Ny Morfologi Av Arkitektur. Hvorfor Trenger Bygninger Gener?

2024 Forfatter: David Durham | [email protected]. Sist endret: 2023-12-16 02:42

Arkitektur søker å reflektere ideer om verden rundt. De siste 20 årene har arkitekter fokusert på datateknologi, fysiske og biologiske prosesser. Naturvitenskapen og beregningsteknologi omformer vår forståelse av å være, og bak dette, ideen om hvordan vi kan og bør jobbe med arkitektonisk form og rom. Dette innebærer fremveksten og utviklingen av nye verktøy, metoder og metoder, som vesentlig endrer ideen om hva som er morfologien til arkitekturen, dvs. en vitenskap som studerer strukturen til en arkitektonisk form. Hvis for eksempel biologisk morfologi er strukturen i formen til en organisme og funksjonene i dens struktur, og i matematikk er det teorien og teknikken for analyse og prosessering av geometriske strukturer basert på mengde teori og topologi, så er prinsippene for moderne arkitektonisk morfologi er et sted mellom biologi og matematikk. Hvis de arkitektoniske fortidene kunne betraktes som den endelige strukturen, må den nå vurderes gjennom utvikling av form - morfogenese.

Prosesser

Gjennom det meste av historien har arkitektur blitt fascinert av det endelige og statiske resultatet. Men med postmodernismens fremvekst oppstod en annen interesse: arkitektur blir mer og mer ført av prosessen med å lage et prosjekt. Først var dette collager av hentydninger til store historiske stilarter, det gamle ordnesystemet osv., Så beveger det seg inn i spillfeltet med mer abstrakte prosesser: krefter, energier, ren geometri, som dannet bildet av dekonstruktivisme. Videre er dette spillet, som går inn i det enorme av moderniteten, legemliggjort i diagrammatisk tenkning, når presentasjonene til arkitekter mer og mer ligner instruksjoner for å montere og utvikle et arkitektonisk objekt.

Et slikt forsøk på å overføre arkitektur fra planet til de subjektive ideene til skaperen til det rasjonelle planet for objektive beslutninger og oppgaver gjenspeiler kravene til den nye tiden. Kjedene av diagrammer, grafer, forklaringer gjenspeiler hvorfor og hvordan det arkitektoniske objektet dukket opp. Men i motsetning til postmodernismens praksis, som gjenspeiler arkitektens irrasjonelle subjektivitet, skjer dette på grunnlag av analyser av volum, brukbare områder, bygningsareal, solretning, høydefordeling, synspunkter, mengde grøntområder og parkeringsplasser, transport og gangveier og mange andre objektive faktorer …. For eksempel kan du referere til hvilket som helst prosjekt av den berømte BIG, MVRDV eller OMA.

Dette korrelerer veldig godt med hvordan ideene våre om naturen i vår verden har endret seg. Det vitenskapelige bildet av verden har vist at komplekse objekter av livlig og livløs natur er derivater av prosesser. I dem, gjennom en sekvens av transformasjonsprosedyrer - sammenslåing, deling og transformasjon - genereres nye enheter.

Fra å gjøre til forplantning

Vi var heldige nok til å være til stede på den fantastiske tiden med den globale omstillingen av det "gjørende mennesket" til det "genererende mennesket". Hva er forskjellen mellom det første og det andre? Den første er basert på den tradisjonelle måten å lage en kunstig gjenstand på. Dette er når det er et endelig bilde, plan, beslutning og en person, gjennom visse handlinger, oppnår ønsket resultat. Tenk deg å lage en superhelt. Se for deg en billedhugger som er av "doer" -typen. Først tegner eller skulpterer han en skisse av en fremtidig skulptur, ved hjelp av en sitter for å forstå riktig menneskelig plastisitet. Så tar han en meisel og bearbeider et steinbit. Resultatet er ikke en nødvendig superhelt, men hans livløse refleksjon, knapt i stand til bragder.

Dette gjelder også når du lager arkitektur. For eksempel kommer en arkitekt av den første typen først med et bilde av en bygning basert på subjektiv oppfatning og erfaring. Dette er idealet som arkitekten mener bør forandre folks liv til det bedre, og derfor bør det bygges overalt. Så tar han et standard 6x6 meter kolonnegitter, standard gulv, murstein osv. og setter denne konstruktøren sammen og prøver å komme nærmere det opprinnelige idealet. Ved utgangen er bygningen lite tilpasset livet, ikke bare fordi den i prosessen beveget seg bort fra idealet, men også fordi idealet i seg selv var en arkitektoppfinnelse, bare indirekte knyttet til den virkelige situasjonen. En slik bygning kan replikeres som den er, eller manuelt gjøre små endringer, men i alle fall kan den knapt oppfylle den første impulsen til å gjøre folks liv bedre.

Men hvordan fungerer dyrelivet? Og hvordan fungerer en person av den andre typen - en "generativ person" - som henne? Naturens gjenstander genereres fra sammenkoblingene mellom elementene som handler på grunnlag av lover, regler og begrensninger. Så levende organismer har ikke et endelig bilde de strever etter, men de har en kombinasjon av effekter fra genotypens handlinger, totaliteten av alle gener av en gitt organisme og ontogenese, den individuelle utviklingen av en organisme fra begynnelsen til døden., mesteparten av tiden brukt i kampen for å overleve. Dette fører til dannelsen av en individuell organisme med sin egen fenotype, dvs. helheten av alle indre og ytre tegn og egenskaper til organismen. Dermed kan man se at handlinger, prosesser og utvikling er det naturen har stått på i kampen for å overleve. På et tidspunkt ble det åpenbart for folk.

For å avklare denne uttalelsen, la oss gå tilbake til superhelten vår. For å skape en ekte superhelt, må vi utvikle genotypen hans, som vil inneholde superegenskaper. Så vil vi utvikle den i en kamp for dens eksistens, forutsatt at dens overlevelse direkte vil avhenge av vår overlevelse. Så vi får det nødvendige og handler, ikke den ideelle superhelten.

I et forsøk på å skape en bygning som vil forbedre menneskers liv, vil den "generative arkitekten" lage en genotype for bygningen hans slik at denne bygningen utvikler seg under forhold nær virkeligheten, i samsvar med prinsippene som er nedfelt i genotypen. Ved avkjørselen får vi en bygning som har tilpasset de omkringliggende forholdene, og effektivt utfører oppgavene den var ment for. En slik bygning kan replikeres som organismer, ikke gjennom kopiering, men gjennom generering av nye bygninger, ved å bruke den samme eller litt modifiserte genotypen, og dermed gi en stabil befolkning.

Performativitet

Praksisen sprer seg i økende grad hvor handlinger som uttrykker en unnfanget prosess i seg selv er det som forhåndsbestemmer den endelige essensen av en gjenstand. Slik bestemmer skumdannelsen de grunnleggende egenskapene til skummet. Faktisk er skumming i seg selv både en handling og et resultat av en handling på samme tid, og det vi kaller "skum" fikser bare den endelige tilstanden til handlingen som finner sted. Denne performative tilnærmingen, når den er uadskillelig fra det endelige resultatet, har blitt et viktig trekk ved samtidskunst og arkitektur. I dette tilfellet utføres den performative tilnærmingen gjennom handlinger utført både i virkeligheten og i dataprogrammer som etterligner handlinger i sanntid.

Et eksempel på en performativ tilnærming produsert i virkeligheten er kunstinstallasjonen Tape av den kroatisk-østerrikske gruppen Numen / For, utstilt over hele verden. Det er ikke et sluttprosjekt som skal transporteres fra sted til sted eller opprettes fra tegninger, men en prosess som bruker store teipebånd og enkle prosedyrer, regler og lokale løsninger som kan tenkes å være mutasjoner i det underliggende genomet. I det materialiserer material gjennom handlinger utført i et nytt miljø til et miljø hver gang unik, men har felles romlige egenskaper med andre inkarnasjoner av "Teip".

Miljøet brukes som en støtte for gradvis dyrking gjennom prosessen med liming av først de langsgående båndene og deretter de tverrgående strammebåndene på kanalbåndet. Dermed er ikke tape bare et av materialalternativene som kan erstattes med andre hvis ønskelig, men en integrert del av prosessen. Scotch tape er et materiale som forhåndsbestemmer de utførte handlingene, egenskapene til strukturen og miljøet som dannes. Dette er ikke annet enn prosessen med embryologisk ontogenese, når en hel organisme utvikler seg fra en celle! Videre påvirker forholdene som en organisme utvikler seg på dens form (fenotype). Med samme genotype kan forskjellige tilstander gi forskjellige egenskaper til en organisme, opp til forskjellige kjønn. I installasjoner "Teip" gir de samme reglene, som opererer under forskjellige forhold i bymiljøet, en annen form for installasjoner. For å sette pris på kombinasjonen av fellestrekk og unikhet, er det nok å sammenligne installasjoner i Beograd, Berlin, Melbourne og Wien.

Prosessen med utseendet til "Tape" kan observeres på eksemplet med etableringen av en installasjon i Moskva:

For å forstå hvordan den performative tilnærmingen til arkitektur kan implementeres i dataprogrammer, bør man se på opplevelsen til Daniel Piker, som deltok i Branching Points-workshopen på Strelka i år (se videoen av forelesningen hans). I forelesningen sin på workshopen snakket han om et verktøy han utvikler for arkitekter, der det er mulig å lage en form basert på fysiske interaksjoner, som krefter som ligner fysiske krefter påføres. I dette tilfellet er den endelige formen et derivat av prosessen med å balansere alle krefter i systemet.

Algoritmer

I mange år, og spesielt det siste tiåret, har ledende arkitekter konsentrert seg om hvordan man bruker beregningsteknologi til å utvikle algoritmer som en arkitektonisk form produseres av. Bare listen over utdanningssentre som forsker i disse spørsmålene, taler for seg selv: AA (Architectural Association), IAAC (Instiute for Advanced Architect of Catalonia), SCI-Arc (The Southern California Institute of Architecture), University of Applied Arts Vienna, RMIT University, Columbia University GSAPP, Delft University of Technology med sitt Hyperbody-laboratorium. De utviklede algoritmene gjenspeiler visjonen om hvordan et objekt skal genereres, hvilke forhold, regler og begrensninger som fungerer i systemet deres. En slik prosess, uttrykt i en algoritme og forseglet i en datakode, kan representeres som genomet til et objekt som produserer forskjellige resultater avhengig av de eksterne forholdene, som i algoritmene representerer de opprinnelige dataene. Og resultatet av utførelsen av algoritmen er den nødvendige arkitektoniske formen. Dette prinsippet om å designe en arkitektonisk form avslører en hel mengde muligheter: prosessene med selvregulering, tilpasning av skjemaet til gitte forhold, muligheten for å skape populasjoner av objekter med forskjellige egenskaper, og mye mer. Denne tilnærmingen avgjør i stor grad konseptet parametrisk design, som har blitt hovedtrenden i moderne arkitektur.

Morfogenese

Utførelse av algoritmen under forskjellige forhold kan produsere hele populasjoner av relaterte objekter. Dessuten kan befolkningen bestå av både bygninger og strukturelle elementer i en bygning, som populasjoner av levende organismer og celler som utgjør levende vev i kroppen.

I prosessen med slik reproduksjon kan en annen viktig egenskap ved en slik naturlig handling som polymorfisme manifestere seg - evnen til noen organismer å eksistere i tilstander med forskjellige indre strukturer eller i forskjellige ytre former. I arkitektoniske algoritmer vil dette se ut som muligheten til å velge en måte å behandle data på grunnlag av egenskapene til den innkommende informasjonen, og også, avhengig av omstendighetene, velge banen for å generere hvert spesifikt objekt innen en type kapasitet med flere ytelser i arkitektur. Teknikker og

Technologies in Morphogenetic Design, Architectural Design Vol.76 No.2, p.8 ">^[1].

Et eksempel på manifestasjonen av polymorfisme er en video som viser hvordan utformingen endres betydelig når geometrien til bygningsplanen endres.

På en måte fungerer algoritmen i dette prosjektet som å slå av og på gener, avhengig av forholdene som fører til forskjellige tilstander i organismen.

Skallen på strukturen som ble opprettet ved Branching Points-verkstedet på White Tower 2011-festivalen i Jekaterinburg, besto av homogene elementer. Hvert element ble brettet fra ett stålplate for å ligne en pyramide. Brettene til elementene i et rutemønster ble rettet i en retning eller i motsatt retning fra overflaten av skallet. Dermed manifesterte seg polymorfisme ikke i formen, men i orienteringen av elementene. Dette prinsippet gjorde det mulig å lage en stiv selvbærende struktur, der elementene, med sin bulk og store krumning av skallet i en vilkårlig form, ikke forstyrret hverandre.

Инсталляция на воркшопе «Точки ветвления» в рамках фестиваля «Белая Башня 2011», Екатеринбург

I byplanlegging tillater morfogenese prinsippet fleksibel planlegging av territorier. Et eksempel er prosjektet til Berlage Institute (Rotterdam, Nederland), hvor Phoenix ble studert. Den prediktive modellen for området ble utviklet på grunnlag av strålingskartet over ørkenjorda, på stedet der et nytt boligområde skulle vises. Avhengig av strålingsnivået dannes omrissene av boenheter slik at utslippene er minimale for hver enhet. Slik ser ulike eiendommer til boliger ut. Hvert boligkompleks viser seg ikke bare å være forskjellig i størrelse og form, men inkluderer også forskjellige aktivitetsprogrammer og ulike former for organisering. ^[2].

For å forstå hvordan den nye morfogenesen manifesterer seg i utviklingen av arkitektoniske strukturer, kan man ikke annet enn å henvise til erfaringene fra Emergent Technologies and Design-programmet til Architectural Association i London. De utforsket hvordan datamaskinkode, matematikk, fysiske lover, materielle og avanserte produksjonsteknologier sammen kan skape nye, tidligere utenkelige komplekse materialstrukturer.

Et eksempel på hvordan morfogenesen til et helt objekt avhenger av morfogenesen av delene er AA ComponentMembranes takterrasse skurprosjekt, som ble designet, beregnet, produsert og installert på bare 7 uker. Baldakinen måtte være tilstrekkelig godt beskyttet mot vind og regn, samtidig var det nødvendig å minimere den horisontale vindbelastningen på grunn av den svake støttestrukturen og ikke hindre utsikten fra taket^[3]… I dette tilfellet måtte baldakinen ha muligheten til å skygge på forskjellige måter til forskjellige tider av året til forskjellige tider på dagen. Formen på hvert element i baldakinen ble bestemt ved å bli enige om alle disse kriteriene.

Baldakinsstrukturen til baldakinen består av et sett med elementer. For hver type baldakinelement ble det beste materialet valgt for å oppfylle sin rolle: motstand mot vind, gravitasjonsbelastning, skyggelegging. For dette ble det laget en parametrisk modell som gjorde det mulig å gjennomføre den evolusjonære prosessen med å finne en optimal løsning. Til slutt resulterte denne digitale morfogenesen i en baldakin bestående av 600 forskjellige strukturelle elementer og 150 forskjellige membranformer.

Deres andre prosjekt, Porous Cast, undersøkte diatomer og radiovarianter. Kiselalger er encellede eller koloniale alger. Cellen er pakket inn i karakteristiske og veldig forskjellige cellevegger som er impregnert med kvarts. Det radiolariske skjelettet består av kitin og silisiumoksid, som danner en porøs overflate. Den porøse massen til disse to celletyper gir en interessant modell for differensiert veggstøping, som gir nye spesifikke arkitektoniske muligheter, som permeabilitet for luft, lys, temperatur og mer. Den første fasen av eksperimentet besto av støping av gips mellom oppblåste puter, som oppnådde formen som ligger i det naturlige mineraliserte skjelettet av celler. Deretter ble fysiske eksperimenter og digital analyse av luftstrøm og belysning utført for å avdekke endringer i egenskaper avhengig av forskjellige egenskaper ved formen, for eksempel størrelsen på cellene og deres permeabilitet. Det endelige målet med prosjektet var å lage et produksjonssystem som kan selvorganisere og lage en vegg med forskjellige egenskaper i forskjellige deler av den.^[4]… Denne tilnærmingen gjør det også mulig å spre seg - spredning av kroppsvev gjennom multiplikasjon av celler, uttrykt i dette tilfellet i evnen til å dyrke en vegg med differensielle egenskaper gjennom en prosess.

I skallprototypene som ble opprettet på Branching Point: Interaction workshop i august 2011, manifesterte parametrisk morfogenese seg ikke i form av elementer, men i lenkenes geometri. Designkonseptet ble utviklet av Daniel Piker, skaper av Kangaroo plugin for Grassopper, og Dimitri Demin. I modellen, ved å simulere fysiske interaksjoner, fordeles punkter over en overflate med dobbel krumning for å fylle det hele jevnt og danne trekanter med maksimal likestilling av sider. Allerede i den fysiske modellen griper identiske likebenede trekanter sammen med små elastiske bindinger, og når minimumsoverflaten blir strammet, danner en gitt overflate med et minimumsavstand mellom elementene.

Воркшоп «Точка ветвления: Взаимодействие», мокап оболочки

Variasjon

Disse eksemplene viser hvordan en morfogenetisk tilnærming kan brukes til å skape en form som vokser i et miljø, men likevel endelig og statisk. Samtidig kan et av de grunnleggende prinsippene til en levende organisme, når en celle deformeres og derved forandrer formen til hele organismen, brukes i arkitekturen, i hvilket tilfelle tilpasningen går fra prosjektet til den virkelige bygning.

Prototypen til en deformerbar bygning, hvis form reagerer på endringer i forholdene, kan være Muscle NSA (NonStandardArchitectures) -prosjektet opprettet av Hyperbody-forskningsgruppen.^[5] i regi av Kas Osterhuis ved Technical University of Delft (TUDelft, Nederland). I 2003 ble en prototype av en bygning utstilt på Centre Pompidou, hvor en pneumatisk membran hviler på et nettverk av industrielle industrielle "muskler" som danner trekantede celler. Musklene trekker seg sammen og slapper av uavhengig, og koordineres i sanntid med det generelle kontrollprogrammet, og deformerer dermed hele volumet av paviljongen. Paviljongen reagerer ved hjelp av sensorer plassert rundt den, og reagerer på bevegelsen til mennesker på forskjellige måter^[6]… I 2005 opprettet Hyperbody den neste versjonen, kalt Muscle Body, der systemet for koordinert arbeid av alle muskler ble forbedret, noe som gjorde det mulig å opprettholde formen på en strukket lycra-membran, lik den som brukes i sportsklær. Musklene forandrer forteltets geometri, komprimerer og strekker forskjellige deler av stoffet, og endrer dermed tykkelse og gjennomsiktighet. Paviljongen reagerer på hvordan folk kommer inn: den endrer belysningen og den genererte lyden, i samsvar med de besøkende.^[7]… Dermed blir miljøets egenskaper dynamiske og uatskillelige fra selve bygningen.

I denne retningen er det mulig å lage morfogenetiske strukturer, der hvert element kan uavhengig, men i samsvar med sine naboer, endre form slik at egenskapene til miljøet, som belysning, temperatur, luftstrøm, farge, tekstur og mye mer, vil endre seg. Og hvis dette er knyttet til det naturlige prinsippet om fleksibilitet og elastisitet i levende materie, så går vi til et annet nivå av dannelse av habitatet.

Et eksempel på slik ikke-mekanisk deformasjon er Shape Shift-prosjektet, hvor skallelementer er designet som deformeres under påvirkning av elektrisitet. Sammen eksperimenterer Institutt for arkitektonisk automatisering ved ETHZ og det sveitsiske føderale laboratoriet for materialvitenskap og teknologi ved EMPA med en elektroaktiv polymer (EAP) som trekker seg sammen og utvides avhengig av spenningen som påføres den. Membranen deres er en sandwich av flere lag med materiale. Når arealet til EPA-laget avtar, deformeres hele membranen på grunn av forskjellen i områder mellom nedre og øvre membranlag.^[8].

ShapeShift-prosjektvideo:

En annen, men veldig viktig form for deformasjon er den direkte reaksjonen av elementene på endringer i miljøet gjennom de iboende egenskapene til materialer og struktur. Det er en autonom og selvorganiserende prosess. Det lar deg lage skjell som fungerer som hud, der hver celle er følsom for endringer i miljøet bedre enn en høyteknologisk konstruksjon, bestående av mange forskjellige deler.

Installasjonen "HygroScope - Meteosensitive Morphology", opprettet av Achim Menges i samarbeid med Stefan Richert, opererer på dette prinsippet. De undersøkte egenskapene til en bartre som kan åpnes og lukkes når fuktigheten endres. De hygroskopiske egenskapene til trefibre lar dem absorbere væske og tørke, og går gjennom denne syklusen mange ganger uten skade. Etter det ble en struktur laget av tynne lag, hvis anisotropiske egenskaper gjør at platen raskt kan vri seg i en retning. Dermed er skallets reaksjon på endringer i miljøets egenskaper fysisk programmert. ^[9].

HygroScope-video - Centre Pompidou Paris:

Det siste eksemplet er BLOOM-installasjonen opprettet av arkitekturstudioet dO | Su. Overflaten består av elementer av samme type, som er bimetallplater. Når Bimetal blir oppvarmet fra direkte sollys, begynner det å bøyes og åpner dermed porene i skallet, slik at frisk luft kan trenge inn under strukturen.

BLOOM Surface Video:

I dette og forrige prosjektet fungerer prinsippet om digital morfogenese samtidig, der hvert element er litt forskjellig fra naboene, siden dannelsen bruker data som er litt forskjellige fra de som danner de nærliggende. Men dette elementet endrer også form under påvirkning av ikke data, men energier eller egenskaper av miljøet. Dette prinsippet gjør at et arkitektonisk objekt kan integreres i det økologiske systemet på en naturlig måte.

Hvis tidligere arkitektur ble inspirert av naturlige former, forsyner naturen arkitekter med sine metoder og teknologier for å jobbe med form og materie. Nå er morfogenese like integrert i arkitektonisk morfologi som den er i biologi. Prosessene med polymorfisme, spredning, evolusjon, selvorganisering er allerede et reelt verktøysett for en arkitekt, hvis bruk gjør det mulig å mer korrekt bygge forhold mellom menneske, kunstig miljø og natur. Og kanskje, hvis vi endrer synsvinkelen, så vil vi se at vi faktisk har kommet langt lenger i konstruksjonen av levende ting enn vi tror. Bare levende ting vises ikke i genteknologi, men i arkitektur.

Fotnoter

^[1] Hensel, Michael, mot selvorganiserende og multippel ytelseskapasitet i arkitektur. Teknikker og teknologier i morfogenetisk design, arkitektonisk design vol. 76 nr. 2, s. 8.

^[2] Wiley, John Morphogenetic Urbanism. Arkitektonisk design: digitale byer, s.65

^[3] Hensel, Michael, Menges, Achim, Weinstock, Michael. Computational Morphogenesis, Emergent Technologies and Design, 2009, s. 51-52.

^[4] Porøs rollebesetning, URL:

^[5] MuscleBody - KasOosterhuis, 2005, URL:

^[6] Muscle Non-Standard Architecture, Centre Pompidou Paris, URL: https://protospace.bk.tudelft.nl/over-faculteit/afdelingen/hyperbody/publicity-and-publications/works-commissions/muscle-non-standard-architecture- sentrum-pompidou-paris /

^[7] MuscleBody, 2005

^[8] ShapeShift, PDF-dokument, URL:

[9] Menges, Achim, Reichert, Steffen Materiell kapasitet: innebygd respons, arkitektonisk design: materialberegning: høyere integrasjon i morfogenetisk design. Volum 82, utgave 2, s. 52–59, 2012