leiter, C. et al. (2023). Findings of the WMT 2023 Shared Task on Evaluating the Evaluation of Machine Translation and Summarization. In Proceedings of the Eighth Conference on Machine Translation.
    • Li, H. et al. (2023). Exploring the impact of emotion on large language models. arXiv preprint arXiv:2305.14725.
    • Li, S. et al. (2024a). Unbabel’s submission to the WMT23 metrics shared task: Prompting large language models for machine translation quality estimation. In Proceedings of the Eighth Conference on Machine Translation.
    • Li, Y. et al. (2024b). A survey of automatic metrics based on large language models for natural language generation. arXiv preprint arXiv:2404.00774.
    • Liu, P. et al. (2023a). Pre-train, prompt, and predict: A systematic survey of prompting methods in natural language processing. ACM Computing Surveys, 55(9), 1–35.

  • LLM 也许是 LongLM：无需微调地自扩展 LLM 上下文窗口

    《

    @misc{jin2024llm,
      title={LLM Maybe LongLM: Self-Extend LLM Context Window Without Tuning}, 
      author={Hongye Jin and Xiaotian Han and Jingfeng Yang and Zhimeng Jiang and Zirui Liu and Chia-Yuan Chang and Huiyuan Chen and Xia Hu},
      year={2024},
      eprint={2401.01325},
      archivePrefix={arXiv},
      primaryClass={cs.CL}
}

    》这篇论文介绍了一种名为 Self-Extend 的新方法，该方法可以在不进行微调的情况下，有效地扩展大型语言模型 (LLM) 的上下文窗口。

    1. 引言

    大型语言模型 (LLM) 在各种任务中都取得了显著的成果，但其应用受限于训练序列的长度。为了解决这个问题，本文提出了一种名为 Self-Extend 的方法，该方法可以有效地扩展 LLM 的上下文窗口，而无需进行任何微调。

    2. Self-Extend 方法概述

    Self-Extend 方法的核心思想是构建双层注意力信息：组级别和邻居级别。这两种级别的注意力信息都是通过原始模型的自注意力机制计算得到的，这意味着该方法不需要任何额外的训练。

    2.1 双层注意力机制

    • 组级别注意力： 将输入序列划分为多个组，每个组包含多个词语。组级别注意力机制计算每个组与其他所有组之间的注意力权重。
    • 邻居级别注意力： 在每个组内，邻居级别注意力机制计算每个词语与其邻居词语之间的注意力权重。

    通过结合组级别和邻居级别注意力信息，Self-Extend 方法可以有效地扩展 LLM 的上下文窗口，使其能够处理更长的输入序列。

    如下图所示：

    3. Self-Extend 的使用

    3.1 环境配置

    目前，Self-Extend 方法已在 Llama 模型上进行了测试，所需的 Python 包如下：

    transformers==4.38.2
flash_attn==2.5.6

    推荐使用以下 Docker 镜像： hoytjin/selfextend_docker:v0.1

    3.2 运行 Self-Extend

    import SelfExtend

# 加载模型，例如：loaded_model = AutoModelForCausalLM.from_pretrained(model_path) 

# 设置组大小和邻居窗口大小

SelfExtend.apply(loaded_model, group_size, window_size, enable_flash_attention=False)

# 进行推理，例如：loaded_model.generate(...)

    默认情况下，enable_flash_attention=False。如果模型加载时启用了 FlashAttention，则可以设置 enable_flash_attention=True。

    以下代码示例展示了如何使用 Self-Extend 方法进行密钥检索：

    python example.py

    4. 如何选择组大小和邻居窗口大小

    选择合适的组大小和邻居窗口大小对于 Self-Extend 方法的性能至关重要。以下是一些经验法则：

    • 以 Llama-2 为基础模型，2~64 是合理的组大小；512~1536 是可行的邻居窗口大小。但在许多情况下，较大的组大小和较小的邻居窗口大小也是不错的选择。
    • 选择组大小和邻居窗口大小的一般原则是：确保输入序列长度在最大扩展窗口大小之内（对于 Llama-2，最大扩展窗口大小为 (4096 – 邻居窗口大小) * 组大小 + 邻居窗口大小）。
    • 作者并没有仔细选择组大小。对于相同的序列，较小的组应该更好。但在一些实验中，作者发现情况并非总是如此：

    有时，较大的组大小可能更有益。这可能是因为较大的位置没有得到很好的训练。较大的组大小可以利用在预训练中接受过更多训练的较小位置来促进扩展。然而，较小的组大小往往具有更好的精度。因此，这是一个权衡。更多细节请参考消融研究部分。

    例如：
    如果问答任务的输入长度为 15,800，邻居窗口大小设置为 1,024，则组大小可以设置为 5。这是因为 5 * (4,096 – 1,024) + 1,024 等于 16,384，大于 15,800。然而，将组大小设置为 6，甚至更大，例如 8 或 16，可能会提高模型的性能。当组大小为 5 时，Self-Extend 使用位置 1,025 到 3,979 来扩展上下文窗口。如果组大小设置为 8，Self-Extend 使用位置 1,025 到 2,871 进行扩展。虽然组大小为 8 的精度低于组大小为 5，但在预训练期间，组大小为 5 时使用的位置 2,872 到 3,979 的训练程度较低，这可能会影响扩展的有效性。

    • 也许，对于长度为 L 的序列，可以先尝试最小的组大小 [计算公式为：G * (L- w_n) + w_n]，然后测试更大的组大小是否更好。

    Self-Extend 在“大海捞针”任务上的表现

    经验法则

    将预训练上下文窗口表示为 L，目标扩展长度表示为 N，邻居窗口表示为 W，组大小表示为 G，选择超参数的经验法则是确保以下不等式成立： (\frac{1}{2} \sim \frac{2}{3}) \times L > W + \frac{N-W}{G} 这是经验性的，作者认为这是因为：较大的相对位置没有得到很好的训练。根据经验，只有一部分(\frac{1}{2} \sim \frac{2}{3})的位置得到了很好的训练，Self-Extend 应该只利用这些训练有素的相对位置进行扩展。这一发现解释了：

    • 过小的组大小会降低性能，因为它们提供了精确的位置信息，但需要 Self-Extend 利用训练程度较低的相对位置进行扩展。
    • 过大的邻居窗口大小也会降低性能，因为它们提供了更多的邻居信息，但需要利用训练程度较低的相对位置进行扩展。

    实验结果表明，Self-Extend 对超参数的选择并不十分敏感。预先定义的、启发式的组大小和邻居窗口大小值通常足以获得令人满意的性能。

    [TLDR]

    Self-Extend 对超参数的选择并不十分敏感。可以使用一个代表性任务来找到合适的超参数。或者直接遵循作者的经验不等式： (\frac{1}{2} \sim \frac{2}{3}) \times L > W + \frac{N-W}{G}

    5. 总结

    Self-Extend 是一种简单而有效的方法，可以在不进行微调的情况下扩展 LLM 的上下文窗口。该方法易于实现，并且可以应用于各种 LLM 模型。实验结果表明，Self-Extend 方法可以显著提高 LLM 在长文本任务上的性能。

    参考文献

    @misc{jin2024llm,
      title={LLM Maybe LongLM: Self-Extend LLM Context Window Without Tuning}, 
      author={Hongye Jin and Xiaotian Han and Jingfeng Yang and Zhimeng Jiang and Zirui Liu and Chia-Yuan Chang and Huiyuan Chen and Xia Hu},
      year={2024},
      eprint={2401.01325},
      archivePrefix={arXiv},
      primaryClass={cs.CL}
}

  • 基于音频特征的情感识别

    MELD这篇论文将介绍如何使用音频特征进行情感识别。我们将以 MELD 数据集为例，使用 Python 代码演示如何提取音频特征并将其用于情感分类。

    数据集介绍

    MELD (Multimodal EmotionLines Dataset) 是一个多模态情感数据集，包含 Friends 电视剧中的对话片段。每个片段都标注了说话人的情感和语句的情感倾向。

    train_data=pd.read_csv('/content/MELD/data/MELD/train_sent_emo.csv')
valid_data=pd.read_csv('/content/MELD/data/MELD/dev_sent_emo.csv')
test_data=pd.read_csv('/content/MELD/data/MELD/test_sent_emo.csv')

    上述代码展示了如何使用 pandas 库读取 MELD 数据集中的训练集、验证集和测试集。

    音频特征提取

    为了从音频数据中提取特征，我们使用 Librosa 库。Librosa 是一个强大的音频处理库，提供了许多用于特征提取的函数。

    首先，我们定义一些特征提取的参数：

    num_mfcc=40
sr=22050
hop_length=512
n_fft=2048
    • num_mfcc：MFCC 特征的数量，这里设置为 40。
    • sr：音频采样率，这里设置为 22050 Hz。
    • hop_length：帧移长度，这里设置为 512 个样本点。
    • n_fft：傅里叶变换的窗口大小，这里设置为 2048 个样本点。

    接下来，我们遍历测试集中的所有音频文件，并提取以下特征：

    • 色度频率: 使用 librosa.feature.chroma_stft 函数提取。
    • 均方根能量: 使用 librosa.feature.rmse 函数提取。
    • 谱心: 使用 librosa.feature.spectral_centroid 函数提取。
    • 谱带宽: 使用 librosa.feature.spectral_bandwidth 函数提取。
    • 谱衰减点: 使用 librosa.feature.spectral_rolloff 函数提取。
    • 过零率: 使用 librosa.feature.zero_crossing_rate 函数提取。
    • MFCC: 使用 librosa.feature.mfcc 函数提取 40 个 MFCC 特征。
    for audio_file in os.listdir('/content/drive/My Drive/MELD/test'):
  # ...
  y, sr = librosa.load(audio, mono=True)
  chroma_stft = librosa.feature.chroma_stft(y=y, sr=sr)
  rmse = librosa.feature.rmse(y=y)
  spec_cent = librosa.feature.spectral_centroid(y=y, sr=sr)
  spec_bw = librosa.feature.spectral_bandwidth(y=y, sr=sr)
  rolloff = librosa.feature.spectral_rolloff(y=y, sr=sr)
  zcr = librosa.feature.zero_crossing_rate(y)
  mfcc = librosa.feature.mfcc(y=y, sr=sr,n_mfcc=40)
  # ...

    我们将所有提取的特征取平均值，并将它们与对应的情感标签一起保存到 CSV 文件中。

      to_append = f'{audio_file} {np.mean(chroma_stft)} {np.mean(rmse)} {np.mean(spec_cent)} {np.mean(spec_bw)} {np.mean(rolloff)} {np.mean(zcr)}'
  # ...
  to_append += f' {senti}'
  # ...
  with file:
    writer = csv.writer(file)
    writer.writerow(to_append.split())

    情感分类

    提取音频特征后，我们可以使用各种机器学习算法进行情感分类。常用的算法包括：

    • 支持向量机 (SVM)
    • 随机森林 (Random Forest)
    • 深度神经网络 (DNN)

    我们可以使用训练集数据训练模型，并使用验证集数据评估模型性能。最后，我们可以使用测试集数据测试模型的泛化能力。

    总结

    本文介绍了如何使用音频特征进行情感识别。我们以 MELD 数据集为例，使用 Librosa 库提取了音频特征，并将它们保存到 CSV 文件中。最后，我们讨论了可以使用哪些机器学习算法进行情感分类。

    参考文献

  • 免费获取知识的宝库：22个美国免费教科书网站推荐

    在美国，高中和大学的教科书费用是一笔不小的开销。为了减轻大家的经济负担，本文整理了22个提供免费高中及大学教科书的网站，希望能够帮助到有需要的学生和家长。

    1. 资源丰富的综合类网站

    • Open Textbook Library: 由 Center for Open Education 和 Open Textbook Network 共同创建，提供商业、工程、法律等14个领域的教科书，所有书籍都经过大学老师审查，并提供 PDF 和 EPUB 格式下载。 (https://open.umn.edu/opentextbooks/)
    • OpenStax: 由莱斯大学创建，提供高中和大学的免费教科书，采用 CC-BY 授权方式，允许用户修改和传播内容。 (https://openstax.org/subjects)
    • LibreTexts: 由美国国家科学基金会赞助，提供化学、生物学等12个领域的书籍、作业题目、案例研究等资源，并支持用户协作修正错误。(https://libretexts.org/index.html)
    • California Open Online Library for Education (COOL4Ed): 由加州三大高等教育系统组成，提供免费电子教科书和在线课程，涵盖人文艺术、科学技术等多个领域。(https://www.cool4ed.org/)
    • Open Culture: 提供由知名学者编写的免费电子教科书，以及超过1300个顶尖大学的免费在线课程。(https://www.openculture.com/free_textbooks)
    • Open SUNY Textbooks: 由纽约州立大学图书馆创建，提供超过200本涵盖多个领域的免费教科书。(https://textbooks.opensuny.org/browse-by-subject/)
    • 2012 Book Project: 收集整理了一个出版商发布的免费教科书，以入门级大学用书为主，涵盖经济、政治、法律等多个领域。(https://2012books.lardbucket.org/)
    • College Open Textbooks: 由卡内基梅隆大学与多个教育机构共同创建，提供工程、电子、健康等24个领域的700多本开放式教科书，并标明授权方式。(https://collegeopentextbooks.org/)
    • DOAB (Directory of open access books): 收录超过一万本开放获取的书籍，并与众多出版商合作。(https://www.doabooks.org/)

    2. 特色鲜明的专业类网站

    • Intech: 与全球9万多名科学家合作，提供工程、科技、物理等领域的教科书和期刊，拥有约2500本开放式教科书。(https://www.intechopen.com/books/)
    • NOBA: 提供心理学领域的专业教科书，旨在减轻学生负担，并为教师提供交流平台。(https://nobaproject.com/)
    • O’Really: 知名计算机信息书籍出版社，提供部分绝版或重要书籍的免费 PDF 下载，涵盖程序编写、网络管理等内容。(https://www.oreilly.com/openbook/)
    • Project Gutenberg: 收藏超过著作权年限的书籍，目前已有超过56000本藏书，提供多种下载格式。(https://www.gutenberg.org/)
    • Textbook Revolution: 致力于收集高质量的免费教科书，帮助教师和学生减轻经济压力，提供按领域、主题或授权方式搜索的功能。(http://textbookrevolution.org/index.php/Book:Lists/Subjects)
    • The Global Text Project: 由乔治亚大学和丹佛大学共同创建，提供自行开发的全球商业和教育类教科书。(http://globaltext.terry.uga.edu/)

    3. 用户共建的开放平台

    4. 方便实用的导航网站

    希望以上整理的网站能够帮助大家找到需要的免费教科书，减轻学习成本，更轻松地获取知识！

    参考文献

    [1] 22个免费美国教科书网站 包括高中及大学 – 美国实用资讯 (https://www.chineselikela.com/huaren/usa-study/35865/)

  • 应仁之乱：日本战国时代的序幕

    应仁之乱是日本历史上一个重要的转折点，它不仅标志着室町幕府权力的衰落，也为日本长达一个世纪的战国时代拉开了序幕。本文将详细介绍这场持续十年之久的内乱，探讨其起因、经过和影响，以及它如何改变了日本的社会结构和政治格局。

    背景：室町幕府的权力衰退

    室町幕府在其早期统治时期，特别是在第三代将军足利义满和第四代将军足利义持的统治下，曾经成功平定守护大名的叛乱，并建立了支持将军统治的宿老政治体制。然而，随着时间的推移，幕府的权力开始逐渐衰退。

    1441年的嘉吉之乱中，第六代将军足利义教被杀，这一事件严重动摇了幕府的统治基础。之后，年仅8岁的足利义政继承了第八代将军的职位。义政在成长过程中受到母亲日野重子、爱妾今参局以及家宰伊势贞亲等人的影响，缺乏统率守护大名的魄力，常常被幕府实权者左右。

    导火索：将军继承问题

    应仁之乱的直接导火索是将军继承问题。1464年，29岁的义政因为一直没有生育男嗣，打算将将军职位让给其弟义寻。在多次劝说下，义寻最终同意还俗，更名为足利义视。

    然而，1465年11月23日，义政和正室日野富子生下了儿子足利义尚。这一事件彻底改变了局势，富子希望让亲生儿子继承将军之位，暗中阻止义视成为将军。这导致了细川胜元（义视的监护人）和山名宗全（支持义尚）两派的对立，全国的守护大名也因此分化成两派。

    战争爆发：御灵之战

    1467年（应仁元年）1月，围绕畠山家家督继承权的争斗成为了战争的导火索。这场被称为”御灵之战”的冲突，实际上是山名宗全试图排除细川派的政变。

    战争很快蔓延到京都全城。細川方被称为”东军”，山名方被称为”西军”。根据《应仁记》的记载，东军兵力约有16万，西军有11万以上。

    战况的变迁与持久战

    战争初期，号称官军的东军占据上风，将西军从内裏和花之御所周边驱逐。然而，随着西军势力的增强，战局逐渐陷入胶着状态。

    值得注意的是，1467年8月29日，义视突然离开东军，逃到伊势国投靠北畠具教。这一事件可能与义政有意废黜义视，立义尚为将军有关。之后，义视虽然一度返回东军，但又再次逃走到比叡山。11月23日，西军在比叡山迎接被拥戴为”新将军”的义视，试图与东军对抗。

    随着战争的持续，双方都无法取得决定性优势。长期的战乱导致京都市街荒废，盗贼横行。守护大名的介入使战线拉长，众大名不能在京都附近进行决战，这导致东西军的厌战情绪日益增长。

    战争的结束

    1473年（文明5年）是战争转折的一年。3月18日山名宗全去世，5月11日细川胜元也相继离世。12月19日，义政将将军之位让给义尚后隐居。次年4月3日，宗全之子山名政丰以及胜元之子细川政元达成了和议。

    虽然此后仍有残存势力继续进行小规模战争，但到1477年（文明9年）11月，西军实际上已经瓦解。11月20日，幕府为庆祝”天下静谧”举行祝宴，标志着持续了十年的应仁之乱终于结束。

    社会变革：战国时代的开端

    应仁之乱对日本社会产生了深远的影响，主要表现在以下几个方面：

    1. 将军与守护大名的没落：原本拥有实力的下级武士开始崛起，这种被称为”下克上”的现象在全国范围内蔓延。
    2. 战国大名的兴起：守护大名逐渐转化为战国大名，日本进入了所谓的战国时代。
    3. 旧制度的崩溃：残存的庄园制度等旧制度开始迅速崩溃，持新价值观的势力开始登场。
    4. 阶级变动加剧：从镰仓时代后期开始，以名门武家、公家为首的旧势力不断被随生产力上升而壮大的国人、商人、农民等新兴势力所取代。
    5. 继承制度的变化：长子继承家督的制度在这一时期尚未完全确立，这也是导致将军家、守护大名家为争夺家督而发生”御家骚动”的原因之一。

    结语

    应仁之乱是日本历史上一个重要的分水岭。它不仅标志着室町幕府实际统治的终结，也揭开了日本战国时代的序幕。这场持续十年的内乱深刻地改变了日本的社会结构和政治格局，为后来的统一做了铺垫。了解应仁之乱，对于理解日本从中世纪向近世过渡的历史进程具有重要意义。

    参考文献

    1. 《应仁记》
    2. 《日本战国史》
    3. 《室町幕府研究》

  • AI数据就绪度检测器AIDRIN:人工智能数据就绪度的定量评估

    人工智能(AI)的发展正在各个领域蓬勃兴起,但”垃圾进,垃圾出”这一计算机科学界的普遍共识同样适用于AI领域。数据质量直接影响AI模型的性能,低质量、有偏见的数据往往会导致AI模型效果不佳。因此,数据科学家在AI应用中投入了大量时间和精力来准备数据。然而,目前还没有标准的方法或框架来评估数据对AI的”就绪度”。为了解决这一问题,研究人员提出了AIDRIN(AI Data Readiness INspector)框架,旨在对数据的AI就绪度进行定量评估。

    AIDRIN框架概述

    AIDRIN是一个综合性的数据评估工具包,涵盖了文献中提到的广泛就绪度维度,有助于定量和定性地评估数据就绪度。它不仅使用传统数据质量评估中的指标(如完整性、异常值和重复项),还使用专门用于评估AI数据的指标,如特征重要性、特征相关性、类别不平衡、公平性、隐私性和FAIR(可查找性、可访问性、互操作性和可重用性)原则合规性。AIDRIN提供可视化和报告,以帮助数据科学家进一步调查数据的就绪情况,从而提高机器学习管道的效率,为AI应用的数据就绪性做出明智决策。

    AIDRIN的主要特点

    1. 综合评估:AIDRIN整合了传统数据质量参数和AI特定指标,提供全面的数据就绪度评估。
    2. 用户友好:提供简便的数据和元数据上传功能,简化了数据从业者和研究人员的评估过程。
    3. 定量评分:基于广泛的指标列表,涵盖多个数据就绪度考虑因素,提供量化评分机制。
    4. 可视化报告:生成直观的可视化和报告,帮助用户深入分析数据就绪情况。
    5. 跨领域适用:适用于各种领域的用户,可轻松高效地衡量数据集对AI应用的适用性。

    AIDRIN的数据就绪度评估维度

    AIDRIN框架提出了七大类别的AI数据就绪度评估:

    1. 质量
    • 完整性:衡量所需数据的存在程度
    • 异常值:识别偏离正常范围的异常数据点
    • 重复性:评估重复记录的存在
    • 数据准备实践:评估数据准备方法的稳健性
    • 时效性:确保数据是最新和相关的
    1. 可理解性
    • 元数据可用性和质量:确保存在全面的元数据来描述数据集
    • 来源:追踪数据的来源和谱系,确保准确性和完整性
    • 数据访问用户界面:评估访问和交互数据的便利性
    1. 结构质量
    • 使用的数据类型:评估数据类型的适当性和一致性
    • 数据模式质量:评估支持规范化形式和快速数据存储访问的数据模式设计和结构
    • 文件格式和使用的数据存储系统:审查文件格式和存储系统的效率和适用性
    • 数据访问性能:衡量数据检索的速度和可靠性
    1. 价值
    • 特征重要性:评估数据集中不同特征的重要性
    • 标签:检查监督学习标签的可用性、质量和正确性
    • 数据点影响:评估单个数据点对整个数据集的影响
    • 数据不确定性:使用不确定性量化方法衡量数据的不确定性或置信度
    1. 公平性和偏见
    • 类别不平衡:评估数据集中类别的分布
    • 类别可分性:衡量不同类别之间的区分程度
    • 歧视指数:识别数据中的潜在偏见
    • 群体代表性:确保对人群进行多样化和有代表性的抽样
    1. 治理
    • 收集:审查同意、抽样方法、伦理考虑、监管合规性和资金来源
    • 处理和管理:评估使用的匿名化、管理和去识别方法
    • 应用:评估使用限制和数据分析中的潜在偏见
    • 安全:审查数据敏感性、访问控制机制和共享协议
    • 隐私:评估隐私要求、预算和得分
    1. AI应用特定指标
    • 模型特定指标:评估特定于AI模型及其预期应用的指标,确保数据满足成功模型训练和部署的要求

    AIDRIN的分析能力

    AIDRIN提供三类检查结果:

    1. 数据摘要统计:提供数据的一般信息,如属性数量、数据记录数量、百分位数、最小值、最大值、平均值、标准差和分布等统计信息。
    2. 数据就绪度指标:提供多种AI就绪度指标,如完整性、异常值、重复性、特征重要性、特征相关性等。
    3. 可视化:为每个指标提供相应的图表和可视化,便于理解和分析。

    以下是AIDRIN中一些关键指标的详细说明:

    完整性

    完整性表示数据集中必要数据和属性值的存在程度。AIDRIN使用Blake等人提出的完整性指标,通过测量数据集每个特征中缺失值的比例来量化完整性。

    异常值

    异常值指显著偏离数据集中预期值的数据点或实例。AIDRIN采用四分位距(IQR)方法来评估异常值,这种方法对极端值的影响较小,更可靠且易于解释。IQR方法基于数据的中间50%,计算第一四分位数(Q1)和第三四分位数(Q3)之间的范围。超出这个范围的数据点被识别为异常值。

    重复项

    重复项指数据集中存在的重复或冗余实例。AIDRIN使用Bors等人提出的评分系统来检测重复条目,通过比较唯一项目数与总项目数来生成表示数据集重复程度的单一分数。

    隐私

    AIDRIN采用Vatsalan等人提出的”MM风险评分”模型来评估数据隐私风险。这种方法考虑了数据的敏感性和数据中可识别信息的数量,为数据集分配一个隐私风险分数。

    公平性

    AIDRIN使用几种指标来评估数据集的公平性:

    1. 统计平等:评估不同敏感群体之间预测结果的一致性。
    2. 机会平等:比较不同群体中真阳性率的差异。
    3. 人口代表性:评估数据集中各群体的代表性是否与整体人口分布相符。
    4. 群体公平性:评估模型对不同群体的预测准确率是否一致。

    FAIR原则合规性

    AIDRIN评估数据集对FAIR(可查找性、可访问性、互操作性和可重用性)原则的遵守程度:

    1. 可查找性:评估数据集是否易于发现和定位。
    2. 可访问性:评估获取数据的难易程度。
    3. 互操作性:评估数据与其他数据集和系统的兼容性。
    4. 可重用性:评估数据是否可以被其他研究者重复使用。

    特征相关性

    AIDRIN使用相关系数来衡量特征之间的线性关系强度。它可以识别高度相关的特征,这些特征可能会引入多重共线性问题。

    特征重要性

    AIDRIN采用基于树的特征重要性方法,如随机森林,来评估每个特征对预测目标变量的贡献程度。这有助于识别最具预测力的特征。

    类别不平衡

    对于分类问题,AIDRIN计算类别不平衡率,即最大类别样本数与最小类别样本数的比率。高不平衡率可能导致模型偏向主导类别。

    AIDRIN的优势

    1. 全面性:AIDRIN涵盖了广泛的数据就绪度维度,提供了全面的评估框架。
    2. 定量评估:通过量化指标,AIDRIN使数据就绪度评估更加客观和可比较。
    3. 可视化支持:生成直观的图表和报告,帮助用户快速理解数据状况。
    4. 跨域应用:适用于各种领域的AI数据准备工作。
    5. 标准化:为AI数据就绪度评估提供了一个标准化的框架。
    6. 效率提升:通过自动化评估过程,大大提高了数据准备的效率。
    7. 决策支持:为数据科学家和研究人员提供了明确的指导,帮助他们做出关于数据使用的明智决策。

    结论

    AIDRIN框架的提出填补了AI数据就绪度评估领域的空白,为数据科学家和研究人员提供了一个强大的工具。通过综合评估数据质量、公平性、隐私性等多个维度,AIDRIN能够帮助用户更好地理解和改进他们的数据集,从而提高AI模型的性能和可靠性。随着AI技术的不断发展,AIDRIN这样的框架将在确保AI系统的数据基础方面发挥越来越重要的作用。

    参考文献

    1. Hiniduma, K., Byna, S., Bez, J. L., & Madduri, R. (2024). AI Data Readiness Inspector (AIDRIN) for Quantitative Assessment of Data Readiness for AI. arXiv:2406.19256.
    2. Blake, R., & Mangiameli, P. (2011). The effects and interactions of data quality and problem complexity on classification. Journal of Data and Information Quality, 2(2), 1-28.
    3. Bors, C., Wentker, T., Böhm, C., & Heindorf, S. (2021). A Novel Measure for Data Quality: Duplicate Detection. In Proceedings of the 2021 Conference on Empirical Methods in Natural Language Processing, 3078-3084.
    4. Vatsalan, D., Sehili, Z., Christen, P., & Rahm, E. (2017). Privacy-preserving record linkage for big data: Current approaches and research challenges. In Handbook of Big Data Technologies (pp. 851-895). Springer, Cham.

  • 马尔可夫决策过程MDP（Markov Decision Process）

    MDP 是马尔可夫决策过程（Markov Decision Process）的缩写。它是强化学习中用于建模决策问题的一个核心概念。MDP 提供了一个数学框架，用于描述一个代理（Agent）在随机环境中进行决策以最大化累积奖励。一个 MDP 通常由以下五个元素组成：

    1. 状态集合 ( S )：表示环境可能处于的所有状态的集合。
    2. 动作集合 ( A )：表示代理可以执行的所有动作的集合。
    3. 状态转移函数 ( P(s’|s, a) )：表示在状态 ( s ) 下执行动作 ( a ) 后转移到状态 ( s’ ) 的概率。
    4. 奖励函数 ( R(s, a) )：表示在状态 ( s ) 下执行动作 ( a ) 所获得的即时奖励。
    5. 折扣因子 ( \gamma )：一个介于 0 和 1 之间的值，用于权衡未来奖励与当前奖励的重要性。通常用于无限时域问题以确保累积奖励的有限性。

    MDP 的正式定义

    一个 MDP 可以形式化地表示为一个四元组 ( (S, A, P, R) ) 或五元组 ( (S, A, P, R, \gamma) )，其中：

    • ( S ) 是状态空间。
    • ( A ) 是动作空间。
    • ( P(s’|s, a) ) 是状态转移概率函数，表示在状态 ( s ) 下执行动作 ( a ) 后转移到状态 ( s’ ) 的概率。
    • ( R(s, a) ) 是奖励函数，表示在状态 ( s ) 下执行动作 ( a ) 所获得的期望奖励。
    • ( \gamma ) 是折扣因子（如果有）。

    MDP 的工作原理

    在 MDP 中，代理通过在每个时间步 ( t ) 观察当前状态 ( s_t )，选择一个动作 ( a_t )，然后根据状态转移函数 ( P ) 转移到下一个状态 ( s_{t+1} )，同时根据奖励函数 ( R ) 获得一个奖励 ( r_t )。目标是找到一个策略 ( \pi(a|s) )，即在每个状态 ( s ) 下选择动作的概率分布，从而最大化累积奖励的期望值：

    [ G_t = \sum_{k=0}^{\infty} \gamma^k r_{t+k} ]

    其中，( G_t ) 是从时间步 ( t ) 开始的累积折扣奖励。

    MDP 在强化学习中的应用

    在强化学习中，MDP 提供了一个标准化的框架来描述学习任务。大多数强化学习算法，如 Q-learning、策略梯度方法、深度 Q 网络（DQN）、近端策略优化（PPO）等，都是在 MDP 框架下开发和应用的。这些算法的目标是通过与环境的交互，学习一个最优策略 ( \pi^* )，使得累积奖励最大化。

    示例

    假设一个简单的迷宫问题，代理需要从起点走到终点。这个迷宫可以用一个 MDP 来建模：

    • 状态集合 ( S )：迷宫中所有可能的位置。
    • 动作集合 ( A )：上、下、左、右四个方向。
    • 状态转移函数 ( P(s’|s, a) )：根据当前状态 ( s ) 和动作 ( a ) 定义转移到下一个状态 ( s’ ) 的概率。例如，如果迷宫没有障碍物，代理按动作 ( a ) 的方向移动；如果有障碍物，代理保持在原地。
    • 奖励函数 ( R(s, a) )：到达终点时获得正奖励，其他情况下可能获得零奖励或负奖励（如碰到墙壁）。
    • 折扣因子 ( \gamma )：用来权衡未来奖励的重要性。

    通过强化学习算法，代理可以学习到一条从起点到终点的最优路径。

    总结

    MDP 是强化学习中用于建模和解决决策问题的基本工具。它提供了一个统一的框架来描述环境、代理的行为、奖励结构和目标，通过这个框架，我们可以开发和应用各种强化学习算法来解决实际问题。

  • 城市工业区野境植物多样性与群落结构研究——以原上海溶剂厂再野化为例

    摘要： 城市野境是城市生态系统的重要组成部分，具有独特的生物多样性和自然野趣景观，对促进城市生态恢复具有重要意义。本文以原上海溶剂厂为例，通过对该厂区经过十余年再野化后的植物多样性和群落结构进行研究，探讨城市工业区野境植物多样性形成特征，并分析再野化对植物多样性自然恢复能力和潜力，以期为合理保育和利用城市野境提供依据，为城市废弃地修复提供思路。

    关键词： 园林植物；再野化；植物多样性；工业废弃地；城市野境；棕地修复

    1. 引言

    随着城市化进程的快速发展，大量工业用地被废弃，这些工业废弃地既是城市发展历史的见证，也是城市生态修复的重要资源。近年来，再野化理念逐渐被引入城市生态修复领域，为城市废弃地再利用提供了新的思路。再野化强调减少人为干扰，恢复自然过程，提升生态系统韧性和维持生物多样性，最终使生态系统达到自我维持的状态。

    城市野境是城市内部或周边区域中自然过程占主导的土地，人类对其的开发和控制程度相对较低，允许在一定程度上发生自然演替的生态过程。城市野境作为城市自然恢复地，通过再野化过程和机制，形成独特的生物多样性结构，对促进城市绿地生态化与自然化具有重要借鉴意义。

    本文以经过十余年再野化过程的原上海溶剂厂为研究对象，调查厂区自然野境的植物多样性和群落结构，分析城市野境植物多样性形成特征，探讨植物多样性自然恢复能力与潜力，为合理保育和利用城市野境提供依据，为城市废弃地修复提供思路。

    2. 研究地与研究方法

    2.1 研究地概况

    上海溶剂厂的前身是 1935 年创办的中国酒精厂，位于上海市浦东新区黄浦江畔。该厂曾是远东规模最大、设备最先进的酒精厂，后来成为有机化工原料厂。因 2010 年上海世界博览会建设而拆除，现仅存上海溶剂厂近代建筑群遗址。原上海溶剂厂占地面积约 16hm2，绿地面积约占 45%。20 世纪 90 年代初，由于工厂经营状况不佳而停产，厂区处于闲置和封闭状态，呈工业废弃地状态。厂区绿地长达十余年未进行人工养护和干预，绿地的自然更新和发育过程明显，形成比较典型的工业自然地。

    2.2 研究方法

    2.2.1 数据调查

    采用全面踏查方式，在春、夏、秋季进行跨年度的四次实地调查，记录厂区维管束植物种类，并编目。

    选取厂区绿地的四个代表性植物群落，进行群落学调查。厂区绿地群落斑块较小，以 10m×10m 的样方进行调查，详细记录样方的植物种类，测定乔木数量、高度和胸径；各样地设置四个 2m×2m 小样方进行灌木层调查，四个 1m×1m 小样方进行草本层调查，记录灌木和草本层的株(丛)数、高度、盖度等。

    2.2.2 数据分析

    1) 物种重要值：用于说明某个种在群落中的优势程度，计算公式如下：

    乔木层重要值=(相对多度+相对显著度+相对高度)/3

    灌草层重要值=(相对频度+相对多度/盖度+相对高度)/3

    2) α 多样性指数：α 多样性是指群落内物种的多度，本次采用物种丰富度指数、Shannon-Wiener 指数、Simpson 优势度指数、Pielou 均匀度指数。

    3. 厂区野境植物景观

    上海溶剂厂闲置后，人为干扰减少，经过植被再野化过程，逐步形成自然植被与原有绿化树木镶嵌的植物景观格局。

    3.1 人工绿地自然化

    厂区原有块状草坪多被自生植物所取代或覆盖，如加拿大一枝黄花、渐尖毛蕨、构树幼苗、香樟幼苗、女贞幼苗、蚊母树等。绿地林下的自然更新苗发育良好，尤其是香樟、女贞、构树、棕榈、蚊母、胡颓子等幼苗幼树大量繁衍。同时，求米草、蛇莓、半夏、渐尖毛蕨等野生草本植物逐步侵入；爬山虎、常春油麻藤、野蔷薇、常春藤等层间植物也不断蔓延，人工绿地群落层次结构多样而丰富，植物多样性逐渐增加，呈现近自然的植被结构特征。

    3.2 自生植被覆盖硬质空间

    厂区人行道、厂房及办公区周边硬质空间几乎被自生植被覆盖，宽阔的车行道也被植物从两侧覆盖，水泥路面几乎只剩下一半，呈现明显的野境特征。由于自然植被恢复时间不长，主体植被为草本植被，约覆盖 70% 的硬质空间，其中约 2/3 硬质空间被入侵性植物覆盖，主要有加拿大一枝黄花、喜旱莲子草、一年蓬、灰绿藜、白车轴草等；其他的硬质空间主要被原生植物马唐、毛茛、委陵菜、牛膝、泽漆等侵占，甚至还有国家重点保护植物野大豆。而土壤空隙较多的硬质铺地，桑树、构树、朴树、乌桕、无患子、枫杨、梓树等木本植物幼苗幼树定居，分布面积最大的是构树和桑树，约占自生木本植被面积的 80%。

    随着植物自生的迅速发育，许多园石被植物遮盖，原有的白粉景墙也成为藤蔓植物依附的载体，营造出别样的自然粉墙花影景观，野趣横生。

    3.3 建筑构筑物立体植被覆盖

    在无人干扰的厂区，藤本植物蓬勃的生命力得到尽情释放，几乎所有的建筑构筑物都爬满藤本植物，主要有五叶地锦、常春油麻藤、常春藤、凌霄、野蔷薇等。多数厂房屋面也被藤本植物覆盖，尤其是高大的化学反应塔也爬满五叶地锦，形成极为罕见的工业区立体绿化景观，整个厂区建筑物披上盎然的“绿装”，郁郁葱葱，可谓都市现实版“绿野仙踪”。

    4. 植物多样性

    4.1 物种组成

    共记录维管束植物 105 科 248 属 312 种，其中，蕨类植物 7 科 7 属 8 种，占总种数的 2.56%；裸子植物 3 科 6 属 7 种，占总种数的 2.24%；被子植物 95 科 235 属 297 种，占总种数的 95.19%。

    选取种数大于 5 的科为优势科，共 9 个优势科，占总科数的 8.65%，包含 102 属 120 种，占总属数的 41.30%，总种数的 38.46%，呈现少数科拥有多数种的特征。其中禾本科的种数最多，含 21 属 23 种，占总种数的 7.37%，这与禾本科多为原生草本，适应性强有关；菊科数量位居第二，共 18 属 21 种，占比 6.73%，菊科除丰富的原生种外，还有较多的入侵种，竞争力强；其余优势科还有豆科、蔷薇科、蓼科、唇形科、大戟科、苋科和十字花科。

    4.2 生活型

    厂区草本植物占优势，共 55 科 127 属 165 种，占种数的 52.88%；其次是乔木，共 36 科 56 属 64 种，占种数的 20.51%；灌木共 30 科 48 属 53 种，占种数的 16.99%；藤本植物种类较丰富，共 17 科 25 属 28 种；厂区缺乏水体，仅在积水容器和低洼地发现紫萍、野慈姑 2 种水生植物。

    4.3 物种来源

    参照《上海维管植物名录》[11]《The Checklist of the Naturalized Plants in China》[12]，将维管束植物划分为上海原生种、外来归化种、外来入侵种和栽培种，并参照《中国外来入侵植物名录》，将入侵种的入侵等级划分为：1 级(恶性入侵种)、2 级(严重入侵种)、3 级(局部入侵种)、4 级(一般入侵种)[13]。

    从表 4 可见，厂区植物以上海原生种占优势，达 66 科 140 属 171 种，占总种数的 54.81%，其中乔木 14 种、灌木 15 种、草本植物 121 种、水生植物 2 种、藤本植物 19 种。除少量原生种外，原生草本植物占优势，如蓼科、禾本科、蔷薇科、大戟科、堇菜科、唇形科、菊科、天门冬科等，另外，8 种蕨类植物均为原生种。

    栽培种位居第二，共 48 科 79 属 92 种，占 29.49%，其中乔木 46 种、灌木 31 种、草本 10 种、藤本植物 5 种。厂区绿化树种多为栽培种，如无患子、鸡爪槭、垂柳、榉树、麻栎、玉兰、紫玉兰、含笑花、蜡梅等以及所有的裸子植物均为栽培种。

    外来归化种共 9 科 25 属 25 种，位居第三，占比 8.01%，包含乔木 4 种、灌木 7 种、草本 12 种、藤本植物 2 种，如石榴、八角金盘、夹竹桃、广玉兰、金鸡菊、美人蕉、芭蕉、凤仙花、马兰等。

    外来入侵种数量最少，为 19 科 23 属 24 种，其中 1 级入侵种与 2 级入侵种的占比最大，均为 2.56%，包含加拿大一枝黄花、小蓬草、钻叶紫菀、圆叶牵牛、喜旱莲子草等恶性入侵种，入侵植物虽然种类不多，但竞争性强，占据了大面积的旷地、草坪等。

    在厂区再野化进程中，自生植物发育尤为突出，共记录到自生植物 61 科 141 属 177 种，绝大部分是上海原生种，具有较好观赏性和鲜明地域特色。

    4.4 植物起源

    城市环境中的植被主要源于人工栽培的绿化植物和自然繁衍的自生植物，调查厂区植物的起源，可以更深入地了解植被再野化过程形成特征。从表 5 可见，自生植物高达 177 种，占总种数的 56.73%，比栽培植物高 13.46%。在低干扰生境，具有较强适应和繁殖能力的自生植物生长发育潜力仍能得到释放，大量自生植物的定居和繁衍，改变了厂区原有绿化植物配置格局，不仅有利于硬质空间等恶劣生境的植被恢复，也丰富了场地植物多样性，更有利于形成城市野境景观。

    5. 典型植物群落结构与物种多样性

    选择厂区香樟、水杉、夹竹桃以及香樟-女贞灌丛等典型群落类型，进行群落学调查，分析植物群落物种组成结构与多样性特征。

    5.1 植物群落结构

    水杉是厂区重要栽植树种，成排或块状分布于道路、厂房及办公区域，林下植物发育良好，垂直结构丰富。根据样方调查结果，水杉群落物种组成最丰富，郁闭度达 0.9，群落平均高度为 20.58m，群落结构分 4 层，主林层为水杉，重要值达 28.00%；亚林层为香樟、构树和棕榈，其重要值分别为 6.09%、5.21% 和 1.88%。灌木层有女贞和香樟更新苗，草本层为渐尖毛蕨和求米草等。

    香樟是厂区分布最多的栽培树种，以香樟为优势种的群落较多，林下更新苗丰富。调查样地的香樟群落郁闭度为 0.85，平均高度 14.64m，乔木层重要值达 69.40%，其他乔木还有夹竹桃、银杏、棕榈等；灌木层主要有八角金盘、棕榈、栀子等，地被植物以求米草为主。

    夹竹桃群落广泛分布于道路及厂房隔离带，结构相对简单，调查样方群落郁闭度最高，为 0.95。上层优势种为夹竹桃和广玉兰，重要值分别为 50.18% 和 21.53%；下层主要为构树幼苗、香樟幼苗，重要值分别为 37.16% 和 31.87%。草本植物主要为求米草。

    香樟-女贞灌丛群落位于建筑垃圾堆场，主要由香樟、女贞更新苗发育而成，平均高度仅 1.18m，香樟和女贞的重要值较高，分别为 34.17% 和 33.42%，地被层为加拿大一枝黄花、渐尖毛蕨，其重要值分别为 8.14% 和 6.03%。

    5.2 典型植物群落多样性分析

    样地群落间乔木层物种丰富度较接近，为 4、5、6 种；灌木层水杉群落物种丰富度最高，主要为香樟幼苗、女贞幼苗、构树幼苗、棕榈等 10 种，而香樟群落、夹竹桃群落物种丰富度相对较低，均为 5 种。

    香樟群落的乔木层 Shannon-Weiner 指数最高，其次为夹竹桃群落，水杉群落的水杉株数占绝对优势，指数值最低；而灌木层中水杉群落的灌木种类多，该指数最高，其他三个群落的数值都相对较低。香樟群落的乔木层 Simpson 指数最高，其植物种数分布较为均匀，集中性较弱，在灌木层中，水杉群落的 Simpson 指数最高。Pielou 均匀度指数值显示，夹竹桃的乔木层物种数量分布最为平均，其次是香樟群落，两个群落之间差值仅 0.001 9。水杉群落的灌木层指数值最大，而香樟-女贞灌丛指数值最小。总体而言，调查群落的物种多样性较高。

    6. 讨论

    6.1 再野化是形成城市野境的基础

    原生植物的回归和恢复是城市野境的前提。从表 9 可见，上海溶剂厂共调查到 312 种植物，其中原生种 171 种，占种数的 54.81%，自生植物 177 种，明显超过园林栽培种 135 种；距离上海溶剂厂 1.5km 的临沂公园共调查到 86 科 178 属 218 种植物，其中上海原生种 82 种，占总种数的 37.61%，自生植物 75 种，占总种数的 34.40%，而栽培植物占比 65.60%，占比明显高于上海溶剂厂。城市绿地往往侧重选择园林观赏植物，绿地养护也多清除自生植物与更新苗，并对乔灌木进行不同程度修剪，抑制野生植物的生长发育，难以形成茂盛浓郁的群落结构。而再野化的绿地植物更加丰富，通过自然适应和竞争过程，与区域生境适应性强、繁殖力高的原生物种更容易发育和定居，表明再野化是形成城市野境的基礎。

    6.2 植被管理是提高城市野境功能的重要途径

    野境植被存在外来入侵物种和恶性杂草蔓延，先锋性树种占据过多生态空间的问题，不仅生态价值低，也影响植物群落的进展演替，需要开展野境植被的科学管理。如加拿大一枝黄花、喜旱莲子草、小蓬草等恶性入侵种，葎草等恶性杂草易形成单优种群，应控制清除；苦苣菜、苋等一般入侵种可以采取适当的保留和调控，增加地表植物覆盖，保留场地自然性；一些本土树种也会形成单优种群，如构树等，不利于其他树种的渗入和生长，应采取密度控制或创造林窗等调控方式，为其他物种提供生长空间，丰富物种多样性。

    对于具有有一定生态功能的植物，可诱导植被发育，如四籽野豌豆、白车轴草等具有固氮能力，可以改良土壤；茑萝松、珊瑚樱、马兰、望江南、棕叶狗尾草、土人参、虎耳草、火炭母等鸟嗜和蜜源植物不仅能丰富城市野境的观赏性，也有助于构建野生动物友好型植物景观。

    6.3 城市野境对后工业景观营造的启示

    城市更新与产业升级将产生更多的废弃地和棕地，成为风景园林发展面临的新问题和新空间。利用工厂闲置的时间间隙，让绿地再野化，通过植物自然作用修复场地，再对再野化后的植物景观改造设计，以“野”为主导，让“自然”去设计，让“自然”去培育，形成“规划-野化-规划”的过程，不仅修复受损环境，还给城市绿地更多创造空间，挖掘特色本土植物，营造自然形态多样、生态内涵丰富的野境景观，重拾人与自然的亲密。

    曾经的荒野景观难以企及，满是粗糙和恐惧，如今人们对“野”的看法有所改变，认为它浪漫诗意、自由洒脱，城市野境能带给人们的不仅是“留连戏蝶时时舞，自在娇莺恰恰啼”的目酣神醉，更是“久在樊笼里，复得返自然”的怡然自得。

    国内有许多出色的工业遗产改造案例，如北京新首钢高端产业综合服务区(首钢园)、北京 798 艺术区、南京 1865 创意产业园、上海创智天地等，这些老工业区改建都侧重原有建筑物和构筑物，而厂区景观营造还是选择人工主导的重新种植。不同历史时期绿地物种的选择和植物配置方式并不相同，老工业区留下历尽沧桑的建筑厂房和大烟囱，那些参天大树和自生植物群落也有属于自己的历史故事。新的后工业植物景观也可以保留时代感，完善原有功能性植物群落，保护再野化进程演变的野境景观，丰富工业遗产旅游，体验沉浸式的后工业景观。

    7. 结论

    本文通过对原上海溶剂厂再野化后的植物多样性和群落结构进行研究，分析了城市工业区野境植物多样性形成特征，探讨了植物多样性自然恢复能力与潜力，为合理保育和利用城市野境提供了依据，为城市废弃地修复提供了思路。

    研究表明，城市工业区野境植物多样性较高，自生植物占优势，再野化过程中，原生种具有独特优势，有助于恢复地域特色的植物多样性。再野化是形成城市野境的基础，植被管理是提高城市野境功能的重要途径。城市野境对后工业景观营造具有重要启示，通过再野化，可以将废弃工业用地转变为富有生机的城市野境，为城市生态修复和城市可持续发展提供新的思路和方法。

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  • 再野化：城市生态修复的新思路与实践探索

    摘要

    随着城市化的快速发展，城市生态系统面临着严峻的挑战。再野化，作为一种生态修复策略，强调通过减少人为干预恢复自然过程，以增强生态系统的韧性和生物多样性。本文综合分析了再野化的概念、理论基础、实践案例，并探讨了在中国城市中实施再野化的策略和前景。

    关键词

    再野化；城市生态修复；生物多样性；公众感知；策略推广

    1. 引言

    城市化进程中的高强度开发活动不仅压缩了自然空间，还在很大程度上破坏了城市的生物多样性和生态系统功能。再野化作为一种新兴的生态修复理念，提倡减少人为干预，恢复自然生态过程，以应对城市环境问题，提升生态系统的自然恢复力。

    2. 再野化的概念与理论基础

    再野化源于保护生物学领域，强调在保护区建立自然过程和关键物种。理论基础包括自然演替理论、关键物种理论和生态网络理论，这些理论支持通过恢复关键生态过程和物种来提升生态系统的完整性和功能。

    3. 再野化的实践探索

    实践中，再野化已在多个国家的城市和郊区成功实施，如美国的黄石公园狼群重引入项目，以及欧洲多地的城市绿地再野化。这些案例表明再野化能有效提升城市绿地的生物多样性和生态功能。

    4. 公众感知与再野化策略

    公众感知对再野化项目的成功至关重要。通过教育和社区参与，增加公众对再野化价值的认识，是实施再野化的关键策略之一。此外，应适当调整再野化程度，避免对公众生活造成不便。

    5. 中国城市再野化的应用前景

    结合中国城市化和生态文明建设的背景，再野化提供了一种创新的城市生态修复策略。推广再野化不仅能改善城市生态环境，还能提升城市居民的生活质量。通过实施具体的再野化项目，如城市废弃地的生态恢复，可以有效地提升城市的绿色空间质量和生态功能。

    6. 结论

    再野化作为一种生态修复新思路，为城市生态系统的持续健康发展提供了强有力的支持。通过增强生态系统的自我维持能力和生物多样性，再野化能够有效地应对城市化带来的生态挑战。未来，需要更多的研究和实践来探索适合中国城市特点的再野化策略，以实现人与自然和谐共生的城市发展模式。

  • 城市建设中的类荒野景观规划设计研究

    摘要

    随着城市化进程的加速，城市生态环境问题日益突出。为了解决这些问题，本文深入研究了荒野景观思想，结合我国当前的生态文明建设政策，探索出一条能够缓解城市生态问题的景观设计新思路——类荒野景观。

    原生荒野景观拥有健全、完整的生态系统，其内部循环及调节能力是人工景观无法比拟的。类荒野作为荒野的先锋景观，能够在一定程度上刺激场地恢复自然活力，带动城市绿色发展，缓解城市生态问题。通过对荒野景观中自然性能的分析，本文研究了类荒野景观的设计手法，即人工模拟荒野建造生态环境，使场地在时间作用下能够从类荒野景观过渡为自然的荒野景观，完成从“前荒野时代”到“后荒野时代”的转变，最终成为缓解城市生态问题的主要驱动力。

    本文首先梳理了国内外学者对荒野景观及再野化概念的研究，并在此基础上定义了类荒野景观的概念。其次，通过对国内外相关案例的对比分析，结合我国城市的实际情况，探讨了城市建设中类荒野景观的价值作用和自然景观在城市景观中的生态效益。最后，以河北省邢台平乡南湖公园为例，将类荒野景观设计手法应用于实际项目中，并对设计方案进行了详细阐述。

    研究表明，类荒野景观可以在空间上与周边环境融合，在时间上稳定向荒野景观演变。类荒野景观规划设计在还原土地自由的同时，能够较好地缓解城市中的生态问题，带动周边绿地健康发展，为今后城市建设中的景观设计提供了新思路。

    关键词: 城市景观; 荒野景观; 类荒野; 原发性

    1 绪论

    1.1 研究背景

    近年来，我国城市化进程飞速发展，但同时也带来了资源紧张、生物资源濒危、水生态破坏、大气污染、生态系统退化等一系列生态环境问题。党的十八大以来，国家领导人高度重视生态建设，提出了一系列生态文明建设理念，如“绿水青山就是金山银山”、“山水林田湖草是生命共同体”等，体现出新时代中国对生态环境的重视，也反映出生态建设的紧迫性和必要性。

    随着我国经济的快速发展，人民生活水平不断提高，对美好环境的要求也不断加强。人们开始呼吁回归自然，回归野趣，城市景观也因此被赋予了更高的精神内涵，即视觉美、内涵美、野性美。开启一种全新的审美意识——荒野审美，势必会成为现代城市居民审美主流。

    1.2 研究目的和意义

    1.2.1 研究目的

    本文旨在借鉴国内外学者对荒野景观理念的研究及实践，通过相关案例剖析，探索类荒野景观要素的设计手法，并以南湖公园为例进行规划设计，为城市中场地进行再野化形成类荒野景观的项目设计方案提供指导。

    1.2.2 研究意义

    (1) 基于生命的伦理意义：从空间和时间两个维度阐述了保护生态环境、修复荒野景观的必要性，强调人类应与自然和谐共生，为子孙后代留下更多野性自然生态区域。

    (2) 基于地域的文化意义：强调地域景观的独特性，呼吁在景观建设中重视本土文化，避免景观同质化。类荒野景观能够体现人与自然关系的演变进程，彰显城市风貌，树立良好的城市形象。

    (3) 基于生态的景观意义：阐述了荒野景观的生态服务功能，强调其低干预、低维护、可持续的特性。类荒野景观能够缓解城市生态问题，促进城市良性运行，是推动社会和谐发展的绿色基础。

    1.3 相关概念

    1.3.1 荒野景观

    荒野景观是指大片未经耕种和开发的土地，无人居住或仅有野生动物活动的区域，其引申义也指植物的混合、交杂、无序的状态。

    1.3.2 再野化

    再野化是一种新兴的生态保护修复方法，旨在通过减少人类干扰，增强指定区域中荒野程度，提高生态系统稳定性和维持生物多样性，使生态系统达到能够自我维系的状。

    1.3.3 城市荒野

    城市荒野是指城市中自然占据主导位置的土地，能够在人力干预之外进行演替活动，演替的主要动力来源于土地及其内部生命物种。

    1.4 国内外研究现状

    1.4.1 国外荒野景观建设研究

    国外对荒野景观的研究和实践起步较早，以美国为例，其荒野景观发展经历了从生态文学到荒野保护运动，再到国家层面颁布法律进行保护的漫长过程。

    1.4.2 国内研究进程

    国内对荒野景观的研究相对较晚，近年来，学者们从不同角度对荒野景观进行了阐述和研究，并提出了一些本土化的概念和实践方法。

    1.5 研究方法

    本文主要采用文献研究法、案例对比分析法、理论与实践相结合法和实地调研法进行研究。

    1.6 技术路线

    本文的技术路线为：确定选题并收集资料→题目概述→相关概念概述→国内外现状分析→案例分析→经验总结→类荒野景观的营造→南湖公园规划设计→方案总结→未来发展。

    2 类荒野景观及理论基础研究

    2.1 类荒野景观

    2.1.1 类荒野景观理念

    类荒野景观是荒野景观的次生概念，是人类模拟荒野生态功能建造的具有发展潜力的景观。类荒野景观的营造需要经历场地野化和时间演化两个过程，最终形成具有场地历史记录和地域性的自然荒野景观。

    2.1.2 类荒野景观类型

    根据景观形成过程中人类干预程度的不同，可以将类荒野景观分为映像的荒野、片段的荒野、再现的荒野以及标本的荒野四种类型。

    2.1.3 类荒野景观特征

    类荒野景观具有地域性与自然性、低干预与低维护、稳定性和波动性等特征。

    2.1.4 类荒野景观价值

    类荒野景观具有生态价值、经济价值、人文价值和社会服务价值。

    2.2 城市景观

    2.2.1 城市景观概念

    城市景观是指在人类聚集环境中固有的和人类创造的景观，包括人工景观和自然景观。

    2.2.2 城市景观特征

    城市景观具有复合性、历时性和地方性等特征。

    2.2.3 城市自然景观之路

    在全球信息化和经济一体化的大环境之下，城市景观风貌差异化降低，个性和特色的体现变得越来越薄弱。因此，在城市建设中，要重视自然景观的营造，恢复地方景观，展现地域自然景观文化。

    2.3 相关理论基础

    类荒野景观的营造需要生态学、恢复生态学和可持续发展理论的支持。

    2.4 城市中类荒野景观营造的可行性

    在城市中营造类荒野景观是可行的，能够解决城市生态环境问题，缓解城市压力，满足城市居民对自然的精神依赖，提高市民自然生态意识和审美认知。

    3 相关案例分析

    3.1 国外相关案例

    本文分析了苏黎世大学耶荷公园、纽约高线公园和美国黄石公园狼的引入三个案例，总结了国外在荒野景观保护和再野化实践方面的经验。

    3.2 国内相关案例

    本文分析了哈尔滨群力雨洪公园、杭州江洋畈公园和北京长沟泉国家湿地公园岛屿设计三个案例，总结了国内在自然景观保护和开发策略方面的经验。

    3.3 存在问题分析

    通过对案例的分析，本文总结了当前类荒野景观建设中存在的一些问题，如鸟类及其他生物栖息地、场地内建筑的生态性、场地节点的功能性和人类增益性干预等。

    3.4 本章小结

    在荒野思想指导下的类荒野景观建设是对自然景观的恢复及重建过程，对社会、城市和自然都具有积极意义，能够解决人工建造景观中的大工程、重维护、耗资源等问题，还能缓解、改善城市中的环境问题。

    4 城市中类荒野景观规划设计手法研究

    4.1 类荒野景观在城市建设中的设计目标与定位

    4.1.1 指导思想

    荒野保护是我国生态文明建设领域十分重要的环保理论和景观保护实践。类荒野景观的营造要以荒野思想为指导，促进城市与自然的融合，平衡人、城市与自然三者关系。

    4.1.2 发展目标

    类荒野景观的营造要分阶段进行，从前荒野时代到荒野时代，再到后荒野时代，最终实现城市与荒野景观的和谐共生。

    4.1.3 设计定位

    类荒野景观是丰富物种多样性和完善城市生态系统的有效解决办法，其设计定位为：展现自然过程的动态景观，具有生态功能和科普、休闲功能的场所。

    4.2 荒野景观思想指导下的类荒野规划设计原则

    类荒野景观的规划设计要遵循可持续发展原则、地域性原则、功能多样性原则和过程性原则。

    4.3 类荒野景观场地规划设计

    4.3.1 场址选择

    类荒野景观的场地选择要考虑交通条件、与城市的距离等因素，以保证城市人群能够便捷抵达。

    4.3.2 功能划分

    类荒野景观的功能分区要根据生态的功能价值进行划分，分为生态核心区、观赏区、边缘区和入口景观区。

    4.4 景观元素设计手法

    4.4.1 生物生境规划设计

    (1) 鸟类生物生境营造：要从栖息地的稳定、筑巢材料的可取性和生存食物的供给三个方面入手，营造适宜鸟类生存的生境环境。

    (2) 其他生物生境营造：要根据小型哺乳动物、昆虫等生物的生存需求，营造多样化的生境环境。

    4.4.2 软质景观规划设计

    (1) 水体规划设计：要注重水环境和驳岸设计，营造水陆交界带，为水生动植物提供良好的栖息环境。

    (2) 地形塑造：要根据场地实际情况，适当地形塑造，营造微地形，打造稳定的生态环境。

    (3) 植物规划设计：要注重乡土树种的使用，营造多层次的植物景观，体现自然野趣之美。

    4.4.3 硬质景观规划设计

    (1) 道路及铺装规划设计：要选择环保、耐腐蚀的材料进行铺装，尽量减少对场地的破坏。

    (2) 景观建筑规划设计：要提倡生态建筑，选择可循环材料，达到生态关怀。

    (3) 景观小品与设施规划设计：要做到风格统一，贴近自然，满足使用功能和地域文化展现的需求。

    5 类荒野景观的应用——以河北省邢台平乡南湖公园为例

    5.1 场地基本概况

    5.1.1 区位分析

    南湖公园位于河北省邢台市平乡县城南部，交通便利，区位优势明显。

    5.1.2 资源概况

    平乡县拥有丰富的自然资源和历史文化资源，为类荒野景观的营造提供了良好的基础。

    5.1.3 场地分析

    场地地形总体平整，有2处水坑，场地西侧有下沉部分，内部有树林和农田肌理。

    5.2 设计理念和定位

    5.2.1 设计理念

    南湖公园的规划设计以“心中有梦，林中有声”为设计目标，以“原自然、轻干扰、重科普”为规划设计理念。

    5.2.2 设计定位

    南湖公园的设计定位为：展现自然过程的动态景观，具有生态功能和科普、休闲功能的场所。

    5.2.3 发展定位

    南湖公园的建设将带动周边绿地发展，促进区域内类荒野景观的联通。

    5.3 景观规划设计依据

    南湖公园的规划设计依据相关的法律法规和规范标准。

    5.4 总体规划设计方案

    5.4.1 总体布局

    南湖公园总占地面积23.2公顷，划分为入口景观区域、生态核心区、观赏区和边缘区。

    5.4.2 功能分区

    根据类荒野景观设计原则，结合项目规划设计理念和发展定位，将场地分为四个功能分区：入口景观区域、生态核心区、观赏区和边缘区。

    5.4.3 交通组织

    场地内部交通组织分为四个级别：一级道路、二级道路、三级道路和架高观光廊桥。

    5.4.4 景观格局

    整体方案呈“一环、二心、多节点”的景观格局。

    5.4.5 竖向设计

    场地整体呈现出西低东高的走势，以降低城市交通对公园的影响，并增加地形的丰富度。

    5.5 分区规划设计

    5.5.1 入口景观区

    入口景观区包括北侧的主要出入口和南侧的次要出入口，主要景观节点有入口景观草地、生态建筑、阳光剪影和休憩廊架等。

    5.5.2 生态核心区

    生态核心区为场地的中心区域，景观主要包括跌水景观、环水岛、亲水场地和高架观景平台等。

    5.5.3 观赏区

    观赏区位于生态核心区东西两侧，景观主要包括花田、林地、农田肌理、观鸟瞭望塔、休憩廊架等。

    5.5.4 边缘区

    边缘区主要为场地外围区域，景观主要包括山丘景观、小湿地水体景观、林地景观等。

    5.6 专项规划设计

    5.6.1 水处理和驳岸设计

    水体净化顺序为：沉淀池→曝气池→植物净化。驳岸设计主要包括卵石、山石驳岸和自然原型驳岸三种形式。

    5.6.2 湿地环境设计

    湿地环境设计要根据场地湿地类型，逐步引进合适的动植物品种，形成完整的生态系统。

    5.6.3 道路铺装材质

    园区主干道采用塑胶和透水性沥青生态铺装，二级路采用透水混凝土，三级路采用透水砖、陶土砖和石块碎拼等铺装形式。

    5.6.4 标识系统

    园区标识牌主要材料为当地的木材，表面刷涂金属色油漆，主色采用比较沉稳的色调。

    5.7 经济技术指标

    南湖公园的经济技术指标符合相关规范标准。

    6 结语

    6.1 结论

    本文通过对荒野景观和类荒野景观的深入研究，提出了类荒野景观的营造策略，并以南湖公园为例进行了设计实践，证明了类荒野景观在城市建设中的可行性。

    6.2 主要创新点

    本文的创新点在于：

    (1) 将城市中类荒野景观定义为再现的荒野，并探析了类荒野景观的设计手法。

    (2) 提出了可行的类荒野景观构成要素的营建策略，指导城市中的类荒野景观建设实践。

    6.3 展望

    荒野思想为城市景观建设提供了新思路，带来了新的景观体验。类荒野景观的具体设计实践涉及较多学科的理论支持，需要多学科理论支撑和更加严密的实践研究。希望本文能够为后续学者在城市景观和国内类荒野景观建设方面的研究起到一定的参考作用。

  • 再野化:城市生态修复的新思路与实践探索

    摘要:再野化作为一种新兴的生态修复方法,强调减少人为干预,恢复自然过程,以提升生态系统韧性和维持生物多样性。本文系统回顾了再野化的概念内涵、理论基础和实践发展,分析了再野化在城市生态修复中的应用前景。研究发现,再野化通过恢复核心区域、增强连通性、重引入关键物种等措施,可有效提升城市生态系统的自我维持能力。但在人为主导的城市环境中,再野化面临公众接受度、安全性等挑战。本文提出了基于公众感知的再野化策略,包括构建积极-消极感知评价体系、合理设置再野化程度、平衡自然演替与人工管理等。最后探讨了再野化在我国城市生态文明建设中的应用前景,为推进城市生态修复提供了新思路。

    关键词:再野化;城市生态;生物多样性;公众感知;景观设计

    1 引言

    随着城市化进程的加快,城市生态环境面临着严峻挑战,生态系统破坏和生物多样性减少成为亟待解决的问题。传统的生态修复方法往往侧重于单一目标物种或生境的恢复,难以实现生态系统的整体性修复。在此背景下,再野化(rewilding)作为一种新兴的生态修复理念应运而生。

    再野化强调通过减少人为干预,恢复自然过程,使生态系统达到能够自我维持的状态。它不仅关注生物多样性的恢复,更注重生态系统功能的重建和生态过程的恢复。近年来,再野化理念在欧美国家得到广泛关注和实践,并逐渐被引入城市生态修复领域。

    本文旨在系统梳理再野化的概念内涵、理论基础和实践发展,分析再野化在城市生态修复中的应用前景,探讨基于公众感知的再野化策略,为我国城市生态文明建设提供新的思路。

    2 再野化的概念与理论基础

    2.1 再野化的概念内涵

    再野化最早由美国保护生物学家Michael Soulé和Reed Noss于1998年提出,他们将再野化定义为”基于核心区、廊道和食肉动物的一种保护方法”。随后,再野化概念不断发展完善。Perino等(2019)将再野化定义为”一种过程导向的、动态的生态修复新方法,旨在提升生态系统的自我维持能力,其核心在于修复三个自然生态系统动态的关键要素,包括营养级复杂性、随机干扰和物种扩散”。

    总的来说,再野化的核心内涵包括:

    (1)减少人为干预,恢复自然过程;
    (2)提升生态系统的自我维持和调节能力;
    (3)恢复生态系统的完整性,包括关键物种和生态过程;
    (4)强调大尺度、长时间的生态修复。

    2.2 再野化的理论基础

    再野化的理论基础主要包括:

    (1)岛屿生物地理学理论:强调生境斑块的大小、连通性对物种多样性的影响。
    (2)营养级联理论:强调顶级捕食者对生态系统结构和功能的关键作用。
    (3)干扰生态学理论:强调适度干扰对维持生态系统多样性和活力的重要性。
    (4)景观生态学理论:强调景观格局与生态过程的相互作用。

    这些理论为再野化实践提供了科学依据,指导再野化策略的制定和实施。

    3 再野化的实践发展

    3.1 国外再野化实践

    再野化实践最早起源于北美,典型案例包括黄石国家公园的狼重引入项目和”黄石到育空保护倡议”。欧洲的再野化实践则更加关注废弃农地和城市边缘地区,代表性项目包括”欧洲再野化”(Rewilding Europe)。

    这些实践探索了不同尺度和类型的再野化方法,包括:

    (1)大型食肉动物重引入
    (2)生态廊道建设
    (3)自然干扰过程恢复
    (4)废弃土地自然演替

    3.2 再野化在城市生态修复中的应用

    近年来,再野化理念逐渐被引入城市生态修复领域。城市再野化的特点包括:

    (1)尺度多样,从小型口袋公园到大型城市森林
    (2)强调自然过程,但需要一定程度的人为干预
    (3)注重生态效益与社会效益的平衡

    典型案例包括德国鲁尔工业区的”工业森林”项目和英国伦敦的自然保护区网络。这些实践表明,再野化可以为城市提供生态服务,同时创造独特的景观体验。

    4 基于公众感知的城市再野化策略

    4.1 公众对再野化景观的感知研究

    研究表明,公众对再野化景观的感知是复杂的,既包含积极感知(如自然体验、生物多样性),也包含消极感知(如安全隐患、可进入性差)。魏方等(2022)的研究发现,公众对再野化景观的接受度与再野化程度、绿地率、工业遗存占比等因素相关。

    4.2 再野化策略建议

    基于公众感知研究,本文提出以下城市再野化策略建议:

    (1)构建积极-消极感知评价体系,全面评估再野化效果
    (2)合理设置再野化程度,避免过度野化引起负面感知
    (3)平衡自然演替与人工管理,保持适度的”管理痕迹”
    (4)注重工业遗存与自然要素的结合,创造独特景观体验
    (5)加强公众教育,提高对再野化价值的认识

    5 再野化在我国城市生态文明建设中的应用前景

    我国正处于生态文明建设的关键时期,再野化为城市生态修复提供了新的思路。具体而言:

    (1)有助于提升城市生态系统的自我修复能力和韧性
    (2)为城市增添野趣景观,满足公众亲近自然的需求
    (3)为工业遗址等棕地再利用提供新的方向
    (4)助力构建以国家公园为主体的自然保护地体系

    然而,再野化在我国城市环境中的应用仍面临挑战,如土地资源紧张、安全管理等问题。未来需要:

    (1)制定适合我国国情的再野化评价标准和技术规范
    (2)探索不同尺度、类型的再野化模式
    (3)加强再野化的跨学科研究,尤其是公众感知研究
    (4)将再野化理念融入城市规划和景观设计

    6 结论

    再野化为城市生态修复提供了新的思路和方法。通过减少人为干预,恢复自然过程,再野化有助于提升城市生态系统的完整性和自我维持能力。但在人为主导的城市环境中,再野化的实施需要平衡生态效益和社会需求,充分考虑公众感知。未来,再野化有望成为推进我国城市生态文明建设的重要途径之一。

    参考文献:

    [1] 杨锐,曹越.”再野化”:山水林田湖草生态保护修复的新思路[J].生态学报,2019,39(23):8763-8770.

    [2] 魏方,陈鲁,昝鹏,等.机器与自然之间——后工业景观再野化的公众感知研究[J].中国园林,2022,38(8):36-41.

    [3] 张庆费.城市生态空间再野化及其实施途径探讨[J].中国城市林业,2022,20(6):10-14,40.

    [4] Perino A, Pereira H M, Navarro L M, et al. Rewilding complex ecosystems[J]. Science, 2019, 364(6438): eaav5570.

    [5] Soulé M, Noss R. Rewilding and biodiversity: complementary goals for continental conservation[J]. Wild Earth, 1998, 8(3): 18-28.

  • 荒野思想下郊野公园再野化研究——以江安河公园为例

    摘要

    近年来，随着中国城市化进程的飞速发展，城市向周边乡村田野无序扩张的趋势日益明显，导致景观机械化、生物量减少、物种多样性和栖息地丧失等生态问题。在全球生态修复的背景下，源于荒野思想的再野化自然修复理念引起了国际关注。本研究以郊野公园为对象，探索城市范围内再野化的可行性及方法，并以成都江安河公园为例进行实证研究。

    研究内容：

    1. 文献综述: 通过梳理国内外相关研究，发现再野化和郊野公园都与荒野思想密切相关。然而，由于国内外对荒野认知的差异，二者间的潜在联系尚未得到充分重视。本研究将荒野思想作为切入点，结合相关理论，探讨郊野公园作为再野化基址的可能性，为中国郊野公园引入再野化提供理论依据。
    2. 案例分析: 研究国内外再野化的城市景观体系及荒野思想下郊野公园营建案例，分析郊野公园再野化的景观形式和生态效益，归纳郊野公园再野化营建要点：自然主导的生态修复、人与自然互动共存的体系、荒野思想的表达与传递机制。
    3. 策略研究: 结合中国实际情况，提出郊野公园再野化三项基本原则：“自然”优先、过程性、理解共存；以及三项实施策略：郊野公园再野化条件分析、郊野公园再野化场地设计、管理维护再野化进程。
    4. 实践验证: 以江安河公园为案例进行实证研究，通过区域再野化条件分析、再野化要素提取、再野化场地构建及公园管理措施拟定等实际操作，验证郊野公园再野化理论框架的可行性。

    关键词： 荒野；荒野思想；再野化；郊野公园；景观设计

    第一章 绪论

    1.1 研究背景

    • 城市扩张与生态问题: 中国城市化进程加速，城市建成区面积不断扩大，导致城市向周边乡村郊野扩张，对土地资源和自然资源的侵占日益严重，引发景观机械化、生物量减少、物种多样性和栖息地下降等生态问题。
    • 野性的消逝: 城市景观演变过程中，人工景观逐渐占据主导地位，自然野性景观逐渐消失。人造物的质量持续增长，而生物量不断下降，物种结构发生改变，物种栖息地不断萎缩。
    • 生态修复新思路: 生态问题日益严峻，亟需可持续的生态修复与管理新理念和新方法。再野化作为一种新兴的生态保护修复方法，利用自然力量恢复区域野性，为生态保护和生态系统修复提供新思路。

    1.2 选题目的及意义

    • 研究目的:
      • 探讨郊野公园作为再野化基址的可行性，为城市生态修复和保护提供新思路。
      • 将再野化理念融入郊野公园营建，构建再野化场地，通过动态演替的荒野景观为郊野公园游憩创造更多可能性。
    • 研究意义:
      • 通过再野化应用，将荒野思想的生态整体主义、自然主导演替、非人类中心主义等理念融入郊野公园营建，促进人与自然和谐共存，维持和激发城市绿地的生态保育潜力。
      • 提升国民荒野认知，深化中国本土荒野思想及研究体系，为风景园林专业的研究实践开拓新思路，为解决城市无序扩张和自然资源流失等问题提供新方法。

    1.3 国内外相关研究进展

    • 荒野思想研究:
      • 国外：荒野思想经历了从消极认知到积极探索的转变，形成了较为完整的体系，研究涵盖生态、哲学、美学、文化等多个领域。
      • 国内：荒野研究起步较晚，早期集中于人文领域，近年来逐渐转向自然科学领域，并开始关注再野化和城市荒野等概念。
    • 郊野公园研究:
      • 国外：实践经验丰富，但相关研究文献较少，注重原生景观保护和游憩管理。
      • 国内：起步较晚，但理论研究发展迅速，形成了具有中国特色的郊野公园规划设计理念和运营管理体系。

    1.4 研究内容

    • 荒野思想、郊野公园、再野化等核心概念界定。
    • 国内外再野化应用和郊野公园营建案例分析。
    • 郊野公园再野化原则及策略研究。
    • 江安河公园再野化实证研究。

    1.5 研究方法

    • 文献综述法
    • 综合分析法
    • 实地调研法
    • 归纳总结法
    • 地理空间技术分析法

    1.6 技术路线

    提出问题——分析问题——解决问题——总结与反思

    第二章 相关概念及理论基础

    2.1 相关概念界定

    • 荒野: 大面积的、保留自然原貌或被轻微改变的区域，保存着自然的特征和影响力，没有永久或明显的人类聚居点，该区域被保护和管理，以保存其自然状态。
    • 荒野思想: 强调荒野作为一种观念或意识，对荒野实质及与荒野关联的其他事物施加意志作用，是荒野人文概念与荒野物质形态交叉产生的思想体系。
    • 再野化: 在人为干扰之后对自然生态系统的塑造过程，通过修复“自然过程”，使生态系统恢复完整或接近完整的食物网，成为可持续且具有韧性的生态系统。
    • 城市荒野: 城市中自然林地、湿地、无人管理的田园、河流廊道、被遗弃的场地或棕地等自然区域。
    • 郊野公园: 位于城市近郊或远郊地区，以原生和生产性景观为主，拥有良好的自然基础、生态环境以及人文特征，并以郊野休闲、风景区植被抚育、科普教育为主要功能的开放性公共空间。

    2.2 基础理论研究

    • 环境伦理学: 将伦理学的范畴从人类扩大到非人类世界，倡导“大自然也具有天赋权利”，为荒野哲学观和非人类中心主义提供理论思辨。
    • 荒野思想与自然的认识体系: 荒野思想的发展历程体现了西方人对自然认知的转变过程。四类自然的提出 (原始自然、生产的自然、美学的自然、自我修复的自然) 将荒野思想中人与自然的二分关系整合重塑，为“城市荒野”、“再野化”等概念提供认知基础。
    • 再野化与生态修复: 再野化是一种基于历史面向未来的生态修复方式，强调减少人为干扰，提高区域荒野程度，使生态系统达到自我更迭的自然稳固状态。
    • 潜生植被理论: 指在没有人为干预的情况下，区域会自然演替形成预期稳定的植被群落。该理论为再野化应用提供基础支撑。

    2.3 郊野公园再野化理论研析

    • 再野化宏观机遇: 全球生态系统完整性持续下降，再野化可以有效缓解这一趋势，提升生物多样性，为解决生态问题提供新思路。
    • 中西方荒野认知的差异: 中西方对荒野的认知存在差异，导致对荒野的关注点和研究方向不同。中国可以借鉴西方经验，结合本土实际，发展再野化实践。
    • 中国郊野公园再野化契机: 中国郊野公园建设可以作为再野化实践的试点，将再野化理念融入郊野公园营建，提升生态环境质量，促进人与自然和谐共存。

    第三章 基于荒野思想的郊野公园再野化研究

    3.1 再野化的城市景观体系研究

    • 从荒野地到城市荒野景观: 再野化最初应用于大型荒野地修复，现已扩展到城市区域，城市荒野的出现打破了“城市-荒野”的二元对立观念。
    • 再野化的景观形式: 再野化景观强调自然主导，呈现动态演变的特征，例如德国柏林萨基兰德自然公园、杭州江洋畈生态公园。
    • 再野化的生态发展: 再野化可以有效提升生物多样性，恢复生态系统功能，例如萨基兰德自然公园物种多样性显著增加，新加坡碧山宏茂桥公园物种多样性增长 30%。

    3.2 郊野公园营建中的荒野思想研究

    • 郊野公园基础构成要素: 原生和生产性景观营造、基础服务设施与活动场所构建、科普教育系统打造。
    • 郊野公园实践的荒野思想分析: 以英国桑顿郊野公园为例，分析其景观营造、设施建设、活动策划等方面的荒野思想体现。
    • 郊野公园的荒野思想植入要点: 公园用地规划、区域自然条件、极少的人工开发、郊野活动。

    3.3 郊野公园再野化研究

    • 再野化修复思路与应用模型: 再野化强调自然做功，通过减少人为干扰，恢复区域野性。经典 3Cs 模型 (核心、廊道、食肉动物) 和新 3Cs 模型 (核心、连通性、共生) 为再野化实践提供指导。
    • 郊野公园再野化影响分析: 再野化可以提升郊野公园生态效益和社会效益，促进人与自然和谐共存。
    • 郊野公园再野化营建要点: 自然主导生态修复的土地、人与自然互动共存的体系、荒野思想表达传递的机制。
    • 郊野公园再野化实践研究: 以南昌红土遗址公园为例，分析其再野化设计理念和实践成果。

    第四章 荒野思想下郊野公园再野化原则及策略

    4.1 基本原则

    • “自然”优先: 以保护自然野性和生态系统为前提，最大程度保留和恢复自然要素。
    • 过程性: 再野化是一个持续的自然演变过程，需要长期监测和管理。
    • 理解共存: 通过科普教育和互动体验，提升公众对荒野的理解和认知，促进人与自然和谐共存。

    4.2 郊野公园再野化条件分析

    • 地理空间宏观分析: 利用中国荒野地图，结合区域地形、人口密度、土地利用等数据，初步筛选再野化目标区域。
    • 场地再野化数据调研: 通过实地调研，获取更精确的土壤、植被、动物、水系等数据，分析场地再野化潜力。
    • 荒野发展可持续性研究: 评估目标区域发展成大面积荒野地的潜力，以及与周边区域的连通性。

    4.3 郊野公园再野化场地设计

    • 边界: 设置物理和生物边界，将荒野核心区与人类活动区分开，保护荒野生态系统。
    • 取舍: 保留场地原有自然要素，拆除不必要的人工设施，减少人为干预。
    • 引种: 针对生态受损区域，引入关键种或新物种，恢复生态系统功能。
    • 互动: 构建人与自然互动的平台，通过体验和参与，提升公众对荒野的理解和认知。

    4.4 管理维护再野化进程

    • 严格保护策略: 对荒野核心区进行严格保护，禁止或限制人类活动。
    • 区域限行机制: 对公园其他区域实施限行机制，引导游客行为，减少对荒野的影响。
    • 再野化监测系统: 建立长期监测系统，评估再野化效果，并根据反馈调整管理措施。

    第五章 江安河公园再野化实证研究

    5.1 区域再野化条件分析

    • 地理信息技术分析: 利用地形分析、人口聚集强度分析、地表覆盖物分析、历史影像对比等方法，评估江安河公园再野化潜力。
    • 荒野资源数据调研: 对江安河公园的地理环境、动物、植被等资源进行调查，分析其荒野属性。
    • 总体可持续发展研究: 分析城市规划发展趋势、空间发展潜力，以及再野化研究的可行性。

    5.2 再野化要素提取

    • 核心区构成要素: 确定核心荒野区和荒野游憩区，保留和修复场地原有自然要素。
    • 共存范式的纽带: 利用江安河作为城市生态与荒野生态的衔接枢纽，构建人与自然互动共存的体系。
    • 演变中的微型荒野: 挖掘城市中的微型荒野，引导其演变成自然主导的荒野生态系统。

    5.3 再野化场地构建

    • 设置界限: 利用江安河作为天然界限，分隔人类活动区与荒野核心区。
    • 现状的保留与舍弃: 保留场地原有地形地貌、植被群落等自然要素，拆除不必要的人工设施。
    • 划定生态修复试验区: 设置引种试验区和河道引种试验区，通过人工引种，恢复生态系统功能。
    • 构建共生互动平台: 设置郊野田园、核心荒野互动区等，促进人与自然的互动和共存。

    5.4 方案设计与表达

    • 规划思路: 以人与自然的和谐共存为目标，通过功能分区、景观营造、游线设计等手段，展示再野化的演变过程。
    • 总体设计: 将公园划分为核心荒野区、荒野游憩区、水景观赏区、公园游憩区四个区域，构建再野化 3Cs 体系。
    • 详细策略:
      • 塘床景观带: 引种峨眉山基带植被，构建城市景观、仿自然景观、荒野景观的梯度对比。
      • 荒野田园: 保留和修复农田景观，营造观赏和游憩功能兼顾的郊野田园风光。
      • 核心荒野: 严格保护，让其自然演替，展示动态的荒野景观。
      • 树生廊桥: 连接核心荒野区与公园游憩区，促进物种交流和互动。
      • 密林生境: 设置可进入和不可进入生境岛，展示城市生态向荒野生态的转变过程。

    5.5 公园管理措施

    • 再野化数据监控: 建立长期监测系统，评估再野化效果，并根据反馈调整管理措施。
    • 管理进入与禁入: 对核心荒野区实施严格保护，禁止或限制人类活动，对其他区域引导游客行为，促进人与自然和谐共存。
    • 组织公共性活动: 通过科普教育、志愿服务、研学旅行等活动，提升公众对荒野的理解和认知，促进再野化实践的可持续发展。

    结论

    本研究以荒野思想为指导，探索了郊野公园再野化的可行性及方法，并以江安河公园为例进行实证研究，验证了郊野公园再野化理论框架的可行性。研究结果表明，郊野公园再野化可以有效提升城市绿地生态效益和社会效益，促进人与自然和谐共存，为中国生态文明建设和郊野公园发展提供新思路。

    研究展望

    • 深入研究荒野思想和再野化理论，完善郊野公园再野化理论框架。
    • 开展更多郊野公园再野化实践，积累经验，探索不同类型郊野公园的再野化模式。
    • 加强再野化监测和评估，建立长期数据积累机制，为再野化实践提供科学依据。
    • 推广荒野思想和再野化理念，提升公众对荒野的理解和认知，促进再野化实践的社会支持。

    参考文献 (略)

    致谢 (略)

    补充说明:

    • 文中对江安河公园的再野化设计方案仅供参考，实际建设方案应以政府规划为准。
    • 再野化是一个新兴的生态修复理念，需要不断探索和实践，才能更好地应用于中国城市绿地建设。

  • 再野化：城市生态修复的新思路与实践探索

    摘要： 随着城市化进程的加速，城市生态系统面临着生物多样性减少、生态功能退化等严峻挑战。再野化（Rewilding）作为一种新兴的生态修复理念，旨在通过减少人为干预，恢复自然过程，重建自我维持和自我调节的生态系统，为解决城市生态问题提供了新的思路。本文回顾了再野化的概念、理论基础和实施原则，探讨了城市再野化的实践探索，并结合案例分析，提出了城市再野化的实施策略，以期为构建人与自然和谐共生的城市生态系统提供参考。

    关键词： 再野化；城市生态修复；生物多样性；生态系统服务；公众参与

    1. 引言

    城市化进程的加速，在推动社会经济发展的同时，也对城市生态环境造成了巨大压力。传统的城市绿化建设模式往往以人工干预为主，导致城市生态系统结构单一、功能退化、生物多样性下降，难以满足城市可持续发展的需求。近年来，再野化作为一种新兴的生态修复理念，在全球范围内兴起，并逐渐应用于城市生态修复实践。再野化强调尊重自然、顺应自然，通过减少人为干预，恢复自然过程，重建自我维持和自我调节的生态系统，为解决城市生态问题提供了新的思路。

    2. 再野化的理论基础

    2.1 再野化的概念与内涵

    再野化是指通过减少人为干扰，恢复特定区域的自然过程，从而修复生态系统的完整性和生物多样性的一种生态修复方法。它强调自然力量在生态恢复中的主导作用，旨在重建一个能够自我维持和自我调节的生态系统。再野化并非完全“放任不管”，而是根据生态学原理，对生态系统进行适度引导和管理，以促进其恢复和发展。

    2.2 再野化的生态学基础

    再野化基于一系列生态学理论，主要包括：

    • 自然演替理论： 强调生态系统具有自我恢复和演化的能力，再野化旨在通过减少人为干扰，促进自然演替过程，使生态系统逐步恢复到较为自然的状态。
    • 关键种理论： 强调某些物种对生态系统功能和结构具有重要影响，再野化可以通过引入或保护关键种，以促进生态系统恢复和稳定。
    • 岛屿生物地理学理论： 强调生境斑块的大小、形状和连通性对物种多样性的影响，再野化可以通过构建生态网络，提升生境斑块的连通性，以促进物种迁徙和基因交流。
    • 干扰生态学： 强调适度干扰对维持生态系统多样性和活力的重要性，再野化可以通过模拟自然干扰，如火烧、洪水等，以促进生态系统更新和演替。

    2.3 再野化的实施原则

    根据 Carver 等人 (2021) 提出的再野化指导原则，再野化的实施应遵循以下几个关键原则：

    • 恢复核心区域之间的连通性： 通过构建生态廊道，连接破碎化的生境斑块，促进物种迁徙和基因交流。
    • 恢复自我维持和有弹性的生态系统： 减少人为干预，促进自然演替，使生态系统能够自我维持和自我调节。
    • 考虑生态系统的动态特性： 认识到生态系统是动态变化的，允许自然干扰和演替过程的发生。
    • 预测气候变化的影响： 在规划和实施再野化项目时，应考虑气候变化的影响，选择适应未来气候条件的物种和管理措施。
    • 加强与当地社区的交流合作： 再野化项目的成功离不开当地社区的支持和参与，应充分考虑社区的需求和利益。
    • 强调以生态为中心，尽可能减少人为干预： 再野化应以生态系统恢复为目标，而非以人类需求为中心，应尽可能减少人为干预，让自然做功。

    3. 城市再野化的实践探索

    城市再野化是将再野化理念应用于城市生态修复的一种实践，旨在通过恢复自然过程，重建城市生态系统的完整性和生物多样性，提升城市生态系统服务功能，为城市居民提供更优质的生态环境和生活体验。

    3.1 城市公园绿地的再野化

    城市公园绿地是城市生态系统的重要组成部分，也是实施再野化的重要场所。通过减少人工干预，允许植被自然生长和演替，引入本地物种，营造多样化的生境，可以显著提升城市公园绿地的生态功能和生物多样性。例如，纽约高线公园将废弃的高架铁路改造为线性公园，通过种植本土植物，营造多样化的生境，吸引了众多野生动物，成为城市再野化的典范。

    3.2 城市郊野地区的再野化

    城市郊野地区往往保留了较多的自然元素，是实施大尺度再野化的理想场所。通过恢复森林、草地、湿地等自然生态系统，可以提升区域的生态服务功能，为野生动物提供栖息地，并为城市居民提供休闲娱乐和环境教育机会。例如，重庆市中梁山矿坑群的再野化项目，通过地形重塑、土壤改良、植被重建等措施，将废弃矿坑改造为城市郊野公园，实现了生态环境的改善和生物多样性的提升。

    3.3 废弃工业用地的再野化

    废弃的工业用地为城市再野化提供了独特的机会。通过再野化，这些曾经被污染和破坏的场地可以转变为富有生机的城市野境。例如，上海原溶剂厂再野化项目，通过自然恢复和适度引导，形成了独特的城市野生植物群落，吸引了多种野生动物，成为城市棕地再利用的成功案例。

    4. 城市再野化的实施策略

    4.1 空间规划与设计策略

    • 构建城市生态网络： 将城市中的公园绿地、郊野公园、废弃地等生态空间连接起来，形成完整的生态网络，促进物种迁徙和基因交流。
    • 划定再野化核心区、缓冲区和过渡区： 根据场地条件和再野化目标，对再野化区域进行功能分区，实施差异化管理。
    • 保留和利用场地原有的自然要素： 充分利用场地原有的地形、水系、植被等自然要素，减少人工改造，降低建设成本。
    • 设计多样化的生境类型： 根据不同物种的需求，营造多样化的生境类型，如草地、林地、湿地等，以提升生物多样性。

    4.2 植被恢复与管理策略

    • 优先选用本地植物物种： 本地植物物种适应性强，维护成本低，有利于恢复自然生态系统。
    • 采用近自然的植被配置方式： 模仿自然群落结构，营造多层次、多物种的植物群落，提升生态系统稳定性。
    • 减少人工管理强度： 允许自然演替和适度干扰，减少修剪、施肥、喷药等人工干预措施，降低维护成本。
    • 建立长期监测机制： 对再野化区域进行长期监测，评估再野化效果，并根据监测结果调整管理措施。

    4.3 公众参与与教育策略

    • 开展再野化理念的公众教育： 通过各种形式的宣传教育活动，提升公众对再野化的认知和理解，增强公众对野性景观的接受度。
    • 设计生态体验和自然教育项目： 在再野化区域开展生态体验和自然教育活动，让公众亲近自然，了解自然，增强公众的生态意识。
    • 鼓励公众参与再野化项目的规划、实施和监测过程： 让公众参与再野化项目的决策和管理，提升公众的参与感和责任感。
    • 培养“社区生态修复师”： 鼓励社区居民参与再野化项目的实施和管理，提升社区的自我管理能力。

    5. 案例分析：重庆中梁山矿坑群的再野化实践

    重庆市中梁山矿坑群再野化项目是一个典型的城市郊野地区生态修复案例。该项目位于重庆市主城区西侧，占地面积约 10 平方公里，曾是大型露天煤矿，经过长期开采，形成了众多废弃矿坑，生态环境遭到严重破坏。自 2018 年起，重庆市启动了中梁山矿坑群生态修复工程，以再野化理念为指导，通过地形重塑、土壤改良、植被重建、水系恢复等措施，将废弃矿坑改造为城市郊野公园，取得了显著成效。

    5.1 主要措施

    • 地形重塑： 对废弃矿坑进行填埋和地形重塑，恢复山体自然形态，构建多样化的地形地貌。
    • 土壤改良： 采用客土回填、生物改良等技术，改善土壤理化性质，为植物生长创造条件。
    • 植被重建： 优先选用乡土植物，构建多层次、多物种的植物群落，恢复自然植被景观。
    • 水系恢复： 利用矿坑汇水，构建湿地、溪流等水体景观，提升区域水生态环境。
    • 生态监测： 建立长期生态监测系统，对再野化区域进行动态监测，评估再野化效果。

    5.2 成效与经验

    经过几年的努力，中梁山矿坑群生态环境得到显著改善，生物多样性明显提升，成为市民休闲娱乐和环境教育的重要场所。该项目的成功经验主要体现在：

    • 坚持再野化理念，尊重自然规律： 项目规划和实施过程中，充分考虑场地自然条件和生态过程，减少人工干预，让自然做功。
    • 科学规划设计，构建生态网络： 通过地形重塑、水系恢复、植被重建等措施，构建了完整的生态网络，提升了区域生态系统服务功能。
    • 多方参与，共建共享： 政府、企业、社区居民等多方参与项目规划、建设和管理，形成了共建共享的良好机制。

    6. 结语

    再野化作为一种新兴的生态修复理念，为解决城市生态问题提供了新的思路和方法。城市再野化强调尊重自然、顺应自然，通过减少人为干预，恢复自然过程，重建自我维持和自我调节的生态系统，可以有效提升城市生态系统的健康性和稳定性，为城市居民提供更优质的生态环境和生活体验。

    未来，随着再野化理念的深入发展和实践经验的积累，再野化将在城市生态修复和生态文明建设中发挥更加重要的作用。我们需要加强再野化理论研究，探索不同类型城市空间的再野化模式，制定科学合理的再野化实施方案，并鼓励公众参与，形成政府、企业、社区居民共同参与的再野化治理体系，为构建人与自然和谐共生的美丽城市贡献力量。

    参考文献：

    • Carver S, Convery I, Hawkins S, et al. Guiding principles for rewilding. Conservation Biology, 2021, 35(6): 1882-1893.
    • 杨锐, 曹越. “再野化”: 山水林田湖草生态保护修复的新思路. 生态学报, 2019, 39(23): 8763-8770.
    • 张庆费. 城市生态空间再野化及其实施途径探讨. 中国城市林业, 2022, 20(6): 10-14, 40.
    • 龙彬, 李静, 熊梦琦. 城市郊野地区的再野化营建——以重庆市中梁山矿坑群为例. 中国园林, 2023.
    • 徐泽荣, 廖飞, 岳沛坤, 王涛. 城市野性景观的价值及其推进策略探析. 绿色科技, 2023, 25(11): 57-64.
    • 魏方, 陈鲁, 昝鹏, 曹旭卿, 张宁. 机器与自然之间——后工业景观再野化的公众感知研究. 中国园林, 2022, 38(8): 36-41.

  • 荒野思想下郊野公园再野化研究——以江安河公园为例

    摘 要

    近年来，伴随着我国城市化建设飞速发展，由城市向周边乡村田野无序扩张的趋势愈发明显。尤其是对

    土地资源和自然资源的侵占，因此直接或间接产生了诸如景观机械化、总体生物量减少、野生物种多样

    性和栖息地下降等弊病，最终导致越来越严重的生态问题。解决生态危机已经成为如今全人类的重大议

    题，在生态修复大背景下，由荒野思想衍生的再野化自然修复新思路引起了国际关注，本研究旨在用风

    景园林规划与设计的方式解决背景提出的问题，以郊野公园为研究对象探寻城市范围内再野化的方法

    与可行性，研究内容如下：

    （1）通过国内外相关研究进展的整理和分析，发现再野化和郊野公园概念的产生都与荒野思想有一定渊

    源，由于国内外荒野认知的不同，二者间的潜在关系没有被发掘和重视。荒野思想认为城市与荒野并非简

    单二元对立，而是有着连续图谱式的再野化关联，郊野公园如今在我国被划入城市绿地，将荒野思想作

    为契合点，结合相关理论基础对郊野公园作为再野化基址进行研析，为我国郊野公园引进再野化提供理

    论支撑。

    （2）对国内外再野化的城市景观体系及荒野思想下郊野公园营建案例进行研究，根据相关实践对郊野公

    园再野化的景观形式与生态成效做出理论分析，通过研究郊野公园营建与再野化应用的相互联系、相互作

    用及相互影响，以此归纳出郊野公园再野化的营建要点：自然主导生态修复的土地、人与自然互动共存的

    体系、荒野思想表达传递的机制。

    （3）结合我国实际情况对郊野公园再野化进行扩展研究，提出三项基本原则：“自然”优先、过程性、理解

    共存；三项实施策略：郊野公园再野化条件分析、郊野公园再野化场地设计、管理维护再野化进程。

    （4）依据郊野公园再野化的原则及策略，对江安河公园进行项目实证，通过区域再野化条件分析、再野化

    要素提取、再野化场地构建及公园管理措施拟定等实际操作，做出相关探讨并验证了郊野公园再野化理

    论框架的可行性。

    本文是基于荒野思想的研究和思考，将郊野公园作为对象探究了国内再野化应用的新思路，希望本研

    究从风景园林规划与设计角度探析的郊野公园再野化思路与应用方法，除了能为今后国内再野化引进与

    郊野公园营建提供参考，还能为风景园林学科解决社会问题启获更多的思路，我国在倡导生态文明建设

    的今天或能因此开发更多途径。

    关键词：荒野；荒野思想；再野化；郊野公园；景观设计

    1. 绪论

    1.1 研究背景

    近年来，随着我国城市化建设的飞速发展，城市向周边乡村田野的无序扩张趋势愈发明显。尤其

    是对于土地资源和自然资源的侵占，直接或间接产生了诸如景观机械化、总体生物量减少、野生物种多

    样性和栖息地下降等问题，最终导致越来越严重的生态问题。解决生态危机已经成为如今全人类的重

    大议题，在生态修复的大背景下，由荒野思想衍生的再野化自然修复新思路引起了国际关注。

    1.2 选题目的及意义

    本研究旨在用风景园林规划与设计的方式解决城市化带来的生态问题，以郊野公园为研究对象探

    寻城市范围内再野化的方法与可行性，研究内容如下：

    • 探寻城市荒野与郊野公园的联系：通过梳理国内外相关研究进展，发现再野化和郊野公园概念的产

    生都与荒野思想有一定渊源。由于国内外荒野认知的不同，二者间的潜在关系没有被发掘和重视。

    荒野思想认为城市与荒野并非简单二元对立，而是有着连续图谱式的再野化关联，郊野公园如今在

    我国被划入城市绿地，将荒野思想作为契合点，结合相关理论基础对郊野公园作为再野化基址进行

    研析，为我国郊野公园引进再野化提供理论支撑。

    • 分析郊野公园再野化的景观形式与生态成效：对国内外再野化的城市景观体系及荒野思想下郊野公

    园营建案例进行研究，通过研究郊野公园营建与再野化应用的相互联系、相互作用及相互影响，以此

    归纳出郊野公园再野化的营建要点：自然主导生态修复的土地、人与自然互动共存的体系、荒野思想

    表达传递的机制。

    • 提出郊野公园再野化原则及策略：结合我国实际情况对郊野公园再野化进行扩展研究，提出三项基

    本原则：“自然”优先、过程性、理解共存；三项实施策略：郊野公园再野化条件分析、郊野公园再野化

    场地设计、管理维护再野化进程。

    • 验证郊野公园再野化理论框架的可行性：依据郊野公园再野化的原则及策略，对江安河公园进行项

    目实证，通过区域再野化条件分析、再野化要素提取、再野化场地构建及公园管理措施拟定等实际操

    作，做出相关探讨并验证了郊野公园再野化理论框架的可行性。

    1.3 国内外相关研究进展

    1.3.1 荒野思想相关研究进展

    • 国内研究：国内对于荒野的相关研究从二十世纪末开始，经历了一个由人文科学到自然科学的缓

    慢转变。学者们从环境哲学、环境伦理学、环境文学、环境美学、风景园林学等角度对荒野进行了研

    究，但总体而言，国内的荒野研究是落后于实践需求的。

    • 国外研究：西方国家对于荒野的认知经历了一个否定到肯定的过程，否定是源于对未知事物的恐惧

    和敬畏，转向肯定的过程是由于侵略与探索未知并因此受益。美国荒野保护法（the Wilderness Act）

    的颁布后，荒野正式开启国际重视、多元化发展的新篇章。

    1.3.2 郊野公园相关研究进展

    • 国内研究：国内对于郊野公园的研究和实践起步比较晚，主要凭借着香港及国外的实践经验，

    还未拥有成熟的理论指导就探索建设郊野公园，暴露出许多弊端。近年来，越来越多的学者重视理

    论研究并提出相关策略，逐渐形成具有中国特色的郊野公园规划设计理念和运营管理体系。

    • 国外研究：英国最早提出郊野公园的概念，目的是为了保护乡村的特殊地位和环境质量、保存城

    市与乡村之间未被过度开发的自然土地、防止城市持续扩张及人口边缘化流动造成区域生态破坏，同

    时满足区域保护与游憩需求而建设的公园体系。

    1.3.3 研究评述

    通过对相关文献的整理，发现再野化作为荒野相关研究的现代化思想产物，如今成为生态修复的

    新思路受到国际社会高度重视，与荒野思想多领域结合的作用密切相关。英国郊野公园最早的提出与

    荒野思想存在一定的关系，国内外郊野公园营建方式的差异也是由于荒野认知不同，尤其是这些实践

    中所体现的野生动植物保护和资源利用的观念与态度，是国内需要且有必要引进和学习的。荒野思想

    下，再野化与郊野公园之间存在一定目的性与价值性相通，且这些通性是目前我国风景园林学科研究

    欠缺的，强调生态保护和生态文明发展的今天，利用好其间的通性并进行深入的研究，为风景园林学

    科在景观与生态交织的领域及处理人与自然关系方面做出一定的贡献。

    2. 相关概念及理论基础

    2.1 相关概念界定

    • 荒野：荒野（Wilderness）是指人类行为干预、人类开发程度及控制程度相对较低的自然区域。
    • 荒野思想：荒野思想强调荒野作为一种观念或意识，对荒野实质及与荒野关联的其他事物施加意志

    作用，是荒野人文概念与荒野物质形态交叉产生的思想体系。

    • 再野化：再野化（Rewilding）是指在人为干扰（一般指重大人为干扰）之后对自然生态系统的塑造

    过程，通过修复“自然过程”，使没有人工干扰情况下自发形成的生物群落修复所有营养级上完整或

    接近完整的食物网，让其成为可持续且具有韧性的生态系统。

    • 城市荒野：城市荒野主要指城市中自然林地、湿地、无人管理的田园、河流廊道、被遗弃的场地或棕

    地等。

    • 郊野公园：郊野公园（Country parks）是指位于城市近郊或远郊地区，以原生和生产性景观为主，

    拥有良好的自然基础、生态环境以及人文特征，并以郊野休闲、风景区植被抚育、科普教育为主要功

    能的开放性公共空间。

    2.2 基础理论研究

    • 环境伦理学：环境伦理学（Environmental ethics）是一门综合性的新兴学科，属于环境哲学的

    一部分，介于伦理学、环境科学之间。它考虑将传统伦理学的范畴从单纯的包括人类的范围扩大到包括

    非人类的世界。

    • 荒野思想与自然的认识体系：荒野作为环境伦理学下人们对于自然的思辨，所以理解荒野思想需

    要对自然的定义进行一些思考。自然作为名词形容“天然、非人为的”东西，与最初的荒野概念有着

    千丝万缕的关系。但随着研究和认识的深入，自然广泛的含义逐渐被描述在人类的生产、生活、生态

    当中，并因此构成了相对完整的自然的认识体系。

    • 再野化与生态修复：再野化（Rewilding）直译为再次的野（荒野）化或者重新回到野（荒野）的状

    态，但其实该词拥有更为复杂的历史渊源并被赋予诸多思想与内涵。再野化现为生态系统管理中的一个

    发展中的概念，旨在用高于历史基准的视角，恢复区域生态退化的环境潜力，凭借自然的力量再造和重

    组出稳定的生态系统。

    • 潜生植被理论：潜生自然植被（Potential natural vegetation）是指在没有人为干预或危害发生的情

    况下，在环境约束条件下自然演替所形成的预期稳定植被群落。

    2.3 郊野公园再野化理论研析

    • 再野化宏观机遇：研究发现，继续维持当今发展趋势，地球的生态系统完整性将持续下降直到更

    低的状态，加强保护措施只能稍微挽回一些指数，而全球再野化的应用将极大程度反转这种趋态。

    • 中西方荒野认知的差异趋导：早期我国将荒野认为是原初质朴的天然状态，是一种形而上的意识，

    其中涵盖的浪漫主义情节要远超过实体的生态价值体现，荒野的思想通常伴随着自然的理念交织在类

    似于《山海经》等文学作品之中，这种不褒不贬的态度促使荒野概念在历史中飘忽淡然。西方国家对于

    荒野的认知经历了一个否定到肯定的过程，否定是源于对未知事物的恐惧和敬畏，转向肯定的过程是由于

    侵略与探索未知并因此受益。

    • 我国郊野公园再野化契机：再野化强调让自然做功的修复过程，相比传统的生态修复手段，其思

    想更加亲和自然本身。再野化的提出基于荒野的保护修复实践，随着荒野思想的深入与荒野相关研究的

    发展，再野化这种生态修复的思路适用于更多的场合。

    3. 基于荒野思想的郊野公园再野化研究

    3.1 再野化的城市景观体系研究

    • 从荒野地到城市荒野景观：早期的再野化主要以生态学为目的。再野化最初应用于北美地区的大

    型荒野地修复与保护，在相关法律的制约下荒野地依然保持一定的原始生态环境，生态问题主要源于荒

    野游憩与野生动物捕杀引起的连带反应，关键种引入成为了早期再野化的核心方法。美国黄石公园引

    入狼的实践是经典 3Cs 模型最好的体现，通过重新引入狼这种肉食动物完善区域营养级串联，致使公

    园生态系统逐渐恢复到健康状态，体现了再野化的积极思路。

    • 再野化的景观形式研究：如今，“再野化”的涵义某种程度上已经涉足于自然环境已经严重改变

    的城市区域，其强调在人为干扰（一般指重大人为干扰）之后对自然生态系统的塑造过程，而过程中动

    植物群落演变的动态场景，是再野化物理景观的主要表现形式。

    • 再野化的生态发展分析：荒野思想认为称作“自然”的力量是非常强大的，尤其在野生生物多样

    性的恢复方面。潜生植被理论指在没有人为干预的情况下，区域会自然演替形成预期稳定的植被群落，

    而这些植被群落与其他要素将构成再野化后的新型生态系统。

    3.2 郊野公园营建中的荒野思想研究

    • 郊野公园基础构成要素：郊野公园的产生源自城市与自然的矛盾，包括城市扩张侵蚀周边的自然

    环境、城市生活压力引发居民的乡村游憩诉求等，为寻求解决这些矛盾的方法，英国郊野公园实践的成

    功逐渐引起其他国家的学习和研究。郊野公园被各国引用于城市规划的范围，综合国内外研究和实

    践来看，郊野公园的营建要素可以囊括为景观营造、游憩策划、教育科普三个方面。

    • 郊野公园实践的荒野思想分析：通过对英国桑顿郊野公园的分析，可以发现该公园在景观营造、

    游憩策划、教育科普等方面都体现了荒野思想，即以自然为主导，减少人工干预，保护场地原有的自然

    特征。

    • 郊野公园的荒野思想植入要点：郊野公园营建中已经不少体现了荒野思想，这些都将成为再野化

    荒野思想植入的要点，包括公园用地规划、区域自然条件、极少的人工开发、郊野活动等。

    3.3 郊野公园再野化研究

    • 再野化修复思路与应用模型：再野化作为生态修复的新思路，同样涉及启动、刺激、允许自然过

    程（再次）发生，再野化强调的自然做功与适当人工干预并不矛盾，其目标是通过引导让区域返回自

    主的野性状态。

    • 郊野公园再野化影响分析：再野化强调引导区域恢复荒野的自主性，郊野公园实践虽然体现一

    定的荒野思想，但是郊野公园依然是为了服务城市居民游憩构建的场所，人为活动对场地的干预必须

    是要考虑的问题。

    • 郊野公园再野化营建要点：根据郊野公园再野化的影响分析及成效预估，提出营建要点：自然主

    导生态修复的土地、人与自然互动共存的体系、荒野思想表达传递的机制。

    • 郊野公园再野化实践研究：通过对南昌红土遗址公园的案例分析，可以发现该公园在设计中充分

    体现了再野化的思想：保留场地核心马尾松林以及红土地貌原状，对西侧植被长势不好的区域通过人

    工整治和引种使区域生态恢复态可供多物种演替的条件，适当的人工干预促使人与自然共存范式。

    4. 荒野思想下郊野公园再野化原则及策略

    4.1 基本原则

    • “自然”优先原则：实施再野化应在保持公园“自然”的基础上，扩大这份优势并使其为人类社会

    做出更大贡献。

    • 过程性原则：再野化和营造荒野景观的过程是随时间动态变换的，让自然做功进行演替，进而对

    场地长期存在的固有动力的一种推动方式。

    • 理解共存原则：再野化的思路旨在构建人与自然互动的平台，将荒野与公园这两个看似矛盾的体

    系结合，用实践提升人们对于荒野的理解。

    4.2 郊野公园再野化条件分析

    • 地理空间宏观分析：通过对全国荒野地图的分析，可以发现四川省作为西南地区五省交接之地，

    占据荒野连续谱有利位置，再野化的引入实践具有典型性。

    • 场地再野化数据调研：地理空间技术框定再野化目标区域以后，通过场地调研获得更精确的数

    据支撑以研究场地的再野化策略。

    • 荒野发展可持续性研究：在最终确定再野化基址的同时，一定要考虑到基址周边的环境，在既

    定的基址范围内建设郊野公园或者对郊野公园进行改造，应确定是否有条件供自然演替的荒野扩张，

    或者周边是否有同样发展潜力的区域可搭建供生物联结互动的荒野网络。

    4.3 郊野公园再野化场地设计

    • 边界：边界策略不仅是要将荒野自然与人类社会分化开来，还要为荒野中物种交流与管护提供

    不受外界干扰的区域，以及区域中可供不同因素（如地形地貌、微气候、土壤微生物）相互作用的边

    界等。

    • 取舍：取舍的策略涵盖了一定因地制宜的思想，场地原址的保留和部分设施的拆除是为了维持场

    地现状自然野性和生态持续演替的一种途径。

    • 引种：再野化引种和传统生态修复引种目标一致，都是修复受损的生态系统，但是再野化引种强

    调恢复区域自我管护的自然状态。

    • 互动：连接互动是维系人与自然协调共生的根本途径，区别于单方面的强取豪夺和资源占有，人

    与自然的互动应该是共赢的。

    4.4 管理维护再野化进程

    • 严格保护策略：荒野地是荒野思想下体现公园生态价值的核心，必须对其进行严格的保护，让

    其自然做功。

    • 区域限行机制：通过限制一定的人类行为，在保护区域自然演替的同时，让公园使用者能够参

    与到再野化的过程当中去。

    • 再野化监测系统：必须拉长研究和实践的时间战线，以郊野公园为出发点，通过数据监控、适

    应性分析、修复评估、统计对标等工作，探索城市再野化长期实践的体制机制。

    5. 江安河公园再野化实证研究

    5.1 区域再野化条件分析

    • 地理信息技术初步分析：通过对中国荒野地图、地形分析、空间人口聚集强度分析、地表覆盖

    物分析、历史影像对比等分析，初步论证了目标基址在地理区位以及空间环境等要素上满足公园再野

    化需求。

    • 荒野资源数据补充调查：通过对区域内土壤、植被、动物、水系等荒野的潜在资源进行统计分析，

    进一步分析郊野公园的再野化实践需求以及可利用资源情况。

    • 总体可持续发展研究：通过对城市规划发展趋势、空间发展分析、再野化研究说明，最终确定

    了江安河公园的再野化研究范围。

    5.2 再野化要素提取

    • 核心区构成要素：通过对江安河公园及辐射范围内的荒野地进行分析，确定了两个核心区：以农

    地功能为主的荒野游憩区和以植被群落为主的荒野核心区。

    • 共存范式的纽带：通过对江安河公园开发前后的场地对比分析，可以发现该区域存在着城市生态

    与荒野生态衔接的枢纽，这为实现人与自然共存范式转变提供了重要途径。

    • 演变中的微型荒野：通过对场地开发过程中出现的微型荒野进行分析，可以发现即使在城市建

    设中，荒野依然凭借顽强的韧性与生命力从夹缝中迸发出来，随着时间流逝逐渐返回完整的生态系统。

    5.3 再野化场地构建

    • 设置界限：通过设置边界，将人类活动区与荒野核心区分隔开来，并利用防护栏和水生植物带

    降低人为活动对河道造成的影响。

    • 现状的保留与舍弃：江安河道和西部沿岸尽量保留场地现状和原有地形地貌，以补充修复为主要

    手段，在尽量不动用土方的基础上稍加改造，以最小化地人为干预来实现场所要素的重组需求，呈现

    最纯粹的自然景观。

    • 划定生态修复试验区：在核心区内设置试验场地引入啮齿动物偏好的植物性物种或者昆虫性物

    种，以不影响荒野核心区的生态系统平衡为前提，动态监测引种情况，根据演替过程筛选、调整甚至

    取消引进物种策略。

    • 构建共生互动平台：在公园中游客主要活动的场所搭建人与荒野互动的平台，是联系人与自然

    最快捷的方式，通过设置特殊的区域及装置，满足游客与野生动植物的互动。

    5.4 方案设计与表达

    • 规划思路解读：再野化强调“保护-修复-再野化”的连续状态，任何自然演变都需要一个缓

    慢转变的可持续过程，江安河公园的再野化设计沿袭了 3Cs 体系的思路，预建设一处即可供人类游玩

    又能满足荒野持续演替发展的再野化人类与自然共存基址。

    • 总体设计表达：按照再野化场地构建的思路对场地进行尝试性改造设计，全园重点在构建生

    态修复的场地，旨在通过公园场地塑造为区域生物多样性恢复创造条件。

    • 功能区划分析：将公园划分为四个区域：核心荒野区、荒野游憩区、水景观赏区、公园游憩区。
    • 再野化体系分析：通过功能分划化对于不同组团的设置，用营造不同类型场地的方式构建再野

    化 3Cs 体系，围绕荒野核心搭建自然、景观、人类之间不同的衔接要素，为区域持续发展成最终的再

    野化共存范式打下基础。

    • 交通游线分析：通过设置多等级的交通游线，给游客不同游憩途径。
    • 景观节点开合分析：再野化最吸引人的其实在于修复过程中无法预测、不断变化的样貌，城市荒

    野受到重视也是因为没有人类干预的场地产生了意料之外的自然景观。

    • 详细策略表达：对公园景观（植被群落）的空间开合进行预测，全园景观节点自然将表现为开敞

    到相对闭合的一个过度，象征着再野化连续谱中生物完整性逐渐提升的过程。

    5.5 公园管理措施

    • 再野化数据监控：再野化是需要长期实践的自然修复过程，再野化强调生态系统的复杂性、自

    主性、动态性和不可预测性，再野化数据监控是对现状恢复效果的总结、也是对未来生物多样性发展的

    参照。

    • 管理进入与禁入：为了保护郊野公园的核心荒野的自然演替，必须要设置禁止人类活动的核心

    保护机制，以保留自然的属性供野生生物发展和演替。

    • 组织公共性活动：让更多的人意识到荒野的重要性并参与进来，是保护野性自然和保证再野化

    实践持续发展的重要途径。

    6. 结论

    本研究从荒野思想的角度入手，研究我国郊野公园营建中如何通过理论框架指导郊野公园“再野化”

    的基址选取、场地设计和管理措施，通过实证研究对我国今后郊野公园的再野化设计提供建议及理论

    支撑。

    • 研究成果与讨论：再野化强调荒野保护与利用不仅是自然主义的倡导、土地管理的革新，所以引进

    再野化的关键是理解荒野，构建我国荒野体系是生态文明发展的未来趋势。

    • 研究展望：再野化相关实践在国内尚处于初期阶段，郊野公园再野化思路的提出也属于参照性的

    初步尝试，实证分析多以拍照和文字记录为主，不能完全展示再野化的成效以及动态的景观效果。

    7. 参考文献

    （略）

    8. 附录

    （略）

    9. 作者简介

    （略）

  • 再野化:城市生态修复的新思路与实践探索

    1. 引言

    随着城市化进程的加快，城市生态环境面临着严峻的挑战，生态系统的破坏和生物多样性的减少成为亟待解决的问题。再野化（rewilding）作为一种新兴的生态修复理念，旨在通过恢复自然过程和重建生态系统，提升城市环境的生态功能和景观价值。本文将探讨再野化的概念、理论基础、实践探索、实施策略及其在重庆市中梁山矿坑群的具体应用。

    2. 再野化的理论基础

    2.1 再野化的核心理念

    再野化的核心理念是通过减少人类干预，恢复自然过程，使生态系统能够自我维持和自我调节。再野化强调生物多样性和生态网络的恢复，鼓励引入原生物种和关键物种，以促进生态系统的健康和稳定。

    2.2 再野化的生态学基础

    再野化依赖于生态学理论，特别是岛屿生物地理学、生态系统动力学和生物多样性保护等理论。通过引入顶级捕食者和大型草食动物，再野化可以促进食物链的重建和生态平衡的恢复，从而提升生态系统的整体功能。

    2.3 再野化的实施原则

    再野化的实施原则包括：尊重自然过程、减少人为干预、恢复原生物种、多样性优先和生态网络的构建。再野化需要综合考虑生态、社会和经济因素，制定科学合理的实施方案。

    3. 城市再野化的实践探索

    3.1 城市公园绿地的再野化

    在城市公园绿地中引入再野化理念，可以通过减少修剪和施肥，恢复自然植被和湿地，增强公园的生态功能和景观多样性。例如，北京市望和公园通过地统计学和GIS方法，对土壤性质进行精细化管理，实现了绿地土壤的再野化。

    3.2 城市郊野地区的再野化

    城市郊野地区具有较大的再野化潜力，通过恢复森林、草地和湿地，可以提升区域的生态服务功能。再野化不仅有助于生物多样性的恢复，还能提供休闲娱乐和环境教育机会，提升居民的生态意识。

    3.3 废弃工业用地的再野化

    废弃工业用地往往存在土壤污染和生态破坏，通过再野化可以实现土地的生态修复和再利用。再野化可以通过引入耐污染植物和土壤改良措施，逐步恢复土地的生态功能。例如，重庆市中梁山矿坑群的再野化实践展示了这一思路的可行性。

    4. 再野化的实施策略

    4.1 空间规划与设计策略

    再野化需要科学的空间规划和设计策略，以确保生态网络的连通性和生态系统的稳定性。通过生态廊道和缓冲区的设置，可以增强生态系统的连通性和生物多样性。

    4.2 植被恢复与管理策略

    植被恢复是再野化的重要组成部分，通过引入原生植物和关键物种，可以促进生态系统的恢复和稳定。植被管理需要动态调整，以适应生态系统的变化和发展。

    4.3 公众参与与教育策略

    再野化的成功离不开公众的参与和支持，通过环境教育和社区参与，可以提升公众的生态意识和保护意愿。再野化项目可以通过宣传和教育活动，增强社区的认同感和参与度。

    5. 案例分析:重庆中梁山矿坑群的再野化实践

    重庆市中梁山矿坑群再野化项目是一个典型的城市再野化案例。该项目通过恢复矿坑的自然植被，引入原生物种，改善土壤质量，实现了矿坑生态系统的逐步恢复。项目的成功不仅提升了区域的生态功能，还提供了丰富的休闲娱乐和环境教育资源，成为城市生态修复的典范。

    6. 结语:再野化对城市生态文明建设的启示

    再野化作为一种新兴的生态修复理念，具有重要的理论和实践意义。