Дизайн тесно связан с достижениями современной науки, и в нем, как и в архитектуре, преломляется современная картина мира. Современная картина мира, парадигма в науке получила название «синергетической» (Г. Хакен) или «эволюционно-синергетической», что указывает на её тесную связь с теорией эволюции в биологии. Биология действительно стала одной из наиболее влиятельных областей науки в ХХ веке, вследствие чего возникла дисциплина на стыке биологии и техники – бионика, или, как ее чаще называют на западе, биомиметика (греч. βίος – «жизнь» и μίμησις – «подражание»). Естественно, связь техники с биологией нашла своё отражение в технической эстетике и дизайне – например, в морфогенетическом проектировании, которое стало одним из самых ведущих и перспективных направлений не только потому, что оно является частью вычислительного проектирования (постнеклассической. «вычислительной науки»), но и потому, что отражает «органическую» логику существования открытых систем, характерную для синергетической картины мира.

Однако стремящийся быть частью техники и науки дизайн неизбежно сталкивается с проблемой утраты идентичности, то есть с проблемой, которой нет ни в технике, ни в науке, но которая существует в дизайне. Проблема идентичности в искусстве может решаться, например, с помощью «авторской манеры», однако в средовом дизайне, архитектуре важную роль играет контекст, особенности конкретного места. К таким особенностям можно отнести ландшафт, климат, местные материалы, а также культурную традицию региона.

Вопросу о том, как в современном морфогенетическом проектировании можно переосмыслять традицию, посвящена данная статья.

Прежде чем обратиться к способам переосмысления традиции, дадим характеристику «биологической» парадигмы и морфогенетического проектирования в «архитектурном дизайне» (калька выражения ‘architectural design’, часто используемого в англоязычной литературе, особенно в связи с вопросами поиска формы, которые примерно одинаковы для архитектуры и дизайна).

Авторы понятия «биологическая парадигма в архитектуре», М. Хенсел, А. Менгес и М. Уинсток пишут: «Часто утверждается, что биология была ведущей научной дисциплиной в ХХ веке, и она продолжает развиваться в центре научного дискурса в XXI веке. Все дисциплины находятся в процессе глубокого пересмотра, внутри которого концепции, основанные на исследованиях в биологии, получают новый импульс, становясь источником вдохновения и новых парадигм в разных сферах творчества» [3, с. 12]. В данном случае употребление слова «парадигма» не исключает одновременное сосуществование нескольких парадигм. И. А. Добрицына называет ее «эволюционистская позиция» и пишет: «Термин эволюция выступает сейчас в качестве основного понятия для междисциплинарного научного движения – синергетики» [1, с. 320].

Анализируя «эволюционистскую» архитектуру, И. А. Добрицына приходит к выводу о том, что «…новый метод в архитектуре – это попытка выхода за пределы евклидовой геометрии, это тактика гибкого инкорпорирования значений, это тактика морфогенеза» [1, с. 185]. Морфогенез (греч. morphê – «форма» и genesis – «происхождение») буквально переводится как «формообразование» и в биологии означает возникновение и развитие органов, систем, частей тела при развитии отдельного организма (онтогенез) или целых видов в процессе эволюции (филогенез). Хотя в дизайне слово «морфогенез» могло бы обозначать просто «формообразование», исходя из значения в биологии, термин следует понимать более узко. Морфогенез – это эволюция формы, т. е. морфогенетический подход – это такой подход к формообразованию, в основе которого лежит принцип эволюции.

Морфогенез в проектировании осуществляется с помощью «эволюционных» или, как они названы у И. А. Добрицыной, «генетических» алгоритмов [1, с. 285]). Приведем слова М. Уинстока, поясняющие этот термин: «Эволюционные алгоритмы – это итерационные процессы, основанные на упрощенных принципах, существующих в эволюции … Это несколько разных техник, сводимых в общей сложности к нескольким операциям с информацией или геномом предполагаемой формы. Эти операции, которые заимствованы из эволюции и включают отбор, воспроизведение и мутацию» [3, с. 38].

При таком подходе процесс проектирования выглядит следующим образом. Создаётся геометрическая форма. Затем с помощью алгоритмов (например, программ Rhinoceros + Rhino Script или Grasshopper, а также 3ds Max + Max Script или Para) задаются многочисленные изменения – «мутации» самой формы, например «морфинг», или «мутации» копий формы, когда возникает множество вариантов, «видов» одной формы. Это позволяет не только «вычислить» оптимальную форму, но и приблизить процесс ее «выращивания» к «естественному».

На первый взгляд, заложить в морфогенетическое проектирование «ген» традиции достаточно сложно, хотя, с точки зрения развития формы, традиция является одним из этапов эволюции. Рассмотрим возможные подходы к переосмыслению традиции в современном «эволюционистском» дизайне. Это позволит нам преодолеть оппозицию «традиционный – современный» и расширить возможности проектирования с учётом традиции места, региона.

1. Эволюция формы: использование традиционных «паттернов», сечений, контуров

Наиболее простым способом переосмысления традиции является использование форм традиционных элементов и закладывание в них алгоритма изменения, т. е. «эволюции» формы.

Одним из распространенных в современном вычислительном проектировании приемов создания изменяющейся формы является морфинг – образование новой формы путем слияния разных форм, когда одна форма плавно перетекает в другую, постепенно изменяя форму сечений. С точки зрения теории эволюции, морфинг можно соотнести с онтогенезом (развитием отдельного организма)

И. А. Добрицына так пишет о возникновении морфинга: «В 90-е годы новейшим приемом разомкнутости-сцепленности становится морфинг … Новак так характеризует происходящие изменения: “В то время как коллаж просто налагал друг на друга материалы, взятые из различных контекстов, морфинг с такими материалами работает, тщательно их перемешивая. Точно пригнанный к проектным технологиям своего времени, коллаж оставался смешением механическим. В морфинге следует видеть смешение алхимическое … Если коллаж придает особое значение различиям посредством восстановления уже знакомых контекстов – реконтекстуализации, то морфинг связывает различные, далекие друг от друга вещи таким способом, чтобы высветить в них никак не предполагаемое прежде сходство”» [1, с. 281]. Таким образом, морфинг – это прием, преодолевающий оппозиции, посредством восстановления промежуточных звеньев между двумя крайними формами, это застывшая «эволюция формы», отражение существующей парадигмы.

В качестве примера морфинга приведем мебельную форму Morphing Furniture японско-тайванской компании Noiz Architects (рис. 1). В ней использованы сечения («гены») знаменитых столов и стульев ХХ века: Zig-zag Chair (1934) Г. Ритвельда, Panton Chair (1960-е) В. Пантона и др. Можно сказать, что эта мебельная форма демонстрирует эволюцию мебели в своём развитии, хотя разные столы и стулья в ней практически перестают отличаться друг от друга, становясь подобными. Примером морфинга могут являться не только трехмерные объекты, но и повторяющиеся элементы «паттерны» – современный аналог орнамента в вычислительном проектировании (рис. 2). На рисунке видно, что элементы традиции также могут быть частью морфинга, ступенью в эволюции формы.

Рис. 1. Создание мебели с помощью морфинга. Источник: http://www.designboom.com/design/ noiz-architects-morphing-furniture/ 

Рис. 2. Морфинг на примере традиционного исламского орнамента. Источник: http://morphingtiling.wordpress.com/ 2010/12/24/islamic-art-and-tilings/  

Мы привели самые простые примеры морфинга, когда один элемент превращается в другой с равным интервалом, как бы с равной «скоростью». Скорость и последовательность варьирования формы в современном проектировании также может задаваться алгоритмами, что позволят создавать еще более сложные формы, наподобие органических.

Рис. 3. Один из проектов программы ‘Re-Interpreting the Baroque’, где переосмысляется геометрия архитектуры барокко. Источник: http://homepages.rpi.edu/~saunda2/ICIRPI/ABCE.html 

Приведём другой пример – проект студентов Э. Сондерса, где в рамках вычислительного проектирования используются традиционные «лекала», элементы геометрии архитектуры барокко (рис. 3). Такая интерпретация традиции, на наш взгляд, весьма условна, поскольку «барочные» кривые используются здесь для создания абсолютно новых форм и напоминают барокко лишь своей сложностью. Отметим также, что новые органические формы, создаваемые с помощью компьютера, в принципе часто сравнивают с барочными: «Поскольку эксперимент со свободной, нежесткой, текучей и криволинейной формой оставался главным образом в пределах виртуальной реальности, он получил имя “электронное барокко”», – пишет И. А. Добрицына (вероятно, имеется в виду термин ‘digital baroque’, букв. – «цифровое барокко») [1, с. 266].

Такой подход, безусловно, современен и отражает идеи современной науки, но его недостатком является то самое «неразличение», которое появляется при построении промежуточных сечений и форм, и которое может препятствовать идентификации формы как традиционной.

2. Эволюция принципа: метафора новой науки в традиции

Известно, что традиционное искусство тесно связано с прежними представлениями о мире, с традиционной наукой. Логично предположить, что при наложении на современную науку сам принцип, геометрия традиции может трансформироваться, «эволюционировать». Здесь необходимо упомянуть о математических основах современной науки, описывающих явления из сферы биологии. Э. Хайман отмечает, «если, например, биологическая морфология – это строение формы организма и особенности его структуры, а в математике – это теория и техника анализа и обработки геометрических структур, основанная на теории множеств и топологии, то принципы современной архитектурной морфологии оказались где-то между теми, что в биологии и математике» [2].

На рис. 4 и 5 показан классический пример математической расшифровки органического «кода»: узор на поверхности раковины (рис. 4) аналогичен нерегулярному варианту математической модели «клеточный автомат» (рис. 5), созданному на основе фрактала «треугольник Серпинского».

Рис. 4. Узор на поверхности раковины из сем. Конусы. Источник: http://ru.wikipedia.org/ 

Рис. 5. Клеточный автомат: «случайный» (слева) и регулярный (справа).Источник:  http://stanford.library.usyd.edu.au/archives/sum2012/ entries/cellular-automata/ 

Приведем другой пример из математики, с помощью которого можно расшифровать как органическую геометрию, так и традиционную. Диаграмма (мозаика) Вороного – излюбленный алгоритм для создания органических структур в современном вычислительном проектировании. На рис. 6 показан «фрактализованный» вариант разбиения Вороного, напоминающий прожилки листа. На рис. 7 – светильники, «соты» которых повторяют диаграмму Вороного. Это «органическая» интерпретация мозаики Вороного.

Рис. 6. Фрактал на основе мозаики Вороного. Источник: http://files.righto.com/fractals/vor.html

Рис. 7. Светильник Voronoi Honeycomb.  Источник:  http://warlon.co.jp/construction/voronoi/

Рис. 8. Геометрия ледяных узоров в традиционных китайских решетках (из книги D. S. Dye, Chinese Lattice Design,1937). Источник:  http://juliaritson.com/2011/06/09/chinese-lattice-designs/

Рис. 9. Форма на основе мозаики Вороного. Источник: http://matsysdesign.com/tag/voronoi/  

Мозаика Вороного близка, хотя и не идентична, традиционным китайским решеткам, изображающим ледяные узоры ‘ice-rays’ (рис. 8). Принцип их геометрического построения исследовал Дж. Стини в книге «Форма: рассуждение о видении и создании» (2006) [8, с. 334–340]. Хотя он и не проводил аналогию с диаграммой Вороного, нетрудно заметить их зрительное сходство (на рис. 9 приведен вариант формы на основе «сглаженной» диаграммы Вороного). Мы можем предположить, что при переосмыслении китайской традиции диаграмма Вороного может быть эффективна потому, что, «обновляя» традиционную геометрию в соответствии с современной наукой, она будет по-прежнему отсылать зрителя к китайской традиции на уровне ассоциаций.

Аналогию между традицией и современной математикой или биологией можно провести не только в случае с диаграммой Вороного. Так, с помощью фрактальной геометрии описывают и живую природу (Б. Мандельброт, 1975), и архитектуру (К. Бовилл, 1996), а родственные фракталам «ветвящиеся» Л-системы (системы Линденмайера), созданные венгерским биологом А. Линденмайером (1968) для моделирования процесса роста растений, успешно применяют в современной архитектуре и компьютерном моделировании. Таким образом, в математике достаточно большое количество «метафор», позволяющих описывать традиционные формы, что способствует адаптации идей современной науки к культурной традиции региона. Хотя такой подход позволяет наследовать традицию, отражая нетрадиционную картину мира, его сложность заключается в необходимости очень точно рассчитывать ассоциации зрителя.

3. Проведение аналогий: от аналогий в биологии к аналогиям в традиции

Мы рассмотрели подход, когда при переосмыслении традиции используются метафоры современной науки, прежде всего математики, поскольку на нее опираются многие другие современные науки, в том числе биология. Однако часто аналогии из биологии напрямую заимствуются в проектировании, что может быть использовано и при переосмыслении традиции.

Одной из таких аналогий стало создание классов или «семейств» объектов в процессе проектирования, поскольку с эволюционистской точки зрения классификация есть отражение идей эволюции и наследственности [6, с. 11]. Само по себе создание классификаций не ново. Особенностью современного проектирования является возможность компьютерного генерирования вариантов формы одного и того же объекта в процессе «поиска формы» (‘form-finding’), заимствованная из биологии концепция полиморфизма, или, как пишет Э. Хайман, «создание популяций объектов с полезными характеристиками» [2]. Такие «популяции» возникают в процессе поиска формы, когда создаются целые таблицы вариантов, сгенерированных компьютером при изменении параметров в соответствии с определёнными требованиями (как на рис. 10).

В биологии полиморфизм (греч. πολύμορφος – «многообразный») – это способность некоторых организмов существовать в состояниях с различной внутренней структурой или в разных внешних формах (например, внешний вид пчёл и муравьёв отличается в зависимости от «касты», а цвет некоторых видов бабочек может варьироваться в зависимости от условий обитания и т. д.). В архитектуре, как поясняет Э. Хайман, это «способность [алгоритмов] выбрать способ обработки данных исходя из свойств входящей информации, и также в зависимости от обстоятельств выбрать путь порождения каждого конкретного объекта внутри одного вида». Он пишет: «Исполнение алгоритма в разных условиях может давать целые популяции родственных объектов. Причем популяцию могут составлять как здания, так и структурные элементы здания, подобно популяциям живых организмов и клеток, составляющих живые ткани организма» [2].

На рис. 10 показана «эволюция» четырех форм одного «семейства» на протяжении пяти итераций, или повторов действия.

Рис. 10 (а) – пример поиска формы в вычислительном (параметрическом) проектировании; (б) – конечный вариант. Делфтский технический университет, Нидерланды [10]

Поскольку поиск формы осуществляется с помощью алгоритмов при изменении параметров (отсюда – «параметрическое проектирование»), оно действительно начинает напоминать процесс эволюции, что особенно заметно при анимации. Кроме того, после генерирования форм на основе требований к проекту производится отбор, что также напоминает механизмы эволюции. Однако все эти аналогии относятся к процессу проектирования, а не к конечной форме.

Современной аналогией для создания формы в проектировании, дизайне и архитектуре является аналогия «вещь – организм». Так, формы несущих конструкций (в архитектуре и мебели) превращаются в кости или стволы деревьев, а ограждающие – в кожу, мембрану или оболочку (‘building envelope’). Несмотря на то, что такое явное разделение конструкций на «кожу и кости» во многом обусловлено развитием технологий, в традиционной архитектуре достаточно аналогий. Так, бумажные перегородки сёдзи в японском доме или решетки машрабия в арабской архитектуре (рис. 11) традиционно выполняли функцию мембраны, контролируя поток света, воздуха и тепла (что, кстати, позволило рассматривать их в контексте экологического или «морфоэкологического» проектирования, термин М. Хенсела и А. Менгеса).

Рис. 11. Традиционное для исламской архитектуры окно машрабия с деревянными решётками.  Источник: http://www.egyptarch.net/ historicalcairo/islamicmonements/ mashrabia.htm 

Рис. 12. Стены и потолок музыкального зала дворца в г. Исфахан (Иран) с прорезями для улучшения акустики [4, с. 51]

Большинство аналогий из биологии связано с процессом проектирования и потому может не отражаться в конечной форме. Основная аналогия, связанная с конечной формой, – «вещь – организм». Согласно ей, структура вещи интерпретируется как скелет, обтянутый кожей (отсюда архитектура и мебель «из костей»). Подобную аналогию можно найти и в традиционной архитектуре, поскольку её «оболочка», как и сегодня, выполняла функцию мембраны, осуществляя «метаболизм» между внешней и внутренней средой, хотя и традиционными средствами. Такой подход применяется в экологическом проектировании, однако часто перенимает его недостаток – невыразительность решений. Кроме того, он достаточно сложен, поскольку нельзя просто соединить «кости» с традиционными «паттернами», необходимо искать другие решения, связанные с традиционной формой или традиционной организацией пространства.

4. Новый принцип – «оживление» традиции: интерактивность и роботизация

Следующий подход тесно связан с достижениями в области техники – это «оживление» традиции.

М. Хенсел, А. Менгес и М. Уинсток пишут: «Эмерджентность [т. е. свойство системы, когда целое больше суммы частей. – Прим. авт.] требует новых стратегий в дизайне – стратегий, которые проистекают из эволюционного развития живых систем, свойств их материалов, их метаболизмов, их адаптивной реакции и способствуют изменению среды этих систем» [3, с. 11]. Примеров «адаптивной реакции», приспособления к изменению условий окружающей среды много в современной архитектуре. Так, например, система «умный дом» управляет процессами отопления и охлаждения, контролирует освещенность. Второе рождение обретает идея «метаболизма» и т. д.

Рис. 13. Кинетическая скульптура, изображающая Будду. Источник: http://www.visualnews.com/tag/kinetic-sculpture/ 

Рис. 14. Пример интерактивного искусства Источник:  http://live.stereolize.com/2009/07/25/765/ art-tuesdays-interactive-installation-detects-light-to- openclose.html 

Дизайн и искусство также рефлектируют эти идеи. Так появилось интерактивное искусство – объекты, реагирующие на шум и движение, а также кинетическое искусство, заимствующее технологии из робототехники. Все эти направления, безусловно, отражают ориентированную на инновации современную «биологическую парадигму», поскольку стремятся почти буквально «оживить» искусство, следуя идее самоорганизации живых систем.

В качестве примера приведем созданную в Южной Корее кинетическую скульптуру, изображающую Будду (рис. 13). Механизмы позади самой фигуры позволяют рукам двигаться из стороны в сторону, что делает Будду похожим на робота. Хотя этот пример нельзя отнести к морфогенетическому проектированию, он отражает возможный подход к переосмыслению традиции. Другой пример – спроектированная в Германии интерактивная стена, отверстия в которой расширяются, реагируя на движения прохожих, и пропускают больше света, благодаря чему возникает световое «отражение» пешехода (рис. 14). Подобный прием можно использовать и при переосмыслении традиции, варьируя паттерны по аналогии с первым способом.

Отметим также, что провозглашенный М. Хенселом и А. Менгесом перформативный подход, предполагающий процесс изменения объекта во времени – также часть «оживления» в современном проектировании. Как уже говорилось, многие аналогии между современным проектированием и биологией касаются, прежде всего, процесса поиска формы, а не конечного результата. Хайман Э. пишет: «На протяжении практически всей своей истории архитектура была увлечена конечным и статичным результатом. Но с возникновением постмодернизма проявился другой интерес: архитектура всё более увлекается процессом создания проекта … Далее эта игра, выходя на просторы современности, воплощается в диаграммном мышлении, когда презентации архитекторов все более напоминают инструкцию по сборке и развитию архитектурного объекта». Такой подход связан с изменениями в научной картине мира, согласно которой «сложные объекты живой и неживой природы являются производными процессов» [2]. Появление в современных проектах нового компонента – времени (с помощью «генетического алгоритма») отмечает И. А. Добрицына [1, с. 285].

Важность процесса в современной парадигме, вероятно, обусловлена влиянием идей эволюции, а продемонстрировать процесс «эволюции формы» позволяет перформативный подход, который, мы полагаем, в перспективе может быть применен и при переосмыслении традиции. В качестве примера приведем проект одного из студентов А. Менгеса, иллюстрирующий подход к созданию материалов, предложенный М. Хенселом. В проекте создана поверхность, «паттерны» которой имитируют чешуйки шишек (рис. 15). Точно так же, как шишка открывается или закрывается в зависимости от уровня влажности, на уровень влажности реагируют и элементы поверхности, сделанные из тонких слоев шпона (рис. 16).

Рис. 15. Шишка, открывающаяся и закрывающаяся в зависимости от уровня влажности [7, с. 39]

Рис. 16. Поверхность, образованная «паттернами» из тонких слоёв шпона, деформирующихся при изменении влажности [7, с. 41]

Основы перформативного подхода можно найти и в традиции. В качестве традиционного аналога – одного из предшественников перформативного подхода – М. Хенсел приводит исламскую архитектуру – музыкальный зал, прорези которого улучшают акустику помещения (рис. 12). Отверстия, «поры» в принципе играют важную роль в традиционном исламском интерьере, контролируя не только звук, но и свет, тепло, вентиляционные потоки, т. е. играют роль мембраны, улучшая микроклимат.

Такой подход, как уже говорилось, тесно связан с достижениями в технике, информатике и т. д., что требует либо сотрудничества с представителями этих специальностей, работы в команде, либо невероятного расширения навыков проектировщика. Однако эксперимент, проведенный под руководством А. Менгеса, показывает, что существуют и более простые решения, чем роботы и сенсоры.

Итак, мы исследовали возможности переосмысления традиции в современном «эволюционном» проектировании и выделили следующие способы: 1) эволюция формы (использование традиционных паттернов, сечений, контуров); 2) эволюция принципов (закладывание идей новой науки в традиционные формы и «уточнение» их); 3) проведение аналогий между традицией и современностью (например, по сходству функций); 4) «оживление» традиции (включение технических достижений – роботизация, использование сенсоров и т. д.). Мы можем заключить, что эти подходы еще находятся в процессе формирования, в связи с чем в будущем возможна их трансформация, появление одних и исчезновение других. Однако уже сейчас можно сказать, что в «эволюционном» морфогенетическом проектировании существуют широкие возможности для переосмысления традиции, не сводящиеся к использованию традиционных «мотивов», декора, а отвечающие современной парадигме, поскольку отражают «органическую» логику современной науки.

Вслед за Э. Хайманом коротко новый подход можно охарактеризовать так: «Если ранее архитектура [и дизайн] вдохновлялась природными формами, то теперь природа поставляет архитекторам [проектировщикам] свои методы и технологии работы с формой и материей» [2]. Однако эти методы достаточно сложны, синтетичны и основаны на «неразличении», связывании, «гибридизации», что усложняет поиск решения проблемы идентичности в дизайне.

Третьякова М.С. «ЭВОЛЮЦИОННОЕ» МОРФОГЕНЕТИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ: ВОЗМОЖНОСТИ ПЕРЕОСМЫСЛЕНИЯ ТРАДИЦИИ [Электронный ресурс] / М.С. Третьякова //Архитектон: известия вузов. — 2014. — №4(48). — URL: ссылка