Architektura se snaží odrážet představy o okolním světě. Za posledních 20 let se architekti zaměřili na výpočetní technologii, fyzikální a biologické procesy. Věda o přírodě a výpočetní technologie přetvářejí naše chápání bytí a za tím stojí myšlenka, jak můžeme a měli bychom pracovat s architektonickou formou a prostorem. To s sebou nese vznik a vývoj nových nástrojů, metod a metod, což významně mění představu o morfologii architektury, tj. věda, která studuje strukturu architektonické formy. Pokud je například biologická morfologie strukturou formy organismu a rysy jeho struktury a v matematice je to teorie a technika analýzy a zpracování geometrických struktur založených na teorii množin a topologii, pak principy moderního architektonická morfologie je někde mezi biologií a matematikou. Pokud lze architektonické formy minulosti považovat za konečnou strukturu, je třeba na ni pohlížet prostřednictvím vývoje formy - morfogeneze.
Procesy
Po většinu své historie byla architektura fascinována konečným a statickým výsledkem. Se vznikem postmodernismu však vzešel další zájem: architektura je stále více unášena procesem vytváření projektu. Nejprve to byly koláže narážek na velké historické styly, starodávný řádový systém atd., Poté se přesunul do pole hry s abstraktnějšími procesy: silami, energiemi, čistou geometrií, která utvořila obraz dekonstruktivismu. Tato hra vstupující do rozsáhlosti moderny je dále ztělesněna ve schematickém myšlení, kdy prezentace architektů stále více připomínají pokyny pro sestavení a vývoj architektonického objektu.
Takový pokus přenést architekturu z roviny subjektivních myšlenek tvůrce do racionální roviny objektivních rozhodnutí a úkolů odráží požadavky nové doby. Řetězce diagramů, grafů, vysvětlení odrážejí, proč a jak se architektonický objekt objevil. Ale na rozdíl od praxe postmodernismu, která odráží iracionální subjektivitu architekta, se to děje na základě analytiky objemu, využitelných ploch, zastavěné plochy, orientace na slunce, výškového rozložení, hledisek, množství zeleně a parkovacích míst, dopravy a pěší trasy a mnoho dalších objektivních faktorů …. Například můžete odkázat na jakýkoli projekt slavných BIG, MVRDV nebo OMA.
To velmi dobře koreluje s tím, jak se změnily naše představy o povaze našeho světa. Vědecký obraz světa ukázal, že složité objekty živé a neživé přírody jsou deriváty procesů. V nich se prostřednictvím posloupnosti transformačních postupů - slučování, dělení a transformace - generují nové entity.
Od dělání k plození
Měli jsme to štěstí, že jsme byli přítomni v úžasné době globální restrukturalizace „činícího člověka“na „generujícího člověka“. Jaký je rozdíl mezi prvním a druhým? První je založen na tradičním způsobu vytváření umělého artefaktu. To je situace, kdy existuje konečný obraz, plán, rozhodnutí a člověk prostřednictvím určitých akcí dosáhne požadovaného výsledku. Představte si, že vytvoříte superhrdinu. Pak si představte sochaře typu „doer“. Nejprve nakreslí nebo vytesá náčrt budoucí sochy a pomocí sittera uchopí správnou lidskou plastičnost. Pak vezme dláto a zpracuje kámen. Výsledkem není nutný superhrdina, ale jeho neživá reflexe, stěží schopná výkonů.
To platí také při vytváření architektury. Například architekt prvního typu nejprve přijde s obrazem budovy na základě subjektivního vnímání a zkušeností. Toto je ideál, o kterém si architekt myslí, že by měl změnit životy lidí k lepšímu, a proto by měl být postaven všude. Pak vezme standardní sloupovou mřížku 6x6 metrů, standardní podlahy, cihly atd. a staví tento konstruktor dohromady a snaží se přiblížit původnímu ideálu. U východu je budova málo přizpůsobená životu, a to nejen proto, že se během procesu vzdalovala od ideálu, ale také proto, že samotný ideál byl vynálezem architekta, jen nepřímo souvisejícím se skutečnou situací. Takovou budovu lze replikovat tak, jak je, nebo ručně provádět drobné změny, ale každopádně jen stěží může splnit počáteční impuls ke zlepšení života lidí.
Jak ale funguje divoká zvěř? A jak se člověk druhého typu - „generativní člověk“chová jako ona? Předměty přírody jsou generovány vzájemným propojením jejích prvků jednajících na základě zákonů, pravidel a omezení. Živé organismy tedy nemají konečný obraz, o který se snaží, ale mají kombinaci účinků působení genotypu, souhrnu všech genů daného organismu a ontogeneze, individuálního vývoje organismu od jeho vzniku až po smrt, většinu času stráveného v boji o přežití. To vede k formování jednotlivého organismu s vlastním fenotypem, tj. souhrn všech vnitřních a vnějších znaků a vlastností organismu. Je tedy vidět, že akce, procesy a vývoj jsou to, na co se příroda v boji o přežití vsadila. V určitém okamžiku to bylo lidem zřejmé.
Abychom toto tvrzení objasnili, vraťme se k našemu superhrdinovi. Abychom mohli vytvořit skutečného superhrdinu, musíme vyvinout jeho genotyp, který bude obsahovat super vlastnosti. Pak jej budeme rozvíjet v boji o jeho existenci za předpokladu, že jeho přežití bude přímo záviset na našem přežití. Dostaneme tedy potřebné a herectví, ne ideálního superhrdinu.
Ve snaze vytvořit budovu, která zlepší životy lidí, vytvoří „generativní architekt“genotyp pro svou budovu tak, aby se tato budova vyvíjela v podmínkách blízkých realitě v souladu s principy stanovenými v genotypu. Na výjezdu dostáváme budovu, která se přizpůsobila okolním podmínkám a účinně plní úkoly, pro které byla určena. Takovou budovu lze replikovat jako organismy, nikoli kopírováním, ale generováním nových budov za použití stejného nebo mírně upraveného genotypu, čímž se získá stabilní populace.
Performativita
Praxe se stále více šíří, přičemž akce vyjadřující koncipovaný proces samy o sobě jsou to, co předurčuje konečnou podstatu artefaktu. Tímto způsobem pěnění určuje základní vlastnosti pěny. Samotné pěnění je ve skutečnosti aktem i výsledkem aktu současně a to, čemu říkáme „pěna“, pouze opravuje konečný stav probíhající akce. Když je tento performativní přístup neoddělitelný od konečného výsledku, stal se důležitým rysem současného umění a architektury. V tomto případě se performativní přístup provádí prostřednictvím akcí prováděných jak ve skutečnosti, tak v počítačových programech, které napodobují akce v reálném čase.
Příkladem performativního přístupu vytvořeného ve skutečnosti je umělecká instalace Tape chorvatsko-rakouské skupiny Numen / For vystavená po celém světě. Nejedná se o konečný projekt, který by měl být přenesen z místa na místo nebo vytvořen z výkresů místa, ale o proces, který využívá velké lepicí pásky a jednoduché postupy, pravidla a místní řešení, které lze považovat za mutace v podkladovém genomu. V něm se materiál prostřednictvím akcí prováděných v novém prostředí zhmotňuje do prostředí pokaždé jedinečného, ale majícího společné prostorové charakteristiky s jinými inkarnacemi „Teip“.
Prostředí se používá jako podpora postupné kultivace procesem lepení nejprve podélných pásek a poté příčných stahovacích pásek lepicí pásky. Skotská páska tedy není jen jednou z možností materiálu, kterou lze v případě potřeby nahradit jakoukoli jinou, ale nedílnou součástí procesu. Skotská páska je materiál, který předurčuje prováděné akce, vlastnosti struktury a vytvářeného prostředí. Není to nic jiného než proces embryologické ontogeneze, kdy se z jedné buňky vyvíjí celý organismus! Navíc podmínky, za kterých se organismus vyvíjí, ovlivňují jeho tvar (fenotyp). Se stejným genotypem mohou různé podmínky dát organismu různé vlastnosti až různým pohlavím. V zařízeních „Teip“vedou stejná pravidla, která fungují v různých podmínkách městského prostředí, k odlišné formě zařízení. Abychom ocenili kombinaci shodnosti a jedinečnosti, stačí porovnat instalace v Bělehradě, Berlíně, Melbourne a Vídni.
Proces vzhledu „pásky“lze sledovat na příkladu vytvoření instalace v Moskvě:
Abychom pochopili, jak lze performativní přístup k architektuře implementovat do počítačových programů, měli bychom se podívat na zkušenosti Daniela Pikera, který se letos zúčastnil workshopu Branching Points na Strelce (viz video z jeho přednášky). Ve své přednášce na workshopu hovořil o nástroji, který vyvíjí pro architekty, kde je možné vytvořit formu založenou na fyzikálních interakcích, na kterou působí síly podobné fyzickým silám. V tomto případě je konečná podoba derivací procesu vyrovnávání všech sil v systému.
Algoritmy
Po mnoho let, zejména v posledním desetiletí, se přední architekti soustředili na to, jak pomocí výpočetní technologie vyvíjet algoritmy, z nichž se vytváří architektonická forma. Pouze seznam vzdělávacích center zabývajících se touto problematikou mluví sám za sebe: AA (Architectural Association), IAAC (Instiute for Advanced Architect of Catalonia), SCI-Arc (The Southern California Institute of Architecture), University of Applied Arts Vienna, RMIT University, Columbia University GSAPP, Delft University of Technology s laboratoří Hyperbody. Vyvinuté algoritmy odrážejí vizi toho, jak by měl být objekt generován, jaké vztahy, pravidla a omezení fungují v jejich systému. Takový proces, vyjádřený v algoritmu a uzavřený v počítačovém kódu, lze reprezentovat jako genom objektu, který produkuje různé výsledky v závislosti na vnějších podmínkách, které v algoritmech představují počáteční data. A výsledkem provedení algoritmu je požadovaná architektonická forma. Tento princip navrhování architektonické formy odhaluje celou řadu možností: procesy samoregulace, přizpůsobení formy daným podmínkám, možnost vytváření populací objektů s různými charakteristikami a mnoho dalšího. Tento přístup do značné míry určuje koncept parametrický design, který se stal hlavním trendem moderní architektury.
Morfogeneze
Provedení algoritmu za různých podmínek může vytvořit celou populaci souvisejících objektů. Populace může být navíc tvořena budovami i strukturálními prvky budovy, jako jsou populace živých organismů a buněk, které tvoří živé tkáně těla.
V procesu takové reprodukce se může projevit další důležitá vlastnost tak přirozeného aktu, jako je polymorfismus - schopnost některých organismů existovat ve státech s různými vnitřními strukturami nebo v různých vnějších formách. V architektonických algoritmech to bude vypadat jako schopnost zvolit způsob zpracování dat na základě vlastností příchozích informací a také v závislosti na okolnostech zvolit cestu generování každého konkrétního objektu v rámci jednoho typu kapacity s více výkony v architektuře. Techniky a
Technologies in Morphogenetic Design, Architectural Design Vol.76 No.2, p.8 ">[1].
Příkladem projevu polymorfismu je video, které ukazuje, jak se rozvržení významně mění, když se změní geometrie plánu budovy.
V jistém smyslu algoritmus v tomto projektu funguje jako zapnutí a vypnutí jakýchkoli genů v závislosti na podmínkách vedoucích k různým stavům organismu.
Plášť struktury vytvořený na workshopu Branching Points na festivalu Bílá věž 2011 v Jekatěrinburgu sestával z homogenních prvků. Každý prvek byl složen z jednoho ocelového plechu, aby připomínal pyramidu. Ohyby prvků v šachovnicovém vzoru byly směrovány buď v jednom směru, nebo v opačném směru od povrchu pláště. Polymorfismus se tedy neprojevoval ve formě, ale v orientaci prvků. Tento princip umožnil vytvořit tuhou samonosnou konstrukci, kde prvky svým objemem a velkým zakřivením pláště libovolného tvaru navzájem nerušily.
V městském plánování umožňuje princip morfogeneze flexibilní plánování území. Příkladem je projekt Berlage Institute (Rotterdam, Nizozemsko), kde bylo studováno město Phoenix. Prediktivní model oblasti byl vyvinut na základě radiační mapy pouštní půdy, na jejímž místě by se měla objevit nová obytná oblast. V závislosti na úrovni radiace se vytvářejí obrysy bytových jednotek, takže emise jsou pro každou jednotku minimální. Tak se objevují různé vlastnosti bydlení. Ukázalo se, že každý obytný komplex se liší nejen velikostí a tvarem, ale zahrnuje také různé programy činnosti a různé formy organizace. [2].
Abychom pochopili, jak se nová morfogeneze projevuje ve vývoji architektonických struktur, nelze se odvolat na zkušenosti programu Emergent Technologies and Design architektonické asociace v Londýně. Zkoumali, jak mohou společně počítačový kód, matematika, fyzikální zákony, materiál a pokročilé výrobní technologie vytvářet nové, dříve nemyslitelné složité materiálové struktury.
Příkladem toho, jak morfogeneze celého objektu závisí na morfogenezi jeho částí, je projekt střešní terasy AA ComponentMembrane, který byl navržen, vypočítán, vyroben a nainstalován za pouhých 7 týdnů. Baldachýn musel být dostatečně dobře chráněn před větrem a deštěm, zároveň bylo nutné minimalizovat vodorovné zatížení větrem kvůli slabé nosné konstrukci a nebránit výhledům ze střechy[3]… V tomto případě musel mít vrchlík schopnost stínovat různými způsoby v různých ročních obdobích v různých denních dobách. Tvar každého prvku vrchlíku byl určen dohodou na všech těchto kritériích.
Voštinová struktura vrchlíku se skládá ze sady prvků. Pro každý typ prvku vrchlíku byl vybrán nejlepší materiál pro splnění jeho role: odolnost proti větru, gravitační zatížení, stínování. K tomu byl vytvořen parametrický model, který umožnil provést evoluční proces hledání optimálního řešení. Tato digitální morfogeneze nakonec vedla k vrchlíku skládajícímu se ze 600 různých konstrukčních prvků a 150 různých tvarů membrány.
Jejich další projekt, Porous Cast, zkoumal rozsivky a radiolariány. Diatomy jsou jednobuněčné nebo koloniální řasy. Buňka je zabalena do charakteristických a velmi odlišných buněčných stěn, které jsou impregnovány křemenem. Radiolanární kostra se skládá z chitinu a oxidu křemičitého, které tvoří porézní povrch. Porézní hmota těchto dvou typů buněk nabízí zajímavý model pro diferencované tvarování stěn, který dává nové specifické architektonické možnosti, jako je propustnost vzduchu, světla, teploty a další. První fáze experimentu spočívala v odlévání sádry mezi nafouknuté polštáře, které dosáhly podoby přirozené mineralizované kostry buněk. Poté byly provedeny fyzikální experimenty a digitální analýza proudění vzduchu a osvětlení, aby se odhalily změny vlastností v závislosti na různých charakteristikách tvaru, jako je velikost buněk a jejich propustnost. Konečným cílem projektu bylo vytvořit produkční systém, který se dokáže samoorganizovat a vytvořit zeď s různými charakteristikami v různých jejích částech.[4]… Tento přístup také umožňuje proliferaci - proliferaci tělesné tkáně množením buněk, vyjádřenou v tomto případě ve schopnosti růst stěny s rozdílnými charakteristikami prostřednictvím jednoho procesu.
V prototypech skořápky vytvořených na workshopu Branching Point: Interaction v srpnu 2011 se parametrická morfogeneze neprojevila ve formě prvků, ale v geometrii odkazů. Designový koncept vyvinuli Daniel Piker, tvůrce pluginu Kangaroo pro Grassopper, a Dimitri Demin. V modelu jsou simulací fyzických interakcí body rozloženy po povrchu dvojitého zakřivení tak, aby to celé rovnoměrně vyplňovalo a vytvářelo trojúhelníky s maximální možnou rovností stran. Již ve fyzickém modelu se identické rovnoramenné trojúhelníky spojují s malými elastickými vazbami a při napnutí minimální plochy tvoří danou plochu s minimální mezerou mezi prvky.
Variabilita
Tyto příklady ukazují, jak lze morfogenetický přístup použít k vytvoření formy, která se pěstuje v prostředí, přesto je konečná a statická. Současně lze v architektuře použít jeden ze základních principů živého organismu, kdy se buňka deformuje a tím mění tvar celého organismu, a v takovém případě adaptace přechází z projektu do reálného života budova.
Prototypem deformovatelné budovy, jejíž tvar reaguje na změny podmínek, může být projekt Muscle NSA (NonStandardArchitectures) vytvořený výzkumnou skupinou Hyperbody.[5] pod vedením Kas Osterhuis na Technické univerzitě v Delftu (TUDelft, Nizozemsko). V roce 2003 byl v Centre Pompidou vystaven prototyp budovy, kde pneumatická membrána spočívá na síti průmyslových „svalů“tvořících trojúhelníkové buňky. Svaly se stahují a uvolňují samostatně, koordinují se v reálném čase s obecným řídicím programem, čímž deformují celý objem pavilonu. Pavilon reaguje pomocí senzorů umístěných kolem něj a reaguje na pohyb lidí různými způsoby[6]… V roce 2005 společnost Hyperbody vytvořila další verzi nazvanou Muscle Body, kde byl vylepšen systém koordinované práce všech svalů, což umožnilo udržovat tvar napnuté lycrové membrány, podobně jako u sportovního oblečení. Svaly mění geometrii markýzy, stlačují a protahují různé části látky, čímž mění jejich tloušťku a průhlednost. Pavilon reaguje na to, jak se lidé dostanou dovnitř: mění osvětlení a generovaný zvuk v souladu s pohybem návštěvníků[7]… Vlastnosti prostředí se tak stávají dynamickými a neoddělitelnými od povahy samotné budovy.
Pohybujícím se tímto směrem je možné vytvářet morfogenetické struktury, kde každý prvek může samostatně, ale po dohodě se svými sousedy změnit svůj tvar tak, aby vlastnosti prostředí, jako je osvětlení, teplota, proudění vzduchu, barva, struktura a mnoho dalšího více, se změní. A pokud je to spojeno s přirozeným principem pružnosti a pružnosti v živé hmotě, pak jdeme na jinou úroveň formování stanoviště.
Příkladem takové nemechanické deformace je projekt Shape Shift, kde jsou navrženy skořepinové prvky, které se deformují vlivem elektřiny. Katedra automatizace architektury na ETHZ a Švýcarská federální laboratoř materiálových věd a technologií na EMPA společně experimentují s elektroaktivním polymerem (EAP), který se smršťuje a rozpíná v závislosti na napětí, které je na něj aplikováno. Jejich membrána je sendvič z několika vrstev materiálu. Když se plocha vrstvy EPA zmenší, celá membrána se deformuje v důsledku rozdílu v oblastech mezi spodní a horní vrstvou membrány.[8].
Video projektu ShapeShift:
Dalším, ale velmi důležitým typem deformace je přímá reakce prvků na změny v prostředí prostřednictvím inherentních vlastností materiálů a struktury. Jedná se o autonomní a samoorganizující se proces. Umožňuje vám vytvářet skořápky, které fungují jako skin, kde je každá buňka citlivá na změny v prostředí lépe než high-tech konstrukční konstrukce, skládající se z mnoha různorodých částí.
Na tomto principu funguje instalace „HygroScope - Meteosensitive Morphology“, kterou vytvořil Achim Menges ve spolupráci se Stefanem Richertem. Zkoumali vlastnosti jehličnatého kužele k otevírání a zavírání při změně vlhkosti. Hygroskopické vlastnosti dřevěných vláken jim umožňují absorbovat kapalinu a sucho a mnohokrát procházejí tímto cyklem bez poškození. Poté byla z tenkých vrstev vytvořena struktura, jejíž anizotropní vlastnosti umožňují destičce rychle se otáčet jedním směrem. Fyzicky je tak naprogramována reakce pláště na změny vlastností prostředí. [9].
Video HygroScope - Centre Pompidou Paris:
Posledním příkladem je instalace BLOOM vytvořená architektonickým studiem dO | Su. Povrch se skládá z prvků stejného typu, kterými jsou bimetalové desky. Bimetal se při zahřátí na přímém slunci začne ohýbat, čímž otevírá póry ve skořápce a umožňuje tak čerstvému vzduchu pronikat pod konstrukci.
BLOOM Surface Video:
V tomto i předchozím projektu funguje princip digitální morfogeneze současně, ve kterém se každý prvek mírně liší od sousedů, protože jeho tvorba využívá data, která se mírně liší od těch, která tvoří sousední. Ale tento prvek také mění svůj tvar pod vlivem ne dat, ale energií nebo vlastností prostředí. Tento princip umožňuje, aby byl architektonický objekt přirozeně integrován do ekologického systému.
Pokud byla dřívější architektura inspirována přírodními formami, nyní příroda dodává architektům své metody a technologie pro práci s formou a hmotou. Nyní je morfogeneze stejně nedílnou součástí architektonické morfologie, jako biologie. Procesy polymorfismu, proliferace, evoluce, samoorganizace jsou již pro architekta skutečnou sadou nástrojů, jejichž použití umožňuje správnější budování vztahů mezi člověkem, umělým prostředím a přírodou. A možná, pokud změníme úhel pohledu, uvidíme, že ve skutečnosti jsme pokročili v konstrukci živých věcí mnohem dále, než si myslíme. Pouze živé bytosti se neobjevují v genetickém inženýrství, ale v architektuře.
Poznámky pod čarou
[1] Hensel, Michael, Směrem k samoorganizační a víceúčelové kapacitě v architektuře. Techniky a technologie v morfogenetickém designu, Architectural Design sv. 76 č. 2, s. 8.
[2] Wiley, John Morphogenetic Urbanism. Architectural Design: Digital Cities, s. 65
[3] Hensel, Michael, Menges, Achim, Weinstock, Michael. Computational Morphogenesis, Emergent technologies and design, 2009, s. 51-52.
[4] Porous Cast, URL:
[5] MuscleBody - KasOosterhuis, 2005, URL:
[6] Svalová nestandardní architektura, Centre Pompidou Paris, URL: https://protospace.bk.tudelft.nl/over-faculteit/afdelingen/hyperbody/publicity-and-publications/works-commissions/muscle-non-standard-architect- centrum-pompidou-paříž /
[7] MuscleBody, 2005
[8] ShapeShift, dokument PDF, URL:
[9] Menges, Achim, Reichert, Steffen Materiálová kapacita: Vestavěná schopnost reagovat, Architektonický design: Výpočet materiálu: Vyšší integrace do morfogenetického designu. Svazek 82, 2. vydání, str. 52–59, 2012
Chronologie událostí projektu BRANCH POINT:
2010, červenec. První workshop a přednášky o odbočce na šipce
2011, leden. Workshop a přednášky na festivalu Artery 2010
2011, leden. Workshop a přednášky na festivalu ARCHITEKTURA POHYBU 2010 (YAROSLAVL)
2011, Srpen. Instalace BranchPointActSurf
2011 r., Smět. Série přednášek „5,5 poboček“na ArchMoscow 2011
2011, Říjen. Workshop skládající se ze 4 klastrů a přednášek POBORNÝ BOD: INTERAKCE
2011, listopad. Workshop na festivalu Bílá věž 2011 v Jekatěrinburgu
2012 února. Společný workshop a přednášky SO-SOCIETY_2 na festivalu „Zlaté hlavní město 2012“v Novosibirsku.
2012, březen. Workshopové zpracování. „Parametrická architektura“v galerii VKHUTEMAS v Moskvě
archi.ru/events/extra/event_current.html?eid=6060
2012, Březen. Workshop a přednášky v Krasnojarsku na pozvání skupiny 1ln 2012
branchpoint.ru/2012/04/03/vorkshop-digital-fabrication-v-krasnoyarske/
