趙明/ZHAO Ming
作為一名實(shí)驗(yàn)性建筑師,愛麗莎·安德羅塞克[1](圖1)的研究主要基于建筑教學(xué)以及數(shù)字生成設(shè)計(jì)實(shí)踐。豐富的教學(xué)和設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)歷,使得愛麗莎在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域、教學(xué)領(lǐng)域以及服裝設(shè)計(jì)等領(lǐng)域?qū)?shù)字設(shè)計(jì)與實(shí)踐緊密結(jié)合,并體現(xiàn)出其獨(dú)特的數(shù)字設(shè)計(jì)理念。
2001年,愛麗莎創(chuàng)立了跨學(xué)科的實(shí)驗(yàn)機(jī)構(gòu)Biothing,主要研究數(shù)字生成設(shè)計(jì)。2005年她發(fā)起組建了多學(xué)科的研究機(jī)構(gòu)CONTINUUM,研究先進(jìn)的計(jì)算幾何(Computational Geometry)及軟件應(yīng)用。
Biothing/CONTINUUM的人員組成眾多,包括:數(shù)學(xué)、編程、機(jī)器人、文化理論、結(jié)構(gòu)工程和軟件開發(fā)等領(lǐng)域的專業(yè)人員。研究探索的重心從近年來(lái)在建筑實(shí)踐中注重建造技術(shù)的趨勢(shì),轉(zhuǎn)為在源代碼中創(chuàng)新性的應(yīng)用腳本(scripting)。設(shè)計(jì)的核心關(guān)注自由腳本的應(yīng)用以及腳本間代碼的轉(zhuǎn)換方式,以適應(yīng)材料、結(jié)構(gòu)、制造以及安裝的需求。不斷發(fā)展的算法(algorithm)使設(shè)計(jì)師與各種建造形式的數(shù)字信息模型之間緊密聯(lián)系,數(shù)字化圖案與加工過(guò)程緊密相關(guān)。Biothing認(rèn)為,與遺傳工程學(xué)家相同,設(shè)計(jì)師書寫代碼生成非物質(zhì)的智能形式,這些形式比起不同規(guī)模的社會(huì)物質(zhì)生產(chǎn)有著更多的相關(guān)參數(shù)。極具表現(xiàn)力的作品與應(yīng)用算法腳本語(yǔ)言(Algorithmic Scripting)作為主要生成方式密不可分。腳本工具作為一種在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域和新知識(shí)領(lǐng)域之間的聯(lián)系媒介出現(xiàn)。
CONTINUUM被認(rèn)為是一個(gè)集合網(wǎng)絡(luò),主要應(yīng)用開放性的參數(shù)化軟件工具集——Bentley公司的參數(shù)化軟件“Generative Components”(GC)。早期CONTINUUM在哥倫比亞大學(xué)建筑研究所(GSAPP),以材料性能(Material Potency)為研究課題進(jìn)行了大量的研究工作。包括對(duì)最小曲面(Minimal Surface),GC軟件中對(duì)于“單元體”和“環(huán)境”之間的模擬關(guān)系,以及L系統(tǒng)(L-system)等算法的研究。與其他實(shí)驗(yàn)性建筑設(shè)計(jì)在應(yīng)用軟件的過(guò)程中尋找適合設(shè)計(jì)實(shí)踐的新方式相比,CONTINUUM是一個(gè)將實(shí)踐和軟件結(jié)合的探索過(guò)程。目前,GC軟件集中發(fā)展Smart Geometry Group(SGG),將設(shè)計(jì)師、工程師、軟件設(shè)計(jì)人員集中到一起。[2]
愛麗莎認(rèn)為,在Biothing/CONTINUUM的設(shè)計(jì)和她從事的教學(xué)中,最為重要的設(shè)計(jì)理念是對(duì)于復(fù)雜性的研究。計(jì)算機(jī)代碼應(yīng)用在不同的設(shè)計(jì)中,數(shù)字生成模型適應(yīng)并與各種“主要的”設(shè)計(jì)條件相關(guān)聯(lián)。研究?jī)?nèi)容包含:涌現(xiàn)(Emergency)理論和代理系統(tǒng)的參數(shù)化自組織應(yīng)用,算法和腳本編寫完成的構(gòu)件生成和建造,還包括各種新型材料與構(gòu)件的應(yīng)用等方面。復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)中的涌現(xiàn)現(xiàn)象存在于生活的各個(gè)部分,被稱為遺傳算法之父的約翰·霍蘭(John Holland)將涌現(xiàn)現(xiàn)象的概念歸納為:“涌現(xiàn)現(xiàn)象出現(xiàn)在生成系統(tǒng)之中,在這樣的生成系統(tǒng)之中,整體大于各部分之和?!盵3]
腳本和程序設(shè)計(jì)中大量的數(shù)據(jù)集包含雙重的潛力:一是在建造和外部輸入數(shù)據(jù)之間,在結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和適應(yīng)能力中建立清晰的連接關(guān)系。另一個(gè)是產(chǎn)生于設(shè)計(jì)的質(zhì)量和本質(zhì)中的涌現(xiàn)現(xiàn)象。在Biothing的作品中,關(guān)于涌現(xiàn)的研究包括,單個(gè)的代理程序(agent)與他們的“主”環(huán)境相連,并且通過(guò)更高級(jí)、復(fù)雜的指令與其他的程序合作,引發(fā)了新的結(jié)構(gòu)的、組織的、空間的和美學(xué)的行為。材料性能以及通過(guò)材料、結(jié)構(gòu)、組織行為等代碼,增加了設(shè)計(jì)系統(tǒng)的反饋和適應(yīng)機(jī)制。
在Biothing的設(shè)計(jì)實(shí)踐中,算法和腳本并不單獨(dú)出現(xiàn),大部分項(xiàng)目應(yīng)用多個(gè)算法來(lái)生成構(gòu)件或者是建筑表皮,從而完成數(shù)字生成的過(guò)程。整個(gè)的設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮項(xiàng)目所處的環(huán)境和各種影響,應(yīng)用算法來(lái)實(shí)現(xiàn)參數(shù)化的調(diào)整和控制,從而滿足設(shè)計(jì)需求。此外,在設(shè)計(jì)中還考慮到環(huán)境中的影響因素與構(gòu)件或建筑之間的互動(dòng)關(guān)系,利用算法編寫的傳感器使使用者真正成為操控程序的編寫者,通過(guò)調(diào)整參數(shù)影響整個(gè)系統(tǒng)。
在建筑室內(nèi)環(huán)境中的天花板和墻體中、建筑的外表皮、建筑構(gòu)件中應(yīng)用不同材料特性的新型建筑材料,與燈光、算法編寫的聲控構(gòu)件相結(jié)合,與環(huán)境、人共同構(gòu)成了一種“交互裝置”。算法和腳本控制著結(jié)構(gòu)和表皮之間的協(xié)調(diào)關(guān)系,構(gòu)件自身與環(huán)境間的互動(dòng),同時(shí)也控制著整個(gè)構(gòu)件的建構(gòu)過(guò)程。
1 愛麗莎·安德羅塞克(Alisa Andrasek)(圖片來(lái)源:Alisa Andrasek提供)
2 Genware算法圖書館(圖片來(lái)源:Biothing事務(wù)所提供)
愛麗莎一直將數(shù)字設(shè)計(jì)實(shí)踐和教學(xué)結(jié)合起來(lái),Biothing 的設(shè)計(jì)核心是一個(gè)大型的并逐漸增長(zhǎng)的代碼和知識(shí)的共享式平臺(tái),就像一個(gè)算法圖書館,我們稱之為Genware(圖2)。
包括研究和教學(xué)幾大部分,對(duì)于代碼(code)的開發(fā)內(nèi)容包括:Processing,Biothing自己研究的代碼,以及Probotics的開發(fā)等。通過(guò)其中包含的技術(shù)能夠快速地與不同類型和規(guī)模的設(shè)計(jì)相聯(lián)系,實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造性應(yīng)用。[4]
自2000年開始,愛麗莎以客座教授、設(shè)計(jì)顧問(wèn)、助教的身份指導(dǎo)多個(gè)設(shè)計(jì)課程,涉及的數(shù)字設(shè)計(jì)教學(xué)包含了數(shù)字生成設(shè)計(jì)和數(shù)字建造等方面。2008-2009年,在AADRL開展了Mamemo的研究,是關(guān)于自然形態(tài)和算法之間的探討。2009-2010年在AADRL開設(shè)的Agenware,是基于涌現(xiàn)和代理系統(tǒng)的研究。2007-2010年開設(shè)的Fabware,是應(yīng)用數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)于冗余結(jié)構(gòu)(Redundant Structures)的建造。
2007年在哥倫比亞大學(xué)任教期間,她指導(dǎo)了Fabware項(xiàng)目,在2011年AA DRL的課程中也開設(shè)了相關(guān)的研習(xí)班,指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用激光切割技術(shù)制作相似的單元體從而構(gòu)建空間模型。在2011年的Fabware研習(xí)班中,構(gòu)件以吊鉤作為連接方式,能夠表現(xiàn)自身的邏輯并以非線性的方式生成涌現(xiàn)的形式。這與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)的方式,即先生成建筑形式再進(jìn)行內(nèi)部構(gòu)件的設(shè)計(jì)方式完全不同。應(yīng)用的數(shù)字生成技術(shù)包括:Rhino、Processing、Eclipse,數(shù)字建造工具包括:激光切割機(jī)、CNC機(jī)床等(圖3、4)。
2009年在AADRL的教學(xué)過(guò)程中,指導(dǎo)Agenware項(xiàng)目,其中涉及涌現(xiàn)理論和多代理系統(tǒng)的研究。體現(xiàn)了與環(huán)境間的適應(yīng)關(guān)系,對(duì)“多并不只是多,更多是不同?!盵5]的深入理解。將材料、結(jié)構(gòu)、組織行為等作為代碼,增加了設(shè)計(jì)系統(tǒng)的反饋和適應(yīng)機(jī)制,縮小了抽象(計(jì)算機(jī))和物質(zhì)化之間的界限。程序化的代理系統(tǒng)至上而下排列、合并、分離,相互間的連接作用包括聚集、衰減和剛度等。多代理系統(tǒng)的自組織通過(guò)不同的等級(jí)和相互間的作用相聯(lián)系,從而生成了帶有信息的圖案(圖5、6)。
3 Fabware構(gòu)件連接圖示
4 Fabware空間模型
(3,4圖片來(lái)源: http://bryanoknyansky.com/2010-ed-01Fabware.html)
5 Agenware模型
6 數(shù)字化模型生成
7 A-maze 數(shù)字模型
8 A-maze模型展示(6-8圖片來(lái)源:Biothing事務(wù)所提供)
愛麗莎的數(shù)字生成設(shè)計(jì)實(shí)踐涉及的范圍廣泛,包括建筑設(shè)計(jì)、城市規(guī)劃設(shè)計(jì)、家具設(shè)計(jì)、室內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)、服裝設(shè)計(jì)等幾方面。
A-maze是算法在家具設(shè)計(jì)中應(yīng)用的實(shí)踐項(xiàng)目之一,該項(xiàng)目于2009年在奧爾良的FRAC中心進(jìn)行展覽。材料的折疊基于遞歸分割理論邏輯的分形體——科赫曲線(Koch curve)。曲線由算法編寫成,能夠連接空間中的點(diǎn),并且能夠適應(yīng)環(huán)境,不斷地遞歸生長(zhǎng),從而產(chǎn)生了材料復(fù)雜的折疊變化(圖7、8)。
介子織物(Mesonic Fabrics )項(xiàng)目的研究開始于2007年,Biothing探索了一種在3種不同算法之間的編碼轉(zhuǎn)換方式,是算法在材料中應(yīng)用的探索。2007年設(shè)計(jì)的賽露西展亭(Seroussi Pavilion)的生成是基于電磁場(chǎng)(Electro-Magnetic Field)矢量的自調(diào)整模式。在介子織物中,屋頂結(jié)構(gòu)是通過(guò)犀牛(Rhino)軟件中編寫的電磁場(chǎng)(EMF)插件算法生成。通過(guò)第二種算法——徑向波干擾(Radial Wave Interference),由發(fā)射源形成了整個(gè)環(huán)境的地形。再通過(guò)元胞自動(dòng)機(jī)(Cellular Automata)處理波動(dòng)數(shù)據(jù)。通過(guò)改變范圍來(lái)改變圖案,通過(guò)元胞自動(dòng)機(jī)在幾何體和有機(jī)體之間形成明顯的特征(圖9、10)。
9 介子織物(Mesonic Fabrics)模型
10 介子織物元胞自動(dòng)機(jī)應(yīng)用
11 ||FissurePort 建筑透視圖
12 ||FissurePort 室內(nèi)透視
13 透視圖(9-13圖片來(lái)源:Biothing事務(wù)所提供)
Biothing最近設(shè)計(jì)的臺(tái)灣高雄平行峽谷港口碼頭項(xiàng)目(||FissurePort)中探討了分形(Fractal)算法在建筑設(shè)計(jì)中的用法。算法的應(yīng)用充分體現(xiàn)了這種建筑中復(fù)雜的建構(gòu)和審美關(guān)系。海岸線上峭壁的表現(xiàn)為建筑中垂直的裂縫。這些高的“峽谷”是建筑的光源同時(shí)也是遮陽(yáng)構(gòu)件,“裂縫”表面上深深的褶皺是乘客們的等候區(qū)。人們可以透過(guò)不同的材質(zhì)體驗(yàn)和觀賞景觀(圖11-13)?!酰ū菊撐膶賴?guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目,項(xiàng)目批準(zhǔn)號(hào)51078218)
注釋:
[1] 愛麗莎畢業(yè)于克羅地亞薩格勒布大學(xué),在哥倫比亞大學(xué)獲得碩士學(xué)位,先后執(zhí)教于倫敦英國(guó)建筑聯(lián)盟學(xué)院設(shè)計(jì)研究實(shí)驗(yàn)室(AA DRL)、哥倫比亞大學(xué)、美國(guó)普瑞特藝術(shù)學(xué)院 (Pratt Institute)、賓夕法尼亞大學(xué)(University of Pennsylvania)、澳大利亞皇家墨爾本理工大學(xué)(RMIT)。在世界范圍內(nèi)舉辦多場(chǎng)學(xué)術(shù)講座,多次在巴黎、希臘、悉尼、北京等地參加國(guó)際性的展覽和國(guó)際會(huì)議,并發(fā)表大量的著作和文章。見事務(wù)所網(wǎng)站:http://www.biothing.org/
[2] Ednie-Brown, Pia and Andrasek, Alisa‘CONTINUUM; a self engineering creatureculture’, Collective Intelligence in Design, Chris Perry and Chris Hight (eds), Architectural Design Academy Editions, No 183, Vol 76, no 5, Sept/Oct,London: 18-25
[3] [美]約翰.霍蘭. 涌現(xiàn)-從混沌到有序. 陳禹等譯.上海:上??茖W(xué)技術(shù)出版社,2001.11
[4] http://www.genware.org/blog/
[5] P. W. Anderson, More Is Different: Broken Symmetry and the Nature of the Hierarchical Structure of Science,SCIENCE, New Series, Vol. 177,No. 4047. (Aug. 4, 1972): 393-396
愛麗莎·安德羅塞克訪談
趙明(以下簡(jiǎn)稱ZM):在Biothing/CONTINUUM的數(shù)字設(shè)計(jì)實(shí)踐項(xiàng)目中涉及了涌現(xiàn)現(xiàn)象,算法和腳本,以及新型建筑材料和構(gòu)件的應(yīng)用,您認(rèn)為作品中最為重要的設(shè)計(jì)理念是什么?能否簡(jiǎn)要介紹一下?
愛麗莎·安德羅塞克(以下簡(jiǎn)稱Alisa):在Biothing/CONTINUUM的設(shè)計(jì)以及我所從事的教學(xué)中,最為重要的設(shè)計(jì)理念是在復(fù)雜的設(shè)計(jì)條件下對(duì)于復(fù)雜性理論的探索。Biothing成立于2001年,主要研究數(shù)字生成設(shè)計(jì)。CONTINUUM成立于2005年,研究先進(jìn)的計(jì)算幾何及軟件應(yīng)用。計(jì)算機(jī)代碼應(yīng)用在不同類型和尺度的設(shè)計(jì)中,數(shù)字生成模型適應(yīng)并與各種“主要的”設(shè)計(jì)條件相關(guān)聯(lián),例如:生產(chǎn)約束(制作、結(jié)構(gòu)、材料和相似性),以及環(huán)境感知(氣候條件例如,陽(yáng)光、風(fēng)、濕度),建筑中應(yīng)用復(fù)雜程序編寫的有機(jī)圖案,復(fù)雜并有創(chuàng)新性的結(jié)構(gòu),帶來(lái)的是審美觀點(diǎn)的轉(zhuǎn)變。我們?cè)谡麄€(gè)的數(shù)字生成設(shè)計(jì)探索過(guò)程中不斷積累設(shè)計(jì)能力。
ZM:您在教學(xué)中是如何引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行數(shù)字設(shè)計(jì)的?您如何看待教學(xué)和實(shí)踐之間的關(guān)系?
Alisa:我一直將數(shù)字設(shè)計(jì)實(shí)踐和教學(xué)結(jié)合起來(lái),教學(xué)對(duì)于研究是個(gè)很好的環(huán)境,研究不能與實(shí)踐脫節(jié),否則毫無(wú)意義。有關(guān)數(shù)字設(shè)計(jì)的知識(shí)系統(tǒng)是在學(xué)生們遇到設(shè)計(jì)問(wèn)題時(shí)逐步建立起來(lái)的。總體來(lái)說(shuō),教學(xué)中的探索是抽象的、學(xué)術(shù)性的,很難去用實(shí)際的應(yīng)用表述出來(lái),而Biothing的設(shè)計(jì)實(shí)踐則更加注重于實(shí)踐應(yīng)用。
ZM:指導(dǎo)學(xué)生參加的課程中,對(duì)于數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用有不同的側(cè)重點(diǎn)。有著重構(gòu)件制作和材料應(yīng)用的,例如:2007年的Fabware,也有著重于表現(xiàn)涌現(xiàn)理論的,例如:2009年的Agenware,此外還有算法和腳本的應(yīng)用,能否簡(jiǎn)要地介紹一下您在教學(xué)過(guò)程中如何考慮設(shè)置這些培養(yǎng)學(xué)生的側(cè)重點(diǎn),是如何實(shí)現(xiàn)的?
Alisa:Biothing 的設(shè)計(jì)核心是,有一個(gè)大型的并逐漸增長(zhǎng)的代碼和知識(shí)的共享式平臺(tái),就像一個(gè)算法圖書館,我們稱之為Genware。這里我們真正提供的是智能,它可以與不同類型和規(guī)模的設(shè)計(jì)相聯(lián)系,包含大型的城市空間設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)以及小的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。這種方式被證明可以加快設(shè)計(jì)的過(guò)程,引入設(shè)計(jì)中大量的變化并且能夠適應(yīng)不同的問(wèn)題。輔助設(shè)計(jì)的同時(shí)在材料應(yīng)用上也產(chǎn)生了新的藝術(shù)效果。能夠超越我們通常對(duì)于建筑外部和用途的想象。
這些與學(xué)生們共同開展的研究課題是基于不同類型和情況的。2010年,我們?cè)贏A以Fabware和Agentware開設(shè)了2個(gè)課程。前者注重生成設(shè)計(jì)中的建造方面,而后者著重研究的是多代理系統(tǒng)。今年夏天在克羅地亞的倫尹(Rovinj),由我指導(dǎo)的AA全球暑期課程中以Agentware為題,探討了在代理系統(tǒng)在城市發(fā)展中的應(yīng)用。
ZM:在您的數(shù)字設(shè)計(jì)實(shí)踐中,涉及材料和構(gòu)件的設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、城市規(guī)劃設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面,您是如何考慮數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用?是在設(shè)計(jì)的什么階段考慮的?Alisa:通常,按照經(jīng)驗(yàn),某種藝術(shù)形式和直覺可以幫助建筑師做出設(shè)計(jì)決定并生成設(shè)計(jì)。當(dāng)開始一個(gè)新的項(xiàng)目,某些算法(邏輯或者數(shù)學(xué))與存在的問(wèn)題或者設(shè)計(jì)的特殊性相比,取決于我們的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)以及項(xiàng)目。這種在設(shè)計(jì)和教學(xué)中采用的在設(shè)計(jì)開始就引入算法的模式,仍需要不斷探索、確定和修改。這在某些方面與工作中的創(chuàng)新并無(wú)差別,我們正在逐漸優(yōu)化這個(gè)結(jié)構(gòu)?!?/p>
ZM: In your digital practice, we can see the emergence, the algorithmic scripting and the application of advanced architectural material and component parts. What is the most important philosophy of your design idea, can you illustrate by examples?
Alisa: The most important idea behind my work is working within complex conditions-addressing complexity. All the generative models are designed to be "adaptive" and engage various "host"(site of design) conditions-such as constraints of production (manufacturing, construction,materials and similar), larger sensibility to the environment (weather conditions such as sun,winds, precipitation), complex programmatic/organizational patterns in the buildings, complexity and novelty in structure, complex and fresh aesthetics. Our approach is also accumulating design intelligence, library of computational code that can be instantiated on different problems and scales of design. It accumulates design knowledge.
ZM: Your educator of architecture in many famous universities. How to guide the students to design with the computational processes? What is your opinion of the relation between the educator and the practice?
Alisa:I always connect the work we do in practice and academia. Academia is a good environment for research, but if that research is not channeled into applications in practice, it eventually becomes selfreferential and dies. Computational knowledge is build-up faster by students when acquired directly on design problems.
In general, research that I do with students is more abstract and academic. it is harder for you to show it for applications. the work of my practice Biothing is demonstrating applications more directly so it is in my opinion easier for you to publish it. let me know.
ZM: In the studio you directed, we can see the particular emphasis on many ways: fabware in 2007 shows the application of materials and fabrication,agenware in 2009 shows the presentation of emergence, as well as the using of algorithmic scripting. Can you talk about how to arrange the teaching focus?
Alisa:At the core of biothing (that includes my teaching practice) there is a large and growing library of code and knowledge that we call genware.The product that we actually offer is intelligence that can be channeled at different problems and different scales in design ecology.
This spans from large scale urban patterns to very small product design series-and everything in between (architecture at its center). This type of accumulative intelligence has proven so far to accelerate design process and introduce larger variability and adaptation to different problems in design.It's our design partner. It also produces fresh aesthetic results within material constraints that can go beyond our predetermined imagination of how architecture should look like or even how it should work.
Both of those titles are part of our research with students that we repeat in different formats and researching on diff. problems...we did 2 workshops at the AA under that name last year as well... attached are design briefs for those workshops. Fabware always focuses more specifically on fabrication aspects in relation to generative design, while Agentware focuses on the research of multi-agent based systems. the latest in Agentware series is AA global summer unit in Rovinj Croatia this summer that i am directing, that will look at agent based systems as applied to urban developments.
ZM: In your digital design practice, involves the design of materials, architecture design and urban planning. Can you talk about at what stage of design to consider the application of the algorithmic scripting?
Alisa:With experience, certain form of virtuosity and intuition develops that helps designer make design decisions and develop design intent within this territory of generative design.
Certain algorithms (logics/math) are compatible with certain problems or will yield specific design sensibility... When we are addressing a new project,due to our experience in working both on biothing's professional projects, consulting other architects and finally teaching and working on many design projects with students, we can start introducing algorithms from the very conception of the design.But it requires lots of design search and lots of design decisions and modifications along the way.It's in some ways not so different to how creative processes always worked-but now we feel like we have a few more dimensions added into the mix.□