Ny Morfologi Af Arkitektur. Hvorfor Har Bygninger Brug For Gener?

2024 Forfatter: David Durham | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-16 02:30

Arkitektur søger at afspejle ideer om den omkringliggende verden. I de sidste 20 år har arkitekter fokuseret på computerteknologi, fysiske og biologiske processer. Naturvidenskaben og beregningsteknologier omformer vores forståelse af at være og bag dette ideen om, hvordan vi kan og skal arbejde med arkitektonisk form og rum. Dette medfører fremkomsten og udviklingen af nye værktøjer, metoder og metoder, der væsentligt ændrer ideen om, hvad der er arkitekturens morfologi, dvs. en videnskab, der studerer strukturen i en arkitektonisk form. Hvis for eksempel biologisk morfologi er strukturen i form af en organisme og træk ved dens struktur, og i matematik er det teorien og teknikken til analyse og behandling af geometriske strukturer baseret på sætteori og topologi, så er principperne for moderne arkitektonisk morfologi er et sted mellem dem inden for biologi og matematik. Hvis de arkitektoniske former fra fortiden kunne betragtes som den endelige struktur, skal det nu betragtes gennem udviklingen af form - morfogenese.

Processer

Gennem det meste af sin historie har arkitektur været fascineret af det endelige og statiske resultat. Men med postmodernismens fremkomst opstod en anden interesse: arkitektur bliver mere og mere båret af processen med at skabe et projekt. Først var disse collager af hentydninger til store historiske stilarter, det gamle ordenssystem osv., Så bevæger det sig ind i legefeltet med mere abstrakte processer: kræfter, energier, ren geometri, som dannede billedet af dekonstruktivisme. Desuden er dette spil, der kommer ind i det moderne modernitet, legemliggjort i diagrammatisk tænkning, når arkitekternes præsentationer mere og mere ligner instruktioner til samling og udvikling af et arkitektonisk objekt.

Et sådant forsøg på at overføre arkitektur fra planet af de subjektive idéer fra skaberen til det rationelle plan for objektive beslutninger og opgaver afspejler kravene i den nye tid. Kæderne af diagrammer, grafer, forklaringer afspejler hvorfor og hvordan det arkitektoniske objekt fremkom. Men i modsætning til postmodernismens praksis, der afspejler arkitektens irrationelle subjektivitet, sker dette på basis af analyser af volumen, anvendelige områder, bygningsareal, solretning, højdefordeling, synspunkter, mængde grønne områder og parkeringspladser, transport og fodgængerruter og mange andre objektive faktorer …. For eksempel kan du henvise til ethvert projekt fra den berømte BIG, MVRDV eller OMA.

Dette korrelerer meget godt med, hvordan vores ideer om vores verdens natur har ændret sig. Det videnskabelige billede af verden har vist, at komplekse objekter af livlig og livløs natur er afledte af processer. I dem genereres nye enheder gennem en sekvens af transformationsprocedurer - fusion, opdeling og transformation.

Fra at gøre til forplantning

Vi var heldige nok til at være til stede på den fantastiske tid med den globale omstrukturering af det "gørende menneske" til det "genererende mand". Hvad er forskellen mellem det første og det andet? Den første er baseret på den traditionelle måde at skabe en kunstig artefakt på. Dette er, når der er et endeligt billede, en plan, en beslutning, og en person gennem bestemte handlinger opnår det ønskede resultat. Forestil dig at skabe en superhelt. Forestil dig derefter en billedhugger, der er af typen "doer". Først tegner eller skulpterer han en skitse af en fremtidig skulptur ved hjælp af en sitter til at forstå den korrekte menneskelige plasticitet. Så tager han en mejsel og behandler et stykke sten. Resultatet er ikke en nødvendig superhelt, men hans livløse refleksion, næppe i stand til bedrifter.

Dette gælder også, når du opretter arkitektur. For eksempel kommer en arkitekt af den første type først med et billede af en bygning baseret på subjektiv opfattelse og erfaring. Dette er det ideal, som arkitekten mener skal ændre folks liv til det bedre, og derfor skal det bygges overalt. Derefter tager han et standard 6x6 meter søjlegitter, standardgulve, mursten osv. og sætter denne konstruktør sammen og stræber efter at komme tættere på det oprindelige ideal. Ved udgangen er bygningen lidt tilpasset til livet, ikke kun fordi den i processen bevægede sig væk fra idealet, men også fordi idealet i sig selv var en arkitekt opfindelse, kun indirekte relateret til den virkelige situation. En sådan bygning kan replikeres, som den er, eller manuelt foretage små ændringer, men under alle omstændigheder kan den næppe opfylde den oprindelige impuls til at gøre folks liv bedre.

Men hvordan fungerer dyrelivet? Og hvordan handler en person af den anden type - en "generativ person" - som hende? Naturgenstande genereres fra sammenkobling af dets elementer, der handler på grundlag af love, regler og begrænsninger. Så levende organismer har ikke et endeligt billede, som de stræber efter, men de har en kombination af effekter fra genotypens handlinger, totaliteten af alle gener af en given organisme og ontogenese, den individuelle udvikling af en organisme fra start til død, det meste af tiden brugt i kampen for overlevelse. Dette fører til dannelsen af en individuel organisme med sin egen fænotype, dvs. totaliteten af alle interne og eksterne tegn og egenskaber i organismen. Således kan det ses, at handlinger, processer og udvikling er det, naturen har sat på i kampen for overlevelse. På et tidspunkt blev det indlysende for folk.

For at afklare denne erklæring, lad os vende tilbage til vores superhelt. For at skabe en ægte superhelt er vi nødt til at udvikle hans genotype, som vil indeholde superegenskaber. Så vil vi udvikle det i en kamp for dets eksistens, forudsat at dets overlevelse direkte afhænger af vores overlevelse. Så vi får det nødvendige og handler, ikke den ideelle superhelt.

I et forsøg på at skabe en bygning, der vil forbedre folks liv, vil den "generative arkitekt" skabe en genotype til sin bygning, så denne bygning udvikler sig under forhold tæt på virkeligheden i overensstemmelse med de principper, der er fastlagt i genotypen. Ved udgangen får vi en bygning, der har tilpasset sig de omgivende forhold og effektivt udfører de opgaver, den var beregnet til. En sådan bygning kan replikeres som organismer, ikke gennem kopiering, men gennem generering af nye bygninger ved hjælp af den samme eller let modificerede genotype, hvilket giver en stabil befolkning.

Performativitet

Praksisen spreder sig i stigende grad, hvor handlinger, der udtrykker en udtænkt proces i sig selv, er det, der forudbestemmer den endelige essens af en artefakt. Sådan bestemmer skumningen de grundlæggende kvaliteter af skummet. Faktisk er opskumning i sig selv både en handling og et resultat af en handling på samme tid, og det, vi kalder "skum", løser kun den endelige tilstand for den handling, der finder sted. Denne performative tilgang, når fremstillingen er uadskillelig fra det endelige resultat, er blevet et vigtigt træk ved samtidskunst og arkitektur. I dette tilfælde udføres den performative tilgang gennem handlinger, der udføres både i virkeligheden og i computerprogrammer, der efterligner handlinger i realtid.

Et eksempel på en performativ tilgang produceret i virkeligheden er kunstinstallationen Tape af den kroatisk-østrigske gruppe Numen / For, udstillet over hele verden. Det er ikke et afsluttende projekt, der skal transporteres fra sted til sted eller oprettes ud fra tegninger på stedet, men en proces, der bruger store bånd fra bånd og enkle procedurer, regler og lokale løsninger, der kan betragtes som mutationer i det underliggende genom. I det materialiseres materiale gennem handlinger udført i et nyt miljø til et miljø hver gang unikt, men har fælles rumlige egenskaber med andre inkarnationer af "Teip".

Miljøet bruges som en understøttelse af gradvis dyrkning gennem processen med at lime først de langsgående bånd og derefter de tværgående spændebånd på duct tape. Således er scotch tape ikke kun en af de materielle muligheder, der kan udskiftes med andre, hvis det ønskes, men en integreret del af processen. Scotch tape er et materiale, der forudbestemmer de udførte handlinger, egenskaberne af strukturen og det miljø, der dannes. Dette er intet andet end processen med embryologisk ontogenese, når en hel organisme udvikler sig fra en celle! Desuden påvirker de betingelser, hvorunder en organisme udvikler sig, dens form (fænotype). Med den samme genotype kan forskellige tilstande give en organisme forskellige karakteristika, op til forskellige køn. I installationer "Teip" giver de samme regler, der fungerer under forskellige forhold i bymiljøet, en anden form for installationer. For at sætte pris på kombinationen af fælles og unikhed er det nok at sammenligne installationer i Beograd, Berlin, Melbourne og Wien.

Processen med udseendet af "Tape" kan observeres på eksemplet med oprettelsen af en installation i Moskva:

For at forstå, hvordan den performative tilgang til arkitektur kan implementeres i computerprogrammer, bør man se på oplevelsen af Daniel Piker, der deltog i Branching Points-workshop i Strelka i år (se videoen af hans foredrag). I sin forelæsning på workshoppen talte han om et værktøj, han udvikler for arkitekter, hvor det er muligt at skabe en form baseret på fysiske interaktioner, som kræfter svarende til fysiske kræfter påføres. I dette tilfælde er den endelige form et afledt af processen med at afbalancere alle kræfter i systemet.

Algoritmer

I mange år og især i det sidste årti har førende arkitekter koncentreret sig om, hvordan man bruger beregningsteknologi til at udvikle algoritmer, hvorfra en arkitektonisk form produceres. Kun listen over uddannelsescentre, der undersøger disse emner, taler for sig 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 sit Hyperbody-laboratorium. De udviklede algoritmer afspejler visionen om, hvordan et objekt skal genereres, hvilke forhold, regler og begrænsninger der fungerer i deres system. En sådan proces, udtrykt i en algoritme og forseglet i en computerkode, kan repræsenteres som genomet på et objekt, der producerer forskellige resultater afhængigt af de eksterne forhold, som i algoritmerne repræsenterer de oprindelige data. Og resultatet af udførelsen af algoritmen er den krævede arkitektoniske form. Dette princip om at designe en arkitektonisk form afslører en hel række muligheder: processerne med selvregulering, tilpasning af formen til givne betingelser, muligheden for at skabe populationer af objekter med forskellige egenskaber og meget mere. Denne tilgang bestemmer stort set konceptet parametrisk design, som er blevet den største tendens inden for moderne arkitektur.

Morfogenese

Udførelse af algoritmen under forskellige forhold kan producere hele populationer af relaterede objekter. Desuden kan befolkningen bestå af både bygninger og strukturelle elementer i en bygning, som populationer af levende organismer og celler, der udgør kroppens levende væv.

Under en sådan reproduktion kan en anden vigtig egenskab ved en sådan naturlig handling som polymorfisme manifestere sig - nogle organismeres evne til at eksistere i tilstande med forskellige interne strukturer eller i forskellige eksterne former. I arkitektoniske algoritmer vil dette se ud som evnen til at vælge en måde at behandle data på baggrund af egenskaberne for den indgående information og, afhængigt af omstændighederne, vælge stien til at generere hvert specifikt objekt inden for en type Multiple-Performance Capacity i arkitektur. Teknikker og

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

Et eksempel på manifestationen af polymorfisme er en video, der viser, hvordan layoutet ændres markant, når geometrien i bygningsplanen ændres.

På en måde fungerer algoritmen i dette projekt som at tænde og slukke for alle gener afhængigt af forholdene, der fører til forskellige tilstande i organismen.

Skallen af strukturen oprettet ved Branching Points-workshop på White Tower 2011-festivalen i Jekaterinburg bestod af homogene elementer. Hvert element blev foldet fra et stålplade for at ligne en pyramide. Foldene af elementerne i et skakternet mønster blev rettet enten i den ene retning eller i den modsatte retning fra overfladen af skallen. Polymorfisme manifesterede sig således ikke i formen, men i elementernes orientering. Dette princip gjorde det muligt at skabe en stiv selvbærende struktur, hvor elementerne med deres bulk og store krumning af skallen i en vilkårlig form ikke forstyrrede hinanden.

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

I byplanlægning tillader princippet om morfogenese fleksibel planlægning af territorier. Et eksempel er projektet fra Berlage Institute (Rotterdam, Holland), hvor byen Phoenix blev undersøgt. Den forudsigelige model for området blev udviklet på baggrund af strålingskortet over ørkenjorden, hvor det nye boligområde skulle vises. Afhængigt af strålingsniveauet dannes omridset af boligenheder, så emissionerne er minimale for hver enhed. Sådan ser forskellige boliger ud. Hvert boligkompleks viser sig ikke kun at være forskelligt i størrelse og form, men inkluderer også forskellige aktivitetsprogrammer og forskellige former for organisation. ^[2].

For at forstå, hvordan den nye morfogenese manifesterer sig i udviklingen af arkitektoniske strukturer, kan man ikke andet end henvise til erfaringerne fra Emergent Technologies and Design-programmet fra Architectural Association i London. De udforskede, hvordan computerkode, matematik, fysiske love, materielle og avancerede produktionsteknologier sammen kan skabe nye, tidligere utænkelige komplekse materialestrukturer.

Et eksempel på, hvordan morfogenesen af et helt objekt afhænger af morfogenesen af dets dele, er AA ComponentMembranes tagterrasse skurprojekt, som blev designet, beregnet, fremstillet og installeret på kun 7 uger. Baldakinen skulle være tilstrækkeligt godt beskyttet mod vind og regn, samtidig var det nødvendigt at minimere den vandrette vindbelastning på grund af den svage bærende struktur og ikke forhindre udsigten fra taget^[3]… I dette tilfælde skulle baldakinen have evnen til at skygge på forskellige måder på forskellige tidspunkter af året på forskellige tidspunkter af dagen. Formen på hvert element i baldakinen blev bestemt ved at blive enige om alle disse kriterier.

Baldakins bikagestruktur består af et sæt elementer. For hver type baldakinelement blev det bedste materiale valgt til at udføre sin rolle: modstand mod vind, tyngdekraft, skygge. Til dette blev der lavet en parametrisk model, som gjorde det muligt at udføre den evolutionære proces med at finde en optimal løsning. I sidste ende resulterede denne digitale morfogenese i en baldakin bestående af 600 forskellige strukturelementer og 150 forskellige membranformer.

Deres andet projekt, Porøs Cast, undersøgte diatomer og radiovarianter. Kiselalger er encellede eller koloniale alger. Cellen er pakket i karakteristiske og meget forskellige cellevægge, der er imprægneret med kvarts. Det radiolariske skelet består af kitin og siliciumoxid, der danner en porøs overflade. Den porøse masse af disse to typer celler tilbyder en interessant model til differentieret vægstøbning, der giver nye specifikke arkitektoniske muligheder, såsom luftens permeabilitet, lys, temperatur og mere. Den første fase af eksperimentet bestod af støbning af gips mellem oppustede hynder, som opnåede den form, der ligger i det naturlige mineraliserede skelet af celler. Derefter blev fysiske eksperimenter og digital analyse af luftstrøm og belysning udført for at afsløre ændringer i egenskaber afhængigt af forskellige egenskaber ved formen, såsom størrelsen på cellerne og deres permeabilitet. Det ultimative mål for projektet var at skabe et produktionssystem, der kan selvorganisere og skabe en mur med forskellige egenskaber i forskellige dele af det.^[4]… Denne tilgang gør det også muligt at sprede sig - spredning af kropsvæv gennem multiplikation af celler, udtrykt i dette tilfælde i evnen til at dyrke en mur med forskellige egenskaber gennem en proces.

I shell-prototyperne oprettet på Branching Point: Interaction-workshop i august 2011 manifesterede parametrisk morfogenese sig ikke i form af elementer, men i geometrien af links. Designkonceptet blev udviklet af Daniel Piker, skaberen af Kangaroo-pluginet til Grassopper og Dimitri Demin. I modellen fordeles punkter ved at simulere fysiske interaktioner over en overflade med dobbelt krumning for ensartet at udfylde det hele og danne trekanter med den størst mulige sidelighed. Allerede i den fysiske model griber identiske ligebenede trekanter sammen med små elastiske bindinger, og når minimumsoverfladen er spændt, danner de en given overflade med et minimalt mellemrum mellem elementerne.

Воркшоп «Точка ветвления: Взаимодействие», мокап оболочки

Variabilitet

Disse eksempler viser, hvordan en morfogenetisk tilgang kan bruges til at skabe en form, der dyrkes i et miljø, men alligevel endeligt og statisk. Samtidig kan et af de grundlæggende principper for en levende organisme, når en celle deformeres og derved ændrer hele organismen, bruges i arkitekturen, i hvilket tilfælde tilpasningen går fra projektet til det virkelige liv i bygning.

Prototypen på en deformerbar bygning, hvis form reagerer på ændringer i forhold, kan være Muscle NSA (NonStandardArchitectures) -projektet oprettet af Hyperbody-forskningsgruppen.^[5] under ledelse af Kas Osterhuis ved Det Tekniske Universitet i Delft (TUDelft, Holland). I 2003 blev en prototype af en bygning udstillet i Centre Pompidou, hvor en pneumatisk membran hviler på et netværk af industrielle industrielle "muskler", der danner trekantede celler. Musklerne trækker sig sammen og slapper af uafhængigt af hinanden og koordineres i realtid med det generelle kontrolprogram, hvorved hele volumenet af pavillonen deformeres. Pavillonen reagerer ved hjælp af sensorer placeret omkring den og reagerer på menneskers bevægelse på forskellige måder^[6]… I 2005 oprettede Hyperbody den næste version, kaldet Muscle Body, hvor systemet med koordineret arbejde med alle muskler blev forbedret, hvilket gjorde det muligt at opretholde formen på en strakt lycra-membran, der ligner den, der bruges i sportsbeklædning. Musklerne ændrer forteltets geometri, komprimerer og strækker forskellige dele af stoffet og ændrer derved deres tykkelse og gennemsigtighed. Pavillonen reagerer på, hvordan folk kommer ind: den ændrer belysningen og den genererede lyd i overensstemmelse med de besøgendes bevægelse^[7]… Således bliver miljøets egenskaber dynamiske og uadskillelige fra selve bygningens natur.

Bevæger sig i denne retning er det muligt at skabe morfogenetiske strukturer, hvor hvert element uafhængigt af hinanden, men i overensstemmelse med sine naboer, kan ændre sin form, så miljøets egenskaber, såsom belysning, temperatur, luftstrøm, farve, struktur og meget mere, vil ændre sig. Og hvis dette er forbundet med det naturlige princip om fleksibilitet og elasticitet i levende stof, så går vi til et andet niveau af dannelse af habitatet.

Et eksempel på sådan ikke-mekanisk deformation er Shape Shift-projektet, hvor der er designet skalelementer, der deformeres under påvirkning af elektricitet. Sammen eksperimenterer Institut for Arkitektonisk Automation ved ETHZ og det schweiziske føderale laboratorium for materialevidenskab og teknologi med EMPA med en elektroaktiv polymer (EAP), der kontraherer og udvides afhængigt af den spænding, der påføres den. Deres membran er en sandwich af flere lag materiale. Når arealet af EPA-laget falder, deformeres hele membranen på grund af forskellen i områder mellem det nedre og det øvre membranlag.^[8].

ShapeShift-projektvideo:

En anden, men meget vigtig form for deformation er den direkte reaktion af elementer på ændringer i miljøet gennem de iboende egenskaber ved materialer og struktur. Det er en autonom og selvorganiserende proces. Det giver dig mulighed for at skabe skaller, der fungerer som hud, hvor hver celle er følsom over for ændringer i miljøet bedre end en højteknologisk ingeniørkonstruktion, der består af mange forskellige dele.

Installationen "HygroScope - Meteosensitive Morphology", oprettet af Achim Menges i samarbejde med Stefan Richert, fungerer på dette princip. De undersøgte egenskaberne af en nåletræskegle, der skal åbnes og lukkes, når fugtigheden ændres. Træfibres hygroskopiske egenskaber gør det muligt for dem at absorbere væske og tørre og gennemgå denne cyklus mange gange uden skader. Derefter blev der oprettet en struktur af tynde lag, hvis anisotrope egenskaber gør det muligt for pladen hurtigt at dreje i en retning. Således er shellens reaktion på ændringer i miljøets egenskaber fysisk programmeret. ^[9].

HygroScope-video - Centre Pompidou Paris:

Det seneste eksempel er BLOOM-installationen oprettet af arkitektstudiet dO | Su. Overfladen består af elementer af samme type, som er bimetalplader. Når Bimetal opvarmes fra direkte sollys, begynder det at bøje sig og åbner derved porerne i skallen, så frisk luft kan trænge ind under strukturen.

BLOOM Surface Video:

I dette og det foregående projekt fungerer princippet om digital morfogenese samtidigt, hvor hvert element er lidt anderledes end dets naboer, da dets dannelse bruger data, der er lidt forskellige fra dem, der danner de omkringliggende. Men dette element ændrer også sin form under indflydelse af ikke data, men energier eller egenskaber ved miljøet. Dette princip gør det muligt at integrere et arkitektonisk objekt i det økologiske system på en naturlig måde.

Hvis tidligere arkitektur var inspireret af naturlige former, forsyner naturen arkitekter med sine metoder og teknologier til at arbejde med form og materie. Nu er morfogenese lige så integreret i arkitektonisk morfologi som biologi. Processerne med polymorfisme, spredning, evolution, selvorganisering er allerede et reelt værktøjssæt for en arkitekt, hvis anvendelse gør det muligt mere korrekt at opbygge relationer mellem menneske, kunstigt miljø og natur. Og måske, hvis vi ændrer betragtningsvinklen, så vil vi se, at vi faktisk er kommet langt længere i konstruktionen af levende ting, end vi tror. Kun levende ting vises ikke i genteknologi, men i arkitektur.

Fodnoter

^[1] Hensel, Michael, mod selvorganiserende kapacitet inden for arkitektur med flere præstationer. Teknikker og teknologier i morfogenetisk design, arkitektonisk design bind 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 rollebesætning, 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- center-pompidou-paris /

^[7] MuscleBody, 2005

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

[9] Menges, Achim, Reichert, Steffen Materiel kapacitet: Indlejret lydhørhed, arkitektonisk design: Materiale beregning: Højere integration i morfogenetisk design. Bind 82, nummer 2, s. 52-59, 2012