文/薩里·卡林（Sari Kalin）

有一天，建筑會(huì)自造？

文/薩里·卡林（Sari Kalin）

計(jì)算機(jī)改變了我們?cè)O(shè)計(jì)建筑的方式，但卻沒怎么改變我們組裝建筑的方式。如果可以用信息編碼材料并采用讓它們自己組織的設(shè)計(jì)，會(huì)發(fā)生什么呢？“我們總是認(rèn)為材料既愚蠢又冷漠，”蒂比茨說。“我們必須強(qiáng)迫它們?nèi)ピ撊サ牡胤?，必須告訴它們?cè)撛趺醋?。”斯凱拉·蒂比茨（Sari Kalin）是麻省理工學(xué)院建筑系的研究科學(xué)家。他有個(gè)不同的觀點(diǎn)：“材料可以做決策，可以獲得信息，可以作出反應(yīng)，可以有活性。”

蒂比茨說，這個(gè)想法不是讓建筑工人失業(yè)，而是指在智慧材料的幫助下，人類、機(jī)器和材料可以分別在自己最擅長的領(lǐng)域工作：“你可以問，人類擅長做什么？我們擅長創(chuàng)造，我們擅長做決策。機(jī)器擅長做什么？它們的優(yōu)勢(shì)在于重復(fù)性和精確度。材料擅長做什么？響應(yīng)性、順從性和轉(zhuǎn)化能力?！?/p>

蒂比茨的研究關(guān)注被他稱為“智慧組裝”的工作。智慧組裝包括了兩個(gè)關(guān)系密切的概念：智慧材料和自組裝（self-assembly）。智慧材料（有時(shí)指那些可編程，可重構(gòu)和可轉(zhuǎn)化的材料）可以對(duì)光線、水，甚至是聲音等環(huán)境因素作出反應(yīng)——改變它們的形狀或物理性質(zhì)。讓材料改變形狀的指導(dǎo)原則本身就存在與材料中。自組織材料同樣在面對(duì)外部刺激是根據(jù)內(nèi)在的性質(zhì)作出反應(yīng)。但這些材料是分開的部件，需要在按照預(yù)定程序結(jié)合之前首先找到自己的同類。

在材料科學(xué)、合成生物學(xué)和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，這兩個(gè)概念都不讓人感到陌生。比如像DNA這樣能迅速自組裝、復(fù)制和修復(fù)的復(fù)雜自然系統(tǒng)可以快速地復(fù)制30億個(gè)堿基對(duì)。如果在建筑環(huán)境尺度上也可以模擬和采用類似的原理，就能極大地節(jié)組裝時(shí)間。這些大尺度系統(tǒng)包括帶有數(shù)百萬個(gè)部件的大型建筑，或是像宇宙飛船這樣帶有250萬個(gè)部件的運(yùn)輸系統(tǒng)?！皡^(qū)別我們和同一領(lǐng)域其他實(shí)驗(yàn)室的，是尺度，”蒂比茨說?！八麄冴P(guān)注的是人類的尺度，我們是工業(yè)尺度。”

蒂比茨到目前為止最引人矚目的工作是4D打印。他和3D打印機(jī)制造商Stratasys和3D設(shè)計(jì)軟件開發(fā)商Autodesk合作，在2013年研發(fā)出了這一技術(shù)。整個(gè)過程建立在多材料3D打印的基礎(chǔ)上，并且使用隨時(shí)間改變形狀的特殊材料——也就是第四個(gè)維度。在2013年的麻省理工EmTech世界新興峰會(huì)上，他用一段普通的、可以彎折的黑色塑料條做了演示。把塑料條扔到魚缸的水里后，它就自己折疊出“M-I-T”三個(gè)字母，另一段塑料條折成了一個(gè)圓筒。為什么會(huì)這樣？因?yàn)槊織l塑料都由兩種材料制成：遇水會(huì)伸展的白色核心，以及較為堅(jiān)固的黑色外殼。在打印材料的時(shí)候，可以為兩種材料“編程”出不同的厚度，在遇濕后塑料條就會(huì)折疊處特定的角度。在另一個(gè)演示中，一塊平板在浸入水中后卷成了筒狀，而一條50英尺長的材料在被投到麻省理工體育館的游泳池里后，在1小時(shí)內(nèi)沿著長度方向折疊了75次。

蒂比茨的工作未來會(huì)是什么樣？“4D打印和3D打印相似，在短期內(nèi)可能主要會(huì)應(yīng)用在較小的物體和項(xiàng)目上，而不會(huì)應(yīng)用在建筑尺度上，”Autodesk的副總裁和耶魯大學(xué)的講師菲爾·伯恩斯坦（Phil Bernstein）說?！暗矣X得這個(gè)想法會(huì)在更大尺度的項(xiàng)目（比如建筑）上進(jìn)展迅速，以后可能可以在人或機(jī)器人不適合的情況下建造建筑?！崩?，一個(gè)“自我產(chǎn)生”的4D建筑計(jì)劃可以在偏遠(yuǎn)地區(qū)、危險(xiǎn)環(huán)境或不適合建筑工具或人類的地方被證實(shí)有用。

蒂比茨經(jīng)常被問到自己的工作是否有一天能創(chuàng)造出適應(yīng)環(huán)境條件的建筑，或是減少勞動(dòng)力的消費(fèi)電子設(shè)備產(chǎn)品。但是蒂比茨更愿意關(guān)注制造新物件的日常工作，并以此檢驗(yàn)自己的想法。他還在和業(yè)界合作伙伴一起開發(fā)一些近期的應(yīng)用。他的實(shí)驗(yàn)室使用一臺(tái)3D打印機(jī)、一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制的切割機(jī)CNC router，以及一臺(tái)激光切割機(jī)，每天可以制造出5到10個(gè)原型產(chǎn)品?！懊總€(gè)人都有好想法，”蒂比茨說?！暗绻銢]有把它實(shí)實(shí)在在地制造出來，就無法證明任何東西。”

來源:MIT科技評(píng)論