數(shù)字時(shí)代建筑形態(tài)與建筑美學(xué)
關(guān)鍵詞：數(shù)字時(shí)代，建筑形態(tài)，建筑美學(xué)
眾所周知，建筑是一種三維空間藝術(shù)。但長(zhǎng)期以來(lái)，建筑師的設(shè)計(jì)受制于二維的繪圖工具：繪圖板、圓規(guī)、三角板和丁字尺。建筑師對(duì)三維空間、形式的想象力無(wú)論有多豐富，都必須將其設(shè)想轉(zhuǎn)化為二維的圖形信息──即繪制成建筑圖紙，傳遞給建筑構(gòu)件制造方和建筑施工方，最終建筑才能在三維世界中得以實(shí)施。數(shù)字時(shí)代計(jì)算機(jī)技術(shù)給建筑師的設(shè)計(jì)手段帶來(lái)了革命性的影響，給建筑形態(tài)帶來(lái)巨大的變化。目前對(duì)于數(shù)字時(shí)代建筑形態(tài)的研究已有相當(dāng)數(shù)量，總的可以歸納為三大方面，即新材料——新形態(tài)、新功能——新形態(tài)、新思維——新形態(tài)。本章將在這些研究成果的基礎(chǔ)上，從計(jì)算機(jī)在建筑設(shè)計(jì)中發(fā)揮作用的發(fā)展促進(jìn)建筑形態(tài)變化的角度，總結(jié)數(shù)字時(shí)代建筑形態(tài)的特征。
1從傳統(tǒng)手工時(shí)代、機(jī)器化大生產(chǎn)時(shí)代到數(shù)字時(shí)代
在手工生產(chǎn)時(shí)代，建筑形態(tài)呈現(xiàn)出手工產(chǎn)品形態(tài)，建筑形態(tài)的最大特點(diǎn)就是作品本身具有一定的藝術(shù)表現(xiàn)力。傳統(tǒng)建筑建造技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單、技術(shù)發(fā)展相對(duì)緩慢。各種建造技術(shù)、技巧很大程度上建立在直接經(jīng)驗(yàn)和直觀感受基礎(chǔ)上，這些純熟的技巧都可以看作是一種藝術(shù)。此時(shí)，技術(shù)與藝術(shù)天然的融為一體。
機(jī)器大批量生產(chǎn)時(shí)代初期，工業(yè)設(shè)計(jì)和手工制作徹底分離，建筑形態(tài)失去了了傳統(tǒng)手工作品那種與生俱來(lái)的藝術(shù)氣質(zhì)。“需要一群有廣泛全面文化素養(yǎng)人員，既精通實(shí)際操作和機(jī)械方面的設(shè)計(jì)，又精通理論和形式創(chuàng)造方面的規(guī)律。”對(duì)于傳統(tǒng)的教學(xué)方法——把公認(rèn)為典范的作品當(dāng)作樣本來(lái)模寫(xiě)學(xué)習(xí)，通過(guò)大量的表象的積累，進(jìn)而學(xué)會(huì)變通的本領(lǐng)，在新的生產(chǎn)時(shí)代下得到了全面的更新。1919年德國(guó)包豪斯把基本造型、結(jié)構(gòu)練習(xí)，以及構(gòu)成課教育作為形式創(chuàng)作方面的基礎(chǔ)訓(xùn)練科目，進(jìn)行幾何形態(tài)、體積、色彩與設(shè)計(jì)的研究，形成了全新的形態(tài)構(gòu)成原理。構(gòu)成是現(xiàn)代設(shè)計(jì)的基本方法，受認(rèn)為物質(zhì)是無(wú)限可分的現(xiàn)代物理學(xué)，系統(tǒng)論的現(xiàn)代方法學(xué)等近現(xiàn)代理論的影響，設(shè)計(jì)領(lǐng)域形成新的思想。新思想認(rèn)為把各種事物分析為基本因素，再找出新的連接關(guān)系是創(chuàng)造性思維的關(guān)鍵，這種思想和方法就是構(gòu)成。所謂構(gòu)成就是將要素進(jìn)行組合。構(gòu)成的建筑設(shè)計(jì)方法適應(yīng)了現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)方式，迅速普及到世界各地，使建筑與城市的形態(tài)發(fā)生巨大的變革。
如果說(shuō)現(xiàn)代建筑產(chǎn)生于工業(yè)技術(shù)的迅猛發(fā)展的社會(huì)大背景之下，并且蓬勃發(fā)展了一個(gè)多世紀(jì)，那么今天種種跡象表面歷史正在展開(kāi)新的篇章：計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)正在建筑設(shè)計(jì)、制造和建造領(lǐng)域掀起新的革命。在新的技術(shù)推動(dòng)下新的思維不斷涌現(xiàn)，建筑形式發(fā)生更大的變化，其未來(lái)的發(fā)展深度和廣度非我們目前能夠把握，這里旨在整理目前日漸清晰的脈絡(luò)。
2計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)時(shí)期的建筑形式的特征
2.1數(shù)字時(shí)代早期人們對(duì)計(jì)算機(jī)的使用僅僅限于過(guò)程性的工作之中，其作用主要表現(xiàn)在繪圖、儲(chǔ)存圖紙和技術(shù)分析兩個(gè)方面。計(jì)算機(jī)在建筑師眼里更多的被看作是設(shè)計(jì)的輔助手段，如繪圖、儲(chǔ)存圖紙信息、技術(shù)分析；在構(gòu)思創(chuàng)意方面它是不適用的。計(jì)算機(jī)對(duì)于建筑師來(lái)說(shuō)主要解決了如何將頭腦中的構(gòu)思表達(dá)出來(lái)，或者利用計(jì)算機(jī)完善建筑師的構(gòu)思。F•蓋里是最早關(guān)注利用計(jì)算機(jī)作為設(shè)計(jì)手段的建筑師之一。他本人甚至不會(huì)使用計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)對(duì)他的幫助是將他的構(gòu)思草圖精確的轉(zhuǎn)變?yōu)槲锢砟Ｐ�，以及作為建筑技術(shù)分析的手段。
隨著計(jì)算機(jī)在三維輔助設(shè)計(jì)上的發(fā)展，人們開(kāi)始利用計(jì)算機(jī)致力于新的建筑形態(tài)的探究。如利用數(shù)碼技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)建筑空間加以變異，改變建筑的圍合界面達(dá)到解放建筑形體的目的。仍以F•蓋里的設(shè)計(jì)方法為例，建筑在設(shè)計(jì)之初建筑師已經(jīng)形成了意向造型如徒手草圖、工作模型等，設(shè)計(jì)結(jié)果是對(duì)雛形的修正、完善和具體化。F•蓋里的團(tuán)隊(duì)還對(duì)快速定型技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，模型、模型的局部都由數(shù)字模型中制作出來(lái)，通過(guò)這種方式明顯顯示出了數(shù)字信息準(zhǔn)確性高的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槌晒Ｐ鸵苯佑貌牧现谱鳟a(chǎn)生，將計(jì)算機(jī)用于創(chuàng)作過(guò)程模型的混合型創(chuàng)作方法使成果模型的精確性得到了數(shù)字技術(shù)的補(bǔ)充。圖1說(shuō)明的是F•蓋里事務(wù)所經(jīng)典的設(shè)計(jì)流程。
資料來(lái)源：朱濤，《計(jì)算推進(jìn)建筑革命》•新地產(chǎn)，2/2004
如本章開(kāi)頭所述，在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)時(shí)期，建筑形式變化呈現(xiàn)出兩種趨勢(shì)：
第一種趨勢(shì)是建筑形式復(fù)雜化，與傳統(tǒng)建筑形式相比顯得比較隨性，如美國(guó)麻薩諸塞州麻省理工學(xué)院斯塔特中心。設(shè)計(jì)師F•蓋里曾說(shuō)，“如果你按賦格曲的秩序感、結(jié)構(gòu)完善性和正統(tǒng)的定義出發(fā)來(lái)理解我的作品，你就會(huì)陷入完全的混亂。”
第二種趨勢(shì)是建筑的外形并不復(fù)雜，但它的某些技術(shù)分析的手段離不開(kāi)計(jì)算機(jī)。如在波士頓大學(xué)的一個(gè)天窗設(shè)計(jì)中，傳統(tǒng)的媒介就無(wú)法滿足其幾何復(fù)雜性的要求了。它橫跨一個(gè)天井并在一幢新的矩形建筑物和現(xiàn)存的回旋鏢形建筑之間投下陰影。設(shè)計(jì)中Ericson說(shuō)：“為了橫跨不同的建筑物，天窗不得不在每一個(gè)維度上都進(jìn)行扭曲。幾何形式過(guò)于復(fù)雜，就是沒(méi)法組合到一起。”最后，在MicroStation軟件的幫助下，Ericson用十余種不同的方式天窗構(gòu)造進(jìn)行研究，而結(jié)果看起來(lái)出奇的簡(jiǎn)單。它類似一個(gè)金屬網(wǎng)格，而不象是一種多向交叉的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。在陽(yáng)光明媚的日子，網(wǎng)格架會(huì)在天井庭院的墻壁和地板上投下陰影。利用專業(yè)軟件的太陽(yáng)光源定位功能，能夠通過(guò)建模的構(gòu)架直接投射陰影，產(chǎn)生一系列陰影透視。“這些研究幫助我們理解自己究竟需要怎樣的表面裝飾，以及我們能在多大程度上用陽(yáng)光裝飾空間。”這樣，對(duì)光線的研究就如同構(gòu)造幾何形式一樣，成為設(shè)計(jì)的判斷依據(jù)。
案例：水上展覽館WaterPavilion
1993-1997年荷蘭NOX
計(jì)算機(jī)作用：形態(tài)生成、結(jié)構(gòu)計(jì)算、構(gòu)配件定制等；建筑形態(tài)特征：有機(jī)化；
該項(xiàng)目由荷蘭運(yùn)輸部、公共工程部、水利資源部共同委托，位于荷蘭西南部的一個(gè)人工島嶼上。這一建筑是娛樂(lè)性的多媒體展覽建筑，用以展示和說(shuō)明建筑、交互式媒體技術(shù)和其他高科技之間共同工作的狀況。設(shè)計(jì)人員用三年多的時(shí)間，將項(xiàng)目設(shè)計(jì)成集建筑、展覽與環(huán)境為一體的巨型交互裝置，用以說(shuō)明建筑設(shè)計(jì)、交互式多媒體和信息技術(shù)與人之間的相互交織關(guān)系。
水展館(WaterPavilion，1997，圖2)是NOX事務(wù)所實(shí)現(xiàn)的第一個(gè)“液態(tài)建筑”。NOX認(rèn)為現(xiàn)在的世界，語(yǔ)言、性別以及身體都體驗(yàn)到外界的流動(dòng)化，信息以混合的形式滲透到所有的形態(tài)中去。NOX把液體理解為可以變化的實(shí)體，以顯示它的中性和方向性，外界的影響和內(nèi)在的結(jié)合力形成它的有形狀態(tài)。
在某種意義上，展覽館是一棟“聰明”的建筑，有著自身的內(nèi)部邏輯和感覺(jué)能力，會(huì)對(duì)參觀者的行為活動(dòng)做出反應(yīng)，以達(dá)到與參觀者互動(dòng)交流的目的。設(shè)計(jì)利用先進(jìn)的動(dòng)畫(huà)軟件和模擬軟件構(gòu)造了一個(gè)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)模型，整個(gè)結(jié)構(gòu)由相互交織的16根樣條（spline），半圓形和橢圓形的可伸縮鋼制截面沿著樣條構(gòu)成蠕蟲(chóng)狀的建筑。這些樣條不是一般構(gòu)成曲面的固定軌跡，而是活性的、具有反應(yīng)能力的樣條，樣條按照預(yù)先編制的程序統(tǒng)一變形，并由此帶動(dòng)建筑內(nèi)部空間發(fā)生變化，地板、墻面和天花板無(wú)縫地聯(lián)合在一起，沒(méi)有明確的界限和水平、垂直面之分。在室內(nèi)，經(jīng)過(guò)精心定位的感應(yīng)器與一排65米長(zhǎng)的聲控藍(lán)燈相連，室內(nèi)地面隆起地帶的燈光和聲像會(huì)隨著來(lái)訪者的運(yùn)動(dòng)不斷地、有節(jié)奏地發(fā)生變化。因此，在這個(gè)建筑中，來(lái)訪者始終處于有方向的不平衡狀態(tài)，人們需要依靠人體的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)系統(tǒng)和觸覺(jué)本能來(lái)保持平衡。
2.2由“計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)”到“計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)”是指上個(gè)世紀(jì)90年代計(jì)算機(jī)技術(shù)飛躍發(fā)展，隨著影像處理、電腦仿真和動(dòng)畫(huà)能力的日趨健全，計(jì)算機(jī)在許多領(lǐng)域已經(jīng)不再是“工具”，而成為思考和呈現(xiàn)設(shè)計(jì)理念與操作方式的“媒介”，成為了設(shè)計(jì)師大腦的延伸。正如DouglasGarofalo所說(shuō)的：“先進(jìn)的建模軟件影響了建筑師的視野——他們提示我們應(yīng)該在設(shè)計(jì)中解決哪些問(wèn)題，以及如何能夠建造得更加精確。”
此時(shí)的計(jì)算機(jī)軟件已經(jīng)決不僅僅局限于造型的推敲和設(shè)計(jì)效果的再現(xiàn)，CATIA、eifform、L系統(tǒng)、（圖3）細(xì)胞自動(dòng)控制、遺傳算法等其他科研領(lǐng)域的程序被借用到建筑領(lǐng)域，用來(lái)產(chǎn)生嶄新的形式。例如eifForm軟件就是一種優(yōu)化生成的計(jì)算機(jī)程序，它可以在保持結(jié)構(gòu)有效性的同時(shí)增加、刪除或修改原始點(diǎn)及其連接性。通過(guò)在設(shè)計(jì)無(wú)規(guī)則部位的無(wú)規(guī)則反復(fù)運(yùn)用，該軟件可以確定無(wú)限的結(jié)構(gòu)形式，生成的結(jié)果可以通過(guò)一種名為“模擬退火”（SimulatedAnnealing）的優(yōu)化技術(shù)來(lái)測(cè)定其性能，并選擇接近最優(yōu)的一個(gè)。應(yīng)用eiForm軟件可以設(shè)計(jì)所有的單層網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的整體形式，還可以用三角形將其分解成結(jié)構(gòu)原件和節(jié)點(diǎn)，并最終確定每一元件的尺寸。它還可以不斷反復(fù)修改設(shè)計(jì)，改進(jìn)已有結(jié)構(gòu)的性能。
它同時(shí)考慮眾多不同因素的影響，如結(jié)構(gòu)的有效性、材料的經(jīng)濟(jì)性、構(gòu)件之間的協(xié)調(diào)與美觀，同時(shí)滿足結(jié)構(gòu)可行性的限制。由于該軟件隨機(jī)的本質(zhì)，任何初始條件都可以產(chǎn)生多樣化的，品質(zhì)一致的設(shè)計(jì)。
計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)期計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)建筑業(yè)影響主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一個(gè)方面就是計(jì)算機(jī)在一些新興的幾何學(xué)中的應(yīng)用，促使了建筑師對(duì)歐幾里德幾何學(xué)統(tǒng)治地位產(chǎn)生了質(zhì)疑，引發(fā)先鋒建筑師對(duì)非線性建筑形式的探索；另一方面是指計(jì)算機(jī)推動(dòng)了復(fù)雜學(xué)科的興起，改變了人們的時(shí)空觀和自然觀念，從而開(kāi)闊了人們對(duì)建筑的認(rèn)識(shí)。
有關(guān)學(xué)者對(duì)于數(shù)字時(shí)代的建筑形式發(fā)展趨勢(shì)有兩支并行但時(shí)有交叉的新形態(tài)走向，這二者都與當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展有著密切的關(guān)聯(lián)，尤其是借助計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大能力來(lái)發(fā)展形式和輔助設(shè)計(jì)：
其一，是以非線性的建筑形態(tài)為特征，其主要理論來(lái)源于分形幾何、拓?fù)鋽?shù)學(xué)和復(fù)雜科學(xué)理論的研究，其常用的折疊、分形、自相似、奇點(diǎn)等概念直接來(lái)源于這些學(xué)科。同時(shí)，這股潮流還與法國(guó)哲學(xué)家德勒茲的理論有關(guān)，并經(jīng)由德勒茲與萊布尼茨和伯格森的學(xué)說(shuō)產(chǎn)生關(guān)聯(lián)。
其二，是受有機(jī)形態(tài)啟發(fā)，具有仿生、擬態(tài)的手法特征。這種仿生的自然形態(tài)建筑不僅在表層形態(tài)上借鑒自然界事物的形象，更在設(shè)計(jì)理念的深層結(jié)構(gòu)中考慮了人與自然的關(guān)系。
這一階段歐、美、日都涌生出一大批建筑師和建筑團(tuán)體。和前一階段建筑師及其作品相比，他們無(wú)論在構(gòu)思、設(shè)計(jì)還是建造階段對(duì)于計(jì)算機(jī)的依賴更加強(qiáng)烈，甚至試圖將設(shè)計(jì)過(guò)程更多地轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)的自動(dòng)運(yùn)算，從而盡量減少主體的預(yù)設(shè)和干預(yù)，獲得一種隨機(jī)的、動(dòng)態(tài)的形式結(jié)果。FOA每次介紹方案時(shí)都以“我們和FrankGehry不同”作為開(kāi)場(chǎng)白。雖然FOA與F•蓋里都有非線性的建筑形式特征，但從設(shè)計(jì)的理念來(lái)看，前者更多的是把建筑看作一種雕塑，評(píng)判的標(biāo)準(zhǔn)也基本上是傳統(tǒng)的建筑法則；而后者是一種面向過(guò)程的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法。他們將關(guān)于基地的數(shù)據(jù)、建筑的技術(shù)要求、委托人的要求等等一一輸入他們的計(jì)算機(jī)，并且看會(huì)發(fā)生什么。他們?cè)噲D忘記自己正在完成一座建筑，尋找一種沒(méi)有預(yù)設(shè)的狀態(tài)。FOA認(rèn)為把草圖作為設(shè)計(jì)的開(kāi)始具有很大的局限性。因?yàn)?ldquo;當(dāng)你畫(huà)草圖的時(shí)候，常會(huì)依賴于腦海中的虛擬的記憶，但只有當(dāng)你忘掉這些的時(shí)候，你才可能給自己一個(gè)驚喜。”
3傳統(tǒng)美學(xué)原則的局限
數(shù)字時(shí)代建筑師常常會(huì)拋棄傳統(tǒng)的美學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，代之以一種光滑、柔軟、變形的美學(xué)價(jià)值取向，以至新的建筑形態(tài)通常表現(xiàn)為光滑的表面、復(fù)雜的曲面，柔軟的水滴般的形體，拉伸的表皮等等。他們一般由折疊、軟體、變形的盒子(flolds，blobs，morphedboxes)等構(gòu)成。其中，軟體的建構(gòu)(blobconstructions)可以從凱斯勒(FrederickKiesler)、勞特訥(JohnLautner)、伏勒(BuckminsterFuller)這些先驅(qū)者一直追溯到蓋里，以及善于軟體建筑構(gòu)的年輕一代人(blobmeisters)，包括格雷格林(GregLynn)、噶羅伏婁(DougGarofalo)、司考特(IwamotoScott)、Jakob+MacFarlane，Kolatan/Macdonald，威廉•馬斯(WilliamMassie)、SHOP、UNStudio等等。蓋里設(shè)計(jì)的西雅圖體驗(yàn)音樂(lè)工程(ExperienceMusicProjectinSeattle)曾被約瑟分•羅薩(JosephRosa)當(dāng)作21世紀(jì)軟體建構(gòu)的代表，而把埃森曼1997年設(shè)計(jì)的Staten島藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院作為折疊建筑的代表。由于傳統(tǒng)審美原則諸如比例、尺度、色彩、均衡等已經(jīng)無(wú)法對(duì)新建筑的全面評(píng)價(jià)，這些建筑形式給人們留下難于理解的印象。
新的時(shí)代呼喚新的審美法則，當(dāng)代包含建筑藝術(shù)在內(nèi)的藝術(shù)界隱含著一個(gè)強(qiáng)烈的愿望，即希望再有統(tǒng)一的審美理論把紛繁復(fù)雜的藝術(shù)現(xiàn)象重新納入到一個(gè)新的原則下。新的法則的建立無(wú)外乎兩種可能性，一種是在傳統(tǒng)美學(xué)法則下發(fā)展而來(lái)；另一種是拋棄傳統(tǒng)美學(xué)原則另起爐灶。無(wú)論是哪一種，在數(shù)字化的社會(huì)背景下都將打破原有的標(biāo)準(zhǔn)，建筑形象的創(chuàng)作不必再刻意追求依據(jù)。功能、環(huán)境、歷史文脈可能是形象產(chǎn)生的源泉，也可能不是。重要的是建筑最終是否使人產(chǎn)生審美愉悅，也正是這種情況，使建筑師的創(chuàng)作獲得了更大的自由。
