Arkitektur försöker spegla idéer om den omgivande världen. Under de senaste 20 åren har arkitekter fokuserat på datateknik, fysiska och biologiska processer. Naturvetenskapen och beräkningsteknologier omformar vår förståelse för att vara, och bakom detta, tanken på hur vi kan och ska arbeta med arkitektonisk form och rymd. Detta medför framväxten och utvecklingen av nya verktyg, metoder och metoder, som väsentligt förändrar idén om arkitekturens morfologi, d.v.s. en vetenskap som studerar strukturen i en arkitektonisk form. Om till exempel biologisk morfologi är strukturen i formen av en organism och egenskaper hos dess struktur, och i matematik är det teorin och tekniken för analys och bearbetning av geometriska strukturer baserade på uppsättningsteori och topologi, så är principerna för modern arkitektonisk morfologi finns någonstans mellan biologi och matematik. Om de arkitektoniska formerna från det förflutna kunde betraktas som den slutliga strukturen, måste det nu övervägas genom utveckling av form - morfogenes.
Processer
Under det mesta av sin historia har arkitekturen fascinerats av det slutliga och statiska resultatet. Men med postmodernismens uppkomst uppstod ett annat intresse: arkitektur tas mer och mer med sig av processen att skapa ett projekt. Först var detta collage av hänvisningar till stora historiska stilar, det gamla ordningssystemet etc., sedan rör det sig in i spelfältet med mer abstrakta processer: krafter, energier, ren geometri, som bildade bilden av dekonstruktivism. Vidare är detta spel, som går in i modernitetens omfattning, förkroppsligat i diagrammatiskt tänkande, när presentationer av arkitekter mer och mer liknar instruktioner för att montera och utveckla ett arkitektoniskt objekt.
Ett sådant försök att överföra arkitektur från skaparens subjektiva idéer till det rationella planet för objektiva beslut och uppgifter återspeglar kraven i den nya tiden. Kedjorna med diagram, diagram, förklaringar återspeglar varför och hur det arkitektoniska objektet framträdde. Men till skillnad från postmodernismens praktik, som återspeglar arkitektens irrationella subjektivitet, händer detta på basis av analys av volym, användbara områden, byggnadsarea, orientering mot solen, höjdfördelning, synpunkter, mängd grönska och parkeringsplatser, transport och gångvägar och många andra objektiva faktorer … Till exempel kan du hänvisa till vilket projekt som helst av den berömda BIG, MVRDV eller OMA.
Detta stämmer väl överens med hur våra idéer om vår världs natur har förändrats. Den vetenskapliga bilden av världen har visat att komplexa föremål av livlig och livlös natur är derivat av processer. I dem genereras nya enheter genom en sekvens av transformationsprocedurer - sammanslagning, delning och transformation.
Från att göra till förlossning
Vi hade turen att vara närvarande vid den fantastiska tidpunkten för den globala omstruktureringen av den "görande mannen" till den "genererande mannen". Vad är skillnaden mellan det första och det andra? Den första är baserad på det traditionella sättet att skapa en konstgjord artefakt. Det är när det finns en slutlig bild, plan, beslut och en person genom vissa handlingar uppnår det önskade resultatet. Tänk dig att skapa en superhjälte. Tänk dig sedan en skulptör som är av typen "görare". Först ritar eller skulpterar han en skiss av en framtida skulptur med hjälp av en sitter för att förstå rätt mänsklig plasticitet. Sedan tar han en mejsel och bearbetar en bit sten. Resultatet är ingen nödvändig superhjälte, men hans livlösa reflektion, knappast kapabel.
Detta gäller också när du skapar arkitektur. Till exempel kommer en arkitekt av den första typen först med en bild av en byggnad baserad på subjektiv uppfattning och erfarenhet. Detta är det ideal som arkitekten tycker bör förändra människors liv till det bättre, och därför bör det byggas överallt. Sedan tar han ett vanligt 6x6 meter pelargaller, standardgolv, tegelstenar etc. och sätter denna konstruktör ihop och strävar efter att komma närmare det ursprungliga idealet. Vid utgången är byggnaden lite anpassad till livet, inte bara för att den under processen flyttade sig bort från idealet utan också för att idealet i sig var en arkitektuppfinning, endast indirekt relaterad till den verkliga situationen. En sådan byggnad kan replikeras som den är eller manuellt göra små förändringar, men i alla fall kan den knappast uppfylla den ursprungliga impulsen att göra människors liv bättre.
Men hur fungerar vilda djur? Och hur fungerar en person av den andra typen - en "generativ person" - som hon? Naturens föremål genereras från sammankopplingarna av dess element som agerar på grundval av lagar, regler och begränsningar. Så levande organismer har inte en slutlig bild som de strävar efter, men de har en kombination av effekter från genotypens handlingar, totaliteten av alla gener i en viss organism och ontogenes, den individuella utvecklingen av en organism från början till döden., mestadels tid i överlevnadskampen. Detta leder till bildandet av en individuell organism med sin egen fenotyp, dvs. helheten av alla inre och yttre tecken och egenskaper hos organismen. Således kan man se att handlingar, processer och utveckling är det som naturen har lagt på i kampen för överlevnad. Vid någon tidpunkt blev det uppenbart för människor.
För att klargöra detta uttalande, låt oss återvända till vår superhjälte. För att skapa en riktig superhjälte måste vi utveckla hans genotyp, som kommer att innehålla superegenskaper. Då kommer vi att utveckla den i en kamp för dess existens, förutsatt att dess överlevnad beror direkt på vår överlevnad. Så vi får det nödvändiga och agerande, inte den idealiska superhjälten.
I ett försök att skapa en byggnad som kommer att förbättra människors liv, kommer den "generativa arkitekten" att skapa en genotyp för sin byggnad så att denna byggnad utvecklas under förhållanden nära verkligheten, i enlighet med principerna i genotypen. Vid utgången får vi en byggnad som har anpassats till de omgivande förhållandena och effektivt utför de uppgifter som den var avsedd för. En sådan byggnad kan replikeras som organismer, inte genom kopiering, utan genom generering av nya byggnader med samma eller något modifierad genotyp, vilket ger en stabil befolkning.
Performativitet
Övningen sprider sig alltmer i vilka handlingar som uttrycker en tänkt process i sig är det som förutbestämmer den slutgiltiga kärnan i en artefakt. Så här bestämmer skumningen de grundläggande egenskaperna hos skummet. Faktum är att skumning i sig är både en handling och ett resultat av en handling samtidigt, och det vi kallar "skum" fixar bara det slutliga tillståndet för den handling som äger rum. Detta performativa tillvägagångssätt, när tillverkning är oskiljaktigt från slutresultatet, har blivit ett viktigt inslag i samtida konst och arkitektur. I det här fallet utförs den performativa metoden genom åtgärder som utförs både i verkligheten och i datorprogram som imiterar åtgärder i realtid.
Ett exempel på ett performativt tillvägagångssätt som produceras i verkligheten är konstinstallationen Tape av den kroatisk-österrikiska gruppen Numen / For, utställd över hela världen. Det är inte ett slutprojekt som ska transporteras från plats till plats eller skapas från ritningar, utan en process som använder stora tejpband och enkla procedurer, regler och lokala lösningar som kan ses som mutationer i det underliggande genomet. I det materialiseras material genom handlingar som utförs i en ny miljö till en miljö varje gång unik men har gemensamma rumsliga egenskaper med andra inkarnationer av "Teip".
Miljön används som ett stöd för gradvis odling genom processen att limma först de längsgående tejpen och sedan de tvärgående åtdragningstejpen på tejpen. Således är tejp inte bara ett av de materialalternativ som kan ersättas med något annat om så önskas, utan en integrerad del av processen. Scotch tape är ett material som förutbestämmer de utförda åtgärderna, egenskaperna hos strukturen och den miljö som bildas. Detta är inget annat än processen för embryologisk ontogenes, när en hel organism utvecklas från en cell! Dessutom påverkar förhållandena under vilka en organism utvecklas dess form (fenotyp). Med samma genotyp kan olika tillstånd ge olika organistiska egenskaper, upp till olika kön. I installationer "Teip" ger samma regler, som arbetar under olika förhållanden i stadsmiljön, en annan form av installationer. För att uppskatta kombinationen av gemensamhet och unikhet räcker det att jämföra installationer i Belgrad, Berlin, Melbourne och Wien.
Processen med utseendet på "Tape" kan observeras på exemplet med skapandet av en installation i Moskva:
För att förstå hur det performativa synsättet på arkitektur kan implementeras i datorprogram bör man titta på Daniel Pikers erfarenhet, som deltog i Branching Points-workshopen i Strelka i år (se videon av hans föreläsning). I sin föreläsning på verkstaden pratade han om ett verktyg han utvecklar för arkitekter, där det är möjligt att skapa en form baserad på fysiska interaktioner, där krafter som liknar fysiska krafter appliceras. I detta fall är den slutliga formen ett derivat av processen att balansera alla krafter i systemet.
Algoritmer
Under många år, och särskilt under det senaste decenniet, har ledande arkitekter koncentrerat sig på hur man använder beräkningsteknik för att utveckla algoritmer från vilka en arkitektonisk form produceras. Endast listan över utbildningscentra som undersöker dessa frågor talar för sig själv: 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 utvecklade algoritmerna speglar visionen om hur ett objekt ska genereras, vilka relationer, regler och begränsningar som fungerar i deras system. En sådan process, uttryckt i en algoritm och förseglad i en datorkod, kan representeras som genomet på ett objekt som producerar olika resultat beroende på de externa förhållandena, som i algoritmerna representerar initialdata. Och resultatet av utförandet av algoritmen är den nödvändiga arkitektoniska formen. Denna princip att utforma en arkitektonisk form avslöjar en hel massa möjligheter: processerna för självreglering, anpassning av formen till givna förhållanden, möjligheten att skapa populationer av objekt med olika egenskaper och mycket mer. Detta tillvägagångssätt bestämmer till stor del konceptet parametrisk design, vilket har blivit den viktigaste trenden inom modern arkitektur.
Morfogenes
Utförande av algoritmen under olika förhållanden kan producera hela populationer av relaterade objekt. Dessutom kan befolkningen bestå av både byggnader och strukturella element i en byggnad, som populationer av levande organismer och celler som utgör levande vävnader i kroppen.
I processen för sådan reproduktion kan en annan viktig egenskap hos en sådan naturlig handling som polymorfism manifestera sig - förmågan hos vissa organismer att existera i tillstånd med olika inre strukturer eller i olika yttre former. I arkitektoniska algoritmer kommer detta att se ut som möjligheten att välja ett sätt att bearbeta data baserat på egenskaperna för den inkommande informationen och, beroende på omständigheterna, välja vägen för att generera varje specifikt objekt inom en typ av kapacitet med flera prestanda i arkitektur. Tekniker och
Technologies in Morphogenetic Design, Architectural Design Vol.76 No.2, p.8 ">[1].
Ett exempel på manifestationen av polymorfism är en video som visar hur layouten förändras avsevärt när byggplanens geometri ändras.
På sätt och vis fungerar algoritmen i detta projekt som att slå på och av alla gener beroende på förhållandena som leder till olika tillstånd i organismen.
Skalet på strukturen som skapades vid Branching Points-workshopen på White Tower 2011-festivalen i Jekaterinburg bestod av homogena element. Varje element vikades från ett stålplåt för att likna en pyramid. Elementens veck i ett rutmönster riktades antingen i en riktning eller i motsatt riktning från skalets yta. Således manifesterades polymorfism inte i formen utan i elementens orientering. Denna princip gjorde det möjligt att skapa en styv självbärande struktur, där elementen, med sin stora och stora krökning av skalet i en godtycklig form, inte störde varandra.
I stadsplanering tillåter morfogenesprincipen flexibel planering av territorier. Ett exempel är projektet från Berlage Institute (Rotterdam, Nederländerna), där staden Phoenix studerades. Den prediktiva modellen för området utvecklades på grundval av strålkartan över ökenmarken, på den plats där ett nytt bostadsområde ska visas. Beroende på strålningsnivån bildas konturer av bostäder så att utsläppen är minimala för varje enhet. Så här ser olika bostadsfastigheter ut. Varje bostadsområde visar sig inte bara vara olika i storlek och form utan innehåller också olika aktivitetsprogram och olika former av organisation. [2].
För att förstå hur den nya morfogenesen manifesterar sig i utvecklingen av arkitektoniska strukturer, kan man bara hänvisa till erfarenheterna från Emergent Technologies and Design-programmet från Architectural Association i London. De undersökte hur datorkod, matematik, fysiska lagar, material och avancerad tillverkningsteknik tillsammans kan skapa nya, tidigare otänkbara komplexa materialstrukturer.
Ett exempel på hur morfogenesen hos ett helt föremål beror på morfogenesen hos dess delar är AA ComponentMembranes takterrassskjulprojekt, som designades, beräknades, tillverkades och installerades på bara 7 veckor. Baldakinen måste vara tillräckligt väl skyddad från vind och regn, samtidigt var det nödvändigt att minimera den horisontella vindbelastningen på grund av den svaga stödkonstruktionen och inte hindra utsikten från taket[3]… I det här fallet måste baldakinen ha förmågan att skugga på olika sätt vid olika tider på året vid olika tider på dygnet. Formen på varje element i baldakinen bestämdes genom att enas om alla dessa kriterier.
Baldakinens struktur består av en uppsättning element. För varje typ av baldakinselement valdes det bästa materialet för att fullgöra sin roll: motstånd mot vind, tyngdbelastning, skuggning. För detta gjordes en parametrisk modell som gjorde det möjligt att genomföra den evolutionära processen för att hitta en optimal lösning. I slutändan resulterade denna digitala morfogenes i en baldakin bestående av 600 olika strukturelement och 150 olika membranformer.
Deras andra projekt, Porous Cast, undersökte kiselalger och radiologer. Kiselalger är encelliga eller koloniala alger. Cellen är packad i karakteristiska och mycket olika cellväggar som är impregnerade med kvarts. Det radiolariska skelettet består av kitin och kiseloxid som bildar en porös yta. Den porösa massan av dessa två typer av celler erbjuder en intressant modell för differentierad vägggjutning, vilket ger nya specifika arkitektoniska möjligheter, såsom permeabilitet för luft, ljus, temperatur och mer. Den första fasen av experimentet bestod av gjutning av gips mellan uppblåsta kuddar, vilket uppnådde den form som är inneboende i det naturliga mineraliserade skelettet av celler. Sedan genomfördes fysiska experiment och digital analys av luftflöde och belysning för att avslöja förändringar i egenskaper beroende på olika egenskaper hos formen, såsom cellens storlek och deras permeabilitet. Det slutgiltiga målet för projektet var att skapa ett produktionssystem som kan organisera sig själv och skapa en vägg med olika egenskaper i olika delar av den.[4]… Detta tillvägagångssätt gör det också möjligt att sprida sig - spridning av kroppsvävnad genom multiplikation av celler, uttryckt i detta fall i förmågan att odla en vägg med olika egenskaper genom en process.
I skalprototyperna som skapades vid Branching Point: Interaction-workshopen i augusti 2011 manifesterades parametrisk morfogenes inte i form av element utan i länkarnas geometri. Designkonceptet utvecklades av Daniel Piker, skaparen av Kangaroo-plugin för Grassopper och Dimitri Demin. I modellen, genom att simulera fysiska interaktioner, fördelas punkter över en yta med dubbel krökning för att på ett enhetligt sätt fylla det hela och bilda trianglar med maximal möjlig sidojämnhet. Redan i den fysiska modellen sammanfogas identiska likbentade trianglar med små elastiska bindningar och, när minimiytan spänns, bildar en given yta med ett minimiavstånd mellan elementen.
Variabilitet
Dessa exempel visar hur ett morfogenetiskt tillvägagångssätt kan användas för att skapa en form som odlas i en miljö, men ändå ändlig och statisk. Samtidigt kan en av de grundläggande principerna för en levande organism, när en cell deformeras och därigenom förändrar hela organismen, användas i arkitekturen, i vilket fall anpassningen går från projektet till det verkliga livet i byggnad.
Prototypen för en deformerbar byggnad, vars form reagerar på förändringar i förhållandena, kan vara Muscle NSA (NonStandardArchitectures) -projektet som skapats av forskargruppen Hyperbody.[5] under ledning av Kas Osterhuis vid Technical University of Delft (TUDelft, Nederländerna). År 2003 ställdes en prototyp av en byggnad ut i Centre Pompidou, där ett pneumatiskt membran vilar på ett nätverk av industriella "muskler" som bildar triangulära celler. Musklerna drar sig samman och slappnar av oberoende, samordnar i realtid med det allmänna kontrollprogrammet och deformerar därmed hela paviljongens volym. Paviljongen svarar med hjälp av sensorer placerade runt den, som reagerar på människors rörelse på olika sätt[6]… 2005 skapade Hyperbody nästa version, Muscle Body, där systemet för samordnat arbete för alla muskler förbättrades, vilket gjorde det möjligt att bibehålla formen på ett sträckt lycramembran, liknande det som används i sportkläder. Musklerna ändrar markisens geometri, komprimerar och sträcker olika delar av tyget och ändrar därmed deras tjocklek och transparens. Paviljongen reagerar på hur människor kommer in: den förändrar belysningen och det genererade ljudet, i enlighet med besökarnas rörelse[7]… Således blir miljöegenskaperna dynamiska och oskiljaktiga från själva byggnadens natur.
Att gå i denna riktning är det möjligt att skapa morfogenetiska strukturer, där varje element kan oberoende, men i överensstämmelse med sina grannar, ändra sin form så att miljöegenskaperna, såsom belysning, temperatur, luftflöde, färg, struktur och mycket mer mer kommer att förändras. Och om detta är kopplat till den naturliga principen om flexibilitet och elasticitet i levande materia, så går vi till en annan nivå av livsmiljöbildning.
Ett exempel på sådan icke-mekanisk deformation är Shape Shift-projektet, där skalelement är utformade som deformeras under påverkan av elektricitet. Tillsammans experterar Institutionen för arkitektonisk automatisering vid ETHZ och schweiziska federala laboratoriet för materialvetenskap och teknik på EMPA med en elektroaktiv polymer (EAP) som drar ihop sig och expanderar beroende på spänningen som appliceras på den. Deras membran är en sandwich av flera lager material. När arean av EPA-skiktet minskar, deformeras hela membranet på grund av skillnaden i områden mellan de nedre och övre membranskikten.[8].
ShapeShift-projektvideo:
En annan men mycket viktig typ av deformation är den direkta reaktionen av element till förändringar i miljön genom de inneboende egenskaperna hos material och struktur. Det är en autonom och självorganiserande process. Det låter dig skapa skal som fungerar som hud, där varje cell är känslig för förändringar i miljön bättre än en högteknologisk konstruktion, som består av många olika delar.
Installationen "HygroScope - Meteosensitive Morphology", skapad av Achim Menges i samarbete med Stefan Richert, bygger på denna princip. De undersökte egenskaperna hos en barrträd för att öppna och stänga när luftfuktigheten förändras. De hygroskopiska egenskaperna hos träfibrer gör det möjligt för dem att absorbera vätska och torr, genomgå denna cykel många gånger utan skador. Därefter skapades en struktur av tunna lager, vars anisotropa egenskaper gör att plattan snabbt kan vridas i en riktning. Således är skalets reaktion på förändringar i miljöns egenskaper fysiskt programmerad. [9].
HygroScope-video - Centre Pompidou Paris:
Det senaste exemplet är BLOOM-installationen som skapats av arkitektstudion dO | Su. Ytan består av element av samma typ, som är bimetallplattor. Bimetal, när det värms upp från direkt solljus, börjar böjas och öppnar därmed porerna i skalet och låter frisk luft tränga in under strukturen.
BLOOM Surface Video:
I detta och det tidigare projektet fungerar principen för digital morfogenes samtidigt, där varje element skiljer sig något från sina grannar, eftersom dess bildning använder data som skiljer sig något från de som bildar de närliggande. Men detta element ändrar också sin form under påverkan av inte data utan energier eller egenskaper hos miljön. Denna princip gör det möjligt för ett arkitektoniskt objekt att integreras i det ekologiska systemet på ett naturligt sätt.
Om tidigare arkitektur inspirerades av naturliga former, förser naturen nu arkitekter med sina metoder och tekniker för att arbeta med form och materia. Nu är morfogenes lika integrerad i arkitektonisk morfologi som biologi. Processerna med polymorfism, spridning, evolution, självorganisation är redan en verklig verktygslåda för en arkitekt, vars användning gör det möjligt att mer korrekt bygga relationer mellan människa, artificiell miljö och natur. Och kanske, om vi ändrar betraktningsvinkeln, kommer vi att se att vi faktiskt har avancerat mycket längre i konstruktionen av levande saker än vi tror. Endast levande saker visas inte i genteknik, utan i arkitektur.
Fotnoter
[1] Hensel, Michael, mot självorganiserande och multipel prestandakapacitet i arkitektur. Teknik och teknik i morfogenetisk design, arkitektonisk design vol. 76 nr 2, s. 8.
[2] Wiley, John Morphogenetic Urbanism. Arkitektonisk design: digitala städer, s.65
[3] Hensel, Michael, Menges, Achim, Weinstock, Michael. Computational Morphogenesis, Emergent Technologies and Design, 2009, s. 51-52.
[4] Porös skådespelare, 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 Materialkapacitet: Inbäddad respons, Arkitektonisk design: Materialberäkning: Högre integration i morfogenetisk design. Volym 82, utgåva 2, s. 52–59, 2012
Kronologi över händelserna i BRANCH POINT-projektet:
2010, juli. Den första workshopen och föreläsningarna om Branching Point on the Arrow
2011, januari. Workshop och föreläsningar på Artery 2010-festivalen
2011, januari. Workshop och föreläsningar på festivalen ARCHITECTURE OF MOVEMENT 2010 (YAROSLAVL)
2011, Augusti. Installation av BranchPointActSurf
2011 r., Maj. En serie föreläsningar "5.5 grenar" på ArchMoscow 2011
2011, Oktober. Workshop bestående av 4 kluster och föreläsningar GRANSPUNKT: INTERAKTION
2011, november. Workshop på White Tower 2011-festivalen i Jekaterinburg
2012 februari. Gemensam workshop och föreläsningar SO-SOCIETY_2 på "Golden Capital 2012" -festivalen i Novosibirsk.
2012, mars. Verkstadsbehandling. "Parametrisk arkitektur" på VKHUTEMAS-galleriet, Moskva
archi.ru/events/extra/event_current.html?eid=6060
2012, Mars. Workshop och föreläsningar i Krasnoyarsk på inbjudan av 1ln-gruppen 2012
branchpoint.ru/2012/04/03/vorkshop-digital-fabrication-v-krasnoyarske/
