№3(59)
Сентябрь 2017
ISSN
1990-4126

English

«Архитектон: известия вузов» № 22 - Приложение 2008

Архитектура


 Анисимов Александр Николаевич

магистрант УралГАХА
Научный руководитель: профессор Лемегов А.В.
ГОУ ВПО "Уральская государственная архитектурно-художественная академия",
г. Екатеринбург, Россия

СИНЕРГЕТИЧЕСКИЙ МЕТОД ГРАДОСТРОИТЕЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ


"Хаос ... окружает каждую точку культурного
существования внутри самой культуры».
М.К. Мамардашвили
«Хаос генерального плана города показывет,
что жизнь намного умнее и сложнее…»
Архитектор-градостроитель

 

Слово синергетика имеет греческое происхождение и буквально означает «совместный, согласованно действующий». В энциклопедическом словаре ему, как научному термину, дается следующее определение: «Синергетика – научное направление, изучающее связи между элементами структуры (подсистемами), которые образуются в открытых системах благодаря интенсивному (потоковому) обмену веществом и энергией с окружающей средой в неравновесных условиях. В таких системах наблюдается согласованное поведение подсистем, в результате чего возрастает степень ее упорядоченности, то есть уменьшается энтропия (так называемая самоорганизация)» (СЭС, 1989). [9]

Причиной необходимости разработки синергетического метода в градостроительстве является то, что из всех видов проектирования именно этот сталкивается с иррациональными явлениями, не поддающимся четким определениям и объяснениям, а реализация генеральных планов городов в среднем составляет лишь 20-30% – и это считается нормальным показателем. Остальные 70-80% продиктованы самой жизнью, ее непредсказуемостью и какими либо факторами, которые не были, а скорее всего и не могли быть заведомо учтены при проектировании. Возможно, именно синергетический метод может стать тем инструментом, который даст возможность создать генеральные планы городов. Гипотеза данной работы − преобразование хаотичных явлений, с которыми сталкивается архитектор-градостроитель, в синергетический метод проектирования.

В современном градостроительстве получают широкое развитие принципы синергетики − науки о процессах развития и самоорганизации сложных систем. Началом активного развития теории самоорганизации являются 60-70 гг. XX века. Особенностью данной науки является ее междисциплинарность, что подчеркивает немецкий физик Г. Хакен, являющийся одним из ее основателей. Во-первых, изучаемые синергетикой системы относятся к компетенции различных наук. Во-вторых, другие науки привносят в синергетику свои идеи. Ученый, пытающийся проникнуть в новую область, естественно, рассматривает ее как продолжение своей собственной области науки».

В.Г.Буданов, доктор философских наук, выделяет семь основных принципов синергетики, определяющих уровни бытия и становления сложных систем. К аспекту бытия он относит принципы гомеостатичности и иерархичности, к аспекту становления – нелинейности, незамкнутости, неустойчивости, динамической иерархичности и наблюдаемости. Он подчеркивает достаточную условность такой схемы разбиения реальности, так как во всяком порядке есть доля хаоса, а в хаосе есть свой порядок.

1. Гомеостатичность − поддержание программы функционирования систем в некоторых рамках, позволяющей ей следовать к своей цели. Всякая система имеет цель существования.

2. Иерархичность. Основным смыслом структурной иерархии является составная природа вышестоящих уровней по отношению к нижестоящим. То, что для низшего уровня есть структура-порядок, для высшего есть бесструктурный элемент хаоса, строительный материал; т.е. Космос предыдущей структуры служит Хаосом последующей. При рассмотрении двух соседних уровней в фазе Бытия принцип подчинения гласит: долгоживущие переменные управляют короткоживущими, вышележащий уровень − нижележащим.

3. Нелинейность – предполагает наличие границ целостности объекта. Целое не есть сумма его частей; качество суммы не тождественно качеству слагаемых. Последнее, в частности, следует из того факта, что в системе число связей между ее элементами растет быстрее числа самих элементов. Любая граница целостности объекта, его разрушения, разделения, поглощения, предполагает нелинейные эффекты.

4. Незамкнутость (открытость) – невозможность пренебрежения взаимодействия системы со своим окружением. Замкнутая система не может увеличивать свой порядок, замкнутая Вселенная идет к хаосу.

5. Неустойчивость – содержит в себе нелинейность и незамкнутость. В точке неустойчивости система становится открытой, является чувствительным приемником воздействий других уровней бытия, получает информацию ранее недоступную ей. Такие состояния неустойчивости, выбора принято называть точками бифуркаций, они непременны в любой ситуации рождения нового качества и характеризуют рубеж между новым и старым. Значимость точек бифуркации еще и в том, что только в них можно не силовым, информационным способом, т.е. сколь угодно слабыми воздействиями повлиять на выбор поведения системы, на ее судьбу.

6. Динамическая иерархичность (эмерджентность). Это основной принцип прохождения системой точек бифуркаций, ее становления, рождения и гибели иерархических уровней. Этот принцип описывает возникновение нового качества системы по горизонтали, т.е. на одном уровне, когда медленное изменение управляющих параметров мегауровня приводит к бифуркации, неустойчивости системы на макроуровне и перестройке его структуры.

7. Наблюдаемость. Принцип подчеркивает ограниченность и относительность наших представлений о системе в конечном эксперименте. Целостное описание иерархической системы складывается из коммуникации между наблюдателями разных уровней. [4]

Будучи примененными к анализу градостроительных процессов, эти принципы позволяют обратить внимание на проблемы разных уровней и при этом сразу и на пути их решения. Особенно следует выделить степень замкнутости системы.

Эти принципы могут быть применимы и в градостроительстве, так как они дают ключ к пониманию общих закономерностей существования и развития сложных систем, к которым, несомненно, относится городская среда.

Новое мышление, сформировавшееся под воздействием идей и принципов синергетики, дает толчок к переосмыслению существования города, происходящих в нем процессов, его взаимосвязи с окружением, а также к градостроительному проектированию и планированию. Город является сложной системой, состоящей из множества элементов и связей между ними. Структура города существует как изменяющаяся во времени, на каждом временном отрезке являясь одновременно завершенной и одновременно открытой к дальнейшему развитию.

Понятие устойчивого развития градостроительных объектов, рассматривающего формирование и развитие городских структур за счет ресурсов составляющих элементов, находящихся в постоянном энергетическом взаимодействии с окружающей средой, также находит свое начало в синергетике.

Знание внутренних свойств системы, законов ее развития – законов самоорганизации, формирования упорядоченности, позволяет гораздо разумнее управлять этой системой. Управление развитием перестает быть диктатом, а становится процессом согласования интересов. [3, C. 35]

Синергетика представляет собой современную теорию эволюции больших, сверхсложных, открытых, неравновесных, нелинейных динамических систем, обладающих обратной связью и существующих лишь в условиях постоянного обмена веществом, энергией и информацией с внешней средой. К таким системам относятся: Вселенная, саморазвивающаяся природа, человеческое общество как ее (жизни) высшая форма и продукт, создаваемой им самим (человечеством) материальной и духовной культуры. В этом списке находятся и бесконечно разнообразные подсистемы названных систем, характеризующиеся (на своих уровнях) перечисленными выше синергетическими признаками. Таким образом, и планировочную структуру города можно отнести к этим системам.

Теория самоорганизации (синергетика) стала активно развиваться в 1970-80-е гг. отечественными и зарубежными специалистами разных областей научного знания (Г.Хакен, Е.Н.Князева, С.П.Курдюмов, И.Пригожин. Г.Николис, И.Стенгерс, А.Баблояц, Г.Рузавин, К.Майнцер и др.). В последние годы в синергетике усиливается социальная ориентация. Социосинергетика – новый этап развития науки. Он связан с раскрытием тайн творчества, познания, здоровья, коммуникации, встраивания человека в естественную, социальную и культурную сферу. Это новый диалог человека с природой, внимание к человеческой интуиции и человеческим эмоциям (Е.Н.Князева, С.П.Курдюмов, 1977).

Идею о незамкнутости и устойчивости градостроительных объектов развивал в своих проектах Кишо Курокава: «Идеальный город XXI века – это открытый город, который никогда не остановится в росте. Нам нужна система, которая сможет гибко реагировать на перемены. Говоря о генеральном плане будущего, следует иметь в виду собственно генеральную систему».

В.А. Колясников выделяет следующие принципы организации городской среды как сложной самоорганизующейся системы:

1. «Мягкость управления». Городской среде нельзя жестко навязывать пути ее развития; важно понять законы совместного существования человека и природы; управление начинает основываться на соединении влияния человека на природные и архитектурно-планировочные подсистемы с существом внутренних традиций их развития.

2. «Вариантность развития». Для городской среды существует несколько путей развития, которые должны быть предусмотрены градостроительными прогнозами и программами, генеральным планом или концепцией.

3. «Способность будущего конструировать настоящее». Настоящее состояние городской среды определяется не только ее прошлым, но и будущим, строится на основании градостроительных прогнозов, программ и планов.

4. «Конструктивность целого». Построение городской среды и относительно простых частей и структур, согласованных на основе общего темпа развития; коэволюция развивающихся в разном темпе структур путем включения генетических элементов (ценного историко-культурного наследия).

5. «Эффективность малого». Учет малых воздействий на городскую среду и подсистемы, поскольку они могут быть чрезвычайно эффективными (особенно в период смены фаз развития).

6. «Синкретичность образа». Такая сверхсложная среда, как городская, может описываться небольшим числом фундаментальных идей и образов (например, «каркас» – «ткань», «устойчивый город», «ноосферный город» и др.).

7. «Открытость каждой точки». Наличие в каждой точке сложной системы «источников» и «стоков», например, городская среда имеет своего рода «кровеносную систему» – разветвленные инженерно-транспортную и информационно-технологическую инфраструктуры, которые обеспечивают определенное состояние жизни в каждой точке города.

8. «Прогнозируемость развития». Использование в градостроительном планировании «синергетической модели», основными компонентами которой являются «жесткое ядро» (тенденции, цели, идеал), «расплывчатый пояс гипотез», «поле путей развития» и «границы поля блуждания», установленные в соответствии с определенными параметрами и нормативно-правовыми условиями.

9. «Режим с обострением». Моделирование развития городской среды с учетом медленного развития, прохождения определенного порога и сверхбыстрого развития, а также экстремальных ситуаций.

10. «Динамичность и цикличность». Учет возможности снятия с неустойчивости развития городской среды негативного оттенка; взаимная дополняемость устойчивости и неустойчивости без преувеличения значения того или иного; чередование стадий устойчивого и неустойчивого развития города.

В градостроительстве некоторые идеи синергетики нашли достаточно широкое распространение. Примером служат модели устойчивых и изменяемых частей градостроительных объектов (Э.А.Гутнов, О.К.Кудрявцев, В.В.Владимиров, Е.М.Микулина и др.), цикличного развития структуры (Дж.Форрестер, А.Э.Гутнов, Б.Б.Родман, С.А.Тархов, А.Л.Валесян и др.), «вероятностного проектирования» (В.А.Лавров, Ю.П.Бочаров, Г.В.Мазаев и др.), «эволюции архитектуры на грани хаоса и порядка» (Ч.Дженкс), «саморегуляции природно-технических систем» (В.А.Колясников) [2, C. 30].

Закономерности пространственного саморазвития стали предметом ряда исследований на уровне систем расселения. Б.Б. Родман (1980) разработал концепцию «пульсации территориальных структур» – стадий центростремительных и центробежных волн в эволюции. А.Л.Валесян (1944) установил периоды скачков расселения в устойчивое состояние при переходе к очередной фазе развития урбанизации и транспортных сетей. С.А.Тархов (1989) выделил и изучил стадии эволюции конфигурации транспортных сетей:

1) закладка элементов и структур будущей сети;

2) переходный период, характеризующийся неустойчивостью и вероятностью альтернативного связывания элементов;

3) период устойчивой структуризации, когда каркас сложился, и эволюция конфигурации становится инерционным процессом, сеть охватывает весь контур территории.

Синергетические идеи стали внедряться в проектную практику. За рубежом попытка разработать проект синергетического поселения предпринята институтом СИНКОР (США, 1994). «Синергетический город» представляет собой рассредоточенную систему из девяти образований, каждое из которых рассчитано на 450 тыс. жителей и имеет девять частей – «синергетических деревень». В «синергетической деревне» выделено урбанизированное ядро, окруженное парком. Соотношение ядра и парка 40:60. Ядро состоит из общественного и торгового центров, окруженных двумя кольцами застройки. Первое кольцо составляют школы, деловые и коммерческие здания; второе – многоэтажные жилые дома.

Принципы функционирования «синергетического города»:

1) синергетическая экономика (информация, экономия времени);

2) стимулирование движения, здорового образа жизни;

3) изучение процессов синергетики, восстановление человека, общества и организационных форм.

В градостроительстве могут быть использованы и уже достаточно часто используются правила и методы творческого мышления установленные в синергетике (Эдвард де Боно, 1997) [2, С. 30].

Принципы синергетики работают во многих сферах жизнедеятельности человека, в том числе и в архитектуре и градостроительстве. Развитие архитектуры с учетом принципов синергетики будет альтернативой в решении насущных градостроительных проблем, поскольку влияние основных концепций синергетики на процесс формирования города трудно переоценить. Взаимодействие архитектуры и синергетики в действительности сложнее, чем связь философской теории и градостроительного проектирования.

В градостроительстве, возможно, синергетика позволяет посмотреть на город как на хаос. Но этот хаос можно будет включить в процесс проектирования генерального плана, преобразовать из иррациональной сферы в «синергетический метод проектирования» Разработка такого метода даст возможность более осмысленно и с меньшими потерями реализации определять развитие городов.

 


Библиография

  1. Синергетическая парадигма. Нелинейное мышление в науке и искусстве / Сост. и отв. ред. Копцик В.А. – М.: Прогресс-Традиция, 2002. – 495 с.
  2. Колясников В.А. Теория градостроительства: современные направления и концепции – Екатеринбург, 2003.
  3. Канева А.А. Архитектурно-планировочная организация нового градостроительного объекта. Дисс. магистр. архитеткуры, Екатеринбург, 2008
  4. Стариков А.А., Колясников В.А. Стратегическое градостроительное планирование: пути и проблемы формирования системы. Двенадцатые уральские академические чтения, 2007
  5. Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах. – М.: Мир, 1979.
  6. Лоскутов А. Нелинейная динамика, теория динамического хаоса и синергетика (перспективы и приложения) //Компьютерра. − №47, 1 декабря 1998.
  7. Хакен Г. Синергетика: Иерархии неустойчивостей в самоорганизующихся системах и устройствах. М., 1985.
  8. Бородкин Л.И. «Порядок из хаоса»: Концепции синергетики в методологии исторических исследований. – Режим доступа:
    http://www.hist.msu.ru/Labs/HisLab/html/chaos.htm
  9. Системные образования: информация и отражение. Синергетика (терминологическая справка). – Режим доступа:
    http://vbvvbv.narod.ru/synergetikos.htm

 


ISSN 1990-4126  Регистрация СМИ эл. № ФС 77-70832 от 30.08.2017 © УрГАХУ, 2004-2017  © Архитектон, 2004-2017