（大連大學(xué) 建筑工程學(xué)院，遼寧 大連 116622）

建筑的信息化有狹義和廣義之分。狹義的信息化是借用外在的邏輯系統(tǒng)完善建筑，例如借用計(jì)算機(jī)軟件建立建筑的信息模型或?yàn)榻ㄖ郊又悄芸刂葡到y(tǒng)；而是廣義的信息化是使建筑成為處理信息的邏輯系統(tǒng)。

當(dāng)前的信息化革命不僅是電子科技推動(dòng)的，更需要邏輯系統(tǒng)對(duì)它加以基本構(gòu)架?，F(xiàn)代邏輯學(xué)提出的邏輯空間（logical space）和真值函項(xiàng)（truthfunction）[1]等概念催生了以邏輯設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的信息科學(xué)。因此，信息化建筑研究的關(guān)鍵是對(duì)將建筑的邏輯系統(tǒng)和作為此系統(tǒng)基礎(chǔ)的邏輯空間的探究。

中國(guó)傳統(tǒng)建筑的存在是信息化建筑的典型范例，源于其命題邏輯是基于完善的邏輯空間建立起來(lái)的。中國(guó)傳統(tǒng)建筑不僅是通過(guò)邏輯函數(shù)和構(gòu)件發(fā)展出了高效和諧的邏輯系統(tǒng)和程序，并且具有完整的信息化結(jié)構(gòu)。雖然某些信息化樣態(tài)已不適用于當(dāng)代社會(huì)，但其關(guān)于信息化建筑的基本設(shè)定仍是可取的。

1 中國(guó)傳統(tǒng)建筑文化的命題邏輯

中國(guó)傳統(tǒng)建筑文化中的邏輯空間是其建筑中所有邏輯形式的集合。邏輯空間中的命題邏輯體系是實(shí)現(xiàn)邏輯系統(tǒng)的前提。

1.1 建筑客體和事實(shí)

根據(jù)現(xiàn)代邏輯學(xué)的語(yǔ)境原則，對(duì)建筑的認(rèn)識(shí)不能脫離建筑的使用方式。例如帝國(guó)大廈在20世紀(jì)50年代是一個(gè)辦公場(chǎng)所；而在一些藝術(shù)作品中，帝國(guó)大廈則成為了愛(ài)情的象征。使用方式的不同使建筑客體在不同的事實(shí)（fact）[1]中呈現(xiàn)出了不同的可能性。

而且，事實(shí)不能簡(jiǎn)單地通過(guò)列舉建筑客體來(lái)得到，只能從事實(shí)中分解出建筑客體。以故宮后三宮為例，乾清宮出自乾卦，《彖傳》云：“大哉乾元，萬(wàn)物資始”，乾清宮是組成“王者向陽(yáng)出治”這一事實(shí)的建筑客體。坤寧宮出自坤卦，《彖傳》云：“大哉坤元，萬(wàn)物資生”，坤寧宮是組成“王者向晦晏息”這一事實(shí)的建筑客體（見(jiàn)圖1）。因此建筑不是孤立的事物（thing），而是組成事實(shí)（fact）的客體(object)[1]。

圖1 故宮后三宮邏輯關(guān)系分析

1.2 邏輯形式和記號(hào)

中國(guó)傳統(tǒng)文化不是將建筑簡(jiǎn)單地視為一種事物，而是將建筑和社會(huì)秩序聯(lián)系起來(lái)共同認(rèn)識(shí)。這樣建筑就形成一種意向性事實(shí)（intentional fact），這種事實(shí)的形式即建筑的邏輯形式。

西方建筑的形式大多是由空間，光線等具象要素組成的。中國(guó)傳統(tǒng)建筑文化中的要素則采用極限狀態(tài)下的抽象形式：即在抽離了所有描繪手段的極限狀態(tài)下，僅具有邏輯形式的要素就是記號(hào)。記號(hào)用抽象的形式和數(shù)字關(guān)系映射出社會(huì)等級(jí)秩序。例如廡殿、歇山、懸山、硬山頂；才有唐代“三品”以上唐舍不得過(guò)五間九架，“五品”以上唐舍不得過(guò)三間五架之說(shuō)。這種記號(hào)與其他記號(hào)如字母a，b，c或數(shù)字0，1沒(méi)有區(qū)別（見(jiàn)圖2）。

圖2 記號(hào)是抽象的圖像

記號(hào)本身就是邏輯形式，記號(hào)是建筑表達(dá)和處理信息的最佳方式。因此，中國(guó)傳統(tǒng)建筑的記號(hào)系統(tǒng)與其他數(shù)制系統(tǒng)，諸如二進(jìn)制或十六進(jìn)制系統(tǒng)的作用是相同的。

1.3 命題邏輯

記號(hào)是基本的邏輯形式，因此它是有限的和固定的。但記號(hào)可以產(chǎn)生出包含所有可能存在事實(shí)的命題邏輯體系。中國(guó)傳統(tǒng)建筑文化中的命題邏輯是基于中國(guó)文化獨(dú)特的記號(hào)體系建立起來(lái)的。包括陰陽(yáng)，八卦，六十四卦，五行以及表示方位的二十四山和表示時(shí)間的天干地支等概念；運(yùn)算規(guī)則是以類(lèi)推邏輯為基礎(chǔ)的陰陽(yáng)同一律，河圖洛書(shū)律，五行相克律以及先后天八卦律等。這些基本概念和屬性都可以在真值表中得到解釋?zhuān)⒖梢杂矛F(xiàn)代邏輯符號(hào)表示。例如“∧”表示合取，“→”表示“相生”或“納”，“”表示“相克”，表示“互納”或“等屬于”等[2]。河圖和五行的類(lèi)推規(guī)則“天一生水，地六成之；地二生火，天七成之；天三生木，地八成之；地四生金，天九成之；天五生土，地十成之?！笨梢员硎緸?。

將命題的一個(gè)部分換為變項(xiàng)，就會(huì)得到一組命題。仍以故宮后三宮為例：如果將每個(gè)建筑客體用a，b，c表示，將它們之間的關(guān)系用R表示，就得到了命題aRbRc（見(jiàn)圖1）。將aRbRc中的常項(xiàng)a換為變項(xiàng)x，x的值域?yàn)榍鍖m，乾清門(mén)，養(yǎng)心殿，將它們分別用a,d,e表示，即x∈{a,d,e}。則xRbRc就給出了一組命題：aRbRc，dRbRc，eRbRc。xRbRc是這組命題的一般形式，即表達(dá)式。表達(dá)式規(guī)定了可能出現(xiàn)于其中的命題的形式。命題的表達(dá)式可以進(jìn)一步發(fā)展為邏輯函數(shù)。命題的形式即是函數(shù)關(guān)系f(x)，建筑客體即是函數(shù)項(xiàng)x。

1.4 邏輯空間

中國(guó)傳統(tǒng)建筑文化的所有記號(hào)構(gòu)成了一個(gè)邏輯空間，它包含了建筑中所有的邏輯形式，包括作為類(lèi)推邏輯出發(fā)原點(diǎn)的八卦，五行，天干地支等規(guī)律（見(jiàn)圖3）。此邏輯空間是諸命題的活動(dòng)空間，中國(guó)傳統(tǒng)建筑的邏輯系統(tǒng)都是基于此空間建立起來(lái)的。邏輯空間使建筑具有了處理信息的能力。

圖3 傳統(tǒng)建筑文化的基本命題[3]

2 中國(guó)傳統(tǒng)建筑的信息化特征

中國(guó)傳統(tǒng)建筑文化在邏輯空間的基礎(chǔ)上發(fā)展出了完整的信息化建筑體系。通過(guò)一些基本邏輯函數(shù)和構(gòu)件組織出了各類(lèi)功能的系統(tǒng)和程序，創(chuàng)造了智能高效的信息化建筑和城市。

2.1 邏輯函數(shù)及其表示

變項(xiàng)的引入使建筑可以建構(gòu)邏輯函數(shù)。邏輯函數(shù)可以清晰的處理邏輯問(wèn)題，是信息化建筑邏輯系統(tǒng)的重要組成部分。

明堂辟雍是帝王施政與天地自然變化一致的命題?！抖Y記·月令》記載：“孟春，天子居青陽(yáng)左個(gè)。仲春，居青陽(yáng)太廟。季春，居青陽(yáng)右個(gè)，孟夏，居明堂左個(gè)。仲夏，居明堂太廟。季夏，居明堂右個(gè)，中央土，居太廟太室。孟秋，居總章左個(gè)。仲秋，居總章太廟。季秋，居總章右個(gè)。孟冬，居玄堂左個(gè)。仲冬，居玄堂太廟。季冬，居玄堂右個(gè)。”（見(jiàn)圖4）

圖4 明堂辟雍形制分析圖

將這個(gè)命題用邏輯符號(hào)表達(dá)，即：（孟春?東北）∧（仲春?東）∧（季春?東南）∧（孟夏?東南）∧（仲夏?南）∧（季夏?西南）∧（土?中央，為虛）∧（孟秋?西南）∧（仲秋?西）∧（季秋?西北）∧（孟冬?西北）∧（仲冬?北）∧（季冬?東北）。

把命題中的常項(xiàng)都變?yōu)樽冺?xiàng)，就得到了明堂格局的表達(dá)式：

其中：x∈{孟春，仲春，季春，孟夏，仲夏，季夏，土，孟秋，仲秋，季秋，孟冬，仲冬，季冬}；y∈{東北，東，東南，南，西南，中央，西，西北，北，東北}。

清代故宮前朝的使用制度是皇帝皇后行中央帝門(mén)，御道以及御橋，王公行右側(cè)，百官走行左側(cè)（宮門(mén)的左右掖門(mén)不常啟）。這個(gè)命題用形式語(yǔ)言表述即是：[（皇帝，皇后→午門(mén)帝門(mén)）∨（王公→午門(mén)右王門(mén)）∨（百官→午門(mén)左王門(mén)）]∧[（皇帝，皇后→內(nèi)金水橋御橋）∨（王公→內(nèi)金水橋右橋）∨（百官→內(nèi)金水橋左橋）]∧[（皇帝，皇后→太和門(mén)帝門(mén)）∨（王公→太和門(mén)右門(mén)）∨（百官→太和門(mén)左門(mén)）]。

將命題中的常項(xiàng)都換成變項(xiàng)，就得到了邏輯函數(shù)：

（x→y）∧（x→z）∧（x→w）

其中：x∈{皇帝，皇后，王公，百官}；y∈{午門(mén)帝門(mén)，午門(mén)右門(mén)，午門(mén)左門(mén)}；z∈{金水橋御橋，金水橋右橋，金水橋左橋}；z∈{太和門(mén)帝門(mén)，太和門(mén)右門(mén)，太和門(mén)左門(mén)}。

變項(xiàng)x所有的取值對(duì)應(yīng)的邏輯函數(shù)值可以用真值表來(lái)表示（表1）：

表1 函數(shù)（x→y）∧（x→z）∧（x→w）的真值表

伯納德·屈米用對(duì)應(yīng)空間中動(dòng)作序列的運(yùn)動(dòng)圖來(lái)表示建筑中的事件（見(jiàn)圖5）；在邏輯電路研究中，真值表可以用時(shí)序圖的形式表示出來(lái)（見(jiàn)圖6）。結(jié)合這兩種方法，可以得到表達(dá)邏輯函數(shù)的圖示方法（見(jiàn)圖7、圖8）：

明代故宮左順門(mén)（現(xiàn)協(xié)和門(mén)）和右順門(mén)（現(xiàn)熙和門(mén)）（圖9）的使用方式是一組非命題。明代永樂(lè)中“午朝御左順門(mén)”，“晩朝或御右順門(mén)”。左右順門(mén)的使用互為非命題：

圖5 曼哈頓手稿對(duì)應(yīng)空間中動(dòng)作序列的運(yùn)動(dòng)圖[4]

圖6 邏輯電路的時(shí)序圖[5]

圖7 前朝的使用制度對(duì)應(yīng)邏輯函數(shù)的運(yùn)動(dòng)圖[6]

圖8 前朝的使用制度對(duì)應(yīng)邏輯函數(shù)的時(shí)序圖

圖9 左右順門(mén)位置[7]

左右順門(mén)還有其他用途，明代吉禮如冊(cè)封皇后，嬪妃等要典，冊(cè)，寶由左順門(mén)出；喪禮如皇帝死后，梓宮停于仁智殿，殿設(shè)幾筵，新即位的皇帝祭幾筵，后由金水橋御橋出右順門(mén)。這個(gè)命題用形式語(yǔ)言表達(dá)即是：。將命題中的常項(xiàng)換為變項(xiàng)就得到了邏輯函數(shù)：q，其真值表是表2：

表2 函數(shù) p ? q的真值表

表2 函數(shù) p ? q的真值表

p q左順門(mén)午朝 右順門(mén)晚朝左順門(mén)吉禮 右順門(mén)喪禮

邏輯空間和變項(xiàng)等概念的引入使建筑客體構(gòu)成了邏輯函數(shù)，使建筑實(shí)現(xiàn)了對(duì)信息的處理。邏輯函數(shù)有三種表示方法：表達(dá)式，真值表和時(shí)序圖。

2.2 邏輯構(gòu)件和集成

中國(guó)傳統(tǒng)建筑的邏輯構(gòu)件，例如門(mén)闕、軸線、殿堂和廣場(chǎng)等，表達(dá)了建筑基本的邏輯形式。這些構(gòu)件在邏輯系統(tǒng)中可以作為記號(hào)直接使用。信息化建筑的邏輯系統(tǒng)就是由這些構(gòu)件的集成實(shí)現(xiàn)的。

2.2.1 門(mén)闕

門(mén)闕是限定命題適用范圍的構(gòu)件。“真值函項(xiàng)的一般形式是：[p，ξ，N（ξ）]，也是命題在邏輯空間中的基本構(gòu)架，中國(guó)傳統(tǒng)建筑的所有命題遵從命題的一般形式。其中，N（ξ）代表的是該真值函項(xiàng)的形式序列中緊接著ξ的那一項(xiàng)，即是限定出命題在邏輯空間中的范圍的極限點(diǎn)。

在傳統(tǒng)建筑中，門(mén)闕是標(biāo)示命題極限點(diǎn)的邏輯構(gòu)件，它限制了命題的適用范圍?！叭彘T(mén)”形制就是門(mén)闕作為命題極限點(diǎn)的例子，“天子外朝在皋門(mén)之外，治朝在應(yīng)門(mén)之內(nèi)，內(nèi)朝在畢門(mén)之內(nèi)”這就對(duì)不同上朝制度的適用范圍進(jìn)行了限制（見(jiàn)圖10）。

圖10 三朝五門(mén)之制[2]

2.2.2 軸線

軸線是合取不同函數(shù)的邏輯構(gòu)件。中國(guó)傳統(tǒng)建筑群中同時(shí)存在多種邏輯函數(shù)。這些邏輯函數(shù)通過(guò)軸線連接成各種事實(shí)序列，在這種情況下軸線即是用來(lái)實(shí)現(xiàn)合取功能的構(gòu)件。

例如故宮前朝使用制度的邏輯函數(shù)（x→y）∧（x→z）∧（x→w）中就隱含著中軸線給出的合取命題p∧q∧r。

2.2.3 判別構(gòu)件

判別構(gòu)件是判別建筑客體邏輯順序的構(gòu)件。例如明代造墓等級(jí)制度用石碑和石刻不同記號(hào)判別陵墓的等級(jí)，公侯石碑螭首高3尺2寸，石刻為石四人，石馬，石羊，石虎等，四品以下官員石碑圓首高不過(guò)2尺4寸，石刻只能為石馬石虎；又如故宮外金水橋五橋中，御橋?yàn)榈颀埻^，其它四橋?yàn)槎臍馔^[6]。這兩類(lèi)構(gòu)件都是判別構(gòu)件。

在中國(guó)傳統(tǒng)建筑復(fù)雜的信息化建筑體系中，還存在種類(lèi)豐富的邏輯構(gòu)件，例如殿堂、廣場(chǎng)等，這些構(gòu)件的形式和功能還有待進(jìn)一步探究。

2.3 信息化建筑

中國(guó)傳統(tǒng)建筑是處理信息的邏輯系統(tǒng)，邏輯函數(shù)和構(gòu)件在邏輯系統(tǒng)中可以被組織為實(shí)現(xiàn)各種建筑功能的程序（見(jiàn)圖11）。在中國(guó)傳統(tǒng)建筑中，這些程序同時(shí)存在于建筑中，形成信息化建筑的存儲(chǔ)功能；社會(huì)秩序指示不同事實(shí)在存儲(chǔ)中對(duì)應(yīng)的程序，形成控制功能；命題邏輯體系提供了邏輯運(yùn)算功能。這符合信息科學(xué)中存儲(chǔ)，控制和運(yùn)算的結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖12）。

圖11 內(nèi)部層次

圖12 中國(guó)傳統(tǒng)建筑的信息化結(jié)構(gòu)

古代中國(guó)封建社會(huì)的一些復(fù)雜的禮制就是通過(guò)發(fā)達(dá)的信息化建筑和城市實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)代仍可以利用復(fù)雜邏輯系統(tǒng)和程序?qū)崿F(xiàn)高效、和諧、智能的信息化建筑和城市。

3 互動(dòng)設(shè)計(jì)

中國(guó)傳統(tǒng)建筑的互動(dòng)設(shè)計(jì)構(gòu)造了使用者與邏輯系統(tǒng)的互動(dòng)界面。建筑所形成的比較復(fù)雜的邏輯系統(tǒng)就感受尺度的使用者而言是很難全面認(rèn)識(shí)的?；?dòng)設(shè)計(jì)構(gòu)造了一個(gè)羅盤(pán)-建筑系統(tǒng)，將邏輯空間微縮到使用者的感知尺度，形成使用者和邏輯系統(tǒng)的交互界面。使中國(guó)傳統(tǒng)建筑具有了完整的信息化結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖12）。

《羅經(jīng)解定》云：“羅經(jīng)者，以其收羅天地之蘊(yùn)，上撥星辰之躔度，下察山水之峙流，以形應(yīng)氣，以數(shù)合理，無(wú)不森羅密布，而陰陽(yáng)兩宅由是葉吉，如制絲者之有經(jīng)方能制錦而成章也，故曰羅經(jīng)。”羅盤(pán)盤(pán)面層次繁多，內(nèi)容龐雜，五行八卦，干支甲子、節(jié)氣方位，到天文歷法、州國(guó)分野無(wú)所不包[8]。這正是因?yàn)榱_盤(pán)是人感受尺度上的邏輯空間（圖13）。建筑邏輯系統(tǒng)中程序的運(yùn)行都是在建筑與羅盤(pán)之間互動(dòng)進(jìn)行的。古代中國(guó)人利用這種尺度轉(zhuǎn)換巧妙的解決了使用者與信息化建筑的互動(dòng)設(shè)計(jì)問(wèn)題。

圖13 日星堂制三和盤(pán)[8]

4 結(jié)論

當(dāng)前的中國(guó)傳統(tǒng)建筑研究還未拓展到邏輯空間領(lǐng)域，中國(guó)傳統(tǒng)建筑特別是禮制建筑對(duì)建筑的信息化的指導(dǎo)意義沒(méi)有顯現(xiàn)出來(lái)。近年來(lái)甚至有建筑師提出中國(guó)傳統(tǒng)建筑研究應(yīng)該重點(diǎn)圍繞鄉(xiāng)土建筑而非“帝王將相的建筑”展開(kāi)。而在建筑信息化的角度上，中國(guó)傳統(tǒng)禮制建筑仍是研究的重點(diǎn)。

信息化建筑是在邏輯空間基礎(chǔ)上發(fā)展出的邏輯系統(tǒng)，并且應(yīng)具有包括存儲(chǔ)，控制，運(yùn)算和互動(dòng)功能的完整結(jié)構(gòu)。這種先進(jìn)的思路不僅早已出現(xiàn)在了中國(guó)傳統(tǒng)建筑文化中，并且仍然給當(dāng)前的建筑信息化探索以啟示。