CC BY
184
УДК 72.01
ПОМОРОВ СЕРГЕЙ БОРИСОВИЧ, докт. архит., профессор, [email protected]
Алтайский государственный технический университет,
Институт архитектуры и дизайна,
656038, г. Барнаул, пр. Ленина, 46
ИСМАИЛХАЛЕД Д. АЛЬДИН, канд. архит., доцент,
Мосульский университет, Инженерный колледж,
кафедра архитектуры,
Ирак, 41002, г. Мосул, пр. Альджамиа, 17
ТЕРМИНОЛОГИЯ НЕЛИНЕЙНОЙ АРХИТЕКТУРЫ И АСПЕКТЫ ЕЕ ПРИМЕНЕНИЯ
Многозначная современная архитектура позволяет нам сосредоточиться на некоторых новых терминах и понятиях, которые становятся все более распространенными и цитируемыми, среди них термин «нелинейная архитектура»: архитектура сложности (например, фрактальная архитектура), параметрическая архитектура и др. Надо отметить, что большинство новых терминов и понятий связано с появлением дигитальных технологий, проникающих и в сферу архитектуры. Применение концепции нелинейной динамики, новых направлений в математике на фоне развития компьютерных технологий открывают широкие перспективы для архитектурного творчества и одновременно расширяют инструментарий анализа архитектурного наследия.
Ключевые слова: фрактальная архитектура; параметрическая архитектура; нелинейная архитектура.
SERGEI B. POMOROV, PhD, Professor, [email protected]
Polzunov Altai State Technical University,
46, Lenin Ave., 656038, Barnaul, Russia
KHALID D. AL'DINISMAIL, PhD, A/Professor,
University of Mosul,
17, Al-Majmoa'a Str., Mosul, Iraq
TERMINOLOGY OF NONLINEAR ARCHITECTURE AND ITS APPLICATION ASPECTS
Multivalued modem architecture allows us to focus on some new terms and concepts, which are becoming more prevalent and cited. Among them is the term non-linear architecture or architecture of complexity (e.g. fractal architecture), parametric architecture, etc. It should be noted that most of the new terms and concepts are associated with the emergence of digital technologies, and penetrate into the sphere of architecture. Application of the concept of nonlinear dynamics, new trends in mathematics along with the development of computer technology opens up broad prospects for architectural creativity and, at the same time, expands the variety of analysis tools for architectural heritage. Relations between fractal and parametric architecture are described in this paper.
Key words: fractal architecture; parametric architecture; nonlinear architecture.
© С.Б. Поморов, Х.Д.А. Исмаил, 2014
Целью статьи является определение характерного взаимоотношения фрактальной и параметрической архитектуры, возможностей их инструментария.
Фрактальные структуры (модели). Фрактал - это сложная структура, пространственная форма которой изломана и нерегулярна или регулярна; хаотична или упорядочена и повторяет саму себя в любом масштабе [1]. Сам термин «фрактал» был введён в научный оборот Бенуа Мандельбротом в 1975 г. и происходит от латинского слова fractus - дробленый, сломанный, разбитый [3]. Теория фрактальности получила широкую популярность с выходом в 1977 г. книги «Фрактальная геометрия природы» [3]. Фрактальная геометрия позволяет раскрыть ряд аспектов в сложнейшей проблеме - гармоничном синтезе архитектуры и природного окружения. В архитектурных проектах перспективным стоит считать использование фрактальных алгоритмов, а также визуальные образы, модели и метафоры нелинейной динамики. Использование принципов фрактальной геометрии позволяет применить их в проектной практике, когда архитектор пытается провести параллели между живыми и неживыми объектами. Этот раздел математики открыл и новые перспективные возможности изучения архитектурной композиции зданий, что особенно ценно в отношении культурного наследия.
Фрактальная архитектура имеет некоторые атрибутивные признаки и свойства, отличающие ее от нефрактальной архитектуры, которые отмечаются в ряде литературных источников.
1. Самоподобие (self-similarity). Этот признак (свойство) активно применялся и применяется в архитектурных композиционных построениях, в различного рода орнаментальных композициях.
2. Единство и разнообразие фрактального ритма (unity with variety).
Объекты, имеющие фрактальность (здания, комплексы), ритмически разворачиваются на различных шкалах масштаба в виде структурно подобных ритмических рядов. Это ритмическое единство является важным дополнением к принципу самоподобия.
3. Целостность объекта и многообразие структурно подобных (самоподобных) элементов (Integrity and Multiplicity). Архитектурный объект должен иметь большое число масштабно разнообразных, но структурно подобных элементов. Эта множественность не хаотична, но представляет собой целостную структуру, единство которой обеспечивается иерархическими правилами, которые ведут к воплощению фрактальных моделей.
4. Степень фрактальной сложности. Это степень сохранения фрактальных закономерностей в архитектурных объектах при изменении масштаба (расстояния восприятия, рассматривания).
5. Иерархическое взаимоотношение фрактальных элементов (Hierarchies of connections). В архитектурном фракталоподобном объекте могут быть выявлены различные уровни, на которых проявляют себя фрактальные размерности. Сложные комплексы создаются органичным сочетанием суб-элементов между собой.
6. Изменения с течением времени/пространства (Change over time/space). Дизайнер и архитектор при создании фрактальных объектов за-
дают определенный алгоритм восприятия объекта. При этом учитывается движение (изменение в пространстве и во времени) наблюдателя как снаружи, так и изнутри здания. Общая тема, заданная, как правило, главным фасадом, должна все время воспроизводиться, разворачиваться в инвариантах [4].
Применение фрактальных структур в архитектурном проектировании. По нашему мнению, существует два пути для применения фрактальных структур в архитектурной проектной практике. Первый путь - использование известных фрактальных моделей, разработанных известными учеными: салфетка Серпинского, губка Мегера, кривая Коха и т. д. (таблица, № 1, 2). Второй путь - использование алгоритма природных систем в создаваемом архитектурном проекте. Этот путь требует компьютерного программного обеспечения, во-первых, для обнаружения данного алгоритма в природных объектах с помощью компьютерного анализа, во-вторых, для применения алгоритма в проектировании. Алгоритм фиксирует модификацию компьютерных параметров в рамках фрактальных структур (таблица). В результате получается, что композиционная целостность архитектурного проекта находится в корреляционных отношениях со структурой окружающих его природных объектов.
№ п/п
Фрактальные структуры
Архитектурные примеры
АЛ
41
■L, Л 1
к
Салфетка Серпинского [3]
ТРАС - Тайбэй Центр исполнительского искусства Изображение КЬ архитекторов [14]
Салфетка Серпинского [2]
Здание штаб-квартиры Fuji TV на острове Одайба, арх. Кендзо Танге, _Япония [2]_
Нелинейные оси в природных фракталах
Научно-исследовательский центр _Король Абдалла [5]_
1
2
3
Окончание таблицы
№ п/п
Фрактальные структуры
Динамический хаос
Архитектурные примеры
Центр Мелбоурне [5]
I 4
I f«
I \
4П9ИН.7
Компьютерная модель филлотаксиса и логарифмическая спираль [6]
Небоскрёб главного офиса швейцарской страховой компании, арх. Норман Фостер. Лондон [2]
Пример природного фрактала [7]
Жилой многоквартирный дом, проект Даниэля Либескинда, Сакра-_менто, США [2]_
АД АА
*А
А.
ЖЖ
А
ДАЛА
Треугольник Серпинского [3]
Хёрст-тауэр (Hearst Tower) - здание, спроектированное Норманом _Фостером [2]_
4
5
6
7
Идеи параметризма. Еще до того, как Патрик Шумахер объявил пара-метризм в качестве нового глобального стиля для архитектуры и городского дизайна (2008), он стал играть важную роль в современном архитектурном проектировании и теперь считается доминирующим стилем авангардной практики.
Однако, несмотря на уникальные новизну и потенциал параметризма (параметрического проектирования), в том числе и в качестве использования визуальных программ и интеллектуализированных императивов, существуют ограничения с точки зрения того, как этот стиль относится к архитектурной среде и какой придает ей смысл. Это положение заостряет внимание на том, какое дальнейшее развитие может иметь параметрическое проектирование и есть ли пути устранения недостатков [12].
Параметрическое моделирование - алгоритмизированная программа самоорганизации архитектурной формы. Применение параметрического моделирования стало возможным с возникновением современных информационных технологий. Форма извлекается из динамического вычислительного процесса, происходящего в виртуальной реальности. Пример, который обычно приводят, когда говорят о возникновении компьютерного моделирования, не совсем показателен. Здание Музея Соломона Гуггенхайма, выстроенное американцем Франком Гери в 1997 г. в Бильбао (рис. 1), проектировалось вручную, но рассчитывалось на компьютере. Однако, как правильно замечает Бодрийяр, «это идеальный образец виртуального объекта, прототип виртуальной архитектуры». Музей был создан путем сведения комбинируемых элементов таким способом, который может применяться при создании тысячи подобных музеев. «Объект удивителен, но это лишь экспериментальное чудо, сравнимое с биогенетическим исследованием тела, которое породило огромное количество клонов и химер. Музей Гуггенхайма - это пространственная химера, продукт машинных процессов, которые опередили саму архитектурную форму. Собственно говоря, он не оригинален. Правда состоит в том, что при использовании техники и аппаратуры все теряет свою оригинальность...
Рис. 1. Топологическая архитектура: Музей Гуггенхайма в Бильбао, архитектор Ф. Гери [13]
Элементы легко комбинируются. нужно только приспособить их для представления публике, как большинство постмодернистских форм» [13]. Однако, несмотря на критику Бодрийяра, можно оценить проектирование Музея Гуггенхайма как важнейший прорыв в мышлении архитектора и предтечу иной, параметрической архитектуры.
Движение параметризма имеет дело с непрерывным развитием и применением сложной вычислительной геометрии и передовых методов дизайна, таких как скрипты (Mel-script или Rhino-script) и параметрическое моделирование (Grasshopper и Revit Architecture) [13].
Компьютерная модель является виртуальным представлением реального прообраза здания и помогает точно фиксировать все проектные задумки. Идеи превращаются в реальность благодаря инновационным проектным решениям, высококачественной документации и эффективному строительству. Двунаправленная ассоциативность гарантирует, что любое изменение в проектной информации будет распространено на всю модель. Применение параметрических компонентов в открытой графической среде позволяет наглядно демонстрировать концептуальные идеи и результаты их детальной проработки. Тщательное исследование концепции является ключом к принятию верных решений. Улучшается взаимопонимание с заказчиком, растет эффективность проектирования и строительства, уменьшается негативное влияние на окружающую среду. Существует огромное количество аналогичных инструментов, суть которых заключается в параметризации элементов модели. Параметры определяют поведение каждого элемента модели и его взаимосвязь с другими элементами. Работая в параметрических средах, архитектор перестает видеть конечный объект, он видит лишь алгоритм его создания, суть процессуального мышления [Там же].
Параметрический дизайн означает, что при проектировании архитектурных форм определенные параметры могут точно определить их структуры, но окончательное художественное решение полностью контролируется самим дизайнером (рис. 2) [8].
Рис. 2. Параметрическое проектирование с помощью цифрового дизайна CAD
В последние годы цифровые возможности параметрической архитектуры нарастают и совершенствуются, вместе с ними растут угрозы для традиционной архитектуры, создаются основы для индустрии дизайна. Проектный процесс может легко привести к ряду различных пространственных решений с помощью замены параметров.
Наметилась тенденция - технологическая архитектура способна быть заменена вычислительной архитектурой топологических, кинетических и ди-
намических систем и генетических алгоритмов. Движение идет в направлении неевклидового геометрического пространства.
Архитектор Петер Зельнер (Рйег 2е11пег) говорит: «Архитектура часто перерабатывает себя в части экспериментального обнаружения топологических геометрий, компьютерной оркестровки роботизированного произведения и осуществления скульптурного фрезерования кинематического пространства» [8].
Иначе говоря, традиционным методом архитектор проектирует дом, определяет значение каждой детали, а в параметрическом проектировании архитектор может задать параметры, компьютер же, в свою очередь, способен использовать эти параметры для проектирования тысяч (или миллиардов) разных вариантов домов. Концепция параметрического проектирования после возникновения теории нелинейной архитектуры претворяется в жизнь - некоторые весьма эффектные проекты реализуются с помощью этого метода.
В последние годы произошли значительные изменения в теории архитектуры, в концепции архитектурного формообразования. В настоящее время к архитектуре относятся почти все творческие процессы, целью которых является решение поставленной проектной задачи (например, запроектировать дом). Дискуссии в поле архитектуры перетекают в иные сферы культуры, распространяются, например, на музыку и математику. Имеется и обратная связь. В настоящее время появились современные программные средства для систематизации примеров и методов архитектурного формообразования; они включают визуальные свойства, которые отвечают за отношения между компонентами дизайна (рис. 3-5) [7].
Рис. 3. Проект (небоскреб в Пекине), представленный на конкурс небоскребов 2007. Дизайнеры: Мартин Оберасчер, Кристоф Епачер (Martin Oberascher, Christoph Eppacher) [9]
Рис. 4. Проект (Bionic City UAE), представленный на конкурс небоскребов 2006. Дизайнеры: Хельмут Шпренгер, Оливер фон дер Липпе [10]
Рис. 5. Проект (небоскребов в США, Лос-Анджелес). Дизайнер Хьюстон Дром [11]
Заключение
В соответствии с поставленной целью статьи - определить характерное взаимоотношение фрактальной и параметрической архитектуры, - а вместе с этим возможности их инструментариев, отметим следующее.
Фрактальная и параметрическая архитектура - разные творческие теории и концепции, во многом пересекающиеся. Фрактальная архитектура - явление более емкое. Фрактальная архитектура, в широком смысле, охватывает нелинейную параметрическую и линейную архитектуру.
Линейная архитектура может быть и нефрактальной, и фрактальной; самоподобные характеристики, признак фрактальности, интуитивно и с успехом использовались в архитектуре до XX-XXI столетий, в то время, когда еще не было возможности эффективно использовать математические программы, предоставляемые компьютером.
Нелинейная архитектура, знамение которой следует отнести к XXI столетию, может быть параметрической (здесь архитектор сам определяет ее алгоритм, структуру и взаимоотношения ее элементов с помощью задаваемых компьютерных параметров) или может быть фрактальной (здесь алгоритм дизайна предопределен и обнаружен в структуре природных объектов или сре-дового окружения, возможно, с помощью компьютерного анализа).
Фрактальная архитектура (возможно, здесь более уместен термин «фрактально-параметрическая») артикулирует гармонию взаимоотношения природных и архитектурных объектов, подчеркивает, что алгоритм природы может быть отражен на архитектурном объекте.
В параметрической архитектуре результаты дизайна могут быть не ограничены через модификацию компьютерных параметров, фрактальная архитектура, в свою очередь, зафиксирует модификацию компьютерных параметров в рамках самоподобных природных структур или средового контекста.
Библиографический список
1. Бабич, В.Н. Принципы синергетики в архитектуре / В.Н. Бабич // Архитектон: известия вузов. - 2008. - № 23. - Условия доступа : http://archvuz.ru/magazine/Numbers/2008l
2. Бабич, В.Н. О фрактальных моделях в архитектуре / В.Н. Бабич, А.Г. Кремлев // Архитектон: известия вузов. - 2010. - № 30. - Условия доступа : http://archvuz.ru/2010_2/2
3. Мандельброт, Б. Фрактальная геометрия природы / Б. Мандельброт. - М. - 2002. -С. 16-24, 46-126, 196-210.
4. Larkham, P.J. Fractal morphology & urban complexity / P.J. Larkham, M. Batty, S. Shafaie // The conventional geometry of straight lines. - 2009-2011. - Условия доступа : http://www.fractalmorphology .com
5. Jencks, Ch. Non-linear architecture / Ch. Jencks // Architectural Design. - 1997. - V. 67. -№ 9/10. - P. 98-106.
6. Исаева, В.В. Фрактальность природных и архитектурных форм / В.В. Исаева, Н.В. Касьянов // Вестник ДВО РАН. - 2006. - № 5.
7. Theatre as a project of a body. - Условия доступа : http://mikkokanninen.com/new/en/parametric.html
8. Digital Morphogenesis and Computational Architectures. - Условия доступа : http://cumincades.scix.net/data/works/att/fbc9.content.pdf
9. Parametric Skyscraper in Beijing. - Условия доступа : http://www.evolo.us/architecture/parametric-skyscraper-in-beijing/
10. Inverted Skyscraper - Houston. - Условия доступа : http://www.evolo.us/2010Z0/page/48/
11. http://www.evolo.us/architecture/los-angeles-skyscraper-in-2040/#more-4250
12. Параметризм - Parametricism: 6 articles by Patrik Schumacher translated into Russian Language by Pavel Beliy. - Условия доступа :
http://www.patrikschumacher.com/Texts/Parametricism_Russian%20text.html
13. http://cumincades.scix.net/data/works/att/fbc9.content.pdf
14. http://bud-inform.com.ua/architecture/view/eccentric/tsentr_ispolnitelskogo_vida_iskusstv_tpac/
References
1. Babich V.N. Printsipy sinergetiki v arkhitekture [Synergetic principles in architecture]. Archi-tecton: Proceedings of Higher Education. 2008. No. 23. Available at: http://archvuz.ru/magazine/Numbers/2008l
2. Babich V.N., Kremlev A.G. O fraktal'nykh modelyakh v arkhitekture [Fractal models in architecture]. Architecton: Proceedings of Higher Education. No. 30. Available at: http://archvuz.ru/2010_2/2
3. Mandel'brot B. Fraktal'naya geometriya prirody [The fractal geometry of nature]. Moscow. 2002. Pp. 16-24, 46-126, 196-210. (transl. from Engl.)
4. Larkham P.J., Batty M., Shafaie S. Fractal morphology & urban complexity. The conventional geometry of straight lines. 2009-2011. Available at: http://www.fractalmorphology.com
5. Jencks Ch., Non-linear architecture. Architectural Design. 1997. V. 67. N 9/10. Pp. 98-106.
6. Isaeva V.V., Kas'yanov N. V. Fraktal'nost' prirodnykh i arkhitekturnykh form [Fractality of natural and architectural forms]. Bulletin of the North-East Scientific Center, Russian Academy of Sciences Far East Branch. 2006. No. 5.
7. Theatre as a project of a body. Available at http://mikkokanninen.com/new/en/parametric.html
8. Digital Morphogenesis and Computational Architectures. Available at : http://cumincades.scix.net/data/works/att/fbc9.content.pdf
9. Parametric Skyscraper in Beijing. Available at http://www.evolo.us/architecture/parametric-skyscraper-in-beijing
10. Inverted Skyscraper - Houston. Available at : http://www.evolo.us/2010/0/page/48/
11. Available at : http://www.evolo.us/architecture/los-angeles-skyscraper-in-2040/#more-4250
12. Schumacher P. Parametricism. 6 articles. Available at : http://www.patrikschumacher.com/Texts/Parametricism_Russian%20text.html (transl. from Engl. by P. Beliy)
13. Information on http://cumincades.scix.net/data/works/att/fbc9.content.pdf
14. Information on
http://bud-inform.com.ua/architecture/view/eccentric/tsentr_ispolnitelskogo_vida_iskusstv_tpac/
