《建筑生成学基础教程》课件生成基础总结

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,The Basic of Architectural Generating,建筑生成学基础教程 （,7,总结）戚广平,同济大学建筑城规学院设计基础学科组,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI UNIVERSITY,CAUP,（二）生成与参数化：一种方法的沿革,（一）构成与生成：一种思想的变迁,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI UNIVERSITY,CAUP,（一）构成与生成：一种思想的变迁,构成的世界观,一种还原论的思想方法：,自柏拉图以来，人们长久地习惯采用还原论的思维方法对世界进行简化，以达到认识世界的目的。尤其是从现代科学的发源初始，认为物质无限可分的现代物理学更是为这种观念奠定了坚实的哲学基础。这种观点认为事物是静止的、封闭的，存在着绝对的时空观；时空是线性的、同质的、独立的、局部的，整体等于各组成部分的简单叠加；在这种世界观的影响下，人们解释、阐释和分析整个世界，总是试图寻找表层之下隐蔽的深层结构，并试图在表象的背后挖掘出一个终极存在或此在（,ultimate being or presence,），这正是西方传统的“形而上学”所追求的一贯目标。,从科学和哲学思想史上来看，法国哲学家笛卡尔是还原论方法的奠基者，他所提出的指导人们思维活动的著名的“四条原则”，完整地表达了还原论的基本内涵，笛卡尔的方法论思想经过牛顿到爱因斯坦历代科学家的补充和发展，经过四百年科学实践的检验不断完善，形成了还原论在现代科学体系中的支配地位。,（注：“四条原则”，除了清楚明白的观念外，绝不接受其他任何东西；必须将每个问题分解成若干个简单的部分来处理；思想必须从简单到复杂；我们应该时常彻底地检查，确保没有遗漏任何东西）。,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI UNIVERSITY,CAUP,（一）构成与生成：一种思想的变迁,生成的 世界观,一种复杂性科学的 思想方法,起源于,20,世纪,80,年代的复杂性科学,(complexity sciences),，是系统科学发展的新阶段，也是当代科学发展的前沿领域之一。复杂性科学的发展，不仅引发了自然科学界的变革，而且也日益渗透到哲学、人文社会科学领域。英国著名物理学家霍金称“,21,世纪将是复杂性科学的世纪”。,复杂性科学主要包括：早期研究阶段的一般系统论、控制论、人工智能；后期研究阶段的耗散结构理论、协同学、超循环理论、突变论、混沌理论、分形理论和元胞自动机理论等。,复杂性科学带来的首先是一场方法论或者思维方式的变革。 其表现为,:,(1),它只能通过研究方法来界定，其度量标尺和框架是非还原的研究方法论。,(2),它不是一门具体的学科，而是分散在许多学科中，是学科互涉的。,(3),它力图打破传统学科之间互不来往的界限，寻找各学科之间的相互联系、相互合作的统一机制。,(4),它力图打破从牛顿力学以来一直统治和主宰世界的线性理论，抛弃还原论适用于所用学科的梦想。,(5),它要创立新的理论框架体系或范式，应用新的思维模式来理解自然界带给我们的问题。,总之，复杂性科学是指以复杂性系统为研究对象，以超越还原论为方法论特征，以揭示和解释复杂系统运行规律为主要任务，以提高人们认识世界、探究世界和改造世界的能力为主要目的的一种“学科互涉”,(interdisciplinary),的新兴科学研究形态。,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI UNIVERSITY,CAUP,（一）构成与生成：一种思想的变迁,生成的 世界观,一种复杂性科学的 思想方法,(,一,),对还原论的批判和超越。,我们所论及的还原论,(Reductionism),，指的是涉及一切科学领域的、一般哲学意义上的还原论，是广义的还原论，不是局限在某一学科领域内,(,如生物学、物理化学,),的还原论；是在方法论层次上谈论还原论，不是在本体论还原或者理论间还原层面上谈论的还原论。,还原论的思想可以说是源远流长。中国古代的思想家们和古希腊的哲学家们在探讨物质的构成和世界的本源时所提出的一系列思想便可以看成是还原论思想的萌芽，但这些萌芽与现代意义上的还原论思想相差很大。,“还原论是把物质的高级运动形式,(,如生命运动,),归结为低级运动形式,(,如机械运动,),，用低级运动形式的规律代替高级运动形式的规律的方法。还原论认为，各种现象都可被还原成一组基本的要素，各基本要素彼此独立，不因外在因素而改变其本质，通过这些基本要素的研究，可推知整体现象的本质”,复杂性科学研究的一个共同特点，便是在方法论层面对还原论的批判和超越。“超越”是西方哲学中经常用到的一个术语，超越不是彻底否定和抛弃原来，而是经过它又超越它。,如果我们从方法论层面上来理解还原论，就会发现近代科学的产生、发展与所取得的成就都离不开还原论的作用，现代科学所取得的成就大部分是在还原论思想的指导下取得的。由此可见，在科学研究领域内，包括复杂性科学研究领域，想彻底否定还原论是不现实的。我们所做的是要“超越还原论”，而非“否定还原论”。,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI UNIVERSITY,CAUP,（一）构成与生成：一种思想的变迁,生成的 世界观,一种复杂性科学的 思想方法,(,二,),对整体论的追求和超越。,整体论,(Holism),是指用系统、整体的观点来考察有机界的理论。,20,世纪,30,50,年代，贝塔朗菲总结了生命科学的新成就，在批判机械论和活力论的基础上，系统地提出了有机体论即整体论。如同还原论一样，整体论的思想萌芽也早已有之。我国古代医学经典,黄帝内经,最大的特点便是从调理人的整体机能入手看待和医治疾病。古希腊哲学家亚里士多德关于“离开人的手就不算人的手”的论断，更是对整体思想的强调。实际上，整体论思想应该比还原论思想诞生得还要早，只不过后来随着西方近代科学的兴起，整体论在科学研究中起到的作用逐渐衰微。,整体论强调生命系统的组织化、目的性特征，反对机械论把世界图景归结为无机系统微观粒子无序的、盲目的运动，但是整体论却忽略了偶然性、随机性在生命发展中的作用。复杂性科学的兴起，首先举起了反对还原论方法的大旗，因为复杂性科学的研究对象是复杂系统，而复杂系统本身的多样性、相关性、一体性必然是与其自身的整体性紧密联系在一起的。由此可见，复杂性科学与整体论的渊源关系很深。虽然整体论思想批判了还原论思想的局限性，揭示了事物间的相互依赖性和联系性，但是整体论思想仍不可避免地带有机械构成论的局限。这说明，整体论思想并不等同于复杂性科学的方法论。,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI UNIVERSITY,CAUP,（一）构成与生成：一种思想的变迁,生成的 世界观,一种复杂性科学的 思想方法,（三） “复杂适应系统”的建构 ：,复杂适应系统由美国圣塔菲研究所提出，这种由复杂性观念与莫兰和普利高津的复杂性观念有很大的区别。盖尔曼,(,M.Gell,mann,),指出 ：“在研究任何复杂适应系统的进化时，最重要的是要分清这三个问题：基本规则、被冻结的偶然事件以及对适应进行的选择。”,“被冻结的偶然事件”是指一些在物质世界发展的历史过程中其后果被固定下来并演变为较高级层次上的特殊规律的事件，这些派生的规律包含着历史特定条件和偶然因素的影响。盖尔曼认为，事物的有效复杂性只受基本规律少许影响，大部分影响来自“冻结的偶然事件”。盖尔曼随后还指出了复杂系统的适应性特征，即它们能够从经验中提取有关客观世界的规律性的东西作为自己行为方式的参照，并通过实践活动中的反馈来改进自己对世界的规律性的认识。也就是说，系统不是被动地接受环境的影响，而是能够主动地对环境施加影响，因此，他认为复杂性科学研究的焦点不是客体的或环境的复杂性，而是主体自身的复杂性,主体复杂的应变能力以及与之相应的复杂的结构。,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI UNIVERSITY,CAUP,（一）构成与生成：一种思想的变迁,从构成到解构：,现代主义在以还原论为基础的思想方法影响下，通过强调事物的完整性，整体性和自律性，并运用“自上而下”的总体性原则构建了现代建筑学体系中的 “秩序和等级” 观念，并用“和谐、统一、完整”等具有形而上学主观审美的原则构建了所谓理性的“秩序”来规范建筑设计的方法和过程 ，从而在一定程度上有将自然、复杂的客观现象简化、归纳或还原为一种人们可以认知、把握和操作的人造物的倾向。,然而， 在上世纪,80,年代，随着复杂性科学观念的产生，建筑师也受这种复杂性思想的影响，开始突破现代主义建筑中既有的“构成”观念。无论在平面设计界，还是在建筑界，重视个体部件本身，反对总体统一的解构主义哲学开始被建筑设计师所推崇，实质上，解构主义也正是从建筑领域开始发展。,“解构”思想是对传统的形而上学那种不容质疑的哲学信念发起的挑战，是对自柏拉图以来的西方形而上学传统的大加责难，其思想最大的特色是反中心、反权威、反二元对立、反形而上学的理论。“解构主义”对人类思想可以说产生了深远的影响，人类智力领域似乎没有一个未被它的精神所感染。,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI UNIVERSITY,CAUP,（一）构成与生成：一种思想的变迁,从构成到解构：,然而在建筑领域，那种基于德里达思想所派生出的解构主义建筑在将理论转化为实践的过程中却走入了困境。当解构主义“消解”和“分延”的结果就是最终完全打破和切断一切既有的构成关系的同时，也是一种将建筑导向无序和非理性的过程。“还原”和“解构”这两种对建筑“有序”和“无序”的极端观念所导致的“构成”和“反构成”的设计方式其实都是一种人为的主观产物，只不过前者将“和谐、统一、完整”的原则强加在了“构成”之上，而后者是将“反中心、反权威、反二元对立”强加在“反构成”之上。但无论这两者的表现结果如何，归根结底其“构成”或“反构成”都是一种人为的、主观的对建筑客体进行粗暴干涉的结果。,克里斯,亚伯,(Chris Abel),在,可见与不可见的复杂性,中，就对这种纯形式上的复杂性进行抨击，并称之为“伪复杂性”：“,这些建筑师只好设计了一些复杂性的假象来掩饰他们日益狭窄的视野。我们看到的不是真实的人类发展和对话，而是一个可怜的替代品，通常披着晦涩的外衣，让人难以了解其实质。这股风潮曾经宣扬了一种更加开放的设计过程，但是相反，我们看到的却是愈发的故弄玄虚和自恋” 。库哈斯也曾对这种单纯着眼于形式的做法提出了异议：“我对解构主义之所以抱持着怀疑态度，实际上是因为他们,(,那些解构主义建筑师,引者,),在不规则的几何形体与片段化、价值多元的世界之间画上了等号，预设了一个想法天真、粗糙庸俗的类比关系。然而，这样的类比关系在相当程度上依赖视觉感官，并且由个别分子组合而成，所以是相当传统的建筑结构。对我而言，这种现象是非常刻意修饰下的产物”,建筑形式上的复杂性并不意味着复杂性的建筑，今天我们这里所关心的复杂性世界更多地取决于它是否受各种各样的复杂性因素的影响而非仅仅从主观审美的层面。,（一）构成与生成：一种思想的变迁,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI UNIVERSITY,CAUP,（一）构成与生成：一种思想的变迁,从解构到生成：,“生成”（,becoming,）是德勒兹理论中非常独特的观念，可以用他的 “块茎”（,rhizome,）思想来解释。所谓的“块茎”首先不同于我们所通常认为的那种“一脉相承”或者是“高度统一”的结构，这些结构往往被称为树状（,arborescent,structure,）或根状（,rhizomic,structure,）结构：树状结构用来比喻线性的、循序渐进的、有序的系统；根状结构假定了一种隐藏的或潜在的统一性，尽管表面上看起来是无中心的，非统一的。然而，“块茎”结构既是地下的，同时又是一个完全显露于地表的多元网络，有根茎和枝条所构成；它没有中轴，没有统一的源点（,points of origin,），没有固定的生长取向，而只有一个多产的、无序的、多样化的生长系统。,就方法论而言，“生成”同“构成”表象背后的终极存在或此在不同，“生成”所感兴趣的恰恰是从未隐藏过的关系，不是表象和其背后隐藏的意义之间的关系，而是一个现象与其它客体、一个现象与其外部的关系。“生成”从不追问现象是什么，所要理解的内容是什么；相反，它追问现象的状态是什么，与它相关或不相关的强力是什么关系，它是如何演进的，又引起了哪些自身的变形。由此可以看出，德勒兹的“生成”观念既和传统形而上学的“构成”划清了界限，因为它并不探求事物表象背后的本质，同时它也和德里达的“解构”保持了距离，“生成”在否认本质的时候，并未像德里达那样通过“暴力”切断了事物的现象和本质的关系，而只是将探求的重点转向了该事物和其它事物的联系或者关系，并以动态的眼光审视该事物在这种关系中的变化和演进。,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI UNIVERSITY,CAUP,（一）构成与生成：一种思想的变迁,从解构到生成：,正是“生成”这种既无源点又重视事物之间联系的观念为我们在一个复杂性世界中重新审视建筑学提供了一种新方法论。在这里， “生成”更多地受到各种内部和外部因素的影响。同时，“生成”并不以某种人为的法则或者是审美情趣作为预设的目标，而是在设计中强调 “生成”的方式，即重视各种影响设计的参变量的相互作用，也重视设计自身的逻辑规则的演化过程，从而最终让建筑形态自然的浮现。这样就将作为“结果”的“构成”转化成了作为“过程”的“生成”。因此，从这个意义上讲，如果说 “构成”的方法论更多地被描述为是“自上而下”的话，那么，“生成”就体现出“自下而上”的设计思想。,实际上，生成性和构成性的关系正如德勒兹所言：生成性的快照就是构成性，构成性的时间发展就是生成性；（生成的过程可以被描述为是一系列的构成随着时间进行连续变化的过程，就如同电影单幅胶片的连续播放形成动态的影像）,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI UNIVERSITY,CAUP,基于德勒兹的“生成”观念，“生成体系” 具有以下三个方面的特征：,1,，,“,随机性” 的生成 “体系”,如果我们将“构成”看作是人为对事物本质的再现，那么“生成”不存在于一个本原、本质或深层结构，但存在于千层的平台（,mille,plateaux,），一种无止境的多重性立场，由此可建造的只是临时性的工程。建筑生成设计只探索建筑的表层结构，生成的体系是临时性的稳定，像块茎状蔓延；,2,，,“,自下而上”的生成“途径”,如果我们将“构成设计”比喻为是一个“自上而下”（,top,down,）的过程，那么“生成设计”就是一个“自下而上”（,bottom,up,）的过程。,3,，,“,利益单元”的生成“结果”,如果我们将“构成设计”看作是人为主观的法则将建筑各要素进行组织，那么“生成设计”的基本方式是利益界定的单元（外部环境和内部机能各要素）遵循建筑自身规则进行演化并扩展形成整体。其中，每个单元都可以最大限度地争取其自身的“利益”，同时，也是整体建筑效能最优化平衡体系中不可缺少的一部分。,（一）构成与生成：一种思想的变迁,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI UNIVERSITY,CAUP,（二）生成与参数化：一种方法的沿革,（一）参数化设计原理,1,，基于,形态发生学,（,morphogenesis,）的生成设计原理,一颗植物或一个动物之所以长成某种形状，有两种力量控制着它成型，第一种力量来自于自身的遗传基因（,DNA,）作用，它作为内在法则构成形态代码，制约了生物形态的生成；第二种力量来自于外部动力的限制，各种外部条件作用于某种生物，它们只能调节自身形态迂回或融入各种外力和关系结构之中，才能长期存活生长。因而外部的条件及内在的基因促使生物进行自组织及自调节，从而自适应于各种条件而得以生存。,如果我们承认建筑是一有生命行为的动态场所，那么，按照生物形态发生规则，建筑的形体应该与其外部环境以及内部活动之间具有密切的关系。因而，建筑设计的使命也就是让建筑形体产生于建筑所处特定地段的外部影响以及特定建筑的内部要求，这样，建成的建筑可与所处场地的条件及在建筑中活动的人之间具有连续性及协调性，从而保持三者之间的积极互动，产生建筑活力。,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI UNIVERSITY,CAUP,2,，参数化设计（,Parametric design,）的定义：,建筑的外部影响及内部要求可以看作一个复杂系统，众多外部及内在因素的综合作用决定设计结果。我们可以把各种影响因素看成参变量（,Parameter,），并在对环境表现及建筑性能（,Performance,）研究的基础上，找到联结各个参变量的规则，进而建立参数模型（,Parametric model,），运用计算机技术生成建筑体量、空间、或结构，且可以通过改变参变量的数值，获得多解性及动态性的设计方案。,（二）生成与参数化：一种方法的沿革,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI UNIVERSITY,CAUP,3,，参数化设计的机制：,参数化设计实际上就是要找到一种关系或称规则，用这一关系或规则来模拟影响建筑设计的某些主要因素表现出的行为或现象,(,这里把影响建筑设计的因素看作参,(,变,),量或参数,),，进而用计算机语言描述关系或规则，形成软件参数模型，然后通过软件技术输入参量及变量数据信息并转化成图形，这个图形就是设计的雏形。,软件参数模型给建筑设计带来了灵活性，可以满足设计过程牛命有机特性及动态连续复杂性的要求，当设计的条件或设计想法改变的时候，可以修改软件参数模型得到新的结果，当变量的大小值改变的时候，可以在已有参数模犁上。改变输入信息就可得到新的结果，这样，设计结果变得可控。,另一方面，影响建筑设计的因素除了主要的因素外还有其他因素，当通过软件参数模型得到设计的雏形后，可以根据其他因素的影响，进一步调整雏形，得到更高程度上满足设计要求的设计结果。与人工操作的过程殴计相比，计算机参数化设计实际上提供了一个抽象的造型机器，它可以让设计过程反反复复地反馈，可以输入不同条件得到多个结果，可以对设计结果进行多次修正，这是人工操作做不到的。,参数化设计过程中的规则及描述规则的语言、软件参数模型、参量及变量、以及生成的形体都是显形可见的，与建筑师传统的设计过程相比，再也不是人脑黑箱生形的不可见过程，相反，它是逻辑化可控的科学设计过程。,（二）生成与参数化：一种方法的沿革,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI UNIVERSITY,CAUP,二参数化建筑设计过程的关键环节,1,设计要求信息的数据化（集合的数据化描述）,设计要求是设计的起点，包含了人的活动行为对建筑的要求，以及周边环境对设计的要求。对场地进行直观调查可有助于我们准确了解周边环境特征，而对未来建筑使用者进行访谈，观察相似功能建筑中使用者的活动行为等方法可获得更可靠的设计信息；但对于参数化设计来说，对周边环境特征及人的活动行为的数字化描述是最为关键的,T,作，因为这些数字化的信息将是建筑形态生成的基础。,2,设计参数关系的建立（生成机制的参数化描述）,建筑设计是一复杂系统，影响设计的因素众多，在计算机参数化设计时，往往首先找到影响设计的某些主要因素表现出来的行为或现象，并用某种关系或规则来模拟这些行为或现象的特征，比如中国城市规划展览馆建筑中，往往以城市总体模型为中心，参观者通常首先环绕总体模型参观，之后再参观周边的其他展厅，这一像面包圈一样的人流参观动线可以被看成影响设计的主要因素，这里，面包圈町以作为设计的基本关系，而中心模型的尺寸，建筑空间的高低，人流量的大小，周边展厅的数量及大小等可被看成决定面包圈这一关系的参数。但我们有了这些认识，我们就有了基本的设计参数关系。,（二）生成与参数化：一种方法的沿革,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI UNIVERSITY,CAUP,3,计算机软件参数模型的建立（生成模型的参数化描述）,当有了基本的设计参数关系，我们就要用计算机语言描述参数关系，形成软件参数模型。软件参数模型的建立可通过不同的途径，比如，使用已有软件菜单，如,Rhino,软件里的放样操作；也可使用已有的参数化设计软件，如,DP,、,GC,、,Grasshopper,等建立形态参数模型；或利用已有软件的脚本语言的描述实现参数关系的图形可视化，如,MAYA,里的,MEL,语言或,Rhino,里的,Rhinoscripting,等；当然我们也可在操作系统平台上编写程序生成符合要求的图形。当我们给软件参数模型各变量输入一定的值的时候，就得到设计雏形，当改变输入值时，可得到新的设计雏形。,4,设计雏形的进化（衍生状态的生成模型）,从设计要求的某些主要因素得到的设计雏形一般只解决了建筑设计这一复杂系统的主要矛盾，许多其它因素也应该对设计结果产生作用，以便最终设计成果能最大程度地满足使用者活动行为的要求，并与环境相适应。这样，设计雏形还需在其它因素的作用下进化，正因为设计雏形是在参数化软件条件下的图形，所以它可以接受其它的软件程序操作，从而发生形态优化变形并发展到令人满意的设计结果。,（二）生成与参数化：一种方法的沿革,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI UNIVERSITY,CAUP,5,最终设计形体的参数化结构系统及构造逻辑（临界状态的模型）,建筑设计这一复杂系统的各种因素的综合作用通常导致最终设计形体是一不规则的非线性体，仅仅满足于此是不够的，因为这一非线性形体如果没有结构系统及构造逻辑的支持是没有说服力的，也就是说设计还没完成，进一步考虑设计的基本结构系统及构造逻辑可以打开通向该建筑的构件加工及实际建造的通道。参数化的设计对确立建筑形体的结构系统及构造逻辑十分有利，我们可以研究计算机软件生成非线性形体时的内在逻辑，显示这一建构系统并可把它用来作为实际建造的基本结构系统；我们也可以在软件内根据形体的应力分布进行分块并研究单元体之间的连接构造，以这种方法作为基本结构系统；也可以首先研究某种自然界生物的结构关系并把它用来作为非线性体的基本结构系统，等等诸如此类的结构关系也是当今建筑师及结构工程师乐于探索的对象。构造逻辑是指在大的结构系统下，有限尺寸的分块材料如何被连接到一起，联系的关系应该与结构逻辑具有连续性。,6,设计成果的测试与反馈（生成的评价与反馈）,参数化过程设计的终极目标是要获得最高程度满足使用要求的设计结果，尽管设计过程的逻辑性在很大程度上保证了这一点，但是，设计结果究竟是否满足要求仍需进行测试，这是必要的环节，目前我们还只能依靠有限的手段对结果检测，如借用,ECOTEC,、,DUST,等软件或自编程序测试设计结果，并把测试的结果借助参数化平台反馈到设计的各个环节，同时调整各个环节使设计结果更趋完善。,从以上论述我们也可看出参数化过程设计具有种种特点：,1,参数化过程设计的起点在于对人及环境的尊重；,2,设计策略在于通过判断和取舍对过程的控制决定设计结果：,3,设计过程遵循前后连续的因果逻辑关系可获得与设计起点相对应的设计结果：,4,结构系统及构造逻辑的研究保证了设计结果的可实施性。,（二）生成与参数化：一种方法的沿革,总之，参数化设计对于建筑设计法而言，其实就是将建筑设计过程看成生命有机发展过程；而“生成”概念实际上是对动态的阐述，把事物的产生及其历时性特征展现出来，因而，对建筑设计法的影响在于将设计过程看成是动态、连续的进化发展过程，设计结果只不过是这一过程的瞬间暂时性的“事件”。“过程”及“生成”概念对建筑设计方法的直接影响就是将作为“结果”的建筑设计转化为作为“过程”及“生成”的建筑设计，将寻求确定解答的设计流程转化为寻求开放系统的设计过程。,（二）生成与参数化：一种方法的沿革,参数化设计的环节,场地调查与设计条件整理,参数化非线性设计方法的特点是通过参数化模型将影响建筑设计的各种因素组织在一起并生成设计，设计的起点是场地条件、建筑功能需求等内外部因素。因此，首先需要进行场地调查及人的行为、活动分析，收集与设计相关的各种条件信息，之后通过分析找出其中的一种或几种关键因素，作为参数化模型中生成建筑雏形的输入条件。,构筑参数化模型，生成建筑雏形,这是参数化非线性设计过程的关键步骤。根据上一步找到的影响设计的关键因素与需要解决的设计问题，寻找适当的算法或关系规则，构建参数化模型，以反映影响因素间相互作用的复杂关系，生成建筑的基本形体。,修正和完善建筑雏形,上一步参数化生形过程得到的建筑基本形体已反映出主要因素对设计的影响。这一步则按照次要因素的需求对建筑雏形进行修正和进化。,生成结构和表皮系统,同时研究形体结构系统及构造逻辑，寻找构件生产及建筑建造的有效途径。,设计结果的性能检查,前面步骤生成的建筑设计是否满足设计要求，需要建筑师进行检验。这里将对建筑设计进行模拟检验，包括与建筑相关的环境测验，如声、光、热环境分析，人流、车流模拟及人的活动与建筑关系的测试等。,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI UNIVERSITY,CAUP,目前常用的软件工具和算法包括：,曲面建模软件，如,Autodesk Maya,和,Rhinoceros,等；,参数化建模软件和工具，如,GehryTechnology,在,Catia,基础上开发的,Digital Project,、,Bentley,的,Generative Components,及,Rhinoceros,插件,Grasshopper,等；,计算机程序和脚本语言，如,M a y a,内置语言,M E L,、,R h i no c,er,o s,中的脚本语言,Rhinoscript,、面向图像和动画的编程环境,Processing,及,C+,等计算机程序语言等；,模拟工具，如,Maya,中的流体和粒子系统模拟、流体模拟软件,fluent,、建筑物理环境模拟软件,E c o t e c t,、结构计算软件,S A P2000,和,A n s y s,等；,从参数化设计用到的算法来说，包括,L,系统、多代理系统（,MAS,）、元胞自动机、遗传算法、,Voronoi,算法（泰森多边形）等。,（二）生成与参数化：一种方法的沿革,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI UNIVERSITY,CAUP,尽管当前建筑界存在众多的生成设计的方式方法，但总体而言，都可以归结为两种不同的设计模式：一个是衍生式设计（,Generative Design,）；另一个是性能驱动式设计（,Performative,Design,）。,衍生式设计（,Generative Design,）：,衍生式设计是一种基于逻辑、算法或者说基于规则的设计过程，以此来创造出多种的设计解决方案。这些规则首先基于一些明确的逻辑架构，并可以由许多不同方法来定义，诸如语义文法（,Verbal Grammar,）、图解、几何变形等方式。同时，衍生式设计系统还可以包括一些参数或变量，通过在系统的初始环境中定义它们，运用计算机脚本语言的方式可以生成一系列可能的设计方案,.,性能驱动式设计（,Performative,Design,）,性能驱动式设计也称为性能优化设计，原本是一种用于研发工业产品的设计方法，在航空和汽车工业中得到广泛应用。如果我们将建筑性能定义为建筑行为与客观要求的一种整合，那么性能驱动式设计就是一种整体地看待建筑行为表现的方式。也就是说，性能驱动式设计是涉及从社会、文化到技术、经济等多方面的学科领域，建筑师通过对这些方面的考量，试图确保个人和社会的实效性、环境质量、以及建筑物本身的完整性。,性能驱动式设计突破了仅从美学角度考虑的设计方法，如何调整一个设计更主要的依据是它的性能表现而非它的造型表达。在传统的设计方法中，是在建筑物建成以后，再将其形体根据性能标准进行评估并修改，但性能驱动式设计中，我们用系统优化和模拟技术来对设计过程中的形体进行评估并修改，因此性能变量和约束条件将影响、甚至主导着建筑造型的整个过程。,（二）生成与参数化：一种方法的沿革,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI UNIVERSITY,CAUP,生成设计（,Generative,Performative,Design,）,衍生式设计是一种基于规则自身逐渐演化和扩展的设计过程，在建筑设计中具有创造新形态的巨大潜能，但这种基于规则自身演化和扩展的进程如何能进行控制，即在衍生的过程中如何对生成的形体进行评价、反馈和调整一直是这种衍生式设计的一个难点，最终的形态是否满足建筑各方面的要求也是一个经常被人所诟病的缺陷。,同时，性能驱动式设计是一种基于系统评估和优化的设计过程，在建筑设计中具有完善建筑各方面要求和达到标准的重要作用，但这种基于评价、反馈和优化的形态是如何产生，即形态的衍生规则和可能发展的潜力在哪里一直是这种性能驱动式设计的一个先天不足。,衍生式设计总体而言是一种“由内向外”进行系统扩展的设计过程，而性能驱动式设计则是一种“由外向内”进行系统优化的设计过程。这两种设计方法可以说是优势和缺陷正好互补，如果我们将这两种设计方式结合为一种新的设计方式，即衍生式结合性能驱动式设计（,Generative,Performative,Design,），那么这种方式即可有效地生成形体，同时也结合了性能模型、模拟技术和系统优化算法。这种模式的本质在于：设计过程中所设立的生成规则把衍生式规则和性能回馈两项内容包含在内，来产生和评估各种可能的架构，将被研究的问题最优化或可接受的解决方案呈现出来，从而即能创造出新的形体，又使这种形体产生的过程可被评估和进行最终的有效控制。,衍生式结合性能驱动式设计的目的在于生成由“形态衍生”和“性能表现”两个因素主导的设计多选方案，这样能较好地平衡系统扩展和系统优化两个方面的优势，因此在建筑设计过程中具有巨大的发展潜力，也是我们在,建筑生成学基础教程,中所倡导的主要生成方式。,（二）生成与参数化：一种方法的沿革,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI UNIVERSITY,CAUP,参数化的设计不足：,1,，数字化过程信息的过滤,丰富的信息，尤其是社会、人文以及感知的信息的缺失,2,，数字信息定量过程中的定性化难题,参数数据选择的随意性和模糊性,3,，数字化过程的评价与体验,逻辑的过程，随机的结论，理性与感性的两个极端,（二）生成与参数化：一种方法的沿革,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI UNIVERSITY,CAUP,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI UNIVERSITY,CAUP,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI UNIVERSITY,CAUP,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI UNIVERSITY,CAUP,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI UNIVERSITY,CAUP,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI UNIVERSITY,CAUP,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI UNIVERSITY,CAUP,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI UNIVERSITY,CAUP,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI UNIVERSITY,CAUP,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI UNIVERSITY,CAUP,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI UNIVERSITY,CAUP,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI UNIVERSITY,CAUP,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI UNIVERSITY,CAUP,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI UNIVERSITY,CAUP,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI UNIVERSITY,CAUP,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI UNIVERSITY,CAUP,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI UNIVERSITY,CAUP,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI UNIVERSITY,CAUP,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI UNIVERSITY,CAUP,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI UNIVERSITY,CAUP,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI UNIVERSITY,CAUP,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI 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本篇论文必须包含以下三个组成部分：,1.,研究国内外相关资料，阐述形态发生学原理的基本内容。,2,，通过对国内外不少于,3,个设计案例（可以是非建成的设计案例）进行分析，阐述,形态发生学作用于建筑生成过程中的机制。,3.,结合自己的三个课程设计，围绕形态发生学的基本原理，简要并系统地阐述这三,个设计的发生过程（结合图解、图片和图纸）；,论文中以上三个部分的论述必须围绕以下几个方面展开：,形态发生学的基本原理（,why,）,建筑生成过程中的内部机制和外部机制（,what,）,内部机制与外部机制的发生过程（,how,）,建筑生成设计方法的批判,字数约,1500,字，图解数量不限。,基于形态发生学原理的建筑生成机制研究,ARCITECTURAL GENERATING,TONGJI UNIVERSITY,CAUP,4.,写作要求,1.,论文须符合学术规范要求。,2.,格式：,题目：黑体 四号 中英文。,中英文摘要 、中英文关键词：宋体 五号。,小标题：宋体 小四号。,正文 ：宋体 五号。,引文或注释：仿宋体 五号。,参考文献 ：仿宋体 五号。,行距：,1.2,倍。,3.,全文以,A4,纸打印（,210mmx297mm,纵向），同时提交电子文件（,doc,格式）。,5.,时间要求,2012,年,1,月,10,日前交各班任课教师。,基于形态发生学原理的建筑生成机制研究,