王冬冬 馮曉宇 張蕓香

(1.山西農業(yè)大學，山西 晉中 030801;2.北京林業(yè)大學園林學院，北京 100083)

0 引言

開放式建筑生成設計始于20世紀末，以復雜性適應性學科理論研究為理論輔助的設計模式為當代建筑設計提供了更多較為新穎的設計思路。隨著建筑學科的包容性逐漸增大的趨勢，建筑適應性生成理論也開始不斷完善。建筑生長于自然環(huán)境之中，建筑空間營造與建筑設計工作本身的復雜性特征所決定其在自身壽命期間與受眾主體不斷發(fā)生互動關系，包括知覺、嗅覺、視覺等行為認知。當代建筑師從眾多建筑設計方法的探索中，不斷嘗試著不同的建筑生成手段，并在具體的設計實踐中逐漸得以證實。通過對復雜適應性系統(tǒng)理論的研究可以發(fā)現(xiàn)，建筑生成設計如同生物界形態(tài)各異的動物，不論種類如何龐雜，都可歸于哺乳動物和非哺乳動物兩大群落一樣，看似淺表層不同，卻都擁有相近的內在普遍范式，如果用復雜適應性理論概括:即為通用CAS普適模型(CAS是英文字母Computer Assistant Styling的縮寫，是特指計算機輔助造型曲面的意思，CAS是指利用曲面制作軟件(Alias，Catia，Icemsurf)，以最終評審得出的造型方案為基礎，能初步滿足產(chǎn)品斷面要求，符合總體布置，用來加工實物模型，驗證造型的曲面數(shù)據(jù))。

1 建筑適應性理論CAS涌現(xiàn)的總體特征

建筑生成受到眾多因素的限制與制約，如:場地、時間、重力、聲音、氣溫、光線、氣流、氣味、色彩乃至味覺，也包含建設規(guī)模、建材肌理與質地、應用環(huán)境的變化以及材料壽命等。原始時期人類對建筑環(huán)境最原本的認知包括溫暖的陽光，藍天，植物，小動物和人類自己。如果把建筑看成是復雜適應系統(tǒng)的構造物的時候，所有元素都將是建筑設計靈感的發(fā)生或者是受限制條件，加強或減弱這些因素對建筑本體的影響權重，就會產(chǎn)生很多不同的建筑形式，這與霍蘭德的適應性造就復雜性理論的闡述極為相似，即都承認建筑的復雜性產(chǎn)生于不斷適應環(huán)境的限定元素之中。所以，當代建筑生成具有創(chuàng)作與研究、表現(xiàn)與發(fā)現(xiàn)、結果與過程的研究模式，并在復雜適應性理論的作用下產(chǎn)生以下特點:

1)設計形式多樣，建筑師的創(chuàng)造性不斷被激發(fā);

2)科學研究模式引入到設計中來，設計總體顯現(xiàn)理性特征;

3)模型生成設計在整體設計中權重量增大，成為建筑最終實現(xiàn)的重要工作;

4)設計策略靈活，注重相關領域理論借鑒，采用先進技術對過程進行干預;

5)建筑形態(tài)邏輯生成性強，具有數(shù)字時代的非線性風格。這些特點反映出當代建筑設計生成其實要兼容創(chuàng)造性和科學性模式。

2 建筑適應性理論CAS涌現(xiàn)細部特征分析

自然界各種物質系統(tǒng)之間相互聯(lián)系互為制約，生物要素與物理因素形成一個流動網(wǎng)絡格局，由因果聯(lián)系相互作用，熱能、風能、地形、地貌、樹木植物、光能、生態(tài)廊道等相互關聯(lián)，通過人為因素和空間構成體現(xiàn)建筑本體的生命特征與生長關系，并使其成為生態(tài)環(huán)境中的一個節(jié)點。這些適應性理論在當代的建筑設計中逐漸被重視，學科的粘連性促進建筑設計不斷的適應自然網(wǎng)絡，一改現(xiàn)代主義對其的漠視態(tài)度。

2.1 人為因素

人為因素的主要核心包括:宗教信仰、價值取向、審美情趣以及理想等，是以人為主體的思想活動。民族性與地域性結合人類本身的創(chuàng)造力，形成建筑文化具有多樣特征的人文風貌，就像我們看到四合院和非洲的桿闌式草屋時，就會產(chǎn)生不同的建筑場所感應一樣，知覺的附加元素往往是建筑設計的感性延伸。但是，人為因素的復雜性系統(tǒng)在建筑設計中往往體現(xiàn)為單一的選擇性而不提倡反復疊加，鼓勵不斷整理來體現(xiàn)建筑設計語言的統(tǒng)一性。建筑作為人類思維活動的結果，是知覺網(wǎng)絡和人文網(wǎng)絡共同作用產(chǎn)生的，從記憶與情感的角度來感受建筑，發(fā)現(xiàn)其是具有溫度的存在。所以，在建筑生成設計中關注人為因素的特征，將會使建筑空間和造型設計與文化因素互為對話，形成以知覺綜合體驗作為先決條件的設計生成過程，這與現(xiàn)代主義時期以把抽象、不確定作為設計靈感體現(xiàn)的先決因素不同，但是此二者最終都是以建筑師為主導，以服務受眾為主要目的建筑設計活動，并產(chǎn)生結果。當然，建筑現(xiàn)象學中包括的人為因素定性研究案例，也會決定建筑設計生成的結果，但是生成設計的策略與方法需要以人為因素進行定量的實踐和研究，才會獲得更多受眾對建筑設計本體的情感認同。

2.2 空間因素

羅伯特·文丘里在其著作《建筑的復雜性與矛盾性》中說:“我喜歡基本要素混雜而不要純粹，折衷而不要干凈，扭曲而不要直率，含糊而不要分明。鬧人而又有趣，寧要平凡的也不要造作的，寧可遷就也不要排斥，寧可過多也不要簡單，既要舊的也要創(chuàng)新，寧可不一致和不肯定也不要直接的和明確的……”豐富且復雜度不斷變化的系統(tǒng)空間是人類活動的主要場所，當代建筑設計把傳統(tǒng)人機工程學中對人體尺度的把握和行為尺度的控制擴展為社會尺度的環(huán)境生成和城市系統(tǒng)生成兩大新模塊，并通過細部設計把民用建筑內部空間劃分為私密空間(如臥室、書房等)，交流的公共空間(如內中庭、會堂等)，主要功能空間(如辦公室、教室等)，交通服務空間(如樓電梯、走廊等)幾大主要功能分區(qū)，不但空間限定明確而且符合人們生活起居的基本需求。當人們對建筑空間的組合要求越來越嚴格的時候，復雜化理論對建筑生成設計的影響就變成了必然要求，并反映出生成式建筑思維邏輯的主體特征。

建筑空間復雜性特征表現(xiàn)在以下幾個方面:

1)建筑空間的動態(tài)開放性加強，結構耗散明顯，與外界環(huán)境對話加強，不斷發(fā)生信息、能量與物質的交換。

2)建筑空間的演化開始反映國民整體經(jīng)濟狀況，以及時代的文化特征。建筑功能復雜，形式特征越來越明顯，子系統(tǒng)之間的協(xié)同融合，開始多種建筑理論研究與設計風格的創(chuàng)新。

3)建筑空間的演化以樹形系統(tǒng)結構開始不斷地生長，例如生態(tài)學、符號學、幾何學等等反映出復雜化系統(tǒng)理論對建筑功能和空間構成的逐步精細化和完善化，更加科學的建筑空間類型不斷產(chǎn)生。

3 建筑設計生成與復雜適應性系統(tǒng)理論的關系

當代建筑設計在復雜適應性系統(tǒng)理論影響下，空間形態(tài)開始摒棄靜止、單一的幾何形體式的設計方法，開始探索建筑設計中各種限制條件之間的動態(tài)聯(lián)系，探索創(chuàng)造能體現(xiàn)風俗文化、民族地域與建筑受眾可以產(chǎn)生最優(yōu)互動關聯(lián)的設計方法。這種趨勢促使建筑生成與復雜適應性系統(tǒng)理論相結合，于是產(chǎn)生了諸如動態(tài)空間的變形建筑、拓撲建筑、動畫建筑、參數(shù)化建筑以及遺傳算法生成建筑等形式。

建筑設計生成與復雜適應性系統(tǒng)理論的關系主要表現(xiàn)為以下三點:

1)復雜適應性理論涌現(xiàn)的應用，是建筑設計對空間應用體驗的一種解放。在生成設計的過程中，由于項目形體的復雜性，須采用復雜適應性系統(tǒng)手段設計模型以便推敲和制圖。建筑師需要將復雜適應性系統(tǒng)理論因素通過某種規(guī)則與幾何圖形關聯(lián)起來，通過拉伸，扭轉，剪切，甚至幾何定點控制等建模手法來干預建筑生成，控制建筑形態(tài)生成。對生成式建筑而言，這種解析幾何式的CAS手法，區(qū)別于以前基于視覺藝術進行建筑造型推敲的方法，通過自由形體與復雜化理論系統(tǒng)產(chǎn)生互動關聯(lián)，建筑造型由被動的模擬轉變?yōu)橹鲃觿?chuàng)造。

2)生成設計對復雜適應性理論的適應體現(xiàn)出當代建筑設計對傳統(tǒng)建筑表達技法的進一步拓展。復雜適應性系統(tǒng)理論有效的提高建筑形態(tài)的豐富性、科學性、藝術性和經(jīng)濟性。意大利建筑師P.L.奈而維說過:“建筑藝術具有雙重意義，一方面是由服從客觀要求的物理結構所構成;另一方面，則是產(chǎn)生某種主觀感情的心理活動?！睆碗s適應性理論對建筑來說是當代建筑生成的必要的條件，也是“泛建筑”的主要理論核心。

3)生成設計與復雜適應性理論的關系體現(xiàn)科學探索與研究的特征，是建筑師以理性思維作為主要思考模式的設計活動。既不能被傳統(tǒng)的思維慣性和方法規(guī)則干擾思路，也不能脫離對建筑合理性的思考，從而打破設計方法的單一性。通過對建筑設計工作的熱情和耐心，對復雜適應性理論的不斷研究，才能有效完成生成設計平臺上的目標任務。

4 結語

設計與科學相比，抽象與神秘的特征要高于科學問題確定清晰的研究模式，當代建筑設計背景不斷變化，文化與經(jīng)濟在對峙中整體進步的趨勢，反映出建筑學科對復雜性科學理論的認知不斷清晰，依賴程度也在逐漸加強。復雜適應性系統(tǒng)理論涌現(xiàn)生成的建筑與傳統(tǒng)手法設計的建筑相比，在造型、結構與構造、材料選擇上都更加復雜新穎，弊端在于其建筑整體造價與施工技術難度增加，這對于全球經(jīng)濟基礎薄弱的地區(qū)推廣有一定難度?？萍嫉倪M步需要經(jīng)歷一段循序漸進的過程，科學技術的高速發(fā)展正在逐漸解決發(fā)展過程中的難題。需要指出的是，在擺脫現(xiàn)代建筑功能主義的束縛后，重新反思后現(xiàn)代主義與解構主義的片面與偏激，尋找新的理論支撐，是建筑學螺旋式向上發(fā)展的必然過程，而不是推翻與否定傳統(tǒng)設計的方法。復雜適應性系統(tǒng)理論對當代建筑設計的全面關注與干預，實質是輔助建筑設計的生成，協(xié)調控制建筑涌現(xiàn)過程的各種弊病，營造更為符合人們深層認知的建筑形式和設計語言。

［1］彭一剛.建筑空間組合論［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1998：43-56.

［2］春秋老子.道德經(jīng)［M］.陳忠譯，評.長春：吉林文史出版社，2004：61-65.

［3］李建成，衛(wèi)兆驥，王 沽.數(shù)字化建筑設計概論［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007：33-34.

［4］王 偉，王隨林，王清勤，等.國外綠色建筑評價體系分析［J］.新能源與環(huán)境，2010(2)：62-66.

［5］萬書元.當代西方建筑美學［M］.南京：東南大學出版社，2001：32-36.

［6］［美］約翰·霍蘭德.隱秩序—適應性造就復雜性［M］.周曉牧，韓 暉，譯.上海：上?？萍冀逃霭嫔?，2000：74-76.

［7］黃欣榮.復雜性科學的方法論研究［M］.重慶：重慶大學出版社，2006：42-47.

［8］吳 彤.自組織方法論研究［M］.北京：清華大學出版社，2001：52-57.

［9］［比］伊·普里戈金.從存在到演化［M］.沈小峰，譯.北京：北京大學出版社，2007：72-77.

［10］鄒恒明.算法之道［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2010：12-17.