参数化设计:在算法中失去了什么

Patrik Schumacher和参数化设计的奉献者已经接受了未来造型的能力。但其改善建筑性能的真正潜力仍未实现。

作者: WITOLD RYBCZYNSKI

保罗法灵顿

曾几何时,建筑学院展示了离子资本和文艺复兴时期门户网站的石膏模型,以启发他们的学生。今天访问任何学校,你可能会遇到一个走廊或站在建筑物外面的结构,类似于由互锁的激光切割胶合板制成的巨型三维拼图。这种建筑,与旧石膏模型一样具有标志性,是该学院当前建筑迷恋 – 参数化设计课程的产物。

Google 参数化设计和您将找到的第一个网站不是维基百科条目,而是博客,重新思考架构。作者,一位名叫Jaroslaw Ceborski的波兰建筑师,对定义相当模糊,但他热情地写道:“用其他参数和算法设计的东西很容易区分,所以它给了我们一个信息,’我是当代的,我被重新考虑过。”

除了纠结的语法,Ceborski抓住了参数化设计的关注点,创造了新的“当代”形式,在学生项目中经常出现,而在时尚精品店,前卫公寓和高档百货商店的外墙中则不那么频繁。其中一个最大的建筑案例是日本横滨的外国办公室建筑公司的邮轮码头,这个码头的蜿蜒曲面据说受到传统波浪画的启发。根据美国建筑师协会加利福尼亚理事会的参数设计入门,该项目证明“与一系列想象或感知参数相关的复杂建筑形式可以大规模地组织和构建,具有动态的,真实的结果。”

“想象或感知的参数”听起来很随意。实际上,基于参数化建模的算法似乎随意改变,并且可以快速生成设计者可以选择的各种形式。也许这就是为什么参数化设计如此受学生欢迎的原因。Renzo Piano,Hon。FAIA 曾经告诉过建筑实录,“你知道,计算机变得如此聪明,以至于它们看起来有点像那些你按下按钮的钢琴,然后它就会发出cha-cha然后是一个伦巴舞。你可能打得非常糟糕,但你觉得自己是个伟大的钢琴家。“

即使在有经验的人手中,参数化程序也会产生令人震惊的无纪律结果。2010年广州歌剧院由Zaha Hadid,Hon。FAIA是填缝行业的典范。哈佛大学历史学家Antoine Picon,“ 建筑数字文化”一书的作者,观察到“计算机将几乎所有正式选择转变为可行的建设性组合的能力强化了建筑师提供表格的可能性,而不必过多地担心其结构含义。”这种戏剧的缺点,他也是他指出,除了高昂的建筑成本和填缝问题之外,所产生的形态形式对过去都是遗忘的。这为参数化设计的建筑提供了最新的质量。虽然它们看起来像科幻未来主义,但它们也是奇怪的一维,没有什么比昨天的未来愿景更快。请问儒勒凡尔纳。

Zaha Hadid在中国广州歌剧院的四层大堂的俯视图,其蜿蜒的形状是由计算机生成的。
Virgile Simon Bertrand来自中国Zaha Hadid广州歌剧院的四层大堂的视图,其蜿蜒的形状是由计算机生成的。

并非所有参数化设计的建筑都是“建筑重新考虑的”。在NIAlas Grimshaw,AIA和Norman Foster,Hon。FAIA,计算工具被用于主流现代主义的服务,如格里姆肖在伦敦的滑铁卢国际航站楼的弯曲结构,或美国艺术博物馆的福斯特起伏的庭院屋顶和华盛顿特区的国家肖像画廊。

新加坡FAIA滨海湾金沙的艺术科学博物馆Moshe Safdie的球形几何形状基于一系列螺旋形和会聚弧形。据Safdie负责人Jaron Lubin所说,第一个参数研究是在图形软件Maya上完成的。AIA。“团队建立了模型,以便人们可以调整隔离的几何参数,以便非常快速地测试不同的设计选项。”后来,建筑师转移到Rhino,与全球设计公司Arup的结构工程师分享3D信息,将信息推入GenerativeComponents,一个与建筑信息模型集成的参数程序。

然后是Patrik Schumacher

,他提倡(笨拙地)称之为“参数主义”,不仅仅是一种有用的工具,而且是一种全新的建筑,一种新的美学的推动者。参数主义意味着没有更多的轴,没有更多的规律性,没有更多的对称性 – 没有任何东西可以说是过去伟大的建筑。“他避免重复,避免直线,避免直角,避免角落,避免简单重复元素,”他在为2008年威尼斯建筑双年展撰写的定义宣言中提出建议。“混合,变形,去区域化,变形……认为所有形式都具有参数可塑性。”这样说,参数主义听起来好像与味道有关而不是解决问题。

舒马赫将参数主义描述为对日益异质化的社会的刻意回应。他写道:“我们的任务是开发一个建筑和城市曲目,以创造复杂的,多中心的城市领域,这些领域密集分层,并且不断区分。”

社会变得更加分散和异质是无可争辩的,但是一个支离破碎的公众想要或需要的结论 – 一个支离破碎的架构让我感到特殊。现代社会的特征不是混乱,而是电影,音乐,娱乐,信息,食物和服饰等选择的混乱。难怪我们拥有如此广泛的建筑设计:传统和前卫,熟悉以及不寻常,笛卡尔以及形态。Parametricism可能是一个答案,但究竟是什么问题尚不清楚,但它肯定不是答案。

克里斯托弗亚历山大的书,形式综合注释,包括此图,旨在说明设计问题如何具有一系列在独立子系统中运行的链接变量。
克里斯托弗亚历山大的书,形式综合注释,包括此图,旨在说明设计问题如何具有一系列在独立子系统中运行的链接变量。

是否最有效地使用参数化软件来生成不寻常的形式?自1963年Ivan Sutherland发明Sketchpad(CAD的祖先)以来,建筑师一直在考虑如何最好地使用计算机。两年后,在波士顿建筑中心举办了一场关于“建筑与计算机”的开创性会议。出席会议的有诸如沃尔特·格罗皮乌斯,耶鲁的Serge Chermayeff,结构工程师William LeMessurier以及麻省理工学院人工智能实验室联合创始人马文·明斯基等名人。建筑师想象计算将在设计过程中接管重复操作,但明斯基(正确地)预测计算机存储的更多。“我们可以使用计算机来执行一个不仅更乏味的程序,”他说,“但比我们可以问人类的任何事情都要复杂,

复杂性正是克里斯托弗亚历山大的关注,同年克里斯托弗亚历山大出版了“形式合成笔记”,一本带有雄心勃勃信息的小书。“我的主要任务是表明问题的模式与设计一个能解决这个问题的物理形式的过程之间存在着深刻而重要的潜在结构对应关系,”亚历山大宣称。他的论点是,任何设计问题都可以合理地分解为功能需求的重叠子集,并且这些集合具有层次关系。他给了一个水壶作为一个例子,并列出了21个特定的模式,这些模式决定了它的设计:“在炎热的时候一定不难拿起”,“它不能在蒸汽的厨房里腐蚀,”“这一定不难充满水,“等等。

亚历山大的要求,或他所称的“失配变量”,遵循参数的字典定义 – “形成定义系统的集合之一的可测量因子,或设定其操作的条件” – 但他的方法是参数的与舒马赫的意义不同。亚历山大不想简单地创造更复杂的形式,他想解开设计问题的复杂性。

在本书的附录中,亚历山大概述了一个映射设计问题要求的数学模型。他很自然会转向计算,因为他从剑桥获得的双学位是数学和建筑。他和专门研究信息技术的工程师马文·曼海姆(Marvin Manheim)撰写了一份IBM 7090计划,该计划作为麻省理工学院的研究报告发表,名为“HIDECS 2:用于分层分解的计算机程序,具有相关的线性图”。

作为一名学生,我吞噬了关于形式综合的笔记和一个同学,我抓住了这个程序,打算在我们的论文项目中使用它。HIDECS 2是用Fortran编写的,我记得很费力地将信息输入到一堆穿孔卡上。但是,我们无法让程序运行。沮丧的是,我们用旧的方式回去工作,用柔软的铅笔和黄色的痕迹。我后来被告知 – 我不知道这是否属实 – HIDECS 2只是有太多故障。

奇怪的是,亚历山大本人对建筑中使用计算机持严肃的态度。他无法参加波士顿会议,但他确实为会议提供了一篇反传统的论文。“在建筑和环境设计的目前的状态,几乎没有任何问题尚未作出这样的明确定义的方式来表现出的复杂性,它实际上需要使用电脑,“他写道。亚历山大在建筑师对计算的迷恋中看到了真正的危险。“以一种计算机可用于解决问题的方式陈述问题的努力将扭曲你对问题的看法。它将允许您只考虑可以编码的问题的那些方面 – 并且在许多情况下这些是最微不足道和最不相关的方面。“这仍然可以作为对当今热切参数主义者的警告。

自亚历山大写道以来,计算机在建筑中的不同应用已经出现:建筑模拟。该计算工具模拟建筑物在诸如结构,能量,采光,人工照明和声学等方面的性能。我问宾夕法尼亚大学TC Chan建筑模拟与能源研究中心主任Ali Malkawi,参与式设计在他的领域扮演了什么角色。“在建筑能源相关领域,参数化设计目前正用于寻找外墙设计中的节能解决方案,相对于照明的最佳窗户尺寸以及其他类似应用,”他说。“它仍然非常基础而且并不普遍。大部分是学术界在实验课上以及一些顾问中使用过的。“

在他自己的2004年研究论文中,Malkawi描述了一种模拟自然演化过程的遗传算法如何与计算流体动力学相结合,以评估和优化热性能和通风方面的不同设计方案。但是,他提醒说,基于性能目标的计算机生成设计在未来仍有一段距离。“由于基于物理的基本算法集成问题还远未解决,参数化设计无法提供全面的解决方案。”

Malkawi的意思是,当前的建筑模拟分别处理环境领域,如供暖,空调,通风和采光,而不是整体整体。此外,虽然热量和光线的模型相对简单,但自然通风这一现象 – “绿色”建筑物的主要部分 – 具有许多不可预测的外部变量,并且迄今为止抵制精确建模。今天的建筑性能模拟的另一个限制是亚历山大称之为“明确定义的问题”的缺乏 – 即缺乏连贯的数据。例如,很容易确定墙壁的R值或表面的反射率,但整个建筑物的动态能量性能也取决于其占用者的行为:打开和关闭窗户,打开灯开关然后,升降百叶窗,调节恒温器。对人类行为建模的研究仍处于起步阶段。

在参数化的变幻莫测和建筑模拟的分析精度之间的某个地方就是圣杯:根据建筑物实际表现的数据以及人们在其中的实际行为方式所获得的数据进行设计。这需要整合建筑物模拟,创建不同领域之间的互动,结合无数变量,最重要的是,设计一种动态方法,解决人类行为的变幻莫测,无论是时间还是个人之间。

即使可以获得这种模型的数据,问题仍然是解决“定义不明确的问题”的巨大困难 – 这是建筑物是什么 – 不会压倒解决方案,以及所需的计算复杂性是否是易于管理,更不用说实惠了。不要把软铅笔和黄色痕迹收起来。

Witold RybczynskiWitold Rybczynski

Witold Rybczynski,Hon。FAIA,宾夕法尼亚大学建筑学荣誉教授。他为“ 大西洋”,“纽约客”,“纽约书评”“纽约时报”做出了贡献。2007年Vincent Scully奖的获得者,他在2014年获得了国家设计博物馆Cooper-Hewitt的国家设计设计奖。他的最新着作是查尔斯顿幻想

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