Недавно тут была статья о параметрических зданиях Захи Хадид, но из текста не слишком понятно, что же такое параметрическая архитектура в принципе. Параметры — это что-то, имеющее отношение к уравнениям, описывающим “модные, стильные, молодёжные” линии современных зданий? Нет, всё интереснее. На самом деле параметрическое проектирование — не столько красиво изогнутые трёхмерные объекты, сколько генетические алгоритмы, полиморфизм, мобильность, анализ комплексных систем и прочий матан. Если вам интересно, что сейчас происходит на стыке архитектуры и информационных технологий, читайте дальше.
Добавлю интриги: сами архитекторы называют “параметрическими” массу самых различных вещей. Как обычно, разложить по полочкам можно только прошлое, а в настоящем — сплошное кипение и путаница.
0. Параметризм — это визуальный стиль
О стилистике плавных линий и изогнутых поверхностей и соответствующих инструментах проектирования надо говорить или много, или ничего. Они просто есть и дают тот узнаваемый результат, который все вы не раз видели.
Кстати, то, что вы прочитали только что — просто стереотип. На самом деле параметрическое здание может выглядеть как угодно, хоть строгим параллелепипедом без окон. Так что картинок в этом разделе не будет. То, что скрывается за красивыми рендерами, гораздо интереснее их самих.
1. Параметризм — это когда форма создаётся при помощи анализа процессов, которые внутри неё будут происходить
Информационное моделирование выводит функционализм на новый уровень, когда процессы, происходящие в здании, рассматриваются как отдельная сущность, наподобие “четырёхмерной морковки” Хокинга, а здание её как бы оборачивает собой, не привнося лишнего.
В списке строений Захи Хадид есть передвижной выставочный павильон, несущие конструкции которого являются одновременно и стенами, и кровлей, и мебелью, и оформлением интерьера, и направляют движение посетителей между экспонатами по нужной траектории. Максимально соответствует функции, да ещё и разбирается, когда не нужен — зачёт! Крупные здания отличаются материалами и конструкцией, но принцип в основу заложен тот же.
Среди традиционных зданий такие образцы тоже есть, например, античный амфитеатр в естественной впадине рельефа, где дно — сцена, а склоны — и сиденья, и ступени, и несущая конструкция, и акустическая поверхность, управляющая распределением звука. Ни прибавить, ни убавить.
Однако в погоне за оптимизацией пространства архитекторы умеют забывать о психологическом комфорте пользователей своих творений, поэтому далеко не все “параметрические” творения любимы горожанами.
2. Параметризм — это когда объект меняется, реагируя на свойства среды или новые функциональные требования
Трансформируемость, мобильность, способность взаимодействовать с окружением — важный ориентир для всех современных архитекторов, но для авангардистов это имеет особенное значение.
Вы знаете, что у обычной шишки чешуйки плотно прижимаются друг к другу в дождливую погоду и растопыриваются в сухую благодаря циклу набухания и высыхания древесных волокон? Это — то, к чему сейчас стремятся передовые архитекторы: чтобы сооружение реагировало на перемены своими основными элементами, а не сложными и дорогостоящими техническими устройствами.
Инсталляция «HygroScope – метеочувствительная морфология» в Centre Pompidou, Париж.
“Умное” здание, нашпигованное датчиками и управляемое программой уже стало мейнстримом, теперь исследователи ищут неэлектронные методы и нестандартные материалы. Например, использование термопар, чтобы нагреваясь на солнце, элемент деформировался нужным образом.
“Надувное” офисное здание Media-ICT.
Современные здания дышат, шевелятся, открывают и закрывают “глаза” при помощи диафрагм, генерируют внутри облака из азота, динамически меняют оптические и теплоизоляционные свойства самого стекла и так далее — в общем, живут насыщенной и интересной жизнью.
Не буду перечислять бесчисленные примеры, превращая пост в кунсткамеру. Обзор нескольких известных параметрических зданий можно увидеть тут. Давайте лучше заглянем в компьютеры проектировщиков.
Для проектов, где объект существует в динамике, привычных CAD-ов недостаточно, и необходимо применять BIM (информационное моделирование зданий). Мир постепенно переходит к технологии “виртуального здания”, но на нашем участке суши пока отстают от этой тенденции (если интересно, почему, читайте разбор с графиками тут).
3. Параметризм — это когда объект создаётся по заранее разработанному алгоритму на основе большого объёма входящих данных
С помощью BIM-программ можно параметризировать проектирование в буквальном смысле, превратить его в “3D-уравнение”. То есть, создать модель, которая благодаря заданным зависимостям будет сама подстраиваться под обстоятельства. Или сформировать набор правил, которые на основе имеющейся информации будут генерировать что-то новое. Алгоритмический морфогенез применим как в минимальных объектах, типа автобусных остановок, так и в крупномасштабных, на уровне градостроительства. Кстати, бюро Захи Хадид и Патрика Шумахера “широко известно в узких кругах” параметрическими генпланами городов, формируемыми при помощи скриптов (КДПВ демонстрирует один из них, это Сингапур).
Вот любопытный ролик, который иллюстрирует параметрический полиморфизм. Текст там не на русском, так что немного поясню происходящее в кадре.
Основной объект — квартал из нескольких зданий. Количество его сторон, их длины и углы между ними можно менять. Здания сами подгоняют свою этажность, количество квартир и комнат в зависимости от этих параметров. Сцепляясь между собой, кварталы образуют сеть, которая в зависимости от числа жителей и активности транспортного потока меняет ширину улиц, выделяет главные и может заменить там часть жилья общественными учреждениями, например, магазинами в первых этажах. Это исследовательская работа, а не реальный инструмент проектирования, но по нему вполне можно понять тенденцию.
Для здания можно написать алгоритм морфогенеза, который применительно к разному исходному материалу выдаст разные результаты, но они будут членами одной “популяции”. Получается архитектурный полиморфизм, современная замена типовому строительству: типизировать можно и так, чтобы одинаковых зданий не было, но были одинаковые технологические и конструктивные приёмы.
Картинка отсюда.
С помощью задания зависимостей можно генерировать и объекты, органично вписывающиеся в уже существующую городскую среду. Именно в этом контексте архитекторы используют понятие “генотип”, подразумевая набор основных параметров, свойств, связей, характеризующих здание или место. Для определения этих “генов” и матрицы взаимодействий между ними всё чаще используют анализ big data и численные аналитические методы. Например, в 1970-х структуру города можно было одновременно анализировать по 2-3 признакам, и это было круто, а самый современный мне попадавшийся пример анализа выяснял закономерности развития около 400 регионов по 25 параметрам.
А чем архитекторов вообще не устраивают «нормальные человеческие» методы проектирования?
Ещё не так давно любое сооружение и создавалось, и воспринималось как цельный статичный объект: дом жилой — одна штука. Сейчас происходит смена парадигмы, каждое строение начинает рассматриваться как динамичная система, элементами которой являются не только материальные объекты, но и незримые: связи, ассоциации, точки и оси восприятия и так далее. Эмерджентность архитектурных систем задаёт обширное поле для исследований, и параметрическая архитектура — это кое-что из того, что получается в итоге.
За рубежом в области внедрения системного анализа, автоматизации и алгоритмизации в проектирование работают как частные фирмы, так и специализированные лаборатории крупных университетов. В России пока только первые ростки, например, образовательная инициатива “Точка ветвления” занимается популяризацией вычислительных методов в архитектуре.
Так может ли компьютер думать за архитектора? Пока нет. Но будущее уже где-то рядом.
Комментарии (22)
Rikkitik
08.02.2017 18:01В статью добавлено видео с инсталляцией, реагирующей на влажность окружающей среды открытием-закрытием пор в оболочке. Её собрали как раз те товарищи, которые исследовали шишки.
Osel_Ia
08.02.2017 19:19+2Обзор параметрического проектного ПО был бы гораздо полезнее и интереснее, чем невнятные лозунги про светлое будущее. Эти лозунги давно уже воспринимаются, как попытка втюхать дорогие и непрактичные решения. Поэтому конкретика с параметрическими моделями в областях архитектуры, инженерных коммуникаций, генерального планирования будет смотреться гораздо адекватнее на ресурсе не с мистической тематикой, а на научно-техническом.
Rikkitik
08.02.2017 19:30Конкретика: параметрическое офисное здание Media-ICT (картинка в статье) сэкономило заказчику 1,5 млн. евро только на этапе строительства фундамента по сравнению с традиционной конструкцией, при этом оно ещё и экологичнее в плане материалов, и дешевле в эксплуатации (класс энергоэффективности А, таких в Барселоне кроме него аж 2 штуки).
Osel_Ia
08.02.2017 20:20Термин «параметрическое здание» встречается сугубо в рекламных текстах и в архитектурной тусовке. В области техники и технологии, описывающей реальность — нет.
Есть термины параметрическое моделирование, проектирование. Здание «Media-ICT» могло быть построено с помощью любой из технологий, включая макетирование, разработку проектной документации на кульмане.
В любом крупном здании, построенном за последние 100 лет, есть функции зависимости параметров от изменения внутренней и внешней среды. Это система вентиляции и кондиционирования, как естественная, так и принудительная, освещение, пожаротушение, разбухающая от влаги защита фундамента, автоматические жалюзи. Идея отказаться от массивных перекрытий в 200-300 мм в офисных зданиях, столь милых сердцу архитекторам, заменив сэндвичем из звукоизолирующих матов и несущей рамы с покрытием, установить управляемые пластиковые жалюзи перед южным фасадом и прочие несложные решения никакого отношения не имеют к термины «параметризация», кроме PR перед лохами.
EugeneButrik
08.02.2017 20:13Уж простите, но получилась какая-то мешанина из «параметрического моделирования» как функционала современных САПР, решения задач по оптимизации при градостроительном проектировании и проектировании зданий в целом и чьих-то архитектурных, пардон, «прихватов» с «дышащими» при помощи термопар зданиями :)
Rikkitik
08.02.2017 20:56+2Между «параметризацией» и «оптимизацией» во многом можно поставить знак равенства (первое понятие несколько шире).
Параметризм — это не технология, не инструмент, а методология. Прибегну к аналогии: BIM — это калькулятор, параметризм — это учебник математики с задачками в конце каждой главы, а здания — это решённые кем-то задачки, которые позволяют перейти к следующей главе.
Мне как раз и хотелось показать, что за пределами «рекламных текстов» и прочих стереотипов идёт нормальная работа — и исследовательская, и проектировочная. Однако подводная часть айсберга видна только специалистам, и это обидно.Osel_Ia
08.02.2017 22:14-3Ну Вы же неуч. Сами не работали, не понимаете граничных условий для любой строительной технологии — от фасадных стекол с изменяемым коэффициентом отражения, до гистерезиса ПИДа контроллера системы кондиционирования. Отсюда и набор трескучих терминов. Не понимаете, что т.н. параметризация — это то, что делает любой инженер проектировщик или конструктор в рамках этих граничных условий. И то, что отличает САПР от рисовалок типа Акада, Архикада, Компаса, одна из составляющих — параметрические модели, которые перенесены уже в алгоритм работы софта. Разгрузили инженера от тупых пересчетов. Восхищаться надо было лет 15 назад, и не юзерами-архами, а программистами. Вы дурное впечатление о своей профессии производите. Самолюбование неуча-дизайнера. И так не любят наших «рисовальщиков» конструкторы с прочими проектировщиками, не говоря уж о строителях.
При чем, подозреваю, не понимаете, что красивую картинку нарисовать и Заказчику на уши присесть гораздо проще, чем реализовать ее согласно законам техники и нормативов. И автоматизировано это будет раньше, чем работа специалистов по инженерии и конструктиву.EugeneButrik
08.02.2017 22:33При чем, подозреваю, не понимаете, что красивую картинку нарисовать и Заказчику на уши присесть гораздо проще, чем реализовать ее согласно законам техники и нормативов.
А вы-то сами пробовали, что утверждаете о том, что это легче? Я имею в виду «на уши Заказчику присесть с картинкой»? :)
А про «автоматизировано» — это вы совсем позабавили. Лично я бы очень хотел увидеть как будет автоматизировано решение задачи, единственным критерием выполнения которой является хрень вида «ОК_мне_нравится_строим / Не_чёт_не_то_давайте_ещё_порисуем» :)
Знаете, некоторые люди с высшим архитектурным образованием и несколькими годами опыта, но, что называется «технари в душе» даже из профессии уходят из-за таких вот «чётких» критериев оценки завершённости и качества их труда.
EugeneButrik
08.02.2017 22:16Говоря о решении задач по оптимизации, лично я подразумевал безусловно оптимизацию «математическую», которая как раз-таки наоборот является понятием куда более объемлющим, чем такие частные вещи как параметрическое моделирование в САПР («параметризация») или, например, какая-нибудь инверсная кинематика («родственная» задача).
Параметризм (который, кстати, «в оригинале» вообще «Parametricism») — это не технология, не инструмент и даже не методология. Это всё-таки просто архитектурный стиль, со своими авторами, последователями, манифестами и произведениями искусства, и ничего более. На мой взгляд, приписывать этому явлению что-либо большее — бессмысленно и даже вредно. Да хотя бы из-за возникновения банальной путаницы в головах :)Rikkitik
08.02.2017 22:38Как уже говорилось в самом начале, много людей вкладывают в один и тот же термин очень разные смыслы, и не мешает знать о них обо всех.
Кстати, «манифест параметризма» товарища Шумахера — весьма спорная штука, они на почве радикализма с Хадид разошлись во мнениях, и неясно, чем бы всё кончилось для их бюро, не умри она.
PS. Osel_Ia, вы меня с кем-то путаете и направляете свои странные аргументы мимо цели.EugeneButrik
08.02.2017 22:54+1Ну, скорее всего «в среде творческих людей» к терминологии всегда относились не так строго как в науке и инженерном деле. Вполне даже вероятно, что некоторую путаницу и недопонимание допускал, например, и великий Пикассо, что возможно привело к возникновению целого направления в изобразительном искусстве :)
Но всё-таки, на мой взгляд, к терминологии надо относится аккуратнее, а не валить всё в кучу для «красного словца» как товарищ Шумахер (хотя желание стать родоначальником стиля и тем самым войти вВечностьисторию вполне понятно)
san-x
09.02.2017 10:28видео с проектированием жилого квартала сходу напомнило разработку адаптивной верстки :)
видимо, эти принципы еще более общие, и границы между проектированием реального (жилого квартала) и виртуального (расположение кнопочек и менюшек) — им нипочём :)
adlkhkmlln
09.02.2017 10:57И смешались кони, люди… извините, но мне кажется, что BIM и параметрика это все же про разное. Конечно, в обеих методах присутствует оптимизация процесса проектирования. Но в первом случае оптимизация достигается за счёт создания единой трёхмерной информационной модели, позволяющей избежать случайных ошибок, возникающих в процессе классического проектирования 2d чертёж+3d картинки. Здесь параметры выполняют роль инструментов-оптимизаторов, позволяющих сократить и упростить рутинные процессы. А во втором случае — возможность спроектировать нечто более сложное для человеческого понимания, от создания форм до реакции объекта на окружающую среду посредством алгоритмов.
Если я неправ-буду рад, если поправите.:)
QDeathNick
09.02.2017 13:09+1Мне показалось, что многие путают два разных понятия — параметризация и параметризм. Отсюда видимо и столько непонимания в комментах.
Параметризация — параметрическое моделирование, методология конструирования чего-то (зданий, автомобилей, городов, деталей, антенн) в основе которой лежит математическая модель описывающая физические или любые другие процессы и изменяя параметры мы находим оптимальную форму, состав, технологии и.т.д.
А параметризм — именно архитектурное направление, которое возникло возможно даже благодаря применению параметризации, но в него включено гораздо больше понятий совсем не относящихся к моделированию.
Rikkitik
09.02.2017 13:20+2Возможно, мне действительно стоило сформулировать как-то иначе, возможно, вообще без упоминания BIM. Хотя на самом деле информационное моделирование — более широкая штука, чем просто программа для проектирования в 3D.
Параметрическое в некоторых аспектах здание можно запректировать вообще без компьютерных технологий — тот же амфитеатр, например. С логарифмической линейкой можно делать вещи посложнее. С автокадом и программируемым калькулятором — ещё сложнее. Но чем более комплексный подход у программного обеспечения, тем проще связать воедино разные аспекты, а BIM на данный момент — наиболее комплексная технология.
То есть, параметризм — это метод, а BIM — один из инструментов. Естественно, они не эквивалентны.
PTM
Странно, что нет упоминания о «параметрическом» _http://www.gehrytechnologies.com/
Основан на машиностроительном САПР. Позволяет создавать оч органические формы.
Один проект диснея чего стоит.
Rikkitik
Гери помешан на визуальной компоненте, о которой я в статье вообще не пишу. А к функциональности, на которую здесь упор, он равнодушен до безобразия (заказчики с одной стороны, гордятся вложением средств, с другой — плюются ядом в ходе эксплуатации). Вот если задаться целью написать об эволюции технологий проектирования, тогда без упоминания Гери никак, например, его методика с трёхмерным сканированием череды макетов и последующей выработкой идеальной модели уникальна.
PTM
Вообще я имел ввиду настройку gehry над машиностроительной САПР Catia.
И вот тут именно парамертическое выходит на первый план.
Rikkitik
Это было и с первого раза понятно. Я в курсе, что Гери использует и адаптирует для построения своих изогнутых металлических оболочек машиностроительный софт. Но это никак не влияет на то, что о параметризме в конструкциях пишут много, а о том, как он используется в других аспектах проектирования — мало, и мне хотелось сделать обзор именно «невидимой» части.
PTM
Мне больше импанирует в таком случае определение не «параметрический», а «комплексный» и «адаптивный».