算出來的建筑

運(yùn)用“算法建筑”來做設(shè)計(jì)的建筑師，他的腦子里不再是整個(gè)方案，而是一套規(guī)則。

這一切要從計(jì)算機(jī)在建筑設(shè)計(jì)過程中地位的改變說開去。在15 畝地上，城鎮(zhèn)的上風(fēng)處，建造一座280 層的超高層建筑，工期和造價(jià)一定，要求外立面最大限度地自然采光，但不影響散熱、通風(fēng)和視線?，F(xiàn)在有三種設(shè)計(jì)方法——有幾十年工作經(jīng)驗(yàn)的建筑師靠直覺交出一份設(shè)計(jì)任務(wù)書，他建議外立面采用螺旋狀，樓層高度最好在2.6 米左右，接下來便投身于一堆圖紙之中;或者，把15 畝地、280 層、采光率等數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)程序，它會告訴你一堆符合邏輯的設(shè)計(jì)方案，建筑師要做的就是調(diào)整數(shù)據(jù)，選擇一個(gè)最貼近設(shè)計(jì)要求的方案;還有一種方法，就是在前面的基礎(chǔ)上，利用遞歸、分治、蟻群等算法，結(jié)合數(shù)據(jù)，不斷優(yōu)化、精確設(shè)計(jì)方案，比如穹頂狀曲面的垂直切線和177 層外立面窗戶開闔的角度等等，這時(shí)，建筑師要做的不是提出一個(gè)方案，而是選擇一個(gè)最佳方案，這就是“算法建筑”。

“金盒子”的算法

當(dāng)年勒#8226; 柯布西耶所倡導(dǎo)的現(xiàn)代主義建筑，早已無法滿足如今建筑的形態(tài)設(shè)計(jì)需要，分形、折疊、褶皺等看似沒有規(guī)律的復(fù)雜幾何體占據(jù)了我們的視野，如何把這些復(fù)雜的設(shè)計(jì)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，現(xiàn)有的技術(shù)和技法一度使其成為待解難題。然而，計(jì)算機(jī)和設(shè)計(jì)師合力解答，讓“算法建筑”給了我們一份近乎完美的答卷。

這種本世紀(jì)初在國外出現(xiàn)的“算法建筑”，在華匯設(shè)計(jì)北京分公司的兩位建筑設(shè)計(jì)師王振飛和王鹿鳴眼里，已經(jīng)不再“前衛(wèi)”。他們很幸運(yùn)，年9 月底從阿姆斯特丹的UNStudio 結(jié)束工作回國的時(shí)候，正當(dāng)“算法建筑”在國內(nèi)火起來。

“用‘算法建筑’設(shè)計(jì)之初，在建筑師腦子里不再是某個(gè)方案，而是一套規(guī)則。”王振飛和王鹿鳴攜“算法建筑”吸引了天津于家堡開發(fā)區(qū)。一棟用此方法來實(shí)施立面設(shè)計(jì)的建筑物將在這里初次試水。根據(jù)幾個(gè)重要參數(shù)， 如工期(7 個(gè)月)、造價(jià)、建筑功能，采光效果和視線等，王振飛和王鹿鳴制定了一套規(guī)則，并編制了一段VBScript 程序，用來尋找能最大限度地滿足要求的設(shè)計(jì)方案。

建筑師將這些參數(shù)根據(jù)特定算法輸入程序，“第一次運(yùn)行得出一組結(jié)果，之后我們換個(gè)參數(shù)，將標(biāo)準(zhǔn)模塊數(shù)量由8 個(gè)調(diào)整為5 個(gè)，重新運(yùn)行”。多次運(yùn)行會得出無數(shù)個(gè)結(jié)果，“通常，我們會再設(shè)計(jì)一段程序?qū)ｉT從這些結(jié)果里面選擇我們需要的，比如采光率更高的?！庇?jì)算機(jī)程序又成了優(yōu)化方案的工具。換了幾次參數(shù)之后，在有限時(shí)間內(nèi)得出了最優(yōu)方案——6 種金色的模塊，根據(jù)特定規(guī)則進(jìn)行排列，模塊內(nèi)將安置燈具。于是我們看到:50 米寬、80 米長的外立面上，鋪滿5800 個(gè)這樣的模塊，工廠不需要派人來現(xiàn)場測量，只需要“將模塊進(jìn)行編號，統(tǒng)計(jì)出各種模塊的數(shù)量，工廠按照訂單生產(chǎn)，模塊到達(dá)現(xiàn)場后，工人根據(jù)有標(biāo)號的圖紙進(jìn)行安裝，就不會有誤差。”王振飛回憶當(dāng)初用“算法建筑”設(shè)計(jì)的過程。

現(xiàn)在，綽號“金盒子”的服務(wù)中心基本建成，從工作區(qū)走到休閑區(qū)，上樓或者下樓，從任何角度你都可以享受到自然光線和室外景觀，沒有遮擋。最終能夠?qū)崿F(xiàn)這個(gè)效果，除了建筑師的創(chuàng)意、參數(shù)的設(shè)定、算法的熟練運(yùn)用，還有VBScript 程序語言的運(yùn)行。對，就是那一堆字符和字母。

“算法建筑”的后現(xiàn)代

高斯當(dāng)年熱衷的“8 皇后”問題也是“算法建筑”誕生的靈感。異形曲面的外立面，鋁板重復(fù)率及開闔角度使得視線互不遮擋，采光、散熱、通風(fēng)互不矛盾，這和在8×8 的國際象棋棋盤上擺放8 個(gè)皇后，使其不能相互攻擊是一個(gè)道理。

“通過計(jì)算機(jī)程序語言的介入，改變建筑師靠經(jīng)驗(yàn)和直覺設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀，使得設(shè)計(jì)策略最優(yōu)化，‘算法建筑’相較其他數(shù)字化設(shè)計(jì)來說，更注重邏輯。”西安建筑科技大學(xué)的井敏飛在“算法建筑”還沒有一個(gè)嚴(yán)格定義的情況下，這樣理解它。較早使用“算法建筑”的工作室，如英國AA 建筑學(xué)院和美國KPF 建筑事務(wù)所其實(shí)如今仍處于探索期，只因“算法建筑”的潛能無限。

“一個(gè)建筑物所承載的意義太多”，包括建筑師自己的價(jià)值觀、社會影響、生態(tài)環(huán)境和歷史文化?！八惴ńㄖ崩盟惴ê陀?jì)算機(jī)，聯(lián)系起既有緊密邏輯又有無限創(chuàng)意的技法和技術(shù)，讓建筑盡可能實(shí)現(xiàn)多的功能，包容更多的元素。事實(shí)上，我們從國外利用“算法建筑”設(shè)計(jì)的建筑實(shí)物或展品中不難看到，它把計(jì)算機(jī)在設(shè)計(jì)中的地位從輔助上升為主導(dǎo)，同時(shí)也把建筑師和工具變?yōu)橐环N合作關(guān)系。

建筑師們寄希望于依靠它改變?nèi)伺c建筑環(huán)境之間的關(guān)系。上海世博會的英國國家館競賽方案之一，由6 個(gè)外形像一棵樹的單體組成，每個(gè)“樹”里面的展覽內(nèi)容不同，從“樹根”進(jìn)入，經(jīng)旋轉(zhuǎn)樓梯一直通向屋頂?shù)幕▓@，漫步在“樹冠”。參觀者還可以根據(jù)自己的偏好選擇個(gè)性化參觀路線。場館外就是“樹陰”，室外空間陰涼，在上海悶熱的夏天來參觀的市民有福了。

建筑按照傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，參數(shù)化設(shè)計(jì)和“算法建筑”的順序，依據(jù)人機(jī)互動(dòng)的程度漸進(jìn)。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)建筑師用經(jīng)驗(yàn)說話;參數(shù)化設(shè)計(jì)用計(jì)算機(jī)輔助來實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)施工的數(shù)字化;“算法建筑”利用建筑師的想法、數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)這三個(gè)強(qiáng)大內(nèi)核之間的互動(dòng)，得出人腦無法預(yù)知的結(jié)果，引領(lǐng)設(shè)計(jì)邁入理想國。