数字渗透：参数化建筑十年

　　随着计算机技术的进步和中国经济的发展，近几年国内涌现出许多参数化设计工作营和培训，不少海归派建筑师也在如火如荼地进行着参数化设计实践。数字化工具在一批充满激情的推动者的努力下，正在从思维方式上改变着整个建筑设计环境。2013北京“数字渗透”系列活动日前在北京拉开帷幕，来自全球各地的成名建筑师和建筑新锐共同探讨了数字技术对建筑相关领域不断扩大的深化和影响。数位普利兹克建筑奖得主更是系统地介绍和展示了自己的建筑作品从概念形成到施工完成的整个过程，使观展者能够对数字建筑的设计及建造有一个全面了解。这不仅仅是一场视觉的盛宴，也将是一次关于参数化设计的深度思考，让我们重新定位了计算机技术今天在建筑领域所扮演的角色。

　　世界范围内的参数化建筑实践

　　参数化设计，顾名思义就是将影响设计的因素，例如环境、视线、地形等许多信息看作参数，通过计算机将它们组织并转化成图像信息，生成建筑形式的雏形。改变参数就会得到新的设计结果。参数化设计也可以用在其它方面，如对构造节点，建筑表皮以及建造过程的研究。在过去10多年的数字设计探索过程中，曾前赴后继地涌现了许多代数字技术建筑师。虽然最初一代建筑师仅仅改变了把计算机用作绘图工具的做法，但这一开山之举已经开拓了数码设计的崭新领域，使人们开始意识到计算机在建筑领域的巨大潜能。之后，建筑师们开始从建筑设计的各个方面探索数字化工具的应用，慢慢地生成复杂形体变得轻而易举。

　　如今新一代数字技术建筑师，充分拓展了参数化工具在具体项目中的应用，运用参数化软件在短时间内处理人为无法处理的海量信息，更高效的完成对整个设计及建造过程的控制。纵观全球先锋的建筑事务所，盖里、福斯特、扎哈，他们都有各自的参数化研究小组。如盖里的“盖里科技”（Gehry Technologies），就是专门开发建筑信息建模（BIM）软件和服务的部门，他们在方案构思阶段就将CATIA引入设计，并优化成Digital Project(DP)软件设计平台，建立数字信息模型。盖里的设计团队完全从数字模型中导出施工图数据和各种技术参数，实现建造过程的数字化信息控制。

　　扎哈也有一个“计算机研究组CODE”（Computer Design），这是一个纯粹的研究小组，他们正努力把参数化技术和扎哈事务所的独特风格结合在一起。而福斯特的“特殊建模小组”（Specialist Modelling Group）则会参与到设计的所有阶段，从概念设计一直到施工现场，工作内容包括计算机辅助设计、环境建模与分析、优化设计、施工制造、互动性以及可视化设计等方面。这些先锋事务所的专门研究小组都致力于开发计算机工具的潜能，使之能更好地控制复杂建筑形体在建造过程中的时间和成本。如果没有参数化工具的辅助，这些建筑师们根本无法实现他们天马行空的想象力。

　　扎哈·哈迪德设计的盖达尔·阿利耶夫文化中心就是参数化设计运用的一个典型作品。拥有优雅飘逸、冲入云霄的曲线形态的文化中心，刚刚竣工不久就已经成为了阿塞拜疆重要的地标性建筑。这个复杂的建筑形体使用了12027块复合面板，拼接成了一个90千米长的连续表皮。12027块复合面板看似相同，其实每一块尺寸都不一样，如果依靠传统的二维图纸逐一绘制，工作量是无法想象的，只能通过引用三维建筑信息模型以及参数化编程控制技术去解决异型构件的设计信息输出问题。于是建筑师在建筑模型生成阶段，必须通过编程为每一个幕墙单元生成唯一编号，并依据编号管理每个幕墙的参数信息，然后将这个三维模型和数据库提供给厂家，厂家再在其基础上依据生产工序进行更深入的二次翻样设计，完成幕墙加工信息提取工作，生成详细的加工参数表。如此一来，每一个构件都能很容易地找到自己唯一固定的位置，极大地提高了生产速度和施工效率。传统的二维图纸固然短期内不会消失，但是三维建筑信息模型的辅助却毫无疑问地将建筑设计从传统几何形的限制中解放出来了。

　　而在中国，参数化建筑实践尚处在刚刚起步的阶段，新生力军大多也是从AA、UCL、Berlage等国外知名建筑院校毕业的海归派建筑师。比如曾经在AA的DSL（Design Research Laboraroty）学习过的徐丰，毕业后在ZHA工作过一段时间，回国后创立了自己的建筑工作室，而且开展了国内第一个数字建筑工作营。还有现在已经有不少知名建成作品的王振飞，也是毕业于著名的Berlage。

　　尽管中国的数字建筑环境仍不能提供非常专业系统的研究平台，多数还是以个体为单位点式铺开，但在如今西方参数化建筑教育已经相对成熟的环境中，中国留学生却已经成为海外留学生群体的主力军。2013年北京数字建筑展策展人之一Neil Leach提到，去年南加州大学去年的研究生课程，32个学生中有27个是中国人。去年秋天哈佛GSD的课程中，获得前两名的都是中国学生。由于大批受过参数化建筑教育的海外留学生的归来，数字建筑文化开始以病毒的速度迅速在国内蔓延扩散。生力军的充盈，使我们无法保守想象下一个十年中国建筑环境会发生怎样的变化，中国的数字建筑前无古人，却后有来者。

　　参数化建筑在中国

　　当下中国的建筑设计环境正在经历一个有趣的阶段。十年前，中国大概都没有几个人知道什么是计算机脚本，而十年后的今天，北京已经开始筹备它的第五个数字建筑展。现在却几乎没有建筑师不知道什么是Grassshopper和Catia。

　　这十年里，全球建筑领域的计算机技术大致经历了三个阶段，第一个阶段是“虚拟现实”：人们将一个并不存在的世界以具象的方式模拟出来，将建筑师头脑中的构思变成看得见的虚拟形态和环境，使得在建筑物建成之前其效果就可以被某种程度地预见。第二个阶段是“数字建构”：人们开始用计算机去研究结构和物理状态，使用物质或非物质的数字技术进行建筑设计及建造——非物质的数字技术包括创造性地使用脚本、编程和参数化模型软件；物质的数字技术包括创造性地使用数字建造技术，例如数控加工、3D打印和激光切割。而现在我们正经历着第三个阶段——不仅用计算机来理解物理行为，并且还控制整个建造过程。

　　在这个过程中，建筑设计的方式也随之发生了根本的改变。过去建筑师作为主导，自上而下控制着整个设计过程——建筑师通常先提出一个概念或草图，然后通过CAD和建模软件将其视觉化。而现在，参数化设计实际上是要找到一种关系（或称规则），把影响设计的主要因素组织到一起，把影响建筑设计的因素看作变量或参数，形成参数模型，并用计算机语言进行描述。通过计算机技术把参量及变量数据信息转化成图像，这个结果就是设计的雏形。在这里，逻辑便是形式，是一种自下而上的设计方法，这跟以前手画草图的方式相比简直是天壤之别。

　　当设计不再遵循形式的逻辑，而更像是通过设计一种状态，过程或者操作去生成最后的形式，在设计过程中形式就会根据不同的制约条件发成变化。使用参数化软件的建筑师似乎已经不再像传统建筑师那样关心建筑的样式和风格问题。北京院设计的凤凰中心就是一例。“莫比乌斯环”的设计概念使整个建筑形式都呈现出缓慢变化的弧线，钢结构异常复杂，每根钢结构的造型和扭曲程度都不同，每一个部分的误差都会导致整个结构无法闭合。设计团队在Catia平台中建立了精确的BIM模型，通过软件为每一个构建建立了详细的数据库，包括长度，曲率，定位点等。当建筑模型改变时，数据库信息会自动更新，大大节约了时间成本。

　　互联网的普及以及建筑实践与教育的全球化进程不断加速了计算机技术的传播，中国建筑师和建筑专业的学生都受到了不同程度的影响。对于中国的建筑行业来说，计算技术正处在萌芽阶段，同时也处在快速生长的阶段。在这种状况下，建筑技术的学习和传播与传统的非数字时代有本质差别。这些大潮，给中国的建筑实践与教育带来巨大挑战的同时，也带来了前所未有的机遇。

　　教育，参数化建筑的未来

　　建筑设计的方法发生着巨大的改变，建筑学的教育方式自然也需要随之改变。传统的建筑教育强调形式，空间，环境，结构，材料，流线。而今却需要涵盖更多层面，比如计算机技术，互动，智能。如今西方很多建筑学校，比如AA、UCL的Bartlett学院、IAAC、ETH、南加州大学，包括中国的清华、同济、华南理工，都在参数化技术上有着深浅不同的研究。

　　苏黎世联邦理工学院（ETH）在这方面做了领先于建筑实践的研究。ETH建筑和数字化建造专业的教授们在2008年建造的砖墙，其工作团队由建筑师、工艺师和计算机科学家组成。他们协力制造了一个机器人手臂，通过计算机程序编制代码，用代码指挥机器人将砖块按照不同的间距和角度砌筑起来。在2008年威尼斯双年展上，机器人展示了这一建造过程，所砌筑的砖墙面呈现出渐变的韵律和丰富的光影效果，使传统材料在新技术条件下获得了前所未有的表现力。它虽然暂时并不能承担建筑的全部功能和意义，但却是一个有潜力的探索，为未来开拓建筑更广阔的领域做好了准备。

　　AA的DSL和扎哈事务所之间的互动也是建筑教育和建筑实践的良好范例。ZHA内部启动了一个塔楼研究，由CODE开展，同时由于扎哈在AA的DSL授课，于是研究通过参与课程的学生们另外展开了一个补充专题研究。许多新鲜的想法都是在课程中产生，再投入到建筑实践中锻打直至日臻成熟。而这些学生毕业后，许多人也会选择直接去扎哈的事务所工作——也许继续相关研究。这是一个互相推动且延续的良性循环方式。

　　数字革命俨然已经在全球范围内推动了每一所建筑学校转型。建筑实践和建筑教育这场大规模技术重组给我们的认知带来了巨大挑战，它迫使我们这一代努力去探索这些新兴的运算实践背后隐藏的内涵。建筑师应该具有的前瞻性思维在中国建筑文化不得不经历的一场革命被明确提出，建筑学的内部准则不再是唯一规律，拓展边界迫在眉睫。

　　在这样的语境中，中国建筑学生们无疑面临着更多的挑战，学院也不得不思考当下的建筑教育能否跟上建筑实践的步伐。比如许多知名事务所对应届求职者的要求是会使用Grasshopper，但目前国内很多学校并不教授学生如何使用Grasshopper——授业已经不能解惑。另一方面，由于互联网的快速发展，Google等搜索引擎的存在使人们摒弃了传统低效的资料查找方式，图书馆不再成为所有信息的来源；课堂也不再是学生获取知识的唯一来源，许多知名大学的网络课程和讲座视频，成了全球背景下的大课堂。这对传统教育体系不得不说是一个强大的质疑。

　　策展人清华大学建筑学院教授徐卫国和数字建筑专家尼尔·里奇（Neil Leach）也提到，在很多保守的建筑学校，计算机技术并不受老师待见，当学生们运用参数化软件做设计时，老师会制止他们，希望学生用一种更传统的方式做设计，比如传统的包豪斯设计方法。但实际上现在包豪斯的计算机技术已经非常领先。坐井观天的教育结果使没有接受过系统教育的建筑学生对参数化产生了很多曲解和误读，认为它仅仅是一种时髦的设计思潮。在国内不成熟的参数化环境中，参数化设计被标签化地打在某种特定风格的建筑上，被认为仅仅是通过软件实现复杂的表皮形式或曲面形式。

　　教育者们的后卫主义思想使他们不愿意面对新鲜事物带来的种种问题，阻碍了学生打开眼界，全面地理解现今最引领趋势的参数化设计。用原地不动的眼光看待事物是危险的信号。计算机技术既然已经充斥全球各行各业，一味追求建筑学的本质已经是明日黄花的乌托邦。肤浅也好，模式化也罢，数字化早已是不可逆的大趋势。建筑教育应该基于一种与时俱进的研究型教学方法，给学生提供适应当今建筑环境的教育，对日新月异的新技术保持一种开放态度。这样至少能在未来的从业过程中避免误读，为一切新生事物的到来做好吸收准备。

　　然而，保守派教育者的担忧也给我们带来了一些警醒。随着计算机技术的发展，复杂形体的生成不再是困难的事情，但也正因为计算机技术的应用越来越普遍，随之而来的是全球化下的建筑设计开始呈现出某种共性。在10多年的数字设计探索过程中，无论先锋建筑师还是激进的建筑学院，多沉迷于计算机虚拟图像的追寻，过分崇尚算法与美丽的形态之间关系的探究，忽视了数字技术对实际项目建造的作用。计算机的应用是为了提高效率，去完成人所不能轻易完成的事情，大大提高我们应对复杂工程的能力。可如果仅仅是停留在形式操作层面，为了使用计算机而使用，用一种复杂的方式处理简单问题，这就是一种技术的浪费。

　　2000年的时候比尔盖茨曾经预测，2010年人们可以通过计算机接触和了解一切事物，今天他的预言已经成真。10年之后，人们的生活可能已经无法离开计算机；50年之后所有的事情都跟数字化密不可分。我们对计算机的期望是它能使生活更好，所以最重要的是需要明白，我们可以用它做什么，使其真正造福于人类。就像本·布拉顿（Ben Bratton）说的：我们仍然处在“计算机的无声电影阶段”，无论是在计算机技术还是参数化建筑上，都还有很长的路要走。

　　文 Article > 鲁雯泋 Phi 图 Pictures >“数字渗透”数字建筑展 DADA2013