Nova Morfologija Arhitekture. Zašto Su Zgradama Potrebni Geni?

2024 Autor: David Durham | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-16 02:35

Arhitektura nastoji odražavati ideje o okolnom svijetu. Posljednjih 20 godina arhitekti su se usredotočili na računalnu tehnologiju, fizičke i biološke procese. Znanost o prirodi i računalne tehnologije preoblikuju naše razumijevanje bića, a iza toga ideja kako možemo i trebamo raditi s arhitektonskom formom i prostorom. To podrazumijeva pojavu i razvoj novih alata, metoda i metoda, što značajno mijenja ideju o tome kakva je morfologija arhitekture, t.j. znanost koja proučava strukturu arhitektonskog oblika. Ako je, na primjer, biološka morfologija struktura oblika organizma i značajke njegove građe, a u matematici je to teorija i tehnika analize i obrade geometrijskih struktura temeljenih na teoriji skupova i topologiji, tada su principi moderne arhitektonska morfologija nalazi se negdje između onih u biologiji i matematici. Ako su se arhitektonski oblici iz prošlosti mogli smatrati konačnom strukturom, sada se to mora razmotriti razvojem oblika - morfogeneze.

Procesi

Kroz veći dio svoje povijesti arhitektura je bila fascinirana konačnim i statičnim rezultatom. No s pojavom postmodernizma pojavio se još jedan interes: arhitektura se sve više odnosi procesom stvaranja projekta. Isprva su to bili kolaži aluzija na velike povijesne stilove, drevni sustav poretka itd., A zatim prelazi u polje igre sa apstraktnijim procesima: silama, energijama, čistom geometrijom, što je stvorilo sliku dekonstruktivizma. Nadalje, ova igra, ulazeći u prostranstvo modernosti, utjelovljena je u dijagramskom razmišljanju, kada prezentacije arhitekata sve više nalikuju uputama za sastavljanje i razvoj arhitektonskog objekta.

Takav pokušaj prenošenja arhitekture iz razine subjektivnih ideja stvaratelja u racionalnu razinu objektivnih odluka i zadataka odražava zahtjeve novog vremena. Lanci dijagrama, grafikona, objašnjenja odražavaju zašto i kako se arhitektonski objekt pojavio. No, za razliku od prakse postmodernizma, koja odražava iracionalnu subjektivnost arhitekta, to se događa na temelju analitike volumena, korisnih površina, površine zgrade, orijentacije prema suncu, raspodjele visine, vidikovaca, količine zelenila i parkirnih mjesta, prijevoza i pješačke rute i mnogi drugi objektivni čimbenici … Na primjer, možete se pozvati na bilo koji projekt poznatog BIG, MVRDV ili OMA.

To vrlo dobro korelira s time kako su se promijenile naše ideje o prirodi našega svijeta. Znanstvena slika svijeta pokazala je da su složeni objekti žive i nežive prirode izvedenice procesa. U njima se nizom postupaka transformacije - spajanjem, dijeljenjem i pretvorbom - generiraju novi entiteti.

Od činjenja do razmnožavanja

Imali smo sreće biti prisutni u nevjerojatnom vremenu globalnog restrukturiranja "čovjeka koji radi" u "čovjeka koji generira". Koja je razlika između prvog i drugog? Prva se temelji na tradicionalnom načinu stvaranja umjetnog artefakta. Tada postoji konačna slika, plan, odluka i osoba određenim radnjama postiže željeni rezultat. Zamislite da stvarate superheroja. Zatim zamislite kipara koji je tipa "radnik". Prvo crta ili skicira skicu buduće skulpture, koristeći sjedišta da shvati ispravnu ljudsku plastičnost. Zatim uzima dlijeto i obrađuje komad kamena. Rezultat nije nužni superheroj, već njegov neživi odraz, teško sposoban za podvige.

To vrijedi i za stvaranje arhitekture. Na primjer, arhitekt prvog tipa prvo osmisli sliku zgrade koja se temelji na subjektivnoj percepciji i iskustvu. To je ideal za koji arhitekt misli da bi trebao promijeniti život ljudi na bolje, pa ga stoga treba graditi posvuda. Zatim uzima standardnu rešetku stupa 6x6 metara, standardne podove, cigle itd. i sastavlja ovaj konstruktor, nastojeći se približiti izvornom idealu. Na izlazu, zgrada je malo prilagođena životu, ne samo zato što se pritom odmaknula od ideala, već i zato što je sam ideal bio izum arhitekta, samo neizravno povezan sa stvarnim stanjem. Takva se zgrada može replicirati takva kakva jest ili ručno unijeti male promjene, ali u svakom slučaju teško može ispuniti početni impuls da život ljudi učini boljim.

Ali kako djeluju divlje životinje? A kako se osoba drugog tipa - "generativna osoba" - ponaša poput nje? Predmeti prirode nastaju međusobnim povezivanjem njezinih elemenata koji djeluju na temelju zakona, pravila i ograničenja. Dakle, živi organizmi nemaju konačnu sliku kojoj teže, ali imaju kombinaciju učinaka djelovanja genotipa, ukupnosti svih gena određenog organizma i ontogeneze, individualnog razvoja organizma od nastanka do smrti, većinu vremena provedenog u borbi za opstanak. To dovodi do stvaranja pojedinačnog organizma s vlastitim fenotipom, t.j. ukupnost svih unutarnjih i vanjskih znakova i svojstava organizma. Stoga se može vidjeti da su akcije, procesi i razvoj ono na što je priroda stavila u borbi za opstanak. U nekom trenutku to je ljudima postalo očito.

Da pojasnimo ovu izjavu, vratimo se našem superheroju. Da bismo stvorili pravog superheroja, moramo razviti njegov genotip koji će sadržavati super svojstva. Tada ćemo ga razviti u borbi za njegovo postojanje, pod uvjetom da će njegov opstanak izravno ovisiti o našem opstanku. Tako dobivamo potrebnog i glumačkog, a ne idealnog superheroja.

Nastojeći stvoriti zgradu koja će poboljšati život ljudi, "generativni arhitekt" stvorit će genotip za svoju zgradu tako da se ova zgrada razvija u uvjetima bliskim stvarnosti, u skladu s načelima utvrđenim u genotipu. Na izlazu dobivamo zgradu koja se prilagodila okolnim uvjetima i učinkovito izvršava zadatke kojima je bila namijenjena. Takva se zgrada može reproducirati poput organizama, ne kopiranjem, već stvaranjem novih zgrada, koristeći isti ili malo modificirani genotip, pružajući tako stabilnu populaciju.

Performativnost

Sve se više širi praksa u kojoj su akcije koje izražavaju zamišljeni proces same po sebi ono što unaprijed određuje konačnu bit artefakta. Tako pjenjenje određuje osnovne kvalitete pjene. U stvari, samo pjenjenje istovremeno je i čin i rezultat djela, a ono što nazivamo "pjenom" samo popravlja konačno stanje radnje koja se odvija. Ovaj performativni pristup, kad je izrada neodvojiv od konačnog rezultata, postao je važno obilježje suvremene umjetnosti i arhitekture. U ovom se slučaju performativni pristup provodi kroz radnje izvedene kako u stvarnosti tako i u računalnim programima koji oponašaju radnje u stvarnom vremenu.

Primjer performativnog pristupa proizvedenog u stvarnosti je umjetnička instalacija Tape hrvatsko-austrijske grupe Numen / For, izložena u cijelom svijetu. Nije konačni projekt koji se prevozi s mjesta na mjesto ili stvara prema crtežima mjesta, već postupak koji koristi velike selotejp trake i jednostavne postupke, pravila i lokalna rješenja koja se mogu smatrati mutacijama u osnovnom genomu. U njemu se materijal radnjama izvedenim u novom okruženju materijalizira u okruženje svaki put jedinstveno, ali ima zajedničke prostorne karakteristike s ostalim utjelovljenjima "Teipa".

Okoliš se koristi kao potpora za postupno uzgajanje postupkom lijepljenja najprije uzdužnih traka, a zatim poprečnih zateznih traka selotejpa. Dakle, selotejp nije samo jedna od mogućnosti materijala koja se po želji može zamijeniti bilo kojom drugom, već sastavni dio postupka. Škotska traka je materijal koji unaprijed određuje izvršene radnje, svojstva strukture i okoliša koji nastaje. To nije ništa drugo nego proces embriološke ontogeneze, kada se cijeli organizam razvija iz jedne stanice! Štoviše, uvjeti pod kojima se organizam razvija utječu na njegov oblik (fenotip). S istim genotipom, različiti uvjeti mogu dati različite karakteristike organizmu, do različitih spolova. U instalacijama "Teip" ista pravila koja djeluju u različitim uvjetima urbanog okruženja dovode do različitog oblika instalacija. Da bismo uvažili kombinaciju zajedništva i jedinstvenosti, dovoljno je usporediti instalacije u Beogradu, Berlinu, Melbourneu i Beču.

Proces pojavljivanja "Trake" možemo promatrati na primjeru stvaranja instalacije u Moskvi:

Da bismo razumjeli kako se performativni pristup arhitekturi može implementirati u računalne programe, treba pogledati iskustvo Daniela Pikera, koji je ove godine sudjelovao u radionici Branching Points na Strelki (vidi video njegovog predavanja). U svom predavanju na radionici govorio je o alatu koji razvija za arhitekte, gdje je moguće stvoriti oblik temeljen na fizičkim interakcijama, na koji se primjenjuju sile slične fizičkim silama. U ovom je slučaju konačni oblik izvedenica iz procesa uravnoteženja svih sila u sustavu.

Algoritmi

Dugi niz godina, a posebno u posljednjem desetljeću, vodeći se arhitekti koncentriraju na to kako pomoću računalne tehnologije razviti algoritme iz kojih se izrađuje arhitektonski oblik. Samo popis obrazovnih centara koji istražuju ovu problematiku govori samo za sebe: AA (Arhitektonsko udruženje), IAAC (Instiute for Advanced Architect of Catalonia), SCI-Arc (Arhitektonski institut Južne Kalifornije), Sveučilište primijenjenih umjetnosti Beč, Sveučilište RMIT, Sveučilište Columbia GSAPP, Tehničko sveučilište Delft sa svojim laboratorijom Hyperbody. Razvijeni algoritmi odražavaju viziju kako objekt treba generirati, koji odnosi, pravila i ograničenja djeluju u njihovom sustavu. Takav postupak, izražen u algoritmu i zapečaćen u računalni kod, može se predstaviti kao genom objekta koji daje različite rezultate ovisno o vanjskim uvjetima koji u algoritmima predstavljaju početne podatke. A rezultat izvođenja algoritma je traženi arhitektonski oblik. Ovaj princip dizajniranja arhitektonskog oblika otkriva čitav niz mogućnosti: procesi samoregulacije, prilagođavanje oblika zadanim uvjetima, mogućnost stvaranja populacija objekata različitih karakteristika i još mnogo toga. Ovaj pristup u velikoj mjeri određuje koncept parametarski dizajn, što je postalo glavnim trendom u modernoj arhitekturi.

Morfogeneza

Izvršenje algoritma pod različitim uvjetima može stvoriti čitave populacije povezanih objekata. Štoviše, populaciju mogu činiti i zgrade i strukturni elementi zgrade, poput populacija živih organizama i stanica koje čine živa tkiva tijela.

U procesu takvog razmnožavanja može se očitovati još jedno važno svojstvo takvog prirodnog čina kao što je polimorfizam - sposobnost nekih organizama da postoje u državama s različitim unutarnjim ustrojstvom ili u različitim vanjskim oblicima. U arhitektonskim algoritmima to će izgledati kao mogućnost odabira načina obrade podataka na temelju svojstava pristiglih informacija, a također, ovisno o okolnostima, odabrati put generiranja svakog određenog objekta u okviru jedne vrste Više performansi kapaciteta u arhitekturi. Tehnike i

Tehnologije u morfogenetskom dizajnu, Arhitektonski dizajn Vol.76 No.2, str.8 ">^[1].

Primjer manifestacije polimorfizma je video koji pokazuje kako se raspored značajno mijenja kada se promijeni geometrija plana zgrade.

U određenom smislu, algoritam u ovom projektu djeluje kao uključivanje i isključivanje bilo kojeg gena, ovisno o uvjetima koji vode do različitih stanja organizma.

Ljuska strukture stvorene na radionici Branching Points na festivalu White Tower 2011 u Jekaterinburgu sastojala se od homogenih elemenata. Svaki je element presavijen s jednog čeličnog lima kako bi nalikovao piramidi. Nabori elemenata u obliku šaha bili su usmjereni ili u jednom smjeru ili u suprotnom smjeru od površine školjke. Dakle, polimorfizam se nije očitovao u obliku, već u orijentaciji elemenata. Ovo načelo omogućilo je stvaranje krute samonoseće strukture, gdje elementi sa svojom masom i velikom zakrivljenošću ljuske proizvoljnog oblika nisu ometali jedni druge.

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

U urbanističkom planiranju princip morfogeneze omogućuje fleksibilno planiranje teritorija. Primjer je projekt instituta Berlage (Rotterdam, Nizozemska), gdje je proučavan grad Phoenix. Prediktivni model područja razvijen je na temelju karte zračenja pustinjskog tla, na čijem bi se mjestu trebalo pojaviti novo naselje. Ovisno o razini zračenja, oblikuju se obrisi stambenih jedinica tako da su emisije minimalne za svaku jedinicu. Tako se pojavljuju razna svojstva stanovanja. Pokazalo se da se svaki stambeni kompleks razlikuje ne samo po veličini i obliku, već uključuje i razne programe aktivnosti i razne oblike organizacije. ^[2].

Da bismo razumjeli kako se nova morfogeneza očituje u razvoju arhitektonskih struktura, ne možemo se ne osvrnuti na iskustvo programa Emergent Technologies and Design Arhitektonskog udruženja u Londonu. Istražili su kako zajedno računalni kod, matematika, fizikalni zakoni, materijal i napredne proizvodne tehnologije mogu stvoriti nove, do tada nezamislive složene materijalne strukture.

Primjer kako morfogeneza cijelog objekta ovisi o morfogenezi njegovih dijelova je projekt krovne terase AA ComponentMembrane, koji je dizajniran, izračunat, proizveden i instaliran u samo 7 tjedana. Nadstrešnica je morala biti dovoljno dobro zaštićena od vjetra i kiše, istodobno je bilo potrebno smanjiti horizontalno opterećenje vjetrom zbog slabe potporne konstrukcije i ne ometati poglede s krova^[3]… U ovom slučaju, nadstrešnica je morala imati sposobnost zasjenjivanja na različite načine u različito doba godine u različito doba dana. Oblik svakog elementa nadstrešnice određen je dogovorom o svim tim kriterijima.

Saćasta struktura nadstrešnice sastoji se od skupa elemenata. Za svaku vrstu elementa nadstrešnice odabran je najbolji materijal koji ispunjava svoju ulogu: otpor na vjetar, gravitacijska opterećenja, zasjenjenje. Za to je napravljen parametarski model koji je omogućio provođenje evolucijskog procesa pronalaska optimalnog rješenja. U konačnici, ova digitalna morfogeneza rezultirala je nadstrešnicom koja se sastojala od 600 različitih strukturnih elemenata i 150 različitih oblika membrane.

Njihov drugi projekt, Porous Cast, ispitivao je dijatomeje i radiolarije. Dijatomeji su jednoćelijske ili kolonijalne alge. Stanica je prepuna karakterističnih i vrlo različitih staničnih stijenki koje su impregnirane kvarcom. Radiolarijski kostur sastavljen je od hitina i silicijevog oksida koji tvore poroznu površinu. Porozna masa ove dvije vrste ćelija nudi zanimljiv model za diferencirano oblikovanje zidova, koji daje nove specifične arhitektonske mogućnosti, poput propusnosti zraka, svjetlosti, temperature i još mnogo toga. Prva faza eksperimenta sastojala se od lijevanja gipsa između napuhanih jastuka, čime se postigao oblik svojstven prirodnom mineraliziranom kosturu stanica. Zatim su provedeni fizikalni eksperimenti i digitalna analiza protoka i osvjetljenja zraka kako bi se otkrile promjene svojstava ovisno o raznim karakteristikama oblika, poput veličine stanica i njihove propusnosti. Krajnji cilj projekta bio je stvoriti proizvodni sustav koji se može samoorganizirati i stvoriti zid s različitim karakteristikama u različitim njegovim dijelovima.^[4]… Također, ovaj pristup omogućuje proliferaciju - proliferaciju tjelesnog tkiva umnožavanjem stanica, izraženu u ovom slučaju u sposobnosti da kroz jedan proces izraste zid s različitim karakteristikama.

U prototipovima ljuske stvorenim u radionici Branching Point: Interaction u kolovozu 2011., parametarska morfogeneza nije se očitovala u obliku elemenata, već u geometriji veza. Dizajn koncepta razvili su Daniel Piker, tvorac dodatka Kangaroo za Grassopper i Dimitri Demin. U modelu se simuliranjem fizičkih interakcija točke raspoređuju po površini dvostruke zakrivljenosti tako da se sve jednoliko ispunjava i tvore trokuti s maksimalno mogućom jednakošću stranica. Već u fizičkom modelu identični jednakokračni trokuti spajaju se malim elastičnim vezama i, kada je minimalna površina napeta, tvore zadanu površinu s minimalnim razmakom između elemenata.

Воркшоп «Точка ветвления: Взаимодействие», мокап оболочки

Varijabilnost

Ovi primjeri pokazuju kako se morfogenetski pristup može koristiti za stvaranje oblika koji se uzgaja u okruženju, a opet konačan i statičan. Istodobno, jedno od osnovnih načela živog organizma, kada se stanica deformira i time mijenja oblik cijelog organizma, može se koristiti u arhitekturi, u tom slučaju prilagodba prelazi s projekta na stvarni život organizma. zgrada.

Prototip deformabilne zgrade, čiji oblik reagira na promjene uvjeta, može biti projekt Muscle NSA (NonStandardArchitectures) stvoren od strane istraživačke skupine Hyperbody.^[5] pod vodstvom Kaša Osterhuisa na Tehničkom sveučilištu u Delftu (TUDelft, Nizozemska). 2003. godine prototip zgrade izložen je u Centru Pompidou, gdje pneumatska membrana leži na mreži industrijskih industrijskih "mišića" tvoreći trokutaste stanice. Mišići se neovisno skupljaju i opuštaju, koordinirajući se u stvarnom vremenu s općim upravljačkim programom, deformirajući tako čitav volumen paviljona. Paviljon reagira pomoću senzora postavljenih oko njega, reagirajući na kretanje ljudi na različite načine^[6]… 2005. Hyperbody je stvorio sljedeću verziju, nazvanu Muscle Body, gdje je poboljšan sustav koordiniranog rada svih mišića, što je omogućilo održavanje oblika rastegnute lycra membrane, sličnog onom koji se koristi u sportskoj odjeći. Mišići mijenjaju geometriju tende, komprimiraju i istežu različite dijelove tkanine, mijenjajući pritom njihovu debljinu i prozirnost. Paviljon reagira na način na koji ljudi ulaze unutra: mijenja osvjetljenje i generirani zvuk, u skladu s kretanjem posjetitelja^[7]… Dakle, karakteristike okoliša postaju dinamične i neodvojive od prirode same zgrade.

Krećući se u ovom smjeru, moguće je stvoriti morfogenetske strukture, gdje svaki element može samostalno, ali u dogovoru sa susjedima, promijeniti svoj oblik tako da svojstva okoliša, poput osvjetljenja, temperature, protoka zraka, boje, teksture i mnogo toga više, promijenit će se. A ako je to povezano s prirodnim principom fleksibilnosti i elastičnosti u živoj tvari, onda idemo na drugu razinu formiranja staništa.

Primjer takve nemehaničke deformacije je projekt Shipe Shift, gdje su projektirani elementi ljuske koji se deformiraju pod utjecajem električne energije. Zajedno, Odjel za arhitektonsku automatizaciju na ETHZ i Švicarski savezni laboratorij za znanost i tehnologiju materijala na EMPA eksperimentiraju s elektroaktivnim polimerom (EAP) koji se skuplja i širi ovisno o naponu koji se na njega primjenjuje. Njihova membrana je sendvič od nekoliko slojeva materijala. Kad se površina EPA sloja smanji, cijela se membrana deformira zbog razlike u površinama između donjeg i gornjeg sloja membrane.^[8].

Videozapis projekta ShapeShift:

Druga, ali vrlo važna vrsta deformacije je izravna reakcija elemenata na promjene u okolišu kroz svojstvena svojstva materijala i strukture. To je samostalan i samoorganizirajući proces. Omogućuje vam stvaranje školjki koje djeluju poput kože, gdje je svaka stanica osjetljiva na promjene u okolišu bolje od visokotehnološkog inženjerskog konstrukta, koji se sastoji od mnogih različitih dijelova.

Instalacija "HygroScope - meteosenzitivna morfologija", koju je stvorio Achim Menges u suradnji sa Stefanom Richertom, djeluje po ovom principu. Istražili su svojstva četinjača četinjača da se otvara i zatvara kada se promijeni vlaga. Higroskopska svojstva drvenih vlakana omogućuju im upijanje tekućine i sušenje, prolazeći kroz ovaj ciklus mnogo puta bez oštećenja. Nakon toga stvorena je struktura od tankih slojeva čija anizotropna svojstva omogućuju brzo uvijanje ploče u jednom smjeru. Dakle, reakcija ljuske na promjene svojstava okoliša je fizički programirana. ^[9].

HygroScope video - Centar Pompidou Pariz:

Najnoviji primjer je instalacija BLOOM koju je kreirao arhitektonski studio dO | Su. Površina se sastoji od elemenata istog tipa, a to su bimetalne ploče. Kada se zagrije od izravne sunčeve svjetlosti, bimetal se počinje savijati, otvarajući tako pore u ljusci, omogućujući prodiranje svježeg zraka ispod strukture.

BLOOM površinski video:

U ovom i prethodnom projektu istodobno djeluje princip digitalne morfogeneze, u kojem se svaki element malo razlikuje od svojih susjeda, budući da se za njegovu formaciju koriste podaci koji se malo razlikuju od onih koji tvore susjedne. Ali ovaj element također mijenja svoj oblik pod utjecajem ne podataka, već energija ili svojstava okoliša. Ovaj princip omogućuje da se arhitektonski objekt prirodno integrira u ekološki sustav.

Ako je prije arhitektura bila nadahnuta prirodnim oblicima, sada priroda opskrbljuje arhitekte svojim metodama i tehnologijama za rad s formom i materijom. Sada je morfogeneza jednako bitna za arhitektonsku morfologiju kao i za biologiju. Procesi polimorfizma, širenja, evolucije, samoorganiziranja već su pravi alat za arhitekta čija upotreba omogućuje pravilnije građenje odnosa između čovjeka, umjetnog okoliša i prirode. I, možda, ako promijenimo kut gledanja, tada ćemo vidjeti da smo zapravo puno više napredovali u izgradnji živih bića nego što mislimo. Samo se živa bića ne pojavljuju u genetskom inženjerstvu, već u arhitekturi.

Fusnote

^[1] Hensel, Michael, Prema samoorganizacijskim i višestrukim performansama u arhitekturi. Tehnike i tehnologije u morfogenetskom dizajnu, Arhitektonsko oblikovanje svezak 76. br.2, str.

^[2] Wiley, John Morphogenetic Urbanism. Arhitektonski dizajn: Digitalni gradovi, str. 65

^[3] Hensel, Michael, Menges, Achim, Weinstock, Michael. Računalna morfogeneza, emergentne tehnologije i dizajn, 2009., str. 51-52.

^[4] Porozna uloga, URL:

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

^[6] Mišićna nestandardna arhitektura, Centar Pompidou Pariz, URL: https://protospace.bk.tudelft.nl/over-faculteit/afdelingen/hyperbody/publicity-and-publications/works-commissions/muscle-non-standard-architecture- centar-pompidou-paris /

^[7] MuscleBody, 2005.

^[8] ShapeShift, PDF dokument, URL:

[9] Menges, Achim, Reichert, Steffen Kapacitet materijala: ugrađena reaktivnost, arhitektonski dizajn: proračun materijala: veća integracija u morfogenetski dizajn. Svezak 82, izdanje 2, str. 52–59, 2012