То, что сейчас происходит в мире, по словам футуролога Тоффлера, «глубже и важнее промышленной революции…данное движение представляет собой не что иное, как второй великий раздел в истории человечества, сравнимый по размаху только с первым великим разрывом в историческом континууме – переходом от варварства к цивилизации» [3, с.25].

Последствия технической революции, которую мы переживаем, гораздо серьезнее, чем все предыдущие социальные, экономические и научные встряски.

Уже сейчас ясно, что темп жизни, по сравнению с предыдущими столетиями, невероятно ускорился. Для примера, еще недавно разрыв между открытием и его внедрением был весьма значительным. Первый английский патент на пишущую машинку выдали в 1714 году, а в продажу машинки поступили только через полтора столетия. Сегодня такой разрыв между идеей и ее реализацией очень трудно представить. Каждые два года мы вынуждены проводить полное обновление своих персональных компьютеров по той причине, что происходит моральное устаревание их комплектующих.

Резонно задать вопрос: при чем же здесь архитектура и математика? Ответ закономерен. Во-первых, архитектура – одна из сфер человеческой деятельности. Внутри нее действуют те же правила, принципы и тенденции, что и в социуме. Ускорение жизненных процессов не могло не затронуть процесс архитектурного проектирования. Техническая революция не могла обойти архитектуру стороной, доказательство тому – всплеск автоматизации в 60-х годах ХХ столетия. Во-вторых, техническая революция немыслима без проникновения математики во все доступные ей сферы. Сложно, конечно, представить себе современного архитектора, не делающего кислую мину при словах «высшая математика», но также сложно представить современное градостроительство без математических моделей-прогнозов.

В принципе, математическое моделирование в архитектуре существовало всегда, но в «дореволюционные» времена оно не отличалось многообразием методов, использовались в основном пропорционирование, начертательная геометрия и арифметика. Появление ЭВМ позволило выйти на новый уровень моделирования. Возникла возможность, применяя современные и традиционные разделы математики при астрономическом увеличении скорости просчета вариантов, создавать модели максимально возможно приближенные к реальности.

Конечно, через некоторое время эйфория прошла. Выяснилось, что в объемной архитектуре внедрение автоматизированных систем ограничено большой ролью личности АРХИТЕКТОРА. Применение ЭВМ обретало смысл при расчетах каких-либо параметров, создании чертежей, при комбинировании типовых элементов в нормативном проектировании. Иначе говоря, там, где присутствие человека-творца минимально, но есть место оптимизации технических сторон творческого процесса.

В градостроительстве все оказалось немного проще. В этом разделе архитектуры доля иррационального гораздо меньше. Первостепенную роль здесь играет оптимизация, что позволило более полно реализовать возможности ЭВМ.

Тем не менее, в виде моделирования архитекторы получили в свои руки полезнейший инструмент, позволяющий проводить виртуальные эксперименты без серьезных последствий и сократить затраты времени до немыслимых в прошлом размеров.

Другое дело, как этот инструмент используется… А используется он достаточно вяло. Множество разработок проскальзывает мимо практиков, оставаясь только теорией. Редкий архитектор понимающе улыбнется при словах «высшая математика»… В этом отношении мы похожи на доисторического человека, которому в руки попала лопата. Он, конечно, первым делом ударит ей своего соседа. Пройдет некоторое время, прежде чем он догадается, что лопатой можно вскапывать землю. С момента возникновения земледелия можно считать, что потенциал лопаты реализован хотя бы частично. Но это одна сторона проблемы. Другая заключается в том, что при огромном количестве моделей не существует их классификации. Это не значит, что не было попыток ее создать. В свое время Л. Н. Авдотьиным для автоматизированных систем были систематизированы и описаны в общих чертах задачи градостроительного проектирования. Тем не менее, полной классификации нет.

Необходимость ее создания очевидна: классификация подобна ящику с инструментами, порядок в нем пропорционален сохраненным хозяином времени и нервам при ремонте. Заглянув в подобный ящик, всегда можно сказать, чего в нем не хватает, и приобрести требуемое. Инвентаризация его содержимого помогает осознать потенциал каждого инструмента. Выявление связей между инструментами позволяет правильно расположить их в ящике, тем самым, оптимизируя процесс ремонта.

Как видно, задача создания классификации математических моделей, способной к трансформации во времени и дополнению, весьма интересна. Однако, вернемся к аналогии с ящиком, в котором хранятся инструменты. Он становится актуальным только тогда, когда мы регулярно что-нибудь ремонтируем, так как порядок в нем и правильность расположения инструментов – наше сбереженное время. В этом случае все действия по наведению в ящике подобной красоты аналогичны мыслительным действиям, которые мы совершаем, анализируя классификацию. Соответственно, ценность ее заключается не столько в самом ее создании, сколько в умозаключениях, которые мы делаем при ее анализе… А потому, приступим.

Классификация – ящик с инструментами? Прекрасно! Однако, какова должна быть внутренняя организация этого ящика, по каким принципам нужно раскладывать в нем инструменты, чтобы обеспечить удобство их использования?

В первую очередь стоит выделить в отдельные группы математические методы, используемые при создании моделей.

Второй шаг – формулировка проектных задач для градостроительства и объемной архитектуры. Разделение на две области не случайно. Несмотря на то, что мы выделяем проектирование промышленных зданий и проектирование жилых и общественных зданий в отдельные специализации, специфика их проектирования имеет схожие черты. Это позволяет объединить их под грифом «Объемная архитектура». В то же время градостроительство совершенно особая область проектирования, отличная уже по своей стадийности.

Третий шаг, самый сложный и ответственный, – установление связей между задачами и методами. Сложность его в том, что для решения задачи в одной модели может применяться несколько методов. Либо связь межу методом и задачей прослеживается только умозрительно, и нет никаких сведений о моделях, где бы данный метод использовался для решения данной задачи. Что совсем не значит, что этих моделей нет.

Тем не менее, подобная структура классификации, несмотря на свою возможную спорность, позволяет обеспечить ей трансформацию во времени и дополняемость (таблица 1). Это очень важно, так как именно этими параметрами задается жизнеспособность системы, характеризуемая способностью к развитию.

Теперь обо всем этом подробнее. Были выделены несколько основных методов: выполнение арифметический действий, графоаналитические и комбинаторные методы, метод координат, пропорционирование, синергетические методы, а также математические методы с нераскрытым потенциалом применения в архитектуре.

Нужно отметить, что не все методы однозначны. Так, например, под графоаналитикой подразумеваются не только конструктивные построения, но и создание всевозможных графиков и схем на основе статистических данных.

Задачи, решаемые уже названными методами, перечислены в классификации (см. таблицу 1). Они разделены по областям проектирования: между объемной архитектурой и градостроительством.

Задачи для градостроительства были в свое время определены и систематизированы Л.Н. Авдотьиным [1, с.128 - 131]. В данной классификации используются предложенные им формулировки задач и система их расположения по отношению друг к другу.

Связи между методами и задачам порой условны, иногда гипотетичны. Это происходит оттого, что моделей на самом деле существует несметное множество, а автор не обладает достаточным опытом работы математическими моделями. Тем не менее, большинство связей, прослеженных им, объективны.

Собственно, это все, что можно сказать о самой классификации и принципах ее формирования. Анализ классификации показал, что связь математики с градостроительством гораздо теснее, нежели с объемной архитектурой. И что со временем, при росте количества ограничений, она имеет тенденцию усиливаться. К чему это ведет?

Начнем издалека. Какова роль архитектора - градостроителя? Он – дирижер. Он отвечает не только за образ, но и за организацию видовых точек, озеленение, соблюдение единой стилевой и композиционной направленности и т.д. То есть в его ведении находятся красота и гармония. Присутствие математических и инженерных знаний минимально…

Однако мы сами убедились в том, что в градостроительстве они присутствуют. И даже не просто присутствуют, а составляют около восьмидесяти процентов от него. При этом архитекторы, выпускающиеся в рамках градостроительной специализации, мало знакомы с данными знаниями, по сути, так им необходимыми. Такое впечатление, что мы имеем дело с каким-то идеализированным подходом в преподавании, лишающим студентов ощущения реальности города, его масштаба, а самое главное, реальности жителей.

Что если в таком случае отдать полномочия градостроителей инженерам, реалистам и прагматикам? Действительно, если градостроительство по сравнению с объемной архитектурой приближается к точным наукам, пусть инженеры им и занимаются. А за общей композицией и стилевой направленностью станет следить градостроительная комиссия. Чем плохо?

Наверное, всем. Не стоит забывать о том, что градостроительство, - несмотря на большой вес в нем точных знаний, - прежде всего, искусство создания гармоничной и комфортной среды, причем, под комфортом здесь следует понимать сумму физического и психологического удобства. Инженеры не обладают нужными для этого навыками и знаниями. Мы уже пережили засилье типового проектирования. Однобокий рационализм проектных решений успел нанести такой урон, что «лечить» городскую среду придется не один десяток лет.

Можно, конечно, предположить, что градостроительная комиссия будет проводить художественный контроль, а потому в ней должен быть хотя бы один человек, имеющий специальную подготовку. Желательно архитектурную. В области градостроительства. Интересно, что продолжаться очень долгое время это не сможет. Рано или поздно градостроитель вернет свой статус. Но время, которое можно было бы потратить на восстановление городской среды, будет упущено.

Что же делать? Где выход из сложившейся ситуации? А он рядом, простой и логичный: мир изменился, пора меняться и градостроительному образованию. Нам нужен новый специалист. Специалист, знакомый с математикой и инженерией не понаслышке, знающий те их восемьдесят процентов, что входят в градостроительство. Он должен быть художником, ведь двадцать процентов в нем – это архитектурно-художественная подготовка. Он должен быть ориентирован на освоение и переосмысление наследия, оставленного ему предыдущими поколениями архитекторов. Должен воспринимать город в реальном масштабе, предвидеть его будущее и помнить прошлое. Нам нужен урбанист.

Это совсем не означает смерть градостроительства, каким мы его знаем. Просто не стоящее на месте время произвело смещение акцентов. Технологии проникли повсюду. Не стоит оставаться на месте и профессии архитектора – градостроителя. Думается, что архитектор - урбанист для нее не ангел смерти, но представитель следующего этапа развития.

Чем раньше мы перейдем к этому этапу, тем лучше. Мы быстрее перестанем наступать на одни и те же грабли – несоответствие профессии современным запросам. Однако, прежде нам придется не только внести изменения в систему образования, но и подготовить тех, кто будет заниматься передачей знаний и умений будущим урбанистам. Начинать делать это нужно уже сейчас. Пока не поздно. Пока будущее не настигло нас врасплох.

References

1. Авдотьин Л.Н. Применение вычислительной техники и моделирования в архитектурном проектировании. – М.: Стройиздат, 1978. – 255 с.

2. Пойа Дж. Математическое открытие. Решение задач: основные понятия, изучение и преподавание. – М.: наука, 1970. – 452 с.

3. Тоффлер Элвин. Шок будущего. – М.: АСТ, 2003. – 557 с.

4. Форрестер Дж. Динамика развития города. – М.: Стройиздат, 1974. – 287 с.

5. Фридман И. Научные методы в архитектуре. – М.: Стройиздат, 1983. – 160 с.

Citation link

Горнева О.С. АРХИТЕКТУРА И МАТЕМАТИКА [Электронный ресурс] /О.С. Горнева //Архитектон: известия вузов. – 2004. – №2(7). – URL: http://archvuz.ru/en/2004_2/18

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons "Attrubution-ShareALike" ("Атрибуция - на тех же условиях"). 4.0 Всемирная

Receipt date: 29.09.2004