非线性建筑 参数化设计

人们往往忽视最普通的自然现象，比如自然界中的万物都人们往往忽视最普通的自然现象，比如自然界中的万物都是非规则的形状便是一例。无论植物、生物还是动物，包括人是非规则的形状便是一例。无论植物、生物还是动物，包括人本身在内，其形状没有一个是规则状的。但是，在人类世界中，本身在内，其形状没有一个是规则状的。但是，在人类世界中，人造物大部分却都是规则规范的几何形体，建筑更是如此。原人造物大部分却都是规则规范的几何形体，建筑更是如此。原因之一可能与人类坚信欧几里德几何理论有关，因之二也许因因之一可能与人类坚信欧几里德几何理论有关，因之二也许因为人类生产能力有限，技术条件不够，因而，依靠仅有的生产为人类生产能力有限，技术条件不够，因而，依靠仅有的生产技术能力只能制造出简单标准的人造物体。技术能力只能制造出简单标准的人造物体。20世纪中叶开始，非线性科学理论的不断发明，突破了线世纪中叶开始，非线性科学理论的不断发明，突破了线性科学对人类的束缚，人们对欧几里德几何体系产生了怀疑，性科学对人类的束缚，人们对欧几里德几何体系产生了怀疑，影响到人类产品制造业，则表现为产品形态的非标准化。模糊影响到人类产品制造业，则表现为产品形态的非标准化。模糊理论、混沌学、耗散结构理论、涌现理论、非标准数学分析等理论、混沌学、耗散结构理论、涌现理论、非标准数学分析等理论的建立，给人们展现了远离平衡态下的动态的稳定化有序理论的建立，给人们展现了远离平衡态下的动态的稳定化有序结构；揭示了自然界丰富的复杂性潜力；清除了时间与空间的结构；揭示了自然界丰富的复杂性潜力；清除了时间与空间的二元对立，表现了时空统一共呈的状态；歌颂了高度的连续性二元对立，表现了时空统一共呈的状态；歌颂了高度的连续性与流动性。建筑物也象其它人造物一样受这些新的科学理论的与流动性。建筑物也象其它人造物一样受这些新的科学理论的影响，开始摆脱规则标准几何形体的枷锁，走向非线性的发展影响，开始摆脱规则标准几何形体的枷锁，走向非线性的发展道路，可以推测，其目标将是向着接近自然万物的方向。道路，可以推测，其目标将是向着接近自然万物的方向。概况 关于运用数字技术进行建筑设计这一主题，先锋建筑师及激进的建筑学院从1990 年代中叶开始进行探索，经过10多年的时间，今天已经普及到了世界各地建筑学院的教育以及越来越多的建筑设计事务所的项目实践中。目前，这一建筑设计的变革具有3 个方面的新趋势：1.从热衷于虚拟形象的生成发展到运用参数化方法进行实际项目的设计；2.运用各种软件技术对复杂形体的建造材料及构造细节的物质性研究；3.将软件技术运用到更大尺度的城市设计上。本期在文章及实例的选择上也正是试图反映上述3种建筑设计的新趋势。目录：目录：1.1.关于非线性与建筑关于非线性与建筑 2.2.关于参数化设计关于参数化设计 3.3.得勒兹的哲学思想对非线性建筑的影响得勒兹的哲学思想对非线性建筑的影响 4.4.非线性建筑赏析非线性建筑赏析 5.5.结语结语非线性的含义 “非线性非线性”一词来自于非线性科学，即复杂科学，一词来自于非线性科学，即复杂科学，它完全不同于发源于牛顿原理的现代经典线性科学，它它完全不同于发源于牛顿原理的现代经典线性科学，它可以对动态、不规则、自组织、远离平衡状态等现象进可以对动态、不规则、自组织、远离平衡状态等现象进行合理地阐述，是人类对自然及社会的一种全新的认识行合理地阐述，是人类对自然及社会的一种全新的认识理论。理论。1997年，查尔斯年，查尔斯詹克斯应邀作为英国詹克斯应邀作为英国AD杂志杂志129期的期的客座主编，该期杂志的序言标题为：客座主编，该期杂志的序言标题为：“非线性建筑：新科学非线性建筑：新科学=新建筑？新建筑？”，詹克斯在文中简述了科学界新的复杂科学（即非，詹克斯在文中简述了科学界新的复杂科学（即非线性科学），已经取代了发源于牛顿经典理论的旧的现代线性线性科学），已经取代了发源于牛顿经典理论的旧的现代线性科学，尽管科学家们对非线性理论还未达成一致的看法，但是，科学，尽管科学家们对非线性理论还未达成一致的看法，但是，非线性科学所揭示出的关于宇宙的事实让人类认识到，宇宙其非线性科学所揭示出的关于宇宙的事实让人类认识到，宇宙其实要比牛顿、达尔文及其他人设想的更具活力、更自由、更开实要比牛顿、达尔文及其他人设想的更具活力、更自由、更开放、更具自组织性放、更具自组织性；接着，文章指出了新的非线性科学在建筑；接着，文章指出了新的非线性科学在建筑界已有相对等的新的建筑形式，如毕尔巴鄂古根海姆博物馆，界已有相对等的新的建筑形式，如毕尔巴鄂古根海姆博物馆，辛辛纳提阿罗诺夫中心，柏林犹太人博物馆扩建；并预言，非辛辛纳提阿罗诺夫中心，柏林犹太人博物馆扩建；并预言，非线性建筑将在复杂科学的引导下，成为下一个千年的一场重要线性建筑将在复杂科学的引导下，成为下一个千年的一场重要的建筑运动。的建筑运动。当时，詹克斯之所以把上述当时，詹克斯之所以把上述3个建筑称作非线性建筑，是个建筑称作非线性建筑，是因为因为“它们部分地通过计算机非线性的方法生成出来它们部分地通过计算机非线性的方法生成出来”。从今。从今天的观点来看，尽管这天的观点来看，尽管这3个建筑均称不上真正的非线性建筑，个建筑均称不上真正的非线性建筑，但詹克斯关于但詹克斯关于“非线性科学对建筑设计的影响将带来一场新的非线性科学对建筑设计的影响将带来一场新的建筑运动建筑运动”这一预言，却实实在在正在发生。这一预言，却实实在在正在发生。事实上，建筑设计可看作一个事实上，建筑设计可看作一个复杂系统，众多外部及内在因素的复杂系统，众多外部及内在因素的综合作用决定设计结果。我们可以综合作用决定设计结果。我们可以把各种影响因素看成参（变）量（把各种影响因素看成参（变）量（Parameter），并在对场地及建筑），并在对场地及建筑性能（性能（Performance）研究的基础）研究的基础上，找到联结各个参（变）量的规上，找到联结各个参（变）量的规则，进而建立参数模型（则，进而建立参数模型（Parametic Model），运用计算机软件技术生），运用计算机软件技术生成建筑体量、建筑空间或结构形式，成建筑体量、建筑空间或结构形式，且可以通过改变参（变）量的值，且可以通过改变参（变）量的值，获得多解及动态的设计方案。获得多解及动态的设计方案。如果我们承认建筑设计是一个如果我们承认建筑设计是一个复杂系统，设计过程中各个参数按复杂系统，设计过程中各个参数按某种规则的集合则是一个动态稳定某种规则的集合则是一个动态稳定结构，设计结果只不过是过程中某结构，设计结果只不过是过程中某阶段的动态结构形态的定格记录。阶段的动态结构形态的定格记录。这一动态结构的形态是建筑设计过这一动态结构的形态是建筑设计过程这一复杂系统的写照，它必然反程这一复杂系统的写照，它必然反映各个参（变）量之间游牧状映各个参（变）量之间游牧状（Nomadic）的互相关联，因而，）的互相关联，因而，其形态也会呈现出一种非线性的存其形态也会呈现出一种非线性的存在状态，这样，作为结果的建筑形在状态，这样，作为结果的建筑形态将超出经典的欧基里德几何体系态将超出经典的欧基里德几何体系而产生出一种流动性的非线性体，而产生出一种流动性的非线性体，它是对各种复杂问题的解答，表现它是对各种复杂问题的解答，表现出建筑的复杂性。出建筑的复杂性。从这一角度讲，非线性体量的从这一角度讲，非线性体量的建筑设计称为建筑设计称为“非线性建筑非线性建筑”。经过以上的介绍，我尝试把现代主义建筑经过以上的介绍，我尝试把现代主义建筑跟非线性建筑在各个方面进行了对比：跟非线性建筑在各个方面进行了对比：参数化设计实际上就是要找到一种关系或称规则，把影响设计的主要因素参数化设计实际上就是要找到一种关系或称规则，把影响设计的主要因素组织到一起（这里把影响建筑设计的因素看作参（变）量或参数），形成参数组织到一起（这里把影响建筑设计的因素看作参（变）量或参数），形成参数式或者叫参数模型，并用计算机语言进行描述，通过计算机技术把参量及变量式或者叫参数模型，并用计算机语言进行描述，通过计算机技术把参量及变量数据信息转化成图像，这个结果就是设计的雏形。数据信息转化成图像，这个结果就是设计的雏形。参数模型给建筑设计带来了灵活性，给参数模型给建筑设计带来了灵活性，给设计结果带来了更大的可控性。当设计的条设计结果带来了更大的可控性。当设计的条件或设计想法改变的时候，可以修改参数模件或设计想法改变的时候，可以修改参数模型得到新的结果，当变量的大小值改变的时型得到新的结果，当变量的大小值改变的时候，可以不用改变参数模型而只改变输入信候，可以不用改变参数模型而只改变输入信息就可得到新的结果，结果变得可控。息就可得到新的结果，结果变得可控。在传统的设计中，要把一个想法变成最后的设计结果，完全靠人脑想像在传统的设计中，要把一个想法变成最后的设计结果，完全靠人脑想像获得建筑形状，会受到局限；而参数化设计，想法和思路借助于逻辑分析及获得建筑形状，会受到局限；而参数化设计，想法和思路借助于逻辑分析及关系规则来实现，当建筑师分析和研究设计条件时，就是在寻找逻辑关系，关系规则来实现，当建筑师分析和研究设计条件时，就是在寻找逻辑关系，他并没有一开始就把概念变成形象，而是通过逻辑关系的控制作用，最终得他并没有一开始就把概念变成形象，而是通过逻辑关系的控制作用，最终得到设计形体，建立逻辑关系的过程也会改变最初的思路和概念。到设计形体，建立逻辑关系的过程也会改变最初的思路和概念。这个逻辑关系是抽象的，德勒兹称之为抽象的机器。这个抽象的机器这个逻辑关系是抽象的，德勒兹称之为抽象的机器。这个抽象的机器比较形象地说，就是在一端输入条件，另外一端输出形象。建筑师的主要比较形象地说，就是在一端输入条件，另外一端输出形象。建筑师的主要任务现在转变了，转变成设计抽象的机器，即设计参数模型，设计逻辑关任务现在转变了，转变成设计抽象的机器，即设计参数模型，设计逻辑关系，传统意义上建筑师的概念和思路，就被逻辑关系所代替，这样，设计系，传统意义上建筑师的概念和思路，就被逻辑关系所代替，这样，设计再也不是一对一的设计，而是建立起一个抽象的机器，你可以不断地输入再也不是一对一的设计，而是建立起一个抽象的机器，你可以不断地输入新的信息，得到新的结果，多种因素，多样的结果。另一个值得注意的问新的信息，得到新的结果，多种因素，多样的结果。另一个值得注意的问题是，由于参数模型只涉及到影响建筑设计的主要的因素，这样得到的结题是，由于参数模型只涉及到影响建筑设计的主要的因素，这样得到的结果，还需要考虑其他没有涉及到的影响设计的因素，因而还需进行修改、果，还需要考虑其他没有涉及到的影响设计的因素，因而还需进行修改、发展和演化，从而得到最后的设计。发展和演化，从而得到最后的设计。非线性建筑不仅在理论上遵循非线性复杂科学理论，并且在思想非线性建筑不仅在理论上遵循非线性复杂科学理论，并且在思想上以非线性哲学思想为基础。伟大的后现代哲学家吉尔上以非线性哲学思想为基础。伟大的后现代哲学家吉尔德勒兹德勒兹(GillesDeleuze)的去中心学说、非整体化思想、推崇即刻性与偶然性的去中心学说、非整体化思想、推崇即刻性与偶然性的观念为非线性建筑找到思想依据，特别是德勒兹对的观念为非线性建筑找到思想依据，特别是德勒兹对“褶子褶子”、“平平滑滑”、“图解图解”、“生成生成”等概念的哲学解释，更是直接给非线性建等概念的哲学解释，更是直接给非线性建筑提供了形体创造的途径。正如荷兰建筑师筑提供了形体创造的途径。正如荷兰建筑师BenvanBerkel(UNStudio)所说：所说：“建筑学与科学有了令人惊喜的结建筑学与科学有了令人惊喜的结合点，这完全归功于德勒兹及他的注释在我们职业内部转换所产生的合点，这完全归功于德勒兹及他的注释在我们职业内部转换所产生的巨大吸引力巨大吸引力”。甚至可以说，德勒兹理论是当今非线性建筑的。甚至可以说，德勒兹理论是当今非线性建筑的“圣经圣经”。德勒兹是法国后现代哲学家，德勒兹是法国后现代哲学家，“被公认为是创造概念的大师，被公认为是创造概念的大师，他创造概念的方式独特，在不他创造概念的方式独特，在不同领域之间追踪概念，让这些同领域之间追踪概念，让这些领域既保持相互沟通，又有相互间的差异领域既保持相互沟通，又有相互间的差异”。他的哲学思。他的哲学思想，特别是想，特别是“褶子褶子”、“平滑平滑”、“图解图解”、“生成生成”4 4 个哲学概念，个哲学概念，1990 1990 年代之后直接影响到先锋建筑师年代之后直接影响到先锋建筑师们看待和解决问题的方式。们看待和解决问题的方式。吉尔吉尔德勒兹（德勒兹（Gilles Louis Rn Deleuze1925-1995)褶子思想是德勒兹通过巴洛克风格的启示，对莱布尼茨单子理论创褶子思想是德勒兹通过巴洛克风格的启示，对莱布尼茨单子理论创造性阅读及诠释而创造出来的哲学概念。造性阅读及诠释而创造出来的哲学概念。19861986年，德勒兹出版了年，德勒兹出版了褶子：褶子：莱布尼茨和巴洛克莱布尼茨和巴洛克一书。德勒兹在书中提出了一个褶子的世界，在这一书。德勒兹在书中提出了一个褶子的世界，在这个世界中，时间和空间随着物质的折叠（个世界中，时间和空间随着物质的折叠（FoldingFolding）、展开和再折叠而）、展开和再折叠而生成。他提出，弯曲（生成。他提出，弯曲（InflectionInflection）是褶子形成的理想基本元素，可被）是褶子形成的理想基本元素，可被视为视为“纯粹的关于线或者点的事件纯粹的关于线或者点的事件”。同时指出，物体是在由内向外及。同时指出，物体是在由内向外及由外向内的双向折叠中形成的，因此，物体本质上没有内外之分，空间由外向内的双向折叠中形成的，因此，物体本质上没有内外之分，空间与时间共存于物质的折叠中，与时间共存于物质的折叠中，外观就是物体自组织的体外观就是物体自组织的体现。他又进一步引申到，现。他又进一步引申到，当建筑表皮具备结构和材当建筑表皮具备结构和材料的双重特性时，表皮就料的双重特性时，表皮就可以代替空间结构成为建可以代替空间结构成为建筑自身，并成为空间和时筑自身，并成为空间和时间的主导。间的主导。在这里，德勒兹阐述了物体形成的规则：在这里，德勒兹阐述了物体形成的规则：首先，它是在内首先，它是在内外双向折叠中生成的，因而生成的物体没有内外之分；其次，外双向折叠中生成的，因而生成的物体没有内外之分；其次，物体的生成是在空间中，从一个时刻到另一时刻的时间延时过物体的生成是在空间中，从一个时刻到另一时刻的时间延时过程中发生的，因而，它是动态连续的。程中发生的，因而，它是动态连续的。如果我们用这一哲学概如果我们用这一哲学概念来思考非线性建筑问题，其实德勒兹的念来思考非线性建筑问题，其实德勒兹的“物体物体”可以看作非可以看作非线性建筑的非线性体，反过来说，非线性体也就找到了形体概线性建筑的非线性体，反过来说，非线性体也就找到了形体概念定义的理论基础。事实上，褶子思想定义了非线性体并说明念定义的理论基础。事实上，褶子思想定义了非线性体并说明了它的特性。了它的特性。德勒兹的德勒兹的“平滑平滑”思想与思想与“游牧空游牧空间间”德勒兹的德勒兹的“平滑平滑”思想是相对于思想是相对于“条纹条纹”（Striation）及）及“格网格网”（Grid）而言的，他用后者形容封闭的、等级的思想）而言的，他用后者形容封闭的、等级的思想独裁，与条纹及格网对应的是国家空间（独裁，与条纹及格网对应的是国家空间（State Space），），在其中的运动要受水平面引力的限制，因此只能在固定的在其中的运动要受水平面引力的限制，因此只能在固定的“点点”之间运行，它是一种矢量空间；而他用之间运行，它是一种矢量空间；而他用“平滑平滑”形容自形容自由、开放、不受理性束缚的思想，与之对应的则是由、开放、不受理性束缚的思想，与之对应的则是“游牧空游牧空间间”（Nomadic Space），），其中的运动可以从任何一其中的运动可以从任何一 点跳到另一点，其分布的点跳到另一点，其分布的 模式是在开放空间里排列模式是在开放空间里排列 自身的规则，变量永远置自身的规则，变量永远置 于变化的状态之中。于变化的状态之中。游牧空间是游牧民活动的场所，位于草原和荒漠延扩游牧空间是游牧民活动的场所，位于草原和荒漠延扩的土地上，具有广阔无垠、没有边界的特点，游牧民活动的土地上，具有广阔无垠、没有边界的特点，游牧民活动的路线具有不确定性，他们运动的方式是驾驭着差异的烈的路线具有不确定性，他们运动的方式是驾驭着差异的烈马在旷野上任意驰骋，因而是自由的、开放的，但他们这马在旷野上任意驰骋，因而是自由的、开放的，但他们这种自由的生活方式也受某种条件的控制，一般认为是地方种自由的生活方式也受某种条件的控制，一般认为是地方气候造就了他们的生活。从这一层面来看，游牧空间与非气候造就了他们的生活。从这一层面来看，游牧空间与非线性建筑所创造的连续空间具有相近的特征。如果说褶子线性建筑所创造的连续空间具有相近的特征。如果说褶子思想定义了非线性体可见的物质实体的话，那么，这一物思想定义了非线性体可见的物质实体的话，那么，这一物质实体所带来的空间应该可以用质实体所带来的空间应该可以用“游牧空间游牧空间”来形容。来形容。下面我们来欣赏一下现代非线性建筑在实践上的成果。经典作品经典作品1：毕尔巴鄂：毕尔巴鄂古根海姆博物馆古根海姆博物馆建筑师建筑师：弗兰克：弗兰克盖里盖里(Frank(Frank Owen Owen GehryGehry)所在国家所在国家：西班牙：西班牙经典作品经典作品2 2：柏林犹太博物馆：柏林犹太博物馆 设计师设计师：丹尼尔：丹尼尔利柏斯金利柏斯金（Daniel Libeskind）所在国家所在国家：德国：德国 所在地区所在地区：柏林：柏林 扭曲的平面迪拜前卫博物馆迪拜前卫博物馆设设 计计 师师：扎哈哈迪德所在国家所在国家：阿联酋所在地区所在地区：迪拜生命力，自由延伸横滨国际港口码头横滨国际港口码头设计单位设计单位：FOAFOA建筑师事务所建筑师事务所 所在国家所在国家：日本：日本破碎而规整的面结语：结语：非线性建筑已经诞生，并在世界各地蔓延，它预示着非线性建筑已经诞生，并在世界各地蔓延，它预示着一个新的时代，展现了人类更自由和睦的未来。正象建筑一个新的时代，展现了人类更自由和睦的未来。正象建筑评论家查尔斯评论家查尔斯詹克斯上世纪末所预言的那样，詹克斯上世纪末所预言的那样，“非线性非线性建筑将在复杂科学的引导下，成为下一个千年一场重要的建筑将在复杂科学的引导下，成为下一个千年一场重要的建筑运动。建筑运动。”The end