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变化多端的建筑生成设计法

针对表现未来建筑形态复杂性的设计方法

 

(意大利)切莱斯蒂诺索杜 著 刘临安 译

 

 

我们能够在西西弗斯与人之间,或者克隆体与人性之间进行选择吗?

-恩丽卡考拉贝拉

1.生成设计法简介

生成设计是一种科学的艺术创作过程,它是通过一种类似生物基因编码的转换程序最终形成人工世界的基础理论。生成设计法的运用是一种设计活动,活动的目的不仅仅是要获得一个结果。这是一种可以在计算机上执行的具有基因性质的编码,在基因编码不断演化的过程中可以产生无穷匮尽的形式。这是一种鼓舞人心的经验,借助这种经验,我们能够重新解读上世纪六十年代以前运用的那些元设计方法(meta-design approach)设计出来的作品,这些作品可以视为一种真实具体的三维模型,而这些真实具体的三维模型属于一个设计种类。

另外,与生成设计法相平行的设计方法叫做参数设计法。人们使用参数工具来产生和控制数量不多的变形体。尽管参数设计法具有易于控制的优点,但是,在形态的复杂性和发展潜力方面,参数设计法不同于生成设计法。参数设计法在运用过程中较多地局限于有尺寸的构件或者几何形变体。作为一个完整的形体,只有当它的每一个空间构件附加上特定的维度约束以后,这种形体的变化才能够被识别和实现。而利用生成设计法,虽然每一个3D 部件也是用参数设计法来进行设计的,但是,参数的建立仅仅是一个完整形体的结构元素,可以产生不可穷尽的形象场景,这些形象场景因为采用理想的编码而具有强烈的特征。所以说,生成设计法不是一个设计过程的表现,也不是一个堆积部件的数据库,而是一个行为模式的开放矩阵,这个开放矩阵会把现存在于世的东西转换成未来可能看得到的样子。

生成设计法的特征在于它运用不断生成的具有基因性质的编码来建构一个开放的形象结构体系,设计过程就好像是在操控一股可以听凭摆弄的意识流(fluxus operandi),随时能够把任何一个特征突出的形象作为最终定夺的结果。虽然这个最终的形象会与众不同,甚至不可名状,但是却可以被人们轻易地认知。虽然最终的形象都是不相同的,却都表现出独一无二的个性。同时,最终的形象之间又是互有联系的。若把这组形象的特征放大去观察,就会发现它们差不多来自同源的基因编码。换句话说,采用生成设计法的设计作品就像有一个人工的DNA,它的每一件设计作品中都会被认知,因为这些设计作品都带有基因的印记设计者的思想。

生成设计法不仅能够作为一种技术手段来操作和发展,不仅是一种可以利用的工具,它更是一种具有强烈人文特征的设计方法。事实上,生成设计法的运用须始于设计者的思想或假设,工作之初就带有对未来世界的一种主观的和想象的视觉形象,设计过程被视为一个科学的过程。因此,这种设计方法决不能认为是一种人手可得的设计工具,而是应该被理解为一种操控模式(modus operandi)。对于建筑师、设计师、艺术家来讲,生成设计法是可以发展的,可以发展成为一种异常灵敏的、有助于进行更为深刻的创造性设计工作的方法,这是因为这种设计方法发现了我们这个技术时代的工具与之有着良好的操控协同性(synergies)。

事实上,当我们进行创造性工作时,我们很清楚我们的思想不容易被转译成一个用部件或者草图来表现的结果。每一个输出的命令就是设计者某种思想的表现,或者是某种思路发展的过程。我们可以设想或者试图塑造出一系列能够导致不同结果的路径,最终,我们能够获得的东西是综合的多样共时性(也可以说成是示意的差异共时性)。通过这样的过程,我们就可能获得复杂性,然后利用复杂性来作进一步的提高,以期创造出美丽和谐的建筑世界。生成设计法的运用是多种创造性思维的表现,它能够以一种毋庸置疑的魅力来表达设计者的思想。

上世纪的八十年代,我就尝试着如何把设计思想作为一种视觉表达的动力来生成可能出现的结果,如何使得泉涌般的思想能够把握和操控。意识的冲动流(fluxus)还没有被表现为设计的部件之前,就能够表达我的建筑理念,就能够表达我的建筑理念产生的基本逻辑。这种新的设计方法的特征在于如何展望未来,如何掌握实验、如何操控和重复不断演进的设计过程,建构一个复杂的视像世界。

由于计算机技术带来的好处,它可以把一个人的创造思维转换成一种逻辑编码。采用生成设计法进行设计时需要大量地借助于计算机技术,计算机利用相同的设计逻辑来处理大量的工作,特别是重复性的工作。(见图表一)

1、人工DNA

人工DNA的思想:一种创造性的计算机算法,专门能够通过多重的路径将现状的世界转换成的未来可能的世界。实际上,这是一组用来处理转换的定义(类似人工DNA的转换编码),能够将设计者的建筑印象进行特征化处理。这些算法会在每一个设计方案中用到,而且,待到经验提高后还可以将它们升级。

2、设计范例

演化路径的主观行为:该系统的设置主要用来处理一些特殊的设计条件,以便使得设计方案能够满足业主的要求。

有计划地进行合成:演化范例来处理相互的作用、干涉、谐振或者意外的效果,能够将动态系统转换成自组织系统。

3、人工生命

利用人工生命来提高设计方案复杂性;人工生命可以在不同的时段开始运行,为了提高复杂性而进行连续不断的循环运行。每一个被生成的部件在生成发生以前并不必要,但是在生成发生以后非常必要。它的运行是一个不可回复的时间程序,是设计方案进行演化的时间控制器。循环运行的过程不会停止,除非设计方案表现出来的复杂性符合建筑师的思想,或者满足业主的要求。

4、得到结果

无穷无尽的场景:得到的结果是无穷无尽的、独一无二的或者与众不同的。虽然每一个结果的具体情况是不可预测的,但是,只要遵循设计者的思想、设计方案的种类和业主的要求,结果就大致可知了。

5、选择方案

挑选结果:业主可以在不同的设计方案中进行选择,被选中的设计场景将被进一步升级成设计方案,并在此基础上生成一组新的结果。其目的是要发展建筑师的思想和满足业主的要求。

6A、升级或提高转换定义的反馈

6B、升级演化范例的反馈

 

2.基本概念和文化背景

利用人工基因编码来制作符合我的建筑理念的场景,这是一个令人激动不已和充满创造意义的工作。在进行这项实验的过程中,我意识到这种方法可能是文艺复兴时期科学与艺术相结合的时代精神的探索。当我利用计算机作为探索时代精神的工具时,我碰到许多始料未及的问题,例如几何学、透视学和失真学的逻辑,形状和数字的建筑学编码,这些都能够表现基本的文化特征,通过探索这些特征的性质以及它们之间的协调性,试图找到生成设计法处理方案的进一步发展的路子。

协调性编码不论在文艺复兴时期还是在今天都是一种表现强烈的特征码。当我们置身于美丽、和谐和统一的自然环境中用镜子来反观自己的话,每一个人所具有的独特的征象就会表现出来,这种独特的征象就是特征码。同样的道理,当我们精心制作的人工形体在自然环境中看起来很可爱,那么,这个不断完善的过程就被称为生成艺术。

文艺复兴时期的建筑理论家提出过不少建筑法则,例如阿尔伯蒂和帕拉蒂奥,但是,法则之间是完全不同的和各具特点的。因为这些法则表现了建筑师本人的思想、印象和想象力。我也在做建筑方面的效仿,提出自然的复杂性和构成部件的简明性,并且试图在作品中表现出我的这种建筑理念的独特和完整。

为了实现这种复杂性和简明性,就必须建立一个可以操控的逻辑系统,这个逻辑系统要有完整的结构,要能够像镜子一样反映出设计者的想法,哪怕是很细微的想法。首先,复杂性的表达不是一蹴而就的事情。如果我们要描绘出一座城市,我们总是可以采用一种简化的表现方法,或者在最大的程度上,采用一种能够强烈地暗指对于某个特殊的或者有限定意义的关键方法。皮拉奈西(十七世纪罗马时期的建筑师,设计了罗马城市的图)笔下卡切利系列雕版画的城市形象,也许就是笔法简练的城市和建筑复杂性的最好的视象表现。可是,皮拉奈西为了表现复杂性而采取了相互叠加画面的手法,在一层已经蚀刻好的版面上再叠加上另一层画面,画面上物体的透视关系也往往是不尽相同的,制造出一种含糊不清或者叠加出来的新的理解。这种画面的特点是把不同时间和情感的关系相互混合起来,可是它们之间并不矛盾。

复杂性的实现总是要在不断地修改和叠加后才会有结果,这个结果是通过一个动态的而且经常是非线性的过程得来的。事实上,情况并非这样简单,复杂性还取决于设计者的设计思想和形象想象的程度,这种设计思想和形象想象要面对一个不可预见的时间演化过程。假如设计者的设计思想和形象想象是对未来的一种视觉成像,那么,在系统运行中一旦碰到障碍,就必须克服这些障碍,巧妙地解开被复杂性打牢的结扣。与此同时,还要逐步提高设计思想的视觉可识别性,那就是每一个构成部件(events)的复杂特征。

2.1建立结构图码库(Argenia

生成设计法的系统结构图码库基本由两种不同的要素组成,一个是基因转换编码,另一个是用于动态演化的范例组织,这两种要素是生成设计法的最为基本的内容。

2.1.1转换编码

生成设计法的编码系统就像自然生物结构中的DNA,那是一个复杂的结构系统,控制着生物演化过程中千变万化的复杂性。换句话说,我们也可以把基因转换编码看成是一组用来描绘和确定某种特殊设计行为的概念。我在第一年研究结构图码库的时候,对文艺复兴时期的艺术大师们有了更为深刻地认识和理解。生成设计法的法则反映了我对于自然美的认识,这些法则表现了我对于某些特殊的自然结构的主观迷恋,然后又将这些特殊的自然结构转译成了一种可操控系统的设计法则。

然而,这些设计法则却不是主观产生的,也不是来源于哪种哲学思想。总的来说,这些设计法则表现了我对于和谐之美的理解,这个理解一方面来源于我个人的社会和文化阅历,另一方面来源于我读到的那些描绘自然和人工世界中各种结构形态的作品,那些结构形态竟然能够产生出一种新的现实。其实,这种方法与文艺复兴时期的精神和挑战非常接近,那就是:把对于自然的和谐之美的理解作为一种可以操控的编码来表现一种人工的世界。在理想的城市这幅作品中他们就表现出这样一种诗意的结构形态。

转换编码是具有演化逻辑的,一方面它源自传统,另一方面它又反映出我的个人特征。甚至,它在艺术的与科学的方法之间还存有不可分割的协同作用synergy呢!事实上,我们利用这个复杂系统的演化逻辑进行设计实验时,就能够寻找那些可能是属于和谐编码的片断,完善我们对美的理解。这个非线性的复杂系统以及它的那些出乎意料的生成结果,表现出美学研究领域中那些似乎无甚关联的东西之间隐含着预想不到的协同作用。

在寻找和谐编码的运用法则时,我曾利用过多种方法进行实验,例如几何编码、透视编码、数学编码等,这些都可以通过计算机的操作变成可视图形。更特殊的是,我还利用图像数字进行编码的转换,这样使我更清楚地认识到生成部件在这个复杂系统中的作用。这个复杂系统能够通过子系统的变体和细部表现,沿着优先路径进行转换和演化,暗示了它是对设计对象在整体和特征方面进行范例控制的一种逻辑。我也曾利用多维细胞体自动(自主、机器人、自动生成系统、自动衍生系统、多位细胞体自动生成体系)系统MCA, multidimensional cellular automata)编写运用法则,这种法则能够确定生成的建筑场景的类型结构。

为了建立每个单独的生成部件,这种人工化的DNA需要一个可以演化的系统,或者说是一种人工生命。这个系统能够发展和产生适合我们这个时代的程度不同的复杂性,目标是能将那些复杂的生成部件最终赋形,使它们形成城市、建筑、工业制品。当然,若把能够产生美妙动人的形式作为目标是不够的,因为这种形式表现的是自然的复杂性,就象贝塞尔曲线(Bezier curves)表现的那些几何的或数字的结果。我的研究要使得设计的最终赋形能够表现出人工的个性化特征,这种人工的个性化特征可以使人们在现有环境的复杂性中可以识别。可以识别特征的城市实例有,那些具有意大利中世纪城市特征的历史城市,纽约城市边缘地区的独有特征,芝加哥能够表现二十世纪初期建筑历史特征的能力,香港那种充溢着东西方混合风格的特征,凡此种种,不胜枚举。1986年我开始进行生成设计法的实验,首先从意大利的中世纪城市着手。

2.1.2动态演化的范例

为了对复杂的生成部件进行赋形,有必要设计出能够在系统结构演化过程中使用和指导的范例,这样产生的结果是各不相同的意大利中世纪城市的典型样板(图3)。为了能够做出这么多可以组合的范例,我就需要象文艺复兴时期的建筑师做的那样,对建筑的空间结构进行分门别类的组织。因此,我建立了一个系统,在这个系统中建筑的各个生成部件的关系是相互嵌套的,这个系统是建筑空间的可演化结构和非演化结构的基础。非演化结构也是值得重视的,因为在演化的过程中它可以完全推翻与其相同的结构。

这个系统是按照生成部件空间结构的对应关系制作的,它的周围设计了26个像神经元那样的突触(synapse),加上这些突触能够处理那些相邻部件类型的界面的功能,这样,这个系统就有了第27种功能。两个空间结构之间的联系最大程度能够激活9个复杂界面,这样,在空间关系上,每个相邻的生成部件之间在类型联系上就同时有了19的可能性。每一个界面在运行演化转化时可以利用一系列平行的系统来生成自己的特征,这些平行的系统可以同时使用和相互合成。每个系统对应于一种利用部件来说明和表现的具体的特征,每个系统都采用一个几何类型结构来代表它的特殊性。试举例说明,对建筑的生成对象进行演化合成时可以采用三种平行的几何系统,第一种是基于数字9的系统,例如999的形体与黄金分割法的关系,第二种是基于中轴线与对角线逐次划分的系统,第三种是基于笛卡尔坐标中角度与圆心关系的系统,在这三个平行系统的合成和干涉下同时生成出来了作品复杂与和谐。

除此之外,这个系统还具有折叠功能,它能够改变空间结构的拓扑关系,让突触产生的界面与每个部件刚好重合。而在折叠功能发挥作用之前,界面与部件之间是分离的。在整个编码转换的路径中,时间作为唯一的不可预知的因素,在演化结构中可能起到产生歧路(bifurcation)的重要作用。一开始就在每一个生成路径的起始端设定了时间量。很明显,开始的时间总是不同的。伴随着各自的加速或减速,系统的折叠功能在控制着结果的不可预知性。这种方法保证了系统无法进行重复的生成,这种独特的性能是因为生成过程一经启动就具有短暂性,只有通过非正常处理手段或者重新设置时钟来产生克隆体时才会被克服,当然,这种做法与生成设计法的主旨是相矛盾的。

一旦建筑空间的网络组织好了,我就会针对每一个设计要求来建立一个逻辑缜密的计划来检查系统的演化动态,以使其能够满足业主的要求。具体地引例来讲,不论是设计洛杉矶的一栋多功能的摩天大楼,还是设计一把形式简单的椅子,都必须运用和谐编码来按部就班的进行工作,直至达到了所要求的目标。对于每一种设计工作来说,利用生成法来进行设计明显是一件异乎寻常的(ad hoc)工作,所以,从经验的成熟程度来讲,我们还没有一种严格确认的技术。

生成法设计工作并非是一个能够产生各种各样可能方案的工具,也不适合所有从事创造性工作的人。生成法设计工作需要一种主观目的明确的方法,这种方法能够对业主的特殊要求做出回答,同时与社会的人文传统相一致。最有可能的就是制定出一种可操控模式,这种可操控模式可以通过运行法则来执行,就像我在教学中的实验探索,这就需要进一步的验证了。

2.1.3方法和技术

这里的问题是,生成设计法能否被认为是一项技术?能否被认为是一种类似于我们建筑师常用的CAD那样的生成系统?根据我的试验,答案明确是不!其它诸如参数设计法、随机形式法等,只不过是简化了设计的过程。

首先,让我们来把生成设计法假设成参数设计来讨论问题,参数设计在可能有约束条件的变体参量下仅能产生被程序化的变化形体,部件不是被生成的而是被描绘出来的。接下来,产生的变体不是与可能产生的结果发生相互作用,而是与同一结果在尺寸大小方面发生相互作用。因此,这种假设成参数设计的方法只能适用于复杂系统的简单部分,这个结论并非是偶然的。复杂性不是通过增加、而是通过整合来实现的。因为建筑的相关要素是千变万化的,所以,若是利用参数设计建筑的话,只有把建筑减少到只是体块的程度时才有可能进行。无论如何,一个体块不是建筑,它只表示某个量的体积。要成就建筑,就必须通过设计这样一个阶段。在当今的全球化时代,这种主观目的明确而且具有创见性的方法能够打开一扇看到强烈文化特征的门扉。

让我们再来做第二种假设,就是用随机形式法来设计建筑,这种方法有许多的支持者,也有不少人拿它来做实验。这种方法的理念是让计算机随机产生出许许多多的建筑形式,建筑师只是在这些建筑形式中做出选择罢了。但是,这种方法忽视了生成过程的主观目的性,而只把它作为一种如何进行挑选的方法罢了。

这样就出现了两个最基本的问题,实时的随机形式如何产生和建筑如何作出选择。对于第一个问题可以这样考虑。只有当形式以及产生形式的思想变得愈发不可预测或者令人惊讶的时候才是随机的状态。举例子讲,当一只瓶子的外缘沿着一根随机变化的中轴旋转360度的时候,瓶子轮廓产生出来的样子是不可预测的吗?设计者的思想是通过旋转的构思和逐次的结果表现出来的,但是,仅仅拿出旋转中轴的马达类型或是生成形体的约束条件来说明设计者思想所产生的结果,能够让人信服吗?无论如何,这个例子说明不论生成设计内容的繁简程度如何,即便是一个极其简化的系统,都还是一个相当可观的大矩阵。

另一方面,如果这种可识别性没有具体的形象,建筑师何必守在电脑前等着正确的建筑形式出现呢?如果建筑师真要这么做?那他是在做建筑师要做的事情吗?我想会有这两种不同的情况,其一是针对建筑师,其二是针对委托设计的业主。建筑师在业主的面前摆弄着电脑,不断地把现存的世界转换成将来可能的世界,把现存的环境朝着他的思想方向发展,什么未来的、美好的、有用的、协调的等等,面对这种情况,业主只能去做选择。建筑利用电脑工作静候着他所希望的建筑形式出现,然后他把这种形式再附加上专业特征,对于这样的做法,说到底他还是象个业主。

对于第二个问题可以这样考虑。不消说针对一栋摩天大楼,只是针对建筑在结构、技术、配置、审美、形式等方面的复杂性,时下的设计方法常常提供的是相互联系和合成的这样一种多层面的系统。精心做出一条随机变化的贝塞尔曲线,无疑是一个有趣的事,我相信我们所有从事建筑学这个领域的人都会非常欣赏这样的曲线。但是,一项建筑设计就有所不同了,很可能会利用随机的方式设计建筑的外表,或者设计建筑的内部,但是,我相信有必要在建筑形式上加大表现建筑品质和特征的范围,例如技术的、材料的、色彩的等等。目前可供选用的设计方法严重地制约了建筑表现的潇洒自如(arbitrariness)。

无论如何,前面论述的只是业主的情况,不是建筑师的情况。某种形式之所以被选中,是因为它令人激动,具有一种特殊的效果。设计就是在建立和转换那些能够实现复杂性的编码,把设计者幻境般的思想编录成可操控的条理规则。这样看来,仅仅利用随机这个条件是不够的。

什么是生成设计呢?它是一种能够成为最终产品的思想,一种能够产生无穷无尽的结果并令业主能从这些结果中进行挑选的思想。最终结果肯定不仅仅是形式的结果,例如贝塞尔曲线形成的那样漂亮的几何形状,而是一种具有实施可能性的直接的赋形结果。因此,建立图码库就是要把它作为一种人工的DNA,作为一种协调编码,作为一种可组织的范例,这种范例能够以动态的方式检查设计环节的特殊性。整个系统的运行最终由转换法则和控制法则所决定,转换法则是一种可运行模式,控制法则控制着关联、干涉、合成和谐振等运行现象,特别是谐振现象常会出乎意料地出现在生动的演化过程中。这里一点没有数据库的样子。当我们研究达芬奇绘画作品的编码时,我们知道了利用大量不同的创作思想作为试验性假设的设计方法,每一种假设都限定于一个可运行的模式,而不仅仅是一堆零件的组装。创新的目标一经设定,总是要不断地进行科学的探索。

根据我的做法,生成设计法并不是把那些预先设计好的零件储存起来,然后拿出来可以进行相互交换的设计方法,而是一种运行可能部件(possible events)系统。这些可能部件在出生、形成、合成、直至长成的过程中,相互间不断地在系统中发生作用,这种过程与自然的生命现象很相似。不可预知性并不是捆绑在随机形式上,而是与系统的人工生命相联系的。人工生命愈是复杂、愈是不可预知,伴随着不同时间的演化,就愈是能够从庞大的协调编码中激发出特征强烈的结果。

2.2生成设计的方法

人们的创造性活动发生了变化,不仅仅是因为使用的新出现的数字工具,更是因为人们对新领域的开发利用产生了新的哲学思想。设计也从重于成形改变到重于转换。思维的表现在开放与包容的程度上,较之以前前进了一大步。各种各样的音乐变奏曲已经偏离了基本旋律,但是,在这种多样形式并存的情况下,每一种变化的形式都可以被转述为一种可转换的模式(modus transformandi),或者一种思维活动的结果。

今天,我们掌握的技术工具不会像老式机器那样,制造出来一堆一模一样的产品,而是制造出各具特色的产品,这是一场新兴的革命。在成本相同的情况下,数字化时代我们能够效仿大自然或者手工艺来制造出独一无二的产品。独具特色的产品已经成为对于当代文化需求的一种新的回答,它把人们引导到这样一个境地,那就是每一个人都希望自己的环境、建筑、人工制品都能反映出一种独一无二或者举世无双的特点。但是,这种文化需求长期没有得到正确的估计。在这个时代,我们发现了自然界的生物特征是通过克隆的方式来产生和传递的,那么,生成设计法可以在人工世界中实现一种与之相对应的发展态势,利用这种方法,通过人工智能、人工生命系统以及高科技,我们能够再次体验到大自然给与我们的审美和道德上的愉悦。

 

3.形态生成的作品

下面介绍利用生成设计法做的一些形态生成实验,我的第一个生成设计案例开始于1986年,关于意大利中世纪城镇的DNA,接下来做的是巴西利卡。

3.1 2D3D,转换编码的理解

1984年,我的第一个生成实验来源于我对一幅历史图画产生的想法,作为一幅二维的笔记式印象速写,即使这幅画很抽象,但是假如我们很合适地观察它,我们能否认为它是一种具有普遍可能性的三维模型的生成编码?这个从二维到三维的过程不是一个自动演化的过程或者演绎的过程,它实际上是一种主观理解的过程,这种主观理解表现出建筑师具有的一种可能的思维。

在这个想法的基础上,我制作了一种名为特拉切(tracce)概念软件。这种软件使用一套理解编码能够把二维的图像会转换成三维的模型。这些编码在模棱两可的状态下工作,结果全部用图像表现。反过来,当表现图像要运用到现实的图像中去时,它们必须与透视学的定义联系起来。如果表现图像与正确的透视景象相比较时,能够象艺术作品那样产生一些出乎意料的效果,那就更好了!理由就是这些出乎意料的效果能够更加容易地产生一系列不同的3D结果,而这些三维结果都是对于同一幅画的不同理解。在米兰工业大学,我和我的学生采用这种方法对乔托、皮拉涅西、康定斯基以及未来主义的绘画作品中的图像做过三维模型的处理。

1. 利用特拉切概念软件对毕加索绘画的妇女肖像生成的三维模型。

3.1.1模仿编码

一旦这些理解采用转换编码的定义进行编码,它们就被用到生成方案GWP(生成妇女肖像的首字母缩写)的处理程序中。在这个方案中,可能会生成无数个妇女肖像的三维模型,以我对毕加索作品的理解来看,这些妇女肖像都是可识别的。这是一种模仿过程,它认为在艺术作品的构成元素之间可能会发现的非常密切的关系。在艺术发展过程中,这是一个非常古老和有用的方法。作为一种模仿编码,毕加索可以再绘(re-painted)委拉兹圭支,我也尝试采用生成设计法中的人工DNA的想法来再绘毕加索。

2. 利用GWP处理程序生成的一组妇女肖像。

3.2演化的城市个性

1988年,我设计了第一个可操作的城镇生成方案。在这个方案中,当环境特征条件增加时,复杂性就无法控制。这个方案的设计利用它本身发展起来的编码,可以预览到一系列可能产生的场景。第一个案例有关意大利中世纪典型城镇的研究,与乔托和马蒂尼绘画中描绘的那些城镇很相似。这种典型城镇若作为一种可操作的范例,很有可能再写出重现这些奇特环境的法规条文。转换定义的逻辑结构从宏观到微观都始终控制着生成部件的演化过程。

3. 西蒙涅马蒂尼作品,意大利中世纪的城市场景

 

4. 一组生成的意大利中世纪城市。生成过程首先从不可预知的自然环境着手,人工演化的过程中利用转换编码的定义就能够生成这些城市,而转换编码的定义则依据我对乔托和马蒂尼中世纪绘画作品的理解。在生成的过程中,尽管每一幅图像都不一样,也不可预知,但是我觉得结果并不会令我惊讶不已,因为每一幅图像中的城镇都会是意大利中世纪城镇的再现。

 

5. 利用中世纪城堡的生成编码制作的一组形状各异的当代建筑和文化中心。

 

6. 生成的中世纪城堡的模型,建筑的墙体带有厚度。这种生成的三维模型可以用高速模型刻制机或三维打印机来制作。

接下来的实验我就要面对城市规划和设计中的最为棘手的问题之一城市特征。每一座城市都有自己的明显特征,这些特征正在我们这个时代里逐渐消失。这就意味着我们不能再把一座具有人类营造环境的地方称之为城市,而只能看成是一个异化(alienation)的地方。可以肯定地说,城市特征不是某种静态的东西,只是能够在资料、色彩、形式和结构等方面进行表面的分析和交流。相反,城市特征应该立足在它的居民如何看待他们的城市的未来。有一种观点认为,一座由人类营造出来的生活环境犹如一面反映着他们主观愿望的镜子,反映出这一座城市的变化过程,人们如何改造自己的城市,使得城市更加美丽、更加适用和更加舒适。为了做到这些,就必须加强城市特征。我在重申一次,城市特征不是某种静态的东西,它是一个开放的过程,好像具有自然生命那样。说得更专业一些,它是一个不停地发生转换的模型。例如威尼斯城,为了维护它的城市特征,它就必须遵循这样的发展思想,那就是:明天的威尼斯应该比昨天的威尼斯更加威尼斯(Venice of tomorrow should be more Venice than before)。

通过对于一些具有强烈特征城市的主观阅读,关键的问题集中在(种子,培养基腐殖土humus上,humus能够再现它们的动态形象,通过一个能够产生三维可视场景的生成结构,这种再现就能够变成可实施了。

7. 在这幅图中,我利用和谐编码把我对纽约城的理解进行特征化处理,生成了一幅完全的三维可视的纽约城模型,从整体到细部,应有尽有。这种特征的生成采用了转换定义和自组织范例的处理程序

3.3由巴西利卡生成的公共建筑

我设计的巴西利卡这种概念软件,能够生成建筑的3D模型,能够控制建筑的尺寸、材料、技术以及功能结构。因此,这种软件就像一个个人的虚拟建筑工作室(VAO, virtual architectural office, 每一个三维模型都是从和谐编码中生成的,这种编码的运行能够依照我个人的建筑理念并且表现出强烈的建筑特征。

巴西利卡是一个不断改进的生成设计方案,,十五年来我一直在我的设计活动中利用每一次做建筑项目的机会去使用它。现在,巴西利卡成为一个真正的虚拟建筑工作室,能够在实时的情况下实现丰富多样的建筑3D模型。这些建筑方案具有动态的画面,能够完全满足业主的需求。约束条件已经不称其为问题,在具有人工生命特点的设计方案中,它反而成为搜捕更为强烈特征的时机,多少有些象自然界发生的事情。业主的需求愈是复杂,生成的设计方案就愈能强化特征和提高品位。

8. 生成设计方案,意大利的一坐公共汽车站(2000年)。四个不同的结果源自于同一个设计概念。

 

9. 公园餐厅(1997年),商业中心(2000年),自由之家(1999年)。完全利用巴西利卡生成的建筑方案。

 

10. 卡拉瓦塞拉利奥博物馆,意大利

建筑不仅要适应当前的业主与使用者,而且要适应未来的使用者。要想达到这样的目的,只有把那些源源不断的生成出来的设计场景展示给业主和使用者,给他们提供从中选择的机会,才能实现这样的目的。与此同时,出现了另一个有针对性的问题:为了迎合未来城市和居民的远大目标,建筑仅凭藉着设计者赋予的强烈印象就能够强化城市的特征吗?为了证明这一点,我就把具有强烈特征城市的设计作品展示给城市居民们,听取他们的反应。譬如说到香港,我给居民们展示一系列他们这座城市的可视的设计图象,然后向他们提出一个非常简单的问题:这些可视图象展示出来的香港,哪一个比过去的香港更像香港?现在看来人类识别相似性的问题非常简单,人工手段可以模仿天然造化(artifacts imitate nature)。

下面的图像展示了一系列城市改造的可视场景,香港、纽约、华盛顿特区、洛杉矶、芝加哥、名古屋。在这些生成设计方案中,为了强化城市特征,建筑是利用巴西利卡设计和生成的。这些图像都曾在当地展出,以便证明对当地居民的影响。

11. 香港维多利亚湾,七栋摩天大楼(2002年)。

 

12. 香港维多利亚湾,一栋新矗立的多功能大厦(2001年)。

 

13. 香港中环,利用香港城市特征编码生成的两栋建筑(2002年)。

 

14. 2003年的芝加哥,表达芝加哥建筑特征编码的当代建筑。

 

15. 华盛顿特区的IDB文化中心新建筑的七栋变体楼(2003年)。

 

16. 华盛顿特区的文化中心和贝弗利山的综合楼(2003年)。

 

17. 洛杉矶,市区的公寓楼和高层塔楼(2003年)。

 

18. 圣莫尼卡的公寓楼(2003年);洛杉矶市区的公寓楼和办公楼(2002年)。

19. 洛杉矶市区的摩天楼(2003年)和公寓楼(2002年)。

 

20. 纽约,第二代双子摩天楼(2003年)。

 

21. 名古屋,市区中某座塔楼的第二代形象(2003年)。

3.4理想城市

理想城市是一个令人激动的想法。当研究集中到反映城市特征的时候,研究的关键就是如何进行理想城市的特征处理并且把它表现出来。这个目标利用生成设计法就可以达到,因为每一座理想城市都是一种可能的概念,不是一个具体的形式。这个工作不仅是要表现最后的结果,而且主要过程都需要协调编码来处理。同样,生成设计法的操作要依循设计者的理念、依循每个生成元素与整体的关系,而不仅仅依循形式,因为每一种形式只不过是设计者可能表现出来的理想的一个部分。

因为这个概念要利用生成部件通过转换过程来进行,所以,理想城市也就成为一个生成设计方案的原型。利用生成设计法我们就能像制作人工DNA那样设计出理想城市,在计算机上得到多种多样无穷匮尽的视像。

22. 皮埃罗德拉弗兰切斯卡工作室设计的理想城市。尽管每栋建筑不尽相同,但是它们都出自于同样的设计思想。

 

23. 这是一组题为海边的亚洲城市的生成设计方案,方案的目的是要创造出未来城市文化理念的特征。

3.5图码库与智能工业产品的生成设计

1991年,我开始产生一种想法,打算研究一种用于工业产品设计的方法。可以认为这种想法是要研究出一种可操作的工具,这种工具能够生成或者产生无穷匮尽的人工制品,虽然每个制品的形式不同但是它们的使用功能和艺术品质却是相同的。这种生成设计法也代表着一种革命,在工业产品的设计与制造领域开创了一个新时代。这种设计方法将表现工业产品独一无二和不可重复的特征,就象自然界中的生物所具有的那种特征一样,这是在艺术创作的行为上人类模仿自然的机会。我把人工物品的基因编码命名为图码库(Argenia),就象自然界的DNA一样,图码库不是指的某一件物品,而是指的物品的一个种类。工业设计不再是针对一个物品的设计,而是针对物品的一个种类的设计思想以及该种类物品的工业制造。

利用图码库的多样性成果可以生成3D模型,工业制造设备可以直接生产这些模型,譬如数控机床或者机器人,这些都是工业制造的普通技术。独特的物品能够采用相同的设备和造价进行制造,就象印刷机,可以印制特征不一、页数不同的作品,但是印刷成本却差不多。

24. 椅子的图码库。

 

25. 首饰的图码库。

 

26. 灯具的图码库。