合成

设计一个解决方案，使机构-学术科学合作应对灾害

• 摘要
• 简介
  • 深水地平线是一个复杂的系统挑战
  • 解决复杂环境挑战的系统思维
• 方法
  • 初步挑战框架
  • 民族志
  • 综合和最终挑战框架
  • 概念产生和想法选择
  • 原型设计
  • 测试和解决方案优化
• 结果
  • 最后的挑战框架
  • 设计规范
  • 根本原因
  • 利用分
  • 原型设计
  • 测试
• 讨论
  • 从应用深度变化方法中获得的关键见解
  • 限制
  • 未来的研究
• 结论
• 对本文的回应
• 致谢
• 文献引用

介绍

全球环境灾害正变得越来越频繁和严重(IPCC 2012)。尽管那些应对灾难的人(“应对者”)继续改进他们对危机的准备和应对，但整合现有的最佳科学信息和专业知识对于高效和有效的决策至关重要(Lubchenco等人，2012年)。然而，如何将科学信息和专业知识纳入美国的决策过程是具有挑战性的，因为行业和政府决策者通常来自多个机构，与学术机构相比，跨机构的规则和奖励体系不同(Janssen et al. 2010)。我们的研究结果表明，必须解决这些差异，以提高有效的合作，应对措施应通过对危机期间存在的复杂人类行为的理解。

以人为本的设计是一种解决问题的方法，它关注驱动问题或有权制定干预措施的涉众的需求和行为(Giacomin 2014)。相比之下，系统思维是一套协同分析技能，用于提高识别和理解系统作为动态相互依存关系集的能力，预测其随时间的行为，并设计对其进行修改，以产生所需的效果(Arnold and Wade 2015)。系统思维方法与传统分析方法相反，传统分析方法通过将系统分解为独立的元素来研究系统。当以人为本的设计与系统思维策略性地结合在一起时，它就特别适合解决复杂的问题。重要的是，这个集成设计过程不是一门科学，而是一种迭代构建、理解和解构人-系统挑战的方法(Brown 2008)。我们提出了一种将以人为本的设计和系统思维应用于危机准备和应对的方法，演示了这种方法如何适用于其他社会和环境挑战，并提出了一个解决方案，即科学行动网络。

尽管以人为本的设计或“设计思维”在许多领域越来越流行，但其方法论在应用于环境挑战方面仍然是一个相对被忽视的研究领域(Razzouk和Shute 2012, Santo等人2015,Sorice和Donlan 2015)。我们探索了以人为本的设计和系统思维(从今以后称为深度变化方法)的融合，作为解决植根于人类行为的复杂问题的工具(Brown和Wyatt 2010)。也被称为系统设计，这种交叉“将以人为本的设计引入复杂的、多利益相关者的服务系统”(Jones 2014:93)。以人为本的设计和系统思维都作为解决当前社会问题的有力工具而受到关注，但关于这些方法的共同应用的文献很少(Jones 2014)。由斯坦福ChangeLabs创建的深度变革方法将这两种方法结合成一个正式的、有凝聚力的过程，用于解决复杂系统挑战并产生可扩展的干预措施(Banerjee 2014)。我们将复杂系统定义为一组相互关联的元素，这些元素产生自己难以理解、预测、管理和/或改变的内部动态(Magee和De Weck 2004年，Meadows和Wright 2008年)。因此，设计一个改变系统组件交互方式的干预需要多个涉众视角的集成，以及在面对不确定性和不断变化的系统动态时开发和测试解决方案的高水平的舒适度。

深水地平线是一个复杂的系统挑战

深水地平线石油泄漏灾难(DWH, 2010)是美国历史上最大的海上石油泄漏，也是为解决环境紧急情况而调动的最大资源(Lubchenco等，2012)。DWH是一场前所未有的灾难:石油在极端的海洋环境中泄漏了87天，并迅速扩散到整个水体和大气中。不断变化的危机带来了新的政策挑战，需要政府、学术界和工业界多个学科的科学家进行前所未有的参与和合作(Lubchenco等人，2012年，McNutt等人，2012年)。

像许多环境挑战一样，大型石油泄漏经常被归类为“邪恶的问题”(Rittel and Webber 1973, Buchanan 1992)。邪恶的问题极其难以解决，其特点是缺乏信息、驱动因素重叠且难以绘制，以及参与者之间的价值体系冲突(Rittel and Webber 1973, Buchanan 1992)。超过六个因素导致家庭家庭幸福成为一个棘手的问题。首先，DWH是美国历史上最大的海上石油泄漏，其地理范围、深远影响和应急响应的紧迫性都是前所未有的(Mabus 2010)。其次，存在许多未知的未知因素，例如，从受损油井中流出的石油流量，影响响应的多个维度。第三，利益攸关方内部和之间的复杂动态影响了反应，传统利益攸关方，例如多个联邦和州当局以及指定的责任方，与新的利益攸关方进行了接触，包括学术科学家。不同使命、文化和观念的融合带来了协调的挑战。这些差异有时被24/7的媒体报道放大，这给利益攸关方带来了额外的压力(国家委员会2011年)。第四，被称为“贴现”的人类认知偏差，即优先获得当前和近期的回报，而不是长期的、可能更大的回报，负面影响了投资于可持续长期解决方案的组织、财务和人力资源的数量。第五，参与应对行动的行为体的多样性向不同的当局报告，其中一些在国家应急计划之外，造成了混乱和沟通挑战。 Sixth, governmental, industry, academic, and public interests had overlapping priorities, yet differing levels of ability to solve the problems that emerged during the disaster (Lubchenco et al. 2012). Finally, extrinsic factors further influenced and complicated the implementation of solutions, including funding constraints, legal restrictions, and bureaucracy.

在研究各种科学、社会和制度复杂性的过程中，危机决策者一致认为，跨部门合作是最关键的挑战之一，如果解决了这一挑战，将极大改善未来环境危机的社会和生态结果(Lubchenco等人，2012年，McNutt等人，2012年)。dhh揭示了更广泛的科学界拥有丰富的科学和技术资源、他们强烈的帮助愿望，以及危机如何能刺激有价值的新科学知识的迅速发展。然而，它也暴露了来自这三个部门的科学家之间的信息传播和交流系统的弱点(Machlis and McNutt 2011, Lubchenco et al. 2012)。受政策、以往经验和文化的影响，传统的沟通机制限制了应对人员与更广泛的科学界之间的信息共享。缺乏跨部门的沟通和法律限制使得合作和学术科学家快速动员、协助应对泄漏和评估潜在社会生态影响的能力变得复杂。用这个项目采访的一位科学家的话来说，他参与了DWH:“参与其中的许多利益相关者没有共享共同的语言、时间框架、价值观或已有的关系。”从以前的泄漏事故中吸取的教训是有帮助的，如1989年的埃克森·瓦尔迪兹(Exxon Valdez)，但最终没有创建一个有效的基础设施，以支持在未来的泄漏事故中联邦政府、工业界和学术界科学家之间的快速合作。此外，DWH是第一次发生在显著深度(海面以下1500米)的泄漏，这一独特的性质为应对工作带来了新的挑战。

解决复杂环境挑战的系统思维

恶劣的问题特征在复杂的环境问题中普遍存在，包括气候变化、开采资源使用和生物多样性丧失(Levin et al. 2012)。beplay竞技深度变化方法特别适合解决这些问题，因为它考虑了(1)系统复杂性，(2)人类涉众的行为心理学，(3)对未知未知的适应性(Banerjee 2015)。当设计师使用系统思维的镜头时，他们可以解读将影响复杂的、多方利益相关者挑战的干预措施。以人为本的设计和系统思维都可以应用于任何人类经验，以解决主体内部和跨主体的恶劣问题，将驱动问题的人类行为，以及可持续解决问题所必需的人类行为，置于过程的中心(Buchanan 1992)。与一些使用线性过程来提取问题和解决方案的确定性成分的科学学科相反，设计过程假设非线性和不可预测的系统动力学。它的结构是为了产生以前未知的解决方案，这些解决方案以前还没有生成或应用到问题中。与其他设计方法一样，深度改变方法明确避免采用任何单一的学科方法，而是使用集成了多个观点的工具来解决看似棘手的挑战。

在环境灾难的背景下使用深度变化方法提供了一个机会:我们如何设计解决在高压力、高风险灾难中出现的关系失败的方案?我们指出了为什么以及如何利用设计研究和深度变化方法来解决各种各样和复杂的环境问题。具体来说，我们提出了一系列用于应对环境危机之前、期间和之后的科学合作挑战的方法，特别关注像DWH这样的大型石油泄漏。

方法

我们的过程包括6个阶段:挑战框架、民族志、合成、概念生成和想法选择、原型制作、测试和解决方案优化(图1)，使用石油泄漏作为我们的测试用例。这六个阶段映射到以人为本的设计过程和深度变化方法(Brown 2009, Banerjee 2015)中所包含的阶段。但是，我们在这里根据我们项目挑战的时间框架和范围进行了调整。在整个过程中，我们与一群在政府机构和学术界对DWH和其他环境危机有广泛经验的顾问举行了面对面的研讨会和电话会议，以指导我们的设计。我们的项目有四个目标成果，重点是环境响应和补救(而不是深水钻井带来的工程挑战，如源头遏制和压井作业):(1)海洋和沿海环境中存在的石油最少，因为应对人员阻止或阻止石油的流动和/或泄漏的石油被遏制;(2)通过准备、应对和/或恢复，溢油对环境和人类的影响得到缓解;(3)应对未来大规模石油泄漏的努力在实现减少危害目标方面是有效和高效的;(4)增加对石油泄漏对环境和人类健康影响的科学理解，可以改善长期生态系统管理。在概念生成和解决方案细化过程中，我们根据这些目标结果审查我们的材料，这为排除或包含旨在解决挑战的见解和想法提供了基础。例如，我们评估了改变一组动机或行为对每个目标结果可能产生的影响，然后优先考虑在这四个方面得分都很高的想法。

初步挑战框架

在设计项目的开始，挑战框架应该足够宽泛，以允许项目团队发现意想不到的价值领域(Seelig 2012)。我们最初的框架是围绕着这样一个问题:我们如何能够“在大型石油泄漏危机期间，在学术科学家和联邦应急人员之间进行有效的科学沟通”。在初步的挑战框架制定过程中，我们规划了联邦和州政府、学术行动者以及灾害准备和应对的资源，包括资金、信息和伙伴关系的流动。这些地图帮助我们确定新的解决方案最关键的地方。该练习还扩展了我们对在家庭幸福期间影响人际关系的复杂和重叠驱动因素的理解。由于在这个初步阶段收集的见解，最终的挑战框架在设计人种学阶段之后被修改和完善。

民族志

在人种学(一种观察和理解研究人员为之设计的用户的过程)中，两位作者和内部项目团队成员(Mease和Gibbs-Plessl)确定了利益相关者受访者。这些利益攸关方群体是在试点访谈中确定的，并通过审查关于防范和应对结构的文献确定的。该项目确定了参与深水地平线事件响应和恢复的几种类型的利益相关者:学术科学家、政府科学家、行业科学家、响应者和政府管理者。主要利益相关者包括:(1)直接影响政府管理者和响应者、政府科学家和学术科学家之间的关系失败;(2)在我们的项目试图评估的政府或学术结构中拥有决策权的人，例如民选或任命的官员、大学院长;和/或(3)在灾害响应周期中，由于科学支持不足而阻碍工作的机构，如当地非政府组织。

内部项目团队对72名利益相关者进行了半结构化电话采访，其中包括学术科学家、政府机构工作人员、民选官员和行业代表(图2)。采访包括类似于社会学研究中的小片段的叙事风格的问题(Bloor and Wood 2006)，以引出灾难场景中的感受和潜在利益。大多数问题的结构是为了确定受访者的目标、动机和看法，以帮助我们理解驱动他们行为的需求和心态(表A1.1)。一位研究人员进行了采访，另一位研究人员做了详细的笔记。最后，该团队使用了现有的关于其他灾害类型的科学危机准备和应对的文献来指导我们的民族志过程，例如关于流感大流行和福岛核反应堆熔毁期间科学界参与的研究，以及关于危机沟通的更广泛的文献。

综合和最终挑战框架

内部项目团队使用采访后捕获形式来解释和综合采访中的见解。该表格捕获了一系列信息:引人注意的见解、挑战框架、受访者的主要责任、资源控制、在响应情况下的自我感知的决策代理、与其他系统涉众的关系、交流的关键潜在情绪、在系统中的角色、对现有解决方案的熟悉程度，以及为项目挑战设想的潜在新解决方案。根据这些信息，我们为四个主要利益相关方创建了人物简介:(1)灾难现场当地的学术科学家，即在受灾害影响的州的学术机构工作的学术科学家，(2)非灾难现场当地的学术科学家，(3)美国海岸警卫队署长，以及(4)国家海洋和大气管理局(NOAA)科学支持协调员。这些概况包括涉众的动机和目标、其代理的内在和外在障碍，以及对其他主要涉众的主导看法(图A1.1)。以人为本的设计经常使用用户角色来将解决方案与从人种学中提炼出来的用户需求联系起来，并且已经被证明可以提高最终设计产品的可用性(Long 2009)。在这项研究中，角色概要作为项目团队可以参考的涉众的一般化、虚构的表示，以指导涉众的需求、动机和行为的评估。

从最终的挑战框架，由受访者塑造，我们构建了一个根本原因图。根本原因分析研究并将可观察到的现象与潜在的驱动因素联系起来。解决根本原因可以减轻负面级联效应，扩大积极影响。我们使用了在线概念地图软件Kumu (https://kumu.io/)将挑战的驱动因素相互联系，并按层次顺序排列，以树的形式直观地描述彼此相邻的主要根本原因(图3)。

在进行根本原因分析之后，我们确定了石油泄漏准备和响应系统中的杠杆点，以及相关的非政府机构，如学术和工业、科学(表1)。杠杆点是复杂系统中的一些地方，其中一个组件的小变化将导致整个系统的大变化(Meadows和Wright 2008年)。在创建了一个假设的杠杆点列表(表A1.2)之后，我们基于以下标准缩小了我们的焦点:(1)影响(转移这个杠杆点将在四个预期结果之间产生显著的积极结果)，(2)可行性(利用现有资源和最少的资金，杠杆点可以在1 - 5年内有效转移)，以及(3)可伸缩性(杠杆点适用于其他规模和类型的灾害响应情况)。该团队将得到的战略杠杆点映射到根本原因图上，以确定也解决根本原因的干预措施。这个过程使设计团队能够重新审视初步的挑战框架，并将其收紧，以反映通过设计人种学发现的关键根源和涉众需求。

我们还参考了书面材料，并从与来自模拟挑战环境的利益相关者的访谈中提炼出见解。模拟是反映目标系统的关键组件的系统，设计师可以从中获得想法并重构问题。模拟系统的一个例子是埃博拉和H1N1的公共卫生灾难应对及其各自的资源调动和分配模式。

概念产生和想法选择

为了解决大型环境灾害期间出现的科学合作挑战，该团队根据民族志研究结果的战略综合确定了概念生成提示。当根本原因与系统杠杆点重叠时，团队构造了“我们如何可能”的陈述。How Might We陈述将一个挑战框定为可以克服的，并激励设计团队通过头脑风暴产生广泛的可能解决方案。例如，“学术科学家和政府工作人员在危机事件之间不共同开发优先研究问题”的根本原因是“相对于系统变化速度的延迟长度”杠杆点的一个例子(在石油泄漏期间，从应对人员到学术科学家的研究需求交流的延迟)。相应的“我们如何做”声明是“我们如何加强学术参与准备和应急计划?”对于“对应用的泄漏应对研究缺乏一致的科学兴趣”的根本原因，杠杆点是“缓冲的大小”(在两次泄漏之间的泄漏应对研究增加缓冲时间)，我们如何可能是“我们如何为石油应对研究创建长期的资金周期?”

内部项目团队和15名专家项目顾问(包括合著者Reddy、Ludwig和Lubchenco)在为期两天的亲自研讨会中进行了概念生成，产生了15个解决方案想法。然后，内部项目团队根据系统杠杆点对50个额外的想法进行头脑风暴。15名项目顾问根据四个标准对解决方案进行评分:影响、可行性、新颖性和对其他灾难类型的适用性(1-5级)。基于这个评分，三个想法被选为原型。新颖性被用来衡量想法的创新潜力，作为改变一个系统现状的指标。

原型设计

内部项目团队构建了三个原型，在德克萨斯州休斯顿举行的2015年海湾石油泄漏和生态系统科学会议上与更广泛的用户群体进行了面对面的测试，目标利益相关者群体的个人参加了会议。原型是一个概念、过程或产品的早期模型，用于探索和测试其实现预期设计结果的有效性(Brown 2009)。例如，在会议上，使用的主要原型工具是“用户旅程场景”，以交互式印刷小册子的形式呈现。这些原型是基于场景的，并引导用户通过他们在新的危机决策系统中的想象角色的体验流，以及如果解决方案的价值实现了，他们行为的变化。这些小册子通过定期的反思问题征求互动，包括书面和与周围参与者的口头讨论。原型对于测试关于被提议的解决方案的价值的特定假设是有用的。原型允许设计师快速、迭代、低成本地整合用户反馈。原型设计还可以帮助设计师识别现实世界中的人为或系统约束是如何影响想法的完整性的。重要的是，原型经常与潜在用户展开对话，从而发现更多的见解，并帮助改进解决方案。

在会议的小组研讨会上，36名参与者被安排在多方利益相关方的桌子上(学术科学家、响应人员和石油行业代表)，以促进跨部门对话。参与者被引导阅读交互式小册子，其中提出了故事情节、假设的决策和与每个想法相关的潜在奖励。我们通过录音和记录参与者的对话来收集参与者的反馈，并收集每个参与者在互动小册子中提供的书面反馈。通过与学术和政府利益相关方进行30至75分钟的个人对话，我们还收到了额外的原型反馈。我们综合了这些反馈来完善所有三个原型的解决方案结构。

测试和解决方案优化

设计过程的最后一个阶段是根据原型选择和改进单个提议的解决方案，并与关键的系统涉众测试解决方案。这一阶段还包括实施规划和确定拟议解决方案的目标成果。重要的是，在测试阶段，设计人员必须保持好奇心，并对用户反馈保持开放态度，因为他们继续改进所提议的解决方案的质量和功能。因为有更多的多样性和数量的用户参与，设计人员不断增强想法的健壮性，调整解决方案以满足需求并为涉众创造额外的价值。

内部项目团队通过与45个系统涉众进行1到2小时的电话采访和7次网络研讨会演示来测试最终的解决方案想法。详细描述了提议的解决方案，突出了为各种用户创造的价值，以及支撑解决方案的可行性、影响和可伸缩性的结构组件。我们提出了场景问题，以确定所提议的解决方案如何可能达到或不可能达到受访者的目标值。然后，我们根据三个月来收到的反馈改进了建议的解决方案。例如，根据来自政府利益相关方的用户反馈，项目团队将解决方案的重点从整合非政府科学参与实际灾害应对活动转向防灾活动，例如桌面演习。除了电话采访之外，还与9名项目顾问举行了一次为期两天的亲自研讨会，以完善解决方案的特性，构建实现计划，并确定其实现的关键基准。

焦点挑战的关键涉众持续参与到我们项目解决方案的框架、头脑风暴和测试中。这种与用户和利益相关者“共同设计”的方法不同于传统的产品设计过程，在传统的产品设计过程中，设计师和用户之间的交互是离散的和有限的。我们建立在Sanders和Stappers(2009)给出的共同设计定义的基础上，它指的是设计师和没有接受过设计培训的人在设计开发过程的多个点上有意地一起工作的创造性行为。协同设计是系统思考的一个有价值和重要的方面，因为它利用了直接参与正在处理的挑战的用户的洞察力。在系统解决方案中，几乎不存在单一的“最终用户”，相反，有多个涉众将与解决方案交互。设计人员必须创建不同的解决方案特性，以有效地吸引这些不同的涉众并为他们产生价值。这个设计空间的复杂性需要一种参与式的方法，其中用户成为可行解决方案的共同生产者，而设计团队则扮演过程促进者的角色。这种方法建立在参与式设计的学术基础上，它包括将原型提供给非设计师，并适应性地结合他们的反馈(Björgvinsson et al. 2010)。在体验设计的情况下，这可以通过迭代提出新的决策点和修改原型来实现，以反映不同的涉众体验。项目顾问在我们的设计挑战中的密切参与——他们最终是设计解决方案本身的用户——也是使用参与式设计以确保结果基于人类需求和挑战系统的现实约束的一个例子。

结果

我们的目标人种志揭示了政府决策者和学术科学家之间如何激励和激励科学合作的关键见解。通过与关键涉众的面谈，与项目顾问的想法生成，以及确定所需的项目结果，我们确定了一组关键的系统根源和可以解决问题的杠杆点。

最后的挑战框架

我们综合了信息提供者提出的挑战框架，以缩小和细化挑战的范围。确定挑战框架的最终范围是至关重要的，因为它决定了解决方案的范围。许多受访者将海上石油泄漏的合作挑战与其他环境灾难相提并论，因此我们扩大了挑战框架，将更广泛的环境危机包括在内(化学品泄漏、铁路石油泄漏、飓风、海啸和严重的冬季风暴)。此外，我们听说，在应对过程中阻碍合作的许多障碍根源于危机之间，即灾难发生之前和之后存在的建立关系和沟通障碍。因此，我们扩展了最后的挑战框架，以包括危机发生之前、期间和之后出现的合作挑战。

设计规范

我们对民族志见解的综合揭示了一些关键的系统特征，如果实现了这些特征，可能会使我们的目标用户(学术科学家和负责灾害准备和响应活动的政府机构)之间进行更大的科学合作。这些特性作为我们的设计规范，因为我们为设计挑战生成了潜在的解决方案。在评估解决方案的影响、可行性和可伸缩性时，我们对这些设计规范进行了定性分析。具体来说，我们分析了解决方案(1)在危机发生前在学术界和政府响应社区之间建立信任的程度;(2)通过在相关时间尺度上创造真实和有形的价值，映射目标用户的现有动机;(3)在危机之间保持活跃，以培养快速识别、调查和沟通科学未知的必要关系;(4)减少响应人员在响应行动中必须花费在与学术科学家接触上的精力(时间和金钱)。

根本原因

根本原因图揭示了78个系统属性，这些属性驱动了与我们的目标结果相关的不良个人、机构或系统行为。在列出的78个根本原因中，27个与心态转变的杠杆点有关，23个与物质或信息流及其缓冲(维持系统稳定性的元素)有关，13个与反馈循环有关，8个与系统目标的改变有关，7个与系统规则的改变有关。我们发现，利益相关者的看法，特别是那些对其他利益相关者群体的价值观持批评或不利态度的看法，阻碍了合作和关系的建立。例如，政府管理人员倾向于以一种他们知道如何管理泄漏的心态来运作，而不需要学术科学家的额外投入，而学术科学家倾向于一种他们的研究将被利用的心态，而不管他们的交流和参与的研究。我们还发现，外部因素，如危机科学有限的研究资金、法律和合同障碍以及时间限制，加剧了利益相关者的文化冲突。

利用分

解决方案的想法是由基于20个杠杆点的“我们该如何做”的陈述生成的，这些杠杆点被确定为将危机协作转移到我们的4个期望结果(表2)的唯一强大功能。最终的项目解决方案明确地包含了使用16个杠杆点的功能，为所有系统涉众创造有形的和持久的价值。在附录A1.3中可以找到为启用系统更改确定的44个系统杠杆点的完整列表。

原型设计

2015年海湾石油泄漏和生态系统科学会议上的多利益相关方原型研讨会，对于激发利益相关方之间的多产的、富有成效的交流，并通过创造额外的共同价值来确定改进解决方案想法的机会是有价值的。一对一的用户测试面谈对于接收针对特定解决方案组件的有针对性的反馈也很重要。我们观察到，当给涉众一个具体的解决方案原型进行交互时，涉众采取了专注的、创造性的心态，而不是在抽象中讨论解决方案，这是解决复杂系统挑战的解决方案过程中经常出现的陷阱。研讨会和其他小组原型会议还提供了一个空间来启动和加强对解决方案实现非常重要的跨涉众关系。

测试

内部规划团队选择的最终解决方案是科学行动网络，这是一个由学术和专业科学家组成的社区，他们与区域政府规划和应对机构有联系，以协调和精简科学投入，在灾害发生前和期间进行决策。科学行动网络将加强跨灾害准备，并将通过新的学术-机构伙伴关系、资源共享和科学投入协调支持应对决策(见表3关于科学行动网络如何满足项目设计规范的描述)。

项目团队根据原型反馈和我们的筛选标准(表4)选择了科学行动网络作为最终的项目解决方案。在测试该网络的潜在价值时，根据我们从关键利益相关者那里听到的信息，我们调整了该网络，使其更侧重于通过合作研究和准备工作来建立危机前的关系。此外，我们完善了网络结构，包括一个地理组织(通过10个中心)和一个学科组织，例如，跨地区连接危机沟通领域的学者。学科结构使联络员能够简化确定当地可能不存在的某一特定事件所需的学科专门知识的工作。它还通过利用现有的学科社交网络和专业协会，确保关键研究重点、机会和成果在整个网络的交叉传播。

讨论

我们的方法非常适合于解决项目挑战的复杂性和难度。我们使用的以人为本的设计和系统思维技术揭示了目标用户的目标和认知，并提供了基于真实世界的需求和行为的最终解决方案，这些解决方案有潜力通过增加跨部门的科学合作来改善危机决策。我们发现，科学灾害决策系统中的利益相关者参与决策的动机不同，因此，部分由于资金等外部力量和文化的内在力量，在高风险环境中缺乏合作或沟通所必需的信任。这些见解阐明了为什么在深水地平线期间有合作成功，也有合作失败，并提供了一个跳板，让我们重新思考如何在利益相关者之间创造更一致、更共同的价值。最后，我们的协同设计方法能够快速迭代我们的关键见解，产生基于目标用户感知的想法，以及对最终解决方案的更多购买。

我们的民族志揭示了目标、动机、观念和结构障碍，阻碍了我们的目标利益相关者群体在大型环境危机之前和期间的一致合作。首先，学术科学家与政府管理者和应急人员之间存在着深刻的认知差距，导致在灾难发生之前、期间和之后错过了合作的机会。在确定的82个根本原因中，最高比例与利益攸关方对科学在应对过程中的作用以及跨部门共享信息的价值的根深蒂固的心态和看法有关(n= 27)。对科学在决策中的作用、对合作的期望以及利益相关者之间可能创造的潜在共同价值的认识上的这种差距阻碍了信任的建立。由于这两个群体有着截然不同的奖励制度和优先考虑事项，这加深了他们之间的文化差异，削弱了他们进行有效合作的意愿，这种差距进一步加剧。我们还发现，外部力量，如危机期间对快速、机会主义科学的有限资金、对政府数据透明度或学术合同的法律限制，以及任何危机应对固有的时间限制，都放大了文化冲突，阻碍了利益攸关方的合作能力。通过绘制这些力量如何影响合作关系的建立，我们能够找出我们的挑战的根本原因，并制定一个解决方案，既解决了合作的结构性障碍，如缺乏沟通渠道，也解决了由两极分化的思维方式造成的文化障碍，如一些政府工作人员的思维方式，即学术科学家在应对决策中没有作用。

从应用深度变化方法中获得的关键见解

使用深度变化方法，结合了以人为本的设计和系统思维技术，来解决我们复杂的项目挑战，揭示了这些工具如何与其他社会环境挑战具有广泛的相关性。用设计方法和原则来补充传统的、基于评估的研究过程，可能是整合现实世界中受系统交互影响和/或驱动系统交互的人的行为和动机的强大途径。从方法论上讲，我们得到了几个关键的教训。

1. 结合传统的以人为中心的设计和面向系统的工具，可以实现更有影响力和可扩展的解决方案。以人为中心的设计工具，例如涉众角色概要，增加了涉众对彼此动机、约束和世界观的理解，并将解决方案根植于真实的人类需求中。系统思维工具，如杠杆点分析，使围绕关键系统行为的高效和战略收敛成为可能，如果改变这些行为，将实现我们的目标结果。在一个复杂的系统中，这两套工具对于描述影响问题的系统动态是很有用的，同时也对设计挑战中最突出的涉众产生共鸣。
2. 在制定面向系统的解决方案时，协同设计是必不可少的。超越与利益相关者的“参与”，转向参与式共同设计，是塑造一个有影响力和可行的解决方案的必要条件。因此，中立的领导设计团队和积极的顾问团队之间的伙伴关系可以提高解决方案的可行性。至关重要的是，内部项目团队对想法的产生和细化过程有创造性的控制，这有助于确保一个“整个系统”的重点解决方案，而不是针对一个或两个强大的涉众量身定制的解决方案。如果任何一个目标用户能够不成比例地影响设计过程，考虑到这一挑战的容易政治化性质和对项目结果的集体偏见，这一点尤其重要。
3. 原型系统解决方案需要人力和系统级别的测试。经验原型必须针对个人量身定制，以测试涉众感知和动机周围的解决方案假设。原型还必须测试解决方案如何影响系统行为。基于故事的多涉众原型(类似于角色扮演)有助于确定涉众之间的关键交互点，以及在涉众关系中增加价值的替代路径。与单个用户的一对一测试会议仍然是有价值的，但是小组原型会议对于阐明产生共同价值和满足多个涉众需求的机会是至关重要的。最后，解决方案必须经过跨部门团体的严格测试，以确保它在正式的政治、经济和法律结构的现有系统中可执行，并与各种利益相关机构的隐性文化规范兼容。例如，跨机构工作组测试最终解决方案对于调整科学行动网络以遵守政府与非政府机构合作的现有法律边界非常重要。
4. 在处理动态系统级挑战时，非线性问题解决过程是有价值的。我们灵活地调整了我们的过程，以考虑到我们的目标用户在每个阶段的行为。设计是一门艺术，它依赖于设计师识别关键系统行为、构建目标问题、缩小解决方案范围以及解析出影响系统行为的不成比例的有影响力的干预的直觉。对于习惯于基于评估的项目的合作者(例如大多数科学家)来说，设计过程的规范性可能是困难的。我们发现，反复将我们在人种学阶段发现的洞见重新植根于我们的决策，对于保持涉众对过程和最终解决方案的信任是至关重要的。

限制

从本质上讲，设计是一种灵活的方法，在理论和实践中可能会在不同的问题上大相径庭。在为复杂的系统挑战寻找解决方案时，设计过程在方法论上依赖于在现实条件下的原型能力。如果设计团队无法接触到最终用户或原型想法的真实挑战场景，那么最终解决方案的有效性就会受到限制。在这个案例研究中，我们无法在真实的灾难环境中测试最终解决方案，我们的原型仅限于可能的场景和涉众对过去事件的记忆。未来的工作将受益于在实际事件或跨机构桌面演习中测试我们的最终解决方案。最后，以人为中心的设计和系统思维领域可以使用语言和工具，使不熟悉流程的涉众无法理解。因此，尽早让涉众参与进来，提供清晰的定义，并共同创建过程目标，以确保参与者和共同设计人员的参与和有意义的参与是非常重要的。

未来的研究

以人为本的设计、系统思维和深度变革方法等领域仍处于萌芽状态。为了提高本研究中使用的工具和过程的可信度、可用性和有效性，有必要进行进一步的研究。我们概述了一个研究议程的五个维度，我们相信在推进复杂系统思维的理论和实践方面是独特的有价值的。

首先，需要进行研究，以了解让来自类似挑战类型的利益攸关方参与进来，例如让医疗危机应对部门的代表参与进来，在设计过程的每个阶段是如何有用的。对设计师来说，从类似的挑战中寻找灵感是一种基本的创新工具，因为它为过程播下了新想法的种子，并有助于确保解决方案适用于其他环境。在我们的项目中，我们在核灾难管理、公共卫生流行病和网络安全威胁等领域进行了文献综述和几次对话。然而，我们没有邀请任何类似部门的涉众作为核心项目顾问或项目研讨会的参与者参与。了解这些类似的利益相关者或专家如何影响设计过程和所生产解决方案的新颖性将是有价值的。

第二，需要研究测试和识别多利益相关者系统原型的附加技术。创建一个有形的产品或体验来表示系统干预是困难和复杂的。需要更多的工具来构建系统解决方案的原型，并更好地理解它们在测试解决方案假设方面的功效，无论是在人的尺度还是在系统尺度上。

第三，协同设计正在成为政策制定和城市规划等多个领域的广泛应用实践，需要研究来检验和比较协同设计的实践和原则。此外，很少有人知道参与式设计过程对参与其中的利益相关者的长期影响，包括他们对挑战和系统的看法，以及他们自己和他们自己的动机。

第四，很少有指标来评估面向系统的设计解决方案的分散的和往往是间接的影响，以及让过程和设计师对这些影响负责。一旦解决方案建议完成，设计人员通常认为他或她的工作已经完成，并且很少参与解决方案实现的过程。在复杂的系统中，很难评估干预措施的分布效果。设计人员需要跟踪实现的解决方案的影响的方法，以评估他们的方法的有效性，并增加他们与参与或受他们所提议的解决方案实现影响的利益相关者的连接。

最后，由于系统思维工具和方法在跨学科和问题环境中扩散，因此需要研究定性和定量混合方法的有效性。设计既是一门艺术，也是一门科学。更好地理解各种方法如何影响设计结果将是有价值的，特别是在设计指标和问责标准形式化的情况下。

结论

在这项研究中，我们提供了一个框架，在环境和社会部门的新颖和多样化的应用中使用设计方法。以石油泄漏为重点案例研究，我们展示了深度变革方法的价值，该方法结合了以人为本的设计、行为心理学和系统思维，为环境危机期间的科学合作创造了系统性解决方案。协同设计方法在最终的解决方案中创建了相关涉众组的积极买进。人际关系、组织文化和信任被确定为项目受访者合作的关键障碍。因此，人的动机和组织文化是最终解决方案概念的中心。大多数问题从根本上来说都是由人类引起的，或者可以由人类来补救，因此在设计解决方案时将人类行为和动机结合起来对解决这些问题至关重要。最后，通过利用现有资源和利益相关者的动机，为多个利益相关者群体产生新的价值，最终的解决方案是高效和创新的。这些结果证明了深度变化方法在许多复杂的社会和环境问题上的应用潜力。希望这里讨论的一些工具和见解可以作为考虑驱动人类挑战的系统复杂性的基础。

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