集群智能在建筑設(shè)計上的運用——KOKKUGIA建筑事務(wù)所的建筑實踐

顧芳/GU Fang

1 羅蘭·斯努克斯/Roland Snooks

2.3 纖維塔2/Fibrous Tower2

4.5 集群城市化/Swarm Urbanism

6.7 臺北表演藝術(shù)中心/Taipei Performing Arts Center

1.Kokkugia[1]的集群智能觀

集群是以大量小規(guī)模離散元素構(gòu)成的群體；集群智能反映了它們之間自下而上的實時互動。在程序驅(qū)動下，依據(jù)簡單或復(fù)雜的關(guān)系法則，運動的執(zhí)行者進(jìn)入或移出特定空間，并成為網(wǎng)絡(luò)中的動態(tài)節(jié)點。集群智能不是將城市或建筑簡單地模擬成看上去與其相似的模樣，而是發(fā)現(xiàn)內(nèi)核的潛在規(guī)律和參數(shù)，去建構(gòu)一個新的由相互作用的變量構(gòu)成的工作系統(tǒng)。

Kokkugia事務(wù)所將集群智能作為設(shè)計手段應(yīng)用于項目生成中，大到城市區(qū)域，小到建筑單體，進(jìn)行自下而上的設(shè)計。例如，在墨爾本港口重建、臺北藝術(shù)中心、纖維塔等項目中，充分發(fā)展和傳播集群智能技術(shù)的應(yīng)用和推廣。

Kokkugia認(rèn)為，集群系統(tǒng)含有自主代理（Autonomous Agents）間的相互作用，它們導(dǎo)致了涌現(xiàn)行為和結(jié)構(gòu)自組織的發(fā)生。集群邏輯在城市化的應(yīng)用中使得設(shè)計總平面的觀念轉(zhuǎn)向為設(shè)計總體算法的觀念。這個改變使城市設(shè)計的概念從減小比例下多個連續(xù)的決定，轉(zhuǎn)向為同時進(jìn)行的多個過程。在這里，多個微小或局部的相互作用并產(chǎn)生復(fù)雜的城市系統(tǒng)。因此，這個城市化的概念產(chǎn)生了能夠靈活反映不斷變化的政治、經(jīng)濟(jì)和城市發(fā)展的社會壓力的系統(tǒng)。

任何種群的存在都需要一定數(shù)量的個體，同樣，繁雜而細(xì)微的城市網(wǎng)格為集群的應(yīng)用和發(fā)展提供了可能。集群系統(tǒng)能夠生成復(fù)雜的三維城市結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)，挑戰(zhàn)了二維平面的首要地位。

在Kokkugia探索的生成設(shè)計過程中，集群形態(tài)作為多代理系統(tǒng)的應(yīng)用，自2002年始在不同的項目中涉及和推廣，其意在于傳播這種形態(tài)中自生成結(jié)構(gòu)的內(nèi)涵和邏輯。其正式研究由羅蘭和賓夕法尼亞大學(xué)的NSO（非線性研究組織）領(lǐng)導(dǎo)。而集群形態(tài)學(xué)在羅蘭任教的哥倫比亞大學(xué)、USC的集群智能教學(xué)中，已被學(xué)術(shù)界承認(rèn)。Kokkugia已經(jīng)開發(fā)了在不同技術(shù)平臺上的代理代碼，并已發(fā)布基于Processing，Python和Rhinoscript的代碼庫。

2.Kokkugia的集群建筑設(shè)計

Kokkugia的集群智能應(yīng)用涵蓋面甚廣，在其作品中，集群城市化、集群形態(tài)學(xué)、集群領(lǐng)域、集群事件……種種集群智能層出不窮，為避免語境的重疊和混淆，筆者從其作品里慣常的使用手法中提取若干設(shè)計語匯，來反映集群智能在設(shè)計中的應(yīng)用。以下分別從代理（Agent）、自組織（Self-organising）、濕泡沫（Wetfoam）和裝飾 （Ornament）4方面展開。

2.1 代理

在Kokkugia的設(shè)計作品中，代理作為項目的起始點和先決條件而大量存在和使用，通過與算法的結(jié)合得到規(guī)則和秩序。

算法·代理

在纖維塔2（Fibrous Tower2）的設(shè)計中，一系列實驗被用于纖維塔骨架中，通過基于算法的代理過程，來探索裝飾、結(jié)構(gòu)和空間秩序的生成。由于代理的出現(xiàn)和迭代的使用，使得其操作能夠在相對簡單的幾何殼體厚度的纖維網(wǎng)格中，通過傳統(tǒng)技藝建造一個迥異的塔樓。而迭代的繼續(xù)應(yīng)用給與外部殼體分離的室內(nèi)結(jié)構(gòu)和中庭空間的編織帶來空間上的可能性。

層級消解·代理

在集群城市化（Swarm Urbanism）過程中，多代理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)改變了城市化中層級（hierarchy）的性質(zhì)。規(guī)模和強(qiáng)度的層級對于城市化是必要的，然而隨著在墨爾本港區(qū)中集群邏輯的發(fā)展，抹平了設(shè)計過程中的層級，所有城市組織的元素被設(shè)想為過程代理，使他們能夠在一個連續(xù)的沒有設(shè)計層級的系統(tǒng)中相互作用，從而宏觀上強(qiáng)度層級成為自組織運行中的涌現(xiàn)結(jié)果。

拓?fù)洹ご?/p>

在臺北表演藝術(shù)中心（Taipei Performing Arts Center, China）里，屋頂和空間網(wǎng)格由半自主代理產(chǎn)生，在微觀尺度上實現(xiàn)設(shè)計意圖。這個集群智能系統(tǒng)的涌現(xiàn)性能產(chǎn)生了一個積極的網(wǎng)絡(luò)化拓?fù)潢P(guān)系，代理通過自組織來更新完成這個拓?fù)?，使外部設(shè)計和涌現(xiàn)設(shè)計間的梯級互動成為可能。

自組織·代理

城市代理（Urban Agency）中，假定存在一個在城市結(jié)構(gòu)中能夠自主的智力浮動的有機(jī)體，依據(jù)其環(huán)境固有或特有的組成模式，來產(chǎn)生涌現(xiàn)的建筑形式。這個被提議的策略是基于一個遠(yuǎn)離平衡態(tài)的熱力學(xué)模型，在熱力學(xué)模型中，通過一系列的設(shè)計代理使得信息和行為浮動，通過自組織去形成新的結(jié)構(gòu)和形式。浮動設(shè)計代理嘗試去破壞慣常的建筑建構(gòu)計劃，通過有機(jī)體提取和交換城市信息的方式來滿足自身需求。而這些代理動機(jī)被重新組合的需求控制，根據(jù)場地和集群內(nèi)在關(guān)聯(lián)的不同而不同，由此產(chǎn)生建構(gòu)和編程信息的交互作用。

8.9 城市代理/Urban Agency

10.11 韓國麗水主題館/Yeosu Theamatic Pavilion

12.13 集群城市化/Swarm Urbanism

14.15 小柯林斯浴室/Lt Collins Baths

2.2 自組織

自組織，在Kokkugia的設(shè)計解讀中是一個高頻出現(xiàn)的語匯，編程、代理、循環(huán)，其目的導(dǎo)向是機(jī)體秩序的重新整合和排列，“在這種條件下，物種選擇了它的環(huán)境正如環(huán)境選擇了它的物種?！弊越M織既作為設(shè)計手段也成為目的而貫穿始終。

環(huán)境·自組織

2010韓國麗水主題館（Yeosu Theamatic Pavilion）是EMERGENT事務(wù)所和Kokkugia的合作成果，一個用來紀(jì)念海洋作為生命有機(jī)體和與人類文化和海洋生態(tài)系統(tǒng)共存的空間。在設(shè)計的初始提案中，建筑物和它周邊的環(huán)境被輸入到一個反饋的循環(huán)系統(tǒng)，而使得事件和地下能量自組織產(chǎn)生適宜于環(huán)境的建筑，由此，“建筑師的角色被擴(kuò)大”。

代理·自組織

集群城市化，在這個提案中代理通過兩個主要的過程運行，首先是用設(shè)計代理到達(dá)城市事件的自組織，第二，在城市元素和布局中注入編譯智能。在第一類中，代理通過增長運行自組織程序。這個行為與蟻群聚集物品形成白蟻墩類似。第二類代理類別與控制一種黏菌細(xì)胞到達(dá)最短程系統(tǒng)的自組織方式或與螞蟻建橋的集體組織過程相似的方式運行。于是，這個項目不是企圖去繪制集群代理運動的圖形從而形成一個城市平面，而是創(chuàng)造一個能夠在自組織城市結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生集體智能的系統(tǒng)。

形式·自組織

小柯林斯浴室（Lt Collins Baths）項目，研究了在高度多孔性空間的組織中，復(fù)雜拓?fù)湫问降纳伞，F(xiàn)存的建筑外殼框架被保留，并認(rèn)為是場地潛能的承擔(dān)者，通過自組織系統(tǒng)中粒子的取代而被侵蝕。這種侵蝕產(chǎn)生的密集開端被作為一個面提取出，因而產(chǎn)生的多孔形式創(chuàng)造了一個基于聯(lián)系循環(huán)可視的空間組織。此外，這個表皮提供了一系列適宜使用的空間尺度，這些孔形式上的差異產(chǎn)生迥然不同的微環(huán)境，并局部打斷現(xiàn)存立面，在城市環(huán)境中，賦予建筑以獨特性。

16.17 降落傘大帳篷/Parachute Pavilion

18.19 iSAW

20.21 火星/Mars

2.3 濕泡沫

濕泡沫是Kokkugia設(shè)計作品中常見的一種設(shè)計媒介，出現(xiàn)過3次，在降落傘大帳篷（Parachute Pavilion）、火星（Mars）和iSAW中。

傳導(dǎo)·濕泡沫

降落傘大帳篷（Parachute Pavilion）中，濕泡沫被認(rèn)為是一個混雜的領(lǐng)域。圖像和空白的關(guān)系，被作為主動平衡、液壓與氣壓間的關(guān)系而重鑄。編程中的場地條件通過編譯的“熱”和“冷”的場地活動的傳導(dǎo)系統(tǒng)產(chǎn)生，在場地中，一定的編程布局方式造就了涌現(xiàn)。這個泡沫網(wǎng)格伴隨著它獨特的曲率和邊面關(guān)系，將會更持久也比任何從特定條件下形成的細(xì)胞結(jié)構(gòu)更占優(yōu)勢。

非線梯度·濕泡沫

在華沙城市中心的再開發(fā)和高密集化的過程中，iSAW作為算法策略集結(jié)了各種不同程序。這個項目與游牧的圖形背景結(jié)合，并設(shè)定了一個計劃中的拓?fù)潢P(guān)系，使兩個截然不同的方面能夠共存。這可以認(rèn)為是墻體變厚的結(jié)果，一個程序在另一個程序中的破壞。在這里，濕泡沫幾何體延伸開來去創(chuàng)造一個非線性的梯度，遠(yuǎn)離起始點的格狀物加厚使得實體適宜居住——新的空間出現(xiàn)。這兩個空間共享公共薄膜并相互依賴，但卻呈現(xiàn)著非常不同的空間品質(zhì)和特性。

軟件·濕泡沫

22.23 韓國麗水主題館/Yeosu Theamatic Pavilion

24.25 臺北表演藝術(shù)中心/Taipei Performing Arts Center

26.27 纖維塔/Fibrous Tower

火星的低氣壓在可膨脹建筑的發(fā)展中被利用，其形式和局部表皮的變化通過表皮能量的平衡而被發(fā)展。這個項目是為6個宇航員在火星表面10個月的生活提供臨時生活環(huán)境。預(yù)先建造組合的外圍必須嚴(yán)格遵守最小尺寸和一些重要的要求。航天結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新使差異很大的架構(gòu)表皮可以滿足局部約束，并作為牢固結(jié)構(gòu)的復(fù)雜空間被預(yù)先建造組織和安裝。在弗瑞·奧托[2]（Frei Otto）的工作繪制基礎(chǔ)上，該項目的形式使用泡沫最優(yōu)化軟件生成，具有最小表面張力。

2.4 裝飾

裝飾在Kokkugia的創(chuàng)作中一直被反復(fù)強(qiáng)調(diào)，使其作品帶有強(qiáng)烈的裝置感和視覺美感。

色彩·裝飾

2010韓國麗水主題館是由軟體薄膜泡的積聚和一個硬的單體殼組成。深的褶子和許多“盔甲（Armatures）”物用來形成結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，并與纖維合成的殼體相聯(lián)系，同時，雙層褶“空氣梁（Airbeams）”散布開來并穩(wěn)定拱狀的乙烯聚四氟乙烯薄膜。而細(xì)小的“盔甲”于接頭處進(jìn)入殼體和薄膜間，形成在系統(tǒng)間結(jié)構(gòu)和裝飾的延續(xù)性。這個項目是由數(shù)學(xué)層級、材料邏輯和裝飾感驅(qū)動。色彩被用來在視覺上強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)行為的變形（例如，百萬“盔甲”趨向于粉紅色、紫色，而細(xì)小“盔甲”趨向于黃色）。

統(tǒng)一·裝飾

在臺北表演藝術(shù)中心中，通過分形進(jìn)行地塊的細(xì)分和消解，地塊分解為不能再細(xì)分的單元，創(chuàng)造了一個與附近夜市性格統(tǒng)一的互動尺度，分形手法也在演播廳中被再次使用，保證聲學(xué)性能的同時，生成了裝飾和節(jié)點形式。

結(jié)構(gòu)·裝飾

纖維塔，殼的拓?fù)潢P(guān)系通過細(xì)胞分裂算法得到，其既有結(jié)構(gòu)功能也具有裝飾性。它是一個非線性結(jié)構(gòu)，通過網(wǎng)絡(luò)途徑分布和有強(qiáng)度的組織，使得承重的殼下沒有柱子。

3.Kokkugia的集群研究

除了設(shè)計，Kokkugia還主要參與研究、實驗和教學(xué)，其目前的研究主要體現(xiàn)為生成設(shè)計（Generative Design）方法的形成，并從社會、生物和物質(zhì)系統(tǒng)的復(fù)雜自組織行為中去實現(xiàn)這一過程。

3.1 集群事件（Swarm Matter）

集群事件是一個正在進(jìn)行的項目，通過基于非線層級和涌現(xiàn)圖像的代理，來探索裝飾幾何體的產(chǎn)生。這個研究項目質(zhì)問了目前對構(gòu)件邏輯的理解，例如，輔助拓?fù)渲刃虻脑乇砥?。這個研究項目探索的是宏觀秩序的能力，從而在微觀層面上于構(gòu)件的相互作用中涌現(xiàn)。因此，不是在表皮上排列這些構(gòu)件，而是這些構(gòu)件通過算法集群的邏輯和基于它們鄰近的參數(shù)值被散步開來。這些嵌埋在構(gòu)件里的代理或群體智能避免了在不同建構(gòu)環(huán)境中對先驗區(qū)別的需要，并能夠消解慣常的建筑層級。這是一個在線路、構(gòu)件和表皮間創(chuàng)造連續(xù)轉(zhuǎn)換關(guān)系的研究。由于沒有層級被編譯到集群事件項目中，局部和轉(zhuǎn)換的層級作為系統(tǒng)涌現(xiàn)的性能出現(xiàn)。這個項目關(guān)注的是通過復(fù)雜秩序得到的圖形涌現(xiàn)和圖形的消解至抽象的過程。從局部看，一個構(gòu)件沒有基本態(tài)，但卻會適應(yīng)它的環(huán)境，這樣，雖然局部運動的周期性能夠產(chǎn)生一個由構(gòu)件決定的解讀，但卻會被基于集群關(guān)系的連續(xù)性被轉(zhuǎn)換到另一個狀態(tài)。相似地，對稱不是系統(tǒng)中固有的，而會從構(gòu)件的相互作用中產(chǎn)生。

28.29 集群事件/Swarm Matter

30.31 形態(tài)格網(wǎng)/Morphogenetic lattice

32.33 行為都市主義/Behavioral urbanism

34.35 行為空間/Behavioral space

3.2 集群形態(tài)學(xué)

集群形態(tài)學(xué)是一個由Kokkugia發(fā)起的正在研究的項目，用來探索多代理系統(tǒng)在建筑生成中的應(yīng)用。這個研究自2002年起在大量項目的生成中被推動，意在傳播自生成結(jié)構(gòu)的內(nèi)涵。

3.3 形態(tài)格網(wǎng)

這個項目是一個算法影響形態(tài)生成的實驗。這些算法被設(shè)計成在幾何體中通過細(xì)胞自動化的內(nèi)在邏輯產(chǎn)生裝飾變形?？臻g里的構(gòu)件基于周圍環(huán)境的持續(xù)變化，使得涌現(xiàn)圖案能夠出現(xiàn)。

這個項目是由一系列的腳本驅(qū)動，這些腳本用建立六邊形網(wǎng)格的細(xì)胞自動裝置和彈力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，來驅(qū)動更多的幾何學(xué)復(fù)雜屏幕的變形。這些彈簧對變化的CA狀態(tài)起反映，通過使用非線性的物質(zhì)解算器，使得網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生非層級變形。因此，獨立的CA細(xì)胞點通過相鄰體影響從而遠(yuǎn)離它既定的鄰近幾何體。這個細(xì)胞自動裝置在二維矩陣中運行，使得出現(xiàn)圖形的跨越時間非常明顯。因此，這個屏幕用3個連續(xù)不斷的CA生成去記錄最終幾何體中的變化。

3.4 行為都市主義

這個研究項目針對的是上海的高速城市化進(jìn)程，它的高密度、快速發(fā)展和逐漸增長的對住房的需求，通過一個包含有內(nèi)在增長和適應(yīng)性的組織系統(tǒng)策略。場地位于上海2010年世博會，這個設(shè)計提議一個新的混合使用的區(qū)域使用一個增長的模型，從而使世博和后世博并入城市發(fā)展中來，而它的基礎(chǔ)來自現(xiàn)存場地的特征。通過局部引進(jìn)自組織相關(guān)聯(lián)的規(guī)則，從而在密度范圍、空間和社會多樣性中達(dá)到適合的狀態(tài)。三維元胞自動機(jī)在場地尺度上展開生成了一個不同的建筑環(huán)境（最大程度發(fā)展的外殼），并作為一個局部運行的多算法系統(tǒng)的行為環(huán)境，用來處理空間和建筑形式生成的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性。這部分的研究集中于城市組織的發(fā)展，包含了秩序中的不同與一致，通過涌現(xiàn)來進(jìn)行城市設(shè)計，在這里，空間設(shè)計處于優(yōu)先范疇。在這個莊園中，建筑能夠包含一個精良的谷粒空間的場所——在這里，鄰接者定義了局部領(lǐng)域，有時候這個整體作為一個高度連接的三維城市系統(tǒng)運行。在這個統(tǒng)一的整體中，整合不同的建筑和城市布局結(jié)構(gòu)，通過局部關(guān)聯(lián)法則定義城市空間組織并使傳統(tǒng)的總體布局發(fā)生變化——以適應(yīng)三維城市網(wǎng)絡(luò)以及包含有基于時間信息的突發(fā)事件。在這種情況下，建筑體量能夠被視為優(yōu)納·菲德曼（Yona Friedman）的動態(tài)建筑，同時將內(nèi)在的空間秩序從底層發(fā)展開來。然而，這個不會與行為空間的建筑生成相混淆。許多的元胞自動機(jī)算法發(fā)展起來用來組織場地中的一個三維領(lǐng)域。元胞自動機(jī)將空間抽象至一系列的與特殊狀態(tài)有關(guān)的獨立細(xì)胞。然后，它們的狀態(tài)根據(jù)相鄰細(xì)胞的狀態(tài)被改變。每一個原則的確立發(fā)展了完全不同的城市化。這些經(jīng)過評定的規(guī)則隨后在場地中不同方位被戰(zhàn)略性地發(fā)展。與史蒂芬·沃爾弗拉姆（Stephen Wolfram）的ID元胞自動機(jī)相似，這些算法是決定性的，在這里，獨一無二的鄰近細(xì)胞狀態(tài)決定了一個個體細(xì)胞的變化狀態(tài)。正如這些組織是非線性的，因此很難去預(yù)測，雖然它們是重復(fù)的。在這種情況下，通過涌現(xiàn)和反饋機(jī)制來間接地設(shè)計是可能的。

3.5 行為空間

行為空間研究了在行為都市主義環(huán)境下的生成建筑的空間算法過程。其中一個項目研究了使用元胞自動機(jī)去界定上海2010世博會場館的后世博問題，即將場館變?yōu)檗k公空間。三維體量的算法在一個晶粒細(xì)化的尺度上生成而不是在行為都市層面上，因此產(chǎn)生不同的中國院子的拓?fù)洹？臻g的拓?fù)涠x了循環(huán)社會的空間，表面上的流線型能滿足連續(xù)的垂直和水平的運動，同時在集合體內(nèi)整合外部院子和采光井。這些表皮的開口也同樣是連續(xù)的，依循著這些流形，利用柯布西耶薩伏伊別墅的條形窗作為復(fù)雜拓?fù)湫问降目臻g協(xié)調(diào)者。

4.Kokkugia集群建筑教學(xué)

4.1 教學(xué)說明

復(fù)雜現(xiàn)象——2009年UPENN春季本科三年級教學(xué)

這個設(shè)計將會在方法和策劃層面上研究非線性系統(tǒng)和自組織方式。這個探索將把研究設(shè)計的形式放入算法的方法之中。

自從1960年代以來，我們生活的世界被逐漸認(rèn)為是一個復(fù)雜系統(tǒng)涌現(xiàn)的結(jié)果。由于現(xiàn)象的自組織系統(tǒng)能夠被發(fā)現(xiàn)在不同環(huán)境中去運行不同尺度，使得復(fù)雜體的研究穿越傳統(tǒng)界限。因此，這個設(shè)計將會探索復(fù)雜系統(tǒng)的運行和本質(zhì)，以及它們在設(shè)計中的應(yīng)用。這將會涉及抽象物質(zhì)世界運行的過程和自組織新模型的發(fā)展。學(xué)生將會在發(fā)展的復(fù)雜系統(tǒng)中探索非線性算法設(shè)計方法。這個設(shè)計將會著眼于這些非線性系統(tǒng)在幾何體內(nèi)是怎樣對建筑規(guī)范起反映并相互作用和運行。

腳本的技術(shù)將會被鼓勵，因為它們確保了一個快速的研究和算法的檢測。形式和算法將會被關(guān)注，而不是限制。算法學(xué)習(xí)將會在這學(xué)期的前半部分被指導(dǎo)，以便學(xué)生們快速地掌握腳本技術(shù)。

4.2 學(xué)生作品介紹

天網(wǎng)（Skynet）

學(xué)生：Pablo Kohan, Daniel Whipple, Difeng Zhou

指導(dǎo)老師：塞西爾·巴爾蒙德（Cecil Balmond），羅蘭·斯努克斯（Roland Snooks）

“天網(wǎng)”假設(shè)了一種設(shè)計方法，即通過線的集聚和結(jié)構(gòu)外圍的自組織去生成表面并拓?fù)?。通過自下而上的多代理系統(tǒng)，具有生物形態(tài)的特質(zhì)被生成。在這個過程中通過代理行為，各種影響的出現(xiàn)得到了控制。代理被布置于許多代中，利用過去軌道作為新來者的吸引子，這樣就創(chuàng)造了一個軌道的自組織體系。這個過程將會一直重復(fù)直到須根能夠形成一個連續(xù)的表面聚集體、骨架和表皮。

病毒只有通過在宿主體內(nèi)的寄生關(guān)系才能夠生存，利用宿主細(xì)胞的生物化學(xué)的機(jī)體去攻擊以得到自身的繁殖、增長和發(fā)展。就是這種寄生蟲對應(yīng)宿主，病毒對應(yīng)細(xì)胞的關(guān)系是這個項目探索的。在病毒和細(xì)胞中存在的本質(zhì)的聯(lián)系驅(qū)使這兩部分在建筑體系中的變形。這個“細(xì)胞的”基礎(chǔ)設(shè)施的組件將響應(yīng)“病毒的”編程組件的變化，反之亦然。相應(yīng)的簡單的組件將被設(shè)計以至于當(dāng)聚集到一個大的數(shù)量的時候，簡單的本身的關(guān)聯(lián)將發(fā)展為更大層面上的復(fù)雜綜合體。

5. 結(jié)語

通過對Kokkugia事務(wù)所的建筑作品分析可以看到，集群智能來自系統(tǒng)中自下而上的過程，而由于其表面風(fēng)格的復(fù)雜，來自外部自上而下的干涉和目的導(dǎo)向，使建筑呈現(xiàn)出內(nèi)外僵持的平衡。集群智能實際上是一個復(fù)雜而又生動的對規(guī)則進(jìn)行設(shè)定的過程，雖然系統(tǒng)依照規(guī)則執(zhí)行，而結(jié)果卻是未知的，由其內(nèi)在的邏輯萌芽而生。在集群智能的探索中，Kokkugia通過大量的項目實踐為我們展示了集群智能在設(shè)計中的應(yīng)用，而其廣泛使用的代理、自組織、濕泡沫和裝飾，也為我們以后的建筑設(shè)計提供了新的思路和方向?！酰ū菊撐膶賴易匀豢茖W(xué)基金資助項目，項目批準(zhǔn)號51078218）

36 天網(wǎng)/Skynet

37.38 病毒/Virus

注釋：

[1] Kokkugia是位于紐約和倫敦的國際建筑設(shè)計事務(wù)所，其項目運營橫跨多個設(shè)計領(lǐng)域，包括建筑設(shè)計、城市設(shè)計和工業(yè)設(shè)計。其當(dāng)下的研究主要體現(xiàn)為生成設(shè)計方法的形成，從社會、生物和物質(zhì)系統(tǒng)復(fù)雜的自組織行為中去實現(xiàn)這一過程。

羅蘭·斯努克斯是Kokkugia建筑實踐的設(shè)計總監(jiān)，也是Kokkugia的3位創(chuàng)始人之一。目前，羅蘭在賓夕法尼亞大學(xué)、哥倫比亞大學(xué)和USC任教。

[2] 奧托帳篷式罩篷，是看到肥皂電影的布幕垂掛在鋼絲骨架上而設(shè)計出。奧托把這樣的形式運用在1972年慕尼黑奧運游泳館設(shè)計中。

（本文圖片均來自來源 http://www.kokkugia.com/）

Kokkugia訪談

被訪人：羅蘭·斯努克斯（以下以RS代稱）訪問人：顧芳（以下以GF代稱）

GF：像“集群”、“遺傳”、“代理”在您的作品中曾多次出現(xiàn)使用，但對大多數(shù)的中國設(shè)計者來說還是比較新的一些概念名詞，首先，請您給我們簡要介紹一下它們。

RS：這些詞匯是在非線性設(shè)計中更廣論述中的一部分，包括低階實體數(shù)據(jù)的相互影響，用來生成復(fù)雜建筑集合體。集群智慧描述了多交互代理系統(tǒng)的聚集行為。遺傳設(shè)計系統(tǒng)通過內(nèi)在的系統(tǒng)遺傳邏輯或者選擇程序的循序漸進(jìn)，以遞歸的方式運行去演化成一個設(shè)計結(jié)果，例如遺傳算法。

GF：一個新項目來臨時，您怎樣找到設(shè)計的突破口？在設(shè)計過程中，您是在什么時候和什么地方用到算法技術(shù)的？是從頭到尾還是設(shè)計過程中的一部分？

RS：項目的起點通常是從對單個項目本身的關(guān)注和正在進(jìn)行的研究兩方面結(jié)合產(chǎn)生的。關(guān)于在設(shè)計中算法的使用，我們認(rèn)為，算法應(yīng)該從設(shè)計中生成，而不是簡單地選擇算法去適應(yīng)項目。這樣算法是被設(shè)計成協(xié)調(diào)項目中獨特的方面。算法應(yīng)用于我們設(shè)計過程的所有部分，但這并不是說這是我們設(shè)計中唯一的媒介手段。我們的項目經(jīng)常通過自動程序的相互影響和充分的建模技術(shù)去發(fā)展。

GF：您認(rèn)為，計算機(jī)在設(shè)計中扮演著什么角色？隨著它的發(fā)展，建筑師又是一個什么角色？

RS：沒有計算機(jī)提到建筑師是不再有意義的，因為它們是設(shè)計、發(fā)展和建造中整體的一部分。以這些方法工作，總存在一種協(xié)調(diào)，即設(shè)計者編碼入算法的潛在規(guī)則和算法參數(shù)中的迭代操作和直覺評判。在這種情況下，設(shè)計的身份發(fā)生變化。不是形式和組織的外在描述，而是建筑師去創(chuàng)造生成涌現(xiàn)形式和組織的條件。

GF：像扎哈·哈迪德用了建筑的“場地”、“線條”、“彩帶”、“流體”、“編織”在她的項目中，那你們有設(shè)計中常用的設(shè)計語匯嗎？如果有，是哪些？

RS：在我們工作中，圍繞形式的語匯和特征是從生成的過程中涌現(xiàn)的，而不是對特定形式裝置的描述。我們關(guān)注復(fù)雜系統(tǒng)中秩序的涌現(xiàn)和它們生成的特征。涌現(xiàn)不是一些東西能夠量化的，而是對質(zhì)量的關(guān)注，因此已經(jīng)發(fā)展出的語匯是去試圖描述我們找尋的狀態(tài)，例如非周期的秩序，纖維的集聚和連續(xù)或多向量的建構(gòu)。

GF：Kokkugia的作品在集群智能上有很多嘗試，比如纖維塔、集群城市主義、臺北藝術(shù)中心等，那么集群的邏輯是怎么運行的，它們是怎樣指導(dǎo)設(shè)計完成的呢？

RS：我在基于集群智能邏輯的建筑設(shè)計方法上發(fā)展了8－9年。集群智能不是一個正式的描述，而是一個形式的邏輯行為。這樣，在建筑上的應(yīng)用不應(yīng)該認(rèn)為是對自然現(xiàn)象的模仿，而是去發(fā)展一個非線性行為的設(shè)計方法。這個行為方法通過在自治計算機(jī)代理中的分散系統(tǒng)，編譯簡單的程序去生成。這些代理和局部決定的相互影響去自組織設(shè)計意圖，在整體上生成集群智慧和涌現(xiàn)行為的形式。多代理系統(tǒng)的建筑應(yīng)用能夠解析復(fù)雜設(shè)計問題和復(fù)雜形式和組織秩序的生成。

集群系統(tǒng)的分布式運行使建筑關(guān)注的非線性的相互影響被認(rèn)為是二進(jìn)制或連續(xù)的，例如程序間的聯(lián)系，形式、結(jié)構(gòu)或裝飾?；诖淼脑O(shè)計使這些關(guān)注的共同的協(xié)調(diào)結(jié)果投射入循環(huán)反饋中。結(jié)果，這些方法本質(zhì)上對抗了現(xiàn)代建筑和當(dāng)下參數(shù)化集合等級的嚴(yán)格區(qū)分，相反，等級作為一種分散體系的涌現(xiàn)屬性被理解。通過多代理的設(shè)計系統(tǒng)表達(dá)了一種從明確描述或參數(shù)化形式的操作到密集加工的形成——對形式的組織。

GF：雖然，算法設(shè)計的優(yōu)點是很明確的，那么在近來的設(shè)計過程中，算法有什么局限性呢？

RS：特定的算法有一些局限，比如，用多代理系統(tǒng)去理解拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或是不太可能用算法去評估對于質(zhì)量的關(guān)注。然而，算法設(shè)計的局限可能不在于算法本身，而是它們演繹和交互的方式和途徑。算法設(shè)計總是一個由下至上的法則和由上至下的決策的交互，批評性地理解它們的關(guān)系，利用程序手段去發(fā)展直觀的相互影響，在算法工作中是必要的。

GF：作為一位老師和一位建筑師，您怎樣在不同層面上看待設(shè)計？您是怎樣將研究與真實項目結(jié)合并將研究成果加以應(yīng)用的。

RS：抽象的設(shè)計研究是我們實踐中重要的一部分。具有代表性的是沒有足夠的時間在有約束的項目中去發(fā)展新的方法。結(jié)果，我們設(shè)計的研究通過一個長時間維度的運行驅(qū)使我們能夠發(fā)展一套非線性算法技術(shù)和方法庫。我的教學(xué)和項目以及研究是有緊密聯(lián)系的。我們在Kokkugia工作，許多工作室通過項目發(fā)展出來的概念和方法將會介紹給學(xué)生。這就產(chǎn)生了一個具有生產(chǎn)性的回饋，從而學(xué)術(shù)活動成為一個我們延伸的形式或研究。□

GF: Words such as“Swarm”,“genetic”and“agent”have been appeared and used frequently in your projects, but to most of Chinese designers,they are newcoming words with which many people are unfamiliar, so, at first, please give us a brief introduction about them.

RS: These terms are part of a wider discourse on non-linear design that involves the interaction of low level entities that give rise to the formation of complex architectural assemblages. Swarm intelligence describes the collective behavior of systems with many interacting agents. Genetic design systems operate recursively to evolve a design outcomes through either the internal genetic logic of the system or through evolutionary selection procedures－such as a genetic algorithm.

GF: With a new project coming, how do you find the point of entry? And with designing, when and where do you use algorithm techniques? From the beginning to the end or just some points during this process?

RS: The starting point for a project usually emerges from both the specific concerns of the individual project and the ongoing research that we are engaged in. However regarding the use of algorithms in design, we advocate that the algorithm should emerge from the project rather than simply selecting algorithms to apply to a project. This way the algorithm is designed to negotiate the aspects critical to a particular project. Algorithms are used in all parts of our design process, but this is not to suggest that this is the only medium through which we work. Our projects are always developed through the interaction of automated procedures and more explicit modeling techniques.

GF: As many architects faced with a problem of design process, so , in your consideration, what's the role of computer play? And with the development of computer, what's the role of architects play?

RS: It no longer makes sense to consider architecture without computers, as they are integral part in all aspects of design, development and construction. Another way of considering this question is the relation between the generative and the explicit. Our work is strongly focused on non-linear generative algorithmic design. In working with these methodologies there is always a negotiation between the underlying rules that a designer encodes within an algorithm and the intuitive evaluation and iterative manipulation of the algorithms parameters. In this sense design authorship changes. Instead of form and organization being explicitly described, the architect sets up the conditions for form and organization to emerge.

GF: As Zaha use architecture language such as“field”,“l(fā)ine”,“ribbon”,“fluid”and“weave”in her projects, so do you have any architecture language that you often use and practice? And what are they?

RS: The language that has developed within our work surrounds formation and the characteristics that emerge from generative process rather than descriptions of particular formal devices. We are concerned with the emergence of order from complex systems and the characteristics that they generate. Emergence is not something that can be quantified, but instead is a qualitative concern,consequently the language that has developed is an attempt to describe the conditions that we are looking for such as aperiodic order, fibrous assemblages, and continuous or polyscalar tectonics.

GF: In recent years, Kokkugia work on swarm intelligence, and this new research has been tested in many projects, such fibrous tower2, swarm urbanism, Taipei performing arts and so on, so,what's the swarm logic operating and how they conduct the design come into being?

RS: I have been developing architectural design methodologies based on the logic of swarm intelligence over the last 8 or 9 years. Swarm intelligence is not a formal description but a behavioral logic of formation. Thus its application to architecture should not be thought of as an attempt to mimic natural phenomena, but instead to develop a non-linear behavioral design methodology. This behavioral approach operates through encoding simple architectural decisions within a distributed system of autonomous computational agents.It is the interaction of these agents and their local decisions that self-organizes design intent,giving rise to a form of collective intelligence and emergent behavior at the global scale. The architectural application of multi-agent systems is capable of both the resolution of complex design problems and the generation of complex formal and organizational order.

The distributed operation of swarm systems enables a non-linear interaction of architectural concerns that are often posited as binary or sequential, such as the relationship of program and form or structure and ornament. Agent-based design enables the mutual negotiation of these concerns and casts them in to a constant feedback loop. As a consequence these methodologies intrinsically resist the discrete articulation of hierarchies that dominate modern architecture and contemporary parametric component assemblies, instead hierarchies are understood as an emergent property of a decentralized system. Designing through multiagent systems represents a shift from the explicit description or parametric manipulation of form, to intensive processes of formation——the organization of form.

GF: Though the algorithm design's advantage is obvious, what's the limitation of algorithm in recent design process?

RS: Specific algorithms have definable limitations such as the ability of multi-agent systems to comprehend their topological structure or the inability of algorithms to evaluate qualitative concerns. However the limitation of algorithmic design is perhaps not in the algorithms themselves,but the way in which these are deployed or interacted with. Algorithmic design is always an interaction of bottom-up rules and top-down decisions, understanding this relationship critically and developing an intuitive interaction with procedural tools is essential to algorithmic work.

GF: To be a teacher and an architect, how do you see algorithm design in different levels? And how do you combine research with real projects and put research achievements into use?

RS: Abstract design research is a critical part of our practice. Typically there is not enough time within the constraints of a given project to fully develop new methodologies. Consequently our design research operates across a longer time scale that enables us to develop a library of non-linear algorithmic techniques and methodologies.

There is a close relationship between my teaching and the projects and Iresearch we do at Kokkugia. Many of the concepts and methodologies that are developed through the projects within our office are then introduced to students. This generates a productive feedback where academia becomes an extended form or research.□