生成基礎(chǔ)總結(jié)課件

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建筑生成學(xué)基礎(chǔ)教程（7總結(jié)）戚廣平

同濟(jì)大學(xué)建筑城規(guī)學(xué)院設(shè)計(jì)基礎(chǔ)學(xué)科組.ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP（一）構(gòu)成與生成：一種思想的變遷（二）生成與參數(shù)化：一種方法的沿革.ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP（一）構(gòu)成與生成：一種思想的變遷構(gòu)成的世界觀——一種還原論的思想方法：

自柏拉圖以來(lái)，人們長(zhǎng)久地習(xí)慣采用還原論的思維方法對(duì)世界進(jìn)行簡(jiǎn)化，以達(dá)到認(rèn)識(shí)世界的目的。尤其是從現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)源初始，認(rèn)為物質(zhì)無(wú)限可分的現(xiàn)代物理學(xué)更是為這種觀念奠定了堅(jiān)實(shí)的哲學(xué)基礎(chǔ)。這種觀點(diǎn)認(rèn)為事物是靜止的、封閉的，存在著絕對(duì)的時(shí)空觀；時(shí)空是線性的、同質(zhì)的、獨(dú)立的、局部的，整體等于各組成部分的簡(jiǎn)單疊加；在這種世界觀的影響下，人們解釋、闡釋和分析整個(gè)世界，總是試圖尋找表層之下隱蔽的深層結(jié)構(gòu)，并試圖在表象的背后挖掘出一個(gè)終極存在或此在（ultimatebeingorpresence），這正是西方傳統(tǒng)的“形而上學(xué)”所追求的一貫?zāi)繕?biāo)。從科學(xué)和哲學(xué)思想史上來(lái)看，法國(guó)哲學(xué)家笛卡爾是還原論方法的奠基者，他所提出的指導(dǎo)人們思維活動(dòng)的著名的“四條原則”，完整地表達(dá)了還原論的基本內(nèi)涵，笛卡爾的方法論思想經(jīng)過(guò)牛頓到愛(ài)因斯坦歷代科學(xué)家的補(bǔ)充和發(fā)展，經(jīng)過(guò)四百年科學(xué)實(shí)踐的檢驗(yàn)不斷完善，形成了還原論在現(xiàn)代科學(xué)體系中的支配地位。（注：“四條原則”，除了清楚明白的觀念外，絕不接受其他任何東西；必須將每個(gè)問(wèn)題分解成若干個(gè)簡(jiǎn)單的部分來(lái)處理；思想必須從簡(jiǎn)單到復(fù)雜；我們應(yīng)該時(shí)常徹底地檢查，確保沒(méi)有遺漏任何東西）。.ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP（一）構(gòu)成與生成：一種思想的變遷生成的世界觀——一種復(fù)雜性科學(xué)的思想方法

起源于20世紀(jì)80年代的復(fù)雜性科學(xué)(complexitysciences)，是系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展的新階段，也是當(dāng)代科學(xué)發(fā)展的前沿領(lǐng)域之一。復(fù)雜性科學(xué)的發(fā)展，不僅引發(fā)了自然科學(xué)界的變革，而且也日益滲透到哲學(xué)、人文社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域。英國(guó)著名物理學(xué)家霍金稱“21世紀(jì)將是復(fù)雜性科學(xué)的世紀(jì)”。復(fù)雜性科學(xué)主要包括：早期研究階段的一般系統(tǒng)論、控制論、人工智能；后期研究階段的耗散結(jié)構(gòu)理論、協(xié)同學(xué)、超循環(huán)理論、突變論、混沌理論、分形理論和元胞自動(dòng)機(jī)理論等。復(fù)雜性科學(xué)帶來(lái)的首先是一場(chǎng)方法論或者思維方式的變革。其表現(xiàn)為:

(1)它只能通過(guò)研究方法來(lái)界定，其度量標(biāo)尺和框架是非還原的研究方法論。(2)它不是一門具體的學(xué)科，而是分散在許多學(xué)科中，是學(xué)科互涉的。(3)它力圖打破傳統(tǒng)學(xué)科之間互不來(lái)往的界限，尋找各學(xué)科之間的相互聯(lián)系、相互合作的統(tǒng)一機(jī)制。(4)它力圖打破從牛頓力學(xué)以來(lái)一直統(tǒng)治和主宰世界的線性理論，拋棄還原論適用于所用學(xué)科的夢(mèng)想。(5)它要?jiǎng)?chuàng)立新的理論框架體系或范式，應(yīng)用新的思維模式來(lái)理解自然界帶給我們的問(wèn)題?？傊?，復(fù)雜性科學(xué)是指以復(fù)雜性系統(tǒng)為研究對(duì)象，以超越還原論為方法論特征，以揭示和解釋復(fù)雜系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)律為主要任務(wù)，以提高人們認(rèn)識(shí)世界、探究世界和改造世界的能力為主要目的的一種“學(xué)科互涉”(inter—disciplinary)的新興科學(xué)研究形態(tài)。.ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP（一）構(gòu)成與生成：一種思想的變遷生成的世界觀——一種復(fù)雜性科學(xué)的思想方法(一)對(duì)還原論的批判和超越。

我們所論及的還原論(Reductionism)，指的是涉及一切科學(xué)領(lǐng)域的、一般哲學(xué)意義上的還原論，是廣義的還原論，不是局限在某一學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)(如生物學(xué)、物理化學(xué))的還原論；是在方法論層次上談?wù)撨€原論，不是在本體論還原或者理論間還原層面上談?wù)摰倪€原論。還原論的思想可以說(shuō)是源遠(yuǎn)流長(zhǎng)。中國(guó)古代的思想家們和古希臘的哲學(xué)家們?cè)谔接懳镔|(zhì)的構(gòu)成和世界的本源時(shí)所提出的一系列思想便可以看成是還原論思想的萌芽，但這些萌芽與現(xiàn)代意義上的還原論思想相差很大?！斑€原論是把物質(zhì)的高級(jí)運(yùn)動(dòng)形式(如生命運(yùn)動(dòng))歸結(jié)為低級(jí)運(yùn)動(dòng)形式(如機(jī)械運(yùn)動(dòng))，用低級(jí)運(yùn)動(dòng)形式的規(guī)律代替高級(jí)運(yùn)動(dòng)形式的規(guī)律的方法。還原論認(rèn)為，各種現(xiàn)象都可被還原成一組基本的要素，各基本要素彼此獨(dú)立，不因外在因素而改變其本質(zhì)，通過(guò)這些基本要素的研究，可推知整體現(xiàn)象的本質(zhì)”復(fù)雜性科學(xué)研究的一個(gè)共同特點(diǎn)，便是在方法論層面對(duì)還原論的批判和超越?！俺健笔俏鞣秸軐W(xué)中經(jīng)常用到的一個(gè)術(shù)語(yǔ)，超越不是徹底否定和拋棄原來(lái)，而是經(jīng)過(guò)它又超越它。如果我們從方法論層面上來(lái)理解還原論，就會(huì)發(fā)現(xiàn)近代科學(xué)的產(chǎn)生、發(fā)展與所取得的成就都離不開(kāi)還原論的作用，現(xiàn)代科學(xué)所取得的成就大部分是在還原論思想的指導(dǎo)下取得的。由此可見(jiàn)，在科學(xué)研究領(lǐng)域內(nèi)，包括復(fù)雜性科學(xué)研究領(lǐng)域，想徹底否定還原論是不現(xiàn)實(shí)的。我們所做的是要“超越還原論”，而非“否定還原論”。.ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP（一）構(gòu)成與生成：一種思想的變遷生成的世界觀——一種復(fù)雜性科學(xué)的思想方法(二)對(duì)整體論的追求和超越。

整體論(Holism)是指用系統(tǒng)、整體的觀點(diǎn)來(lái)考察有機(jī)界的理論。20世紀(jì)30～50年代，貝塔朗菲總結(jié)了生命科學(xué)的新成就，在批判機(jī)械論和活力論的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地提出了有機(jī)體論即整體論。如同還原論一樣，整體論的思想萌芽也早已有之。我國(guó)古代醫(yī)學(xué)經(jīng)典《黃帝內(nèi)經(jīng)》最大的特點(diǎn)便是從調(diào)理人的整體機(jī)能入手看待和醫(yī)治疾病。古希臘哲學(xué)家亞里士多德關(guān)于“離開(kāi)人的手就不算人的手”的論斷，更是對(duì)整體思想的強(qiáng)調(diào)。實(shí)際上，整體論思想應(yīng)該比還原論思想誕生得還要早，只不過(guò)后來(lái)隨著西方近代科學(xué)的興起，整體論在科學(xué)研究中起到的作用逐漸衰微。

整體論強(qiáng)調(diào)生命系統(tǒng)的組織化、目的性特征，反對(duì)機(jī)械論把世界圖景歸結(jié)為無(wú)機(jī)系統(tǒng)微觀粒子無(wú)序的、盲目的運(yùn)動(dòng)，但是整體論卻忽略了偶然性、隨機(jī)性在生命發(fā)展中的作用。復(fù)雜性科學(xué)的興起，首先舉起了反對(duì)還原論方法的大旗，因?yàn)閺?fù)雜性科學(xué)的研究對(duì)象是復(fù)雜系統(tǒng)，而復(fù)雜系統(tǒng)本身的多樣性、相關(guān)性、一體性必然是與其自身的整體性緊密聯(lián)系在一起的。由此可見(jiàn)，復(fù)雜性科學(xué)與整體論的淵源關(guān)系很深。雖然整體論思想批判了還原論思想的局限性，揭示了事物間的相互依賴性和聯(lián)系性，但是整體論思想仍不可避免地帶有機(jī)械構(gòu)成論的局限。這說(shuō)明，整體論思想并不等同于復(fù)雜性科學(xué)的方法論。.ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP（一）構(gòu)成與生成：一種思想的變遷生成的世界觀——一種復(fù)雜性科學(xué)的思想方法

（三）“復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)”的建構(gòu)：

復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)由美國(guó)圣塔菲研究所提出，這種由復(fù)雜性觀念與莫蘭和普利高津的復(fù)雜性觀念有很大的區(qū)別。蓋爾曼(M.Gell～mann)指出：“在研究任何復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)的進(jìn)化時(shí)，最重要的是要分清這三個(gè)問(wèn)題：基本規(guī)則、被凍結(jié)的偶然事件以及對(duì)適應(yīng)進(jìn)行的選擇。”

“被凍結(jié)的偶然事件”是指一些在物質(zhì)世界發(fā)展的歷史過(guò)程中其后果被固定下來(lái)并演變?yōu)檩^高級(jí)層次上的特殊規(guī)律的事件，這些派生的規(guī)律包含著歷史特定條件和偶然因素的影響。蓋爾曼認(rèn)為，事物的有效復(fù)雜性只受基本規(guī)律少許影響，大部分影響來(lái)自“凍結(jié)的偶然事件”。蓋爾曼隨后還指出了復(fù)雜系統(tǒng)的適應(yīng)性特征，即它們能夠從經(jīng)驗(yàn)中提取有關(guān)客觀世界的規(guī)律性的東西作為自己行為方式的參照，并通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)中的反饋來(lái)改進(jìn)自己對(duì)世界的規(guī)律性的認(rèn)識(shí)。也就是說(shuō)，系統(tǒng)不是被動(dòng)地接受環(huán)境的影響，而是能夠主動(dòng)地對(duì)環(huán)境施加影響，因此，他認(rèn)為復(fù)雜性科學(xué)研究的焦點(diǎn)不是客體的或環(huán)境的復(fù)雜性，而是主體自身的復(fù)雜性——主體復(fù)雜的應(yīng)變能力以及與之相應(yīng)的復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。

.ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP（一）構(gòu)成與生成：一種思想的變遷從構(gòu)成到解構(gòu)：

現(xiàn)代主義在以還原論為基礎(chǔ)的思想方法影響下，通過(guò)強(qiáng)調(diào)事物的完整性，整體性和自律性，并運(yùn)用“自上而下”的總體性原則構(gòu)建了現(xiàn)代建筑學(xué)體系中的“秩序和等級(jí)”觀念，并用“和諧、統(tǒng)一、完整”等具有形而上學(xué)主觀審美的原則構(gòu)建了所謂理性的“秩序”來(lái)規(guī)范建筑設(shè)計(jì)的方法和過(guò)程，從而在一定程度上有將自然、復(fù)雜的客觀現(xiàn)象簡(jiǎn)化、歸納或還原為一種人們可以認(rèn)知、把握和操作的人造物的傾向。然而，在上世紀(jì)80年代，隨著復(fù)雜性科學(xué)觀念的產(chǎn)生，建筑師也受這種復(fù)雜性思想的影響，開(kāi)始突破現(xiàn)代主義建筑中既有的“構(gòu)成”觀念。無(wú)論在平面設(shè)計(jì)界，還是在建筑界，重視個(gè)體部件本身，反對(duì)總體統(tǒng)一的解構(gòu)主義哲學(xué)開(kāi)始被建筑設(shè)計(jì)師所推崇，實(shí)質(zhì)上，解構(gòu)主義也正是從建筑領(lǐng)域開(kāi)始發(fā)展。

“解構(gòu)”思想是對(duì)傳統(tǒng)的形而上學(xué)那種不容質(zhì)疑的哲學(xué)信念發(fā)起的挑戰(zhàn)，是對(duì)自柏拉圖以來(lái)的西方形而上學(xué)傳統(tǒng)的大加責(zé)難，其思想最大的特色是反中心、反權(quán)威、反二元對(duì)立、反形而上學(xué)的理論。“解構(gòu)主義”對(duì)人類思想可以說(shuō)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，人類智力領(lǐng)域似乎沒(méi)有一個(gè)未被它的精神所感染。

.ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP（一）構(gòu)成與生成：一種思想的變遷

從構(gòu)成到解構(gòu)：

然而在建筑領(lǐng)域，那種基于德里達(dá)思想所派生出的解構(gòu)主義建筑在將理論轉(zhuǎn)化為實(shí)踐的過(guò)程中卻走入了困境。當(dāng)解構(gòu)主義“消解”和“分延”的結(jié)果就是最終完全打破和切斷一切既有的構(gòu)成關(guān)系的同時(shí)，也是一種將建筑導(dǎo)向無(wú)序和非理性的過(guò)程?！斑€原”和“解構(gòu)”這兩種對(duì)建筑“有序”和“無(wú)序”的極端觀念所導(dǎo)致的“構(gòu)成”和“反構(gòu)成”的設(shè)計(jì)方式其實(shí)都是一種人為的主觀產(chǎn)物，只不過(guò)前者將“和諧、統(tǒng)一、完整”的原則強(qiáng)加在了“構(gòu)成”之上，而后者是將“反中心、反權(quán)威、反二元對(duì)立”強(qiáng)加在“反構(gòu)成”之上。但無(wú)論這兩者的表現(xiàn)結(jié)果如何，歸根結(jié)底其“構(gòu)成”或“反構(gòu)成”都是一種人為的、主觀的對(duì)建筑客體進(jìn)行粗暴干涉的結(jié)果。

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克里斯·亞伯(ChrisAbel)在《可見(jiàn)與不可見(jiàn)的復(fù)雜性》中，就對(duì)這種純形式上的復(fù)雜性進(jìn)行抨擊，并稱之為“偽復(fù)雜性”：“……這些建筑師只好設(shè)計(jì)了一些復(fù)雜性的假象來(lái)掩飾他們?nèi)找妾M窄的視野。我們看到的不是真實(shí)的人類發(fā)展和對(duì)話，而是一個(gè)可憐的替代品，通常披著晦澀的外衣，讓人難以了解其實(shí)質(zhì)。這股風(fēng)潮曾經(jīng)宣揚(yáng)了一種更加開(kāi)放的設(shè)計(jì)過(guò)程，但是相反，我們看到的卻是愈發(fā)的故弄玄虛和自戀”。庫(kù)哈斯也曾對(duì)這種單純著眼于形式的做法提出了異議：“我對(duì)解構(gòu)主義之所以抱持著懷疑態(tài)度，實(shí)際上是因?yàn)樗麄?那些解構(gòu)主義建筑師——引者)在不規(guī)則的幾何形體與片段化、價(jià)值多元的世界之間畫(huà)上了等號(hào)，預(yù)設(shè)了一個(gè)想法天真、粗糙庸俗的類比關(guān)系。然而，這樣的類比關(guān)系在相當(dāng)程度上依賴視覺(jué)感官，并且由個(gè)別分子組合而成，所以是相當(dāng)傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)。對(duì)我而言，這種現(xiàn)象是非?？桃庑揎椣碌漠a(chǎn)物”

建筑形式上的復(fù)雜性并不意味著復(fù)雜性的建筑，今天我們這里所關(guān)心的復(fù)雜性世界更多地取決于它是否受各種各樣的復(fù)雜性因素的影響而非僅僅從主觀審美的層面。（一）構(gòu)成與生成：一種思想的變遷.ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP（一）構(gòu)成與生成：一種思想的變遷從解構(gòu)到生成：

“生成”（becoming）是德勒茲理論中非常獨(dú)特的觀念，可以用他的“塊莖”（rhizome）思想來(lái)解釋。所謂的“塊莖”首先不同于我們所通常認(rèn)為的那種“一脈相承”或者是“高度統(tǒng)一”的結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)往往被稱為樹(shù)狀（arborescentstructure）或根狀（rhizomicstructure）結(jié)構(gòu)：樹(shù)狀結(jié)構(gòu)用來(lái)比喻線性的、循序漸進(jìn)的、有序的系統(tǒng)；根狀結(jié)構(gòu)假定了一種隱藏的或潛在的統(tǒng)一性，盡管表面上看起來(lái)是無(wú)中心的，非統(tǒng)一的。然而，“塊莖”結(jié)構(gòu)既是地下的，同時(shí)又是一個(gè)完全顯露于地表的多元網(wǎng)絡(luò)，有根莖和枝條所構(gòu)成；它沒(méi)有中軸，沒(méi)有統(tǒng)一的源點(diǎn)（pointsoforigin），沒(méi)有固定的生長(zhǎng)取向，而只有一個(gè)多產(chǎn)的、無(wú)序的、多樣化的生長(zhǎng)系統(tǒng)。

就方法論而言，“生成”同“構(gòu)成”表象背后的終極存在或此在不同，“生成”所感興趣的恰恰是從未隱藏過(guò)的關(guān)系，不是表象和其背后隱藏的意義之間的關(guān)系，而是一個(gè)現(xiàn)象與其它客體、一個(gè)現(xiàn)象與其外部的關(guān)系?！吧伞睆牟蛔穯?wèn)現(xiàn)象是什么，所要理解的內(nèi)容是什么；相反，它追問(wèn)現(xiàn)象的狀態(tài)是什么，與它相關(guān)或不相關(guān)的強(qiáng)力是什么關(guān)系，它是如何演進(jìn)的，又引起了哪些自身的變形。由此可以看出，德勒茲的“生成”觀念既和傳統(tǒng)形而上學(xué)的“構(gòu)成”劃清了界限，因?yàn)樗⒉惶角笫挛锉硐蟊澈蟮谋举|(zhì)，同時(shí)它也和德里達(dá)的“解構(gòu)”保持了距離，“生成”在否認(rèn)本質(zhì)的時(shí)候，并未像德里達(dá)那樣通過(guò)“暴力”切斷了事物的現(xiàn)象和本質(zhì)的關(guān)系，而只是將探求的重點(diǎn)轉(zhuǎn)向了該事物和其它事物的聯(lián)系或者關(guān)系，并以動(dòng)態(tài)的眼光審視該事物在這種關(guān)系中的變化和演進(jìn)。.ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP（一）構(gòu)成與生成：一種思想的變遷·從解構(gòu)到生成：

正是“生成”這種既無(wú)源點(diǎn)又重視事物之間聯(lián)系的觀念為我們?cè)谝粋€(gè)復(fù)雜性世界中重新審視建筑學(xué)提供了一種新方法論。在這里，“生成”更多地受到各種內(nèi)部和外部因素的影響。同時(shí)，“生成”并不以某種人為的法則或者是審美情趣作為預(yù)設(shè)的目標(biāo)，而是在設(shè)計(jì)中強(qiáng)調(diào)“生成”的方式，即重視各種影響設(shè)計(jì)的參變量的相互作用，也重視設(shè)計(jì)自身的邏輯規(guī)則的演化過(guò)程，從而最終讓建筑形態(tài)自然的浮現(xiàn)。這樣就將作為“結(jié)果”的“構(gòu)成”轉(zhuǎn)化成了作為“過(guò)程”的“生成”。因此，從這個(gè)意義上講，如果說(shuō)“構(gòu)成”的方法論更多地被描述為是“自上而下”的話，那么，“生成”就體現(xiàn)出“自下而上”的設(shè)計(jì)思想。實(shí)際上，生成性和構(gòu)成性的關(guān)系正如德勒茲所言：生成性的快照就是構(gòu)成性，構(gòu)成性的時(shí)間發(fā)展就是生成性；（生成的過(guò)程可以被描述為是一系列的構(gòu)成隨著時(shí)間進(jìn)行連續(xù)變化的過(guò)程，就如同電影單幅膠片的連續(xù)播放形成動(dòng)態(tài)的影像）.ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP基于德勒茲的“生成”觀念，“生成體系”具有以下三個(gè)方面的特征：1，“隨機(jī)性”的生成“體系”如果我們將“構(gòu)成”看作是人為對(duì)事物本質(zhì)的再現(xiàn)，那么“生成”不存在于一個(gè)本原、本質(zhì)或深層結(jié)構(gòu)，但存在于千層的平臺(tái)（milleplateaux），一種無(wú)止境的多重性立場(chǎng)，由此可建造的只是臨時(shí)性的工程。建筑生成設(shè)計(jì)只探索建筑的表層結(jié)構(gòu)，生成的體系是臨時(shí)性的穩(wěn)定，像塊莖狀蔓延；,2，“自下而上”的生成“途徑”如果我們將“構(gòu)成設(shè)計(jì)”比喻為是一個(gè)“自上而下”（top－down）的過(guò)程，那么“生成設(shè)計(jì)”就是一個(gè)“自下而上”（bottom－up）的過(guò)程。3，“利益單元”的生成“結(jié)果”如果我們將“構(gòu)成設(shè)計(jì)”看作是人為主觀的法則將建筑各要素進(jìn)行組織，那么“生成設(shè)計(jì)”的基本方式是利益界定的單元（外部環(huán)境和內(nèi)部機(jī)能各要素）遵循建筑自身規(guī)則進(jìn)行演化并擴(kuò)展形成整體。其中，每個(gè)單元都可以最大限度地爭(zhēng)取其自身的“利益”，同時(shí)，也是整體建筑效能最優(yōu)化平衡體系中不可缺少的一部分。（一）構(gòu)成與生成：一種思想的變遷.ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP（三）機(jī)制與參數(shù)化·衍生式設(shè)計(jì)軟件：3dmax，Microstation，Skethup，ACAD以及其下編程VBA，Revit，Rhino以及其下編程RhinoScript和Grasshopper，DigitalProjectbyGehryTechnology

·性能分析類軟件：渲染工具VRAY，Ecotect，能耗分析EnergyPlus，通用有限元分析Algor，有限元流體分析Fluent，鴻業(yè)日照模擬軟件，空間句法Depth/Syntax2D，有限元結(jié)構(gòu)分析Robot·基礎(chǔ)工具類軟件：折紙工具pepakura，ArcGIS，通用程序開(kāi)發(fā)平臺(tái)MicrosoftVisualStudio.ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP（二）生成與參數(shù)化：一種方法的沿革（一）參數(shù)化設(shè)計(jì)原理1，基于《形態(tài)發(fā)生學(xué)》（

morphogenesis）的生成設(shè)計(jì)原理

一顆植物或一個(gè)動(dòng)物之所以長(zhǎng)成某種形狀，有兩種力量控制著它成型，第一種力量來(lái)自于自身的遺傳基因（DNA）作用，它作為內(nèi)在法則構(gòu)成形態(tài)代碼，制約了生物形態(tài)的生成；第二種力量來(lái)自于外部動(dòng)力的限制，各種外部條件作用于某種生物，它們只能調(diào)節(jié)自身形態(tài)迂回或融入各種外力和關(guān)系結(jié)構(gòu)之中，才能長(zhǎng)期存活生長(zhǎng)。因而外部的條件及內(nèi)在的基因促使生物進(jìn)行自組織及自調(diào)節(jié)，從而自適應(yīng)于各種條件而得以生存。

如果我們承認(rèn)建筑是一有生命行為的動(dòng)態(tài)場(chǎng)所，那么，按照生物形態(tài)發(fā)生規(guī)則，建筑的形體應(yīng)該與其外部環(huán)境以及內(nèi)部活動(dòng)之間具有密切的關(guān)系。因而，建筑設(shè)計(jì)的使命也就是讓建筑形體產(chǎn)生于建筑所處特定地段的外部影響以及特定建筑的內(nèi)部要求，這樣，建成的建筑可與所處場(chǎng)地的條件及在建筑中活動(dòng)的人之間具有連續(xù)性及協(xié)調(diào)性，從而保持三者之間的積極互動(dòng)，產(chǎn)生建筑活力。.ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP2，參數(shù)化設(shè)計(jì)（Parametricdesign）的定義：

建筑的外部影響及內(nèi)部要求可以看作一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，眾多外部及內(nèi)在因素的綜合作用決定設(shè)計(jì)結(jié)果。我們可以把各種影響因素看成參變量（Parameter），并在對(duì)環(huán)境表現(xiàn)及建筑性能（Performance）研究的基礎(chǔ)上，找到聯(lián)結(jié)各個(gè)參變量的規(guī)則，進(jìn)而建立參數(shù)模型（Parametricmodel），運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)生成建筑體量、空間、或結(jié)構(gòu)，且可以通過(guò)改變參變量的數(shù)值，獲得多解性及動(dòng)態(tài)性的設(shè)計(jì)方案。（二）生成與參數(shù)化：一種方法的沿革.ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP3，參數(shù)化設(shè)計(jì)的機(jī)制：

參數(shù)化設(shè)計(jì)實(shí)際上就是要找到一種關(guān)系或稱規(guī)則，用這一關(guān)系或規(guī)則來(lái)模擬影響建筑設(shè)計(jì)的某些主要因素表現(xiàn)出的行為或現(xiàn)象(這里把影響建筑設(shè)計(jì)的因素看作參(變)量或參數(shù))，進(jìn)而用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言描述關(guān)系或規(guī)則，形成軟件參數(shù)模型，然后通過(guò)軟件技術(shù)輸入?yún)⒘考白兞繑?shù)據(jù)信息并轉(zhuǎn)化成圖形，這個(gè)圖形就是設(shè)計(jì)的雛形。軟件參數(shù)模型給建筑設(shè)計(jì)帶來(lái)了靈活性，可以滿足設(shè)計(jì)過(guò)程牛命有機(jī)特性及動(dòng)態(tài)連續(xù)復(fù)雜性的要求，當(dāng)設(shè)計(jì)的條件或設(shè)計(jì)想法改變的時(shí)候，可以修改軟件參數(shù)模型得到新的結(jié)果，當(dāng)變量的大小值改變的時(shí)候，可以在已有參數(shù)模犁上。改變輸入信息就可得到新的結(jié)果，這樣，設(shè)計(jì)結(jié)果變得可控。另一方面，影響建筑設(shè)計(jì)的因素除了主要的因素外還有其他因素，當(dāng)通過(guò)軟件參數(shù)模型得到設(shè)計(jì)的雛形后，可以根據(jù)其他因素的影響，進(jìn)一步調(diào)整雛形，得到更高程度上滿足設(shè)計(jì)要求的設(shè)計(jì)結(jié)果。與人工操作的過(guò)程毆計(jì)相比，計(jì)算機(jī)參數(shù)化設(shè)計(jì)實(shí)際上提供了一個(gè)抽象的造型機(jī)器，它可以讓設(shè)計(jì)過(guò)程反反復(fù)復(fù)地反饋，可以輸入不同條件得到多個(gè)結(jié)果，可以對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行多次修正，這是人工操作做不到的。參數(shù)化設(shè)計(jì)過(guò)程中的規(guī)則及描述規(guī)則的語(yǔ)言、軟件參數(shù)模型、參量及變量、以及生成的形體都是顯形可見(jiàn)的，與建筑師傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程相比，再也不是人腦黑箱生形的不可見(jiàn)過(guò)程，相反，它是邏輯化可控的科學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程。（二）生成與參數(shù)化：一種方法的沿革.ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP二．參數(shù)化建筑設(shè)計(jì)過(guò)程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)1．設(shè)計(jì)要求信息的數(shù)據(jù)化（集合的數(shù)據(jù)化描述）設(shè)計(jì)要求是設(shè)計(jì)的起點(diǎn)，包含了人的活動(dòng)行為對(duì)建筑的要求，以及周邊環(huán)境對(duì)設(shè)計(jì)的要求。對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行直觀調(diào)查可有助于我們準(zhǔn)確了解周邊環(huán)境特征，而對(duì)未來(lái)建筑使用者進(jìn)行訪談，觀察相似功能建筑中使用者的活動(dòng)行為等方法可獲得更可靠的設(shè)計(jì)信息；但對(duì)于參數(shù)化設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，對(duì)周邊環(huán)境特征及人的活動(dòng)行為的數(shù)字化描述是最為關(guān)鍵的T作，因?yàn)檫@些數(shù)字化的信息將是建筑形態(tài)生成的基礎(chǔ)。2．設(shè)計(jì)參數(shù)關(guān)系的建立（生成機(jī)制的參數(shù)化描述）建筑設(shè)計(jì)是一復(fù)雜系統(tǒng)，影響設(shè)計(jì)的因素眾多，在計(jì)算機(jī)參數(shù)化設(shè)計(jì)時(shí)，往往首先找到影響設(shè)計(jì)的某些主要因素表現(xiàn)出來(lái)的行為或現(xiàn)象，并用某種關(guān)系或規(guī)則來(lái)模擬這些行為或現(xiàn)象的特征，比如中國(guó)城市規(guī)劃展覽館建筑中，往往以城市總體模型為中心，參觀者通常首先環(huán)繞總體模型參觀，之后再參觀周邊的其他展廳，這一像面包圈一樣的人流參觀動(dòng)線可以被看成影響設(shè)計(jì)的主要因素，這里，面包圈町以作為設(shè)計(jì)的基本關(guān)系，而中心模型的尺寸，建筑空間的高低，人流量的大小，周邊展廳的數(shù)量及大小等可被看成決定面包圈這一關(guān)系的參數(shù)。但我們有了這些’認(rèn)識(shí)，我們就有了基本的設(shè)計(jì)參數(shù)關(guān)系。（二）生成與參數(shù)化：一種方法的沿革.ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP3．計(jì)算機(jī)軟件參數(shù)模型的建立（生成模型的參數(shù)化描述）當(dāng)有了基本的設(shè)計(jì)參數(shù)關(guān)系，我們就要用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言描述參數(shù)關(guān)系，形成軟件參數(shù)模型。軟件參數(shù)模型的建立可通過(guò)不同的途徑，比如，使用已有軟件菜單，如Rhino軟件里的放樣操作；也可使用已有的參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件，如DP、GC、Grasshopper等建立形態(tài)參數(shù)模型；或利用已有軟件的腳本語(yǔ)言的描述實(shí)現(xiàn)參數(shù)關(guān)系的圖形可視化，如MAYA里的MEL語(yǔ)言或Rhino里的Rhinoscripting等；當(dāng)然我們也可在操作系統(tǒng)平臺(tái)上編寫(xiě)程序生成符合要求的圖形。當(dāng)我們給軟件參數(shù)模型各變量輸入一定的值的時(shí)候，就得到設(shè)計(jì)雛形，當(dāng)改變輸入值時(shí)，可得到新的設(shè)計(jì)雛形。4．設(shè)計(jì)雛形的進(jìn)化（衍生狀態(tài)的生成模型）從設(shè)計(jì)要求的某些主要因素得到的設(shè)計(jì)雛形一般只解決了建筑設(shè)計(jì)這一復(fù)雜系統(tǒng)的主要矛盾，許多其它因素也應(yīng)該對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果產(chǎn)生作用，以便最終設(shè)計(jì)成果能最大程度地滿足使用者活動(dòng)行為的要求，并與環(huán)境相適應(yīng)。這樣，設(shè)計(jì)雛形還需在其它因素的作用下進(jìn)化，正因?yàn)樵O(shè)計(jì)雛形是在參數(shù)化軟件條件下的圖形，所以它可以接受其它的軟件程序操作，從而發(fā)生形態(tài)優(yōu)化變形并發(fā)展到令人滿意的設(shè)計(jì)結(jié)果。（二）生成與參數(shù)化：一種方法的沿革.ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP5．最終設(shè)計(jì)形體的參數(shù)化結(jié)構(gòu)系統(tǒng)及構(gòu)造邏輯（臨界狀態(tài)的模型）建筑設(shè)計(jì)這一復(fù)雜系統(tǒng)的各種因素的綜合作用通常導(dǎo)致最終設(shè)計(jì)形體是一不規(guī)則的非線性體，僅僅滿足于此是不夠的，因?yàn)檫@一非線性形體如果沒(méi)有結(jié)構(gòu)系統(tǒng)及構(gòu)造邏輯的支持是沒(méi)有說(shuō)服力的，也就是說(shuō)設(shè)計(jì)還沒(méi)完成，進(jìn)一步考慮設(shè)計(jì)的基本結(jié)構(gòu)系統(tǒng)及構(gòu)造邏輯可以打開(kāi)通向該建筑的構(gòu)件加工及實(shí)際建造的通道。參數(shù)化的設(shè)計(jì)對(duì)確立建筑形體的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)及構(gòu)造邏輯十分有利，我們可以研究計(jì)算機(jī)軟件生成非線性形體時(shí)的內(nèi)在邏輯，顯示這一建構(gòu)系統(tǒng)并可把它用來(lái)作為實(shí)際建造的基本結(jié)構(gòu)系統(tǒng)；我們也可以在軟件內(nèi)根據(jù)形體的應(yīng)力分布進(jìn)行分塊并研究單元體之間的連接構(gòu)造，以這種方法作為基本結(jié)構(gòu)系統(tǒng)；也可以首先研究某種自然界生物的結(jié)構(gòu)關(guān)系并把它用來(lái)作為非線性體的基本結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，等等諸如此類的結(jié)構(gòu)關(guān)系也是當(dāng)今建筑師及結(jié)構(gòu)工程師樂(lè)于探索的對(duì)象。構(gòu)造邏輯是指在大的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)下，有限尺寸的分塊材料如何被連接到一起，聯(lián)系的關(guān)系應(yīng)該與結(jié)構(gòu)邏輯具有連續(xù)性。6．設(shè)計(jì)成果的測(cè)試與反饋（生成的評(píng)價(jià)與反饋）參數(shù)化過(guò)程設(shè)計(jì)的終極目標(biāo)是要獲得最高程度滿足使用要求的設(shè)計(jì)結(jié)果，盡管設(shè)計(jì)過(guò)程的邏輯性在很大程度上保證了這一點(diǎn)，但是，設(shè)計(jì)結(jié)果究竟是否滿足要求仍需進(jìn)行測(cè)試，這是必要的環(huán)節(jié)，目前我們還只能依靠有限的手段對(duì)結(jié)果檢測(cè)，如借用ECOTEC、DUST等軟件或自編程序測(cè)試設(shè)計(jì)結(jié)果，并把測(cè)試的結(jié)果借助參數(shù)化平臺(tái)反饋到設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，同時(shí)調(diào)整各個(gè)環(huán)節(jié)使設(shè)計(jì)結(jié)果更趨完善。從以上論述我們也可看出參數(shù)化過(guò)程設(shè)計(jì)具有種種特點(diǎn)：1．參數(shù)化過(guò)程設(shè)計(jì)的起點(diǎn)在于對(duì)人及環(huán)境的尊重；2．設(shè)計(jì)策略在于通過(guò)判斷和取舍對(duì)過(guò)程的控制決定設(shè)計(jì)結(jié)果：3．設(shè)計(jì)過(guò)程遵循前后連續(xù)的因果邏輯關(guān)系可獲得與設(shè)計(jì)起點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)結(jié)果：4．結(jié)構(gòu)系統(tǒng)及構(gòu)造邏輯的研究保證了設(shè)計(jì)結(jié)果的可實(shí)施性。（二）生成與參數(shù)化：一種方法的沿革.總之，參數(shù)化設(shè)計(jì)對(duì)于建筑設(shè)計(jì)法而言，其實(shí)就是將建筑設(shè)計(jì)過(guò)程看成生命有機(jī)發(fā)展過(guò)程；而“生成”概念實(shí)際上是對(duì)動(dòng)態(tài)的闡述，把事物的產(chǎn)生及其歷時(shí)性特征展現(xiàn)出來(lái)，因而，對(duì)建筑設(shè)計(jì)法的影響在于將設(shè)計(jì)過(guò)程看成是動(dòng)態(tài)、連續(xù)的進(jìn)化發(fā)展過(guò)程，設(shè)計(jì)結(jié)果只不過(guò)是這一過(guò)程的瞬間暫時(shí)性的“事件”?！斑^(guò)程”及“生成”概念對(duì)建筑設(shè)計(jì)方法的直接影響就是將作為“結(jié)果”的建筑設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為作為“過(guò)程”及“生成”的建筑設(shè)計(jì)，將尋求確定解答的設(shè)計(jì)流程轉(zhuǎn)化為尋求開(kāi)放系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程。（二）生成與參數(shù)化：一種方法的沿革.參數(shù)化設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)場(chǎng)地調(diào)查與設(shè)計(jì)條件整理參數(shù)化非線性設(shè)計(jì)方法的特點(diǎn)是通過(guò)參數(shù)化模型將影響建筑設(shè)計(jì)的各種因素組織在一起并生成設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的起點(diǎn)是場(chǎng)地條件、建筑功能需求等內(nèi)外部因素。因此，首先需要進(jìn)行場(chǎng)地調(diào)查及人的行為、活動(dòng)分析，收集與設(shè)計(jì)相關(guān)的各種條件信息，之后通過(guò)分析找出其中的一種或幾種關(guān)鍵因素，作為參數(shù)化模型中生成建筑雛形的輸入條件。構(gòu)筑參數(shù)化模型，生成建筑雛形這是參數(shù)化非線性設(shè)計(jì)過(guò)程的關(guān)鍵步驟。根據(jù)上一步找到的影響設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素與需要解決的設(shè)計(jì)問(wèn)題，尋找適當(dāng)?shù)乃惴ɑ蜿P(guān)系規(guī)則，構(gòu)建參數(shù)化模型，以反映影響因素間相互作用的復(fù)雜關(guān)系，生成建筑的基本形體。修正和完善建筑雛形上一步參數(shù)化生形過(guò)程得到的建筑基本形體已反映出主要因素對(duì)設(shè)計(jì)的影響。這一步則按照次要因素的需求對(duì)建筑雛形進(jìn)行修正和進(jìn)化。生成結(jié)構(gòu)和表皮系統(tǒng)同時(shí)研究形體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)及構(gòu)造邏輯，尋找構(gòu)件生產(chǎn)及建筑建造的有效途徑。設(shè)計(jì)結(jié)果的性能檢查前面步驟生成的建筑設(shè)計(jì)是否滿足設(shè)計(jì)要求，需要建筑師進(jìn)行檢驗(yàn)。這里將對(duì)建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行模擬檢驗(yàn)，包括與建筑相關(guān)的環(huán)境測(cè)驗(yàn)，如聲、光、熱環(huán)境分析，人流、車流模擬及人的活動(dòng)與建筑關(guān)系的測(cè)試等。.ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP目前常用的軟件工具和算法包括：曲面建模軟件，如AutodeskMaya和Rhinoceros等；參數(shù)化建模軟件和工具，如GehryTechnology在Catia基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的DigitalProject、Bentley的GenerativeComponents及Rhinoceros插件Grasshopper等；計(jì)算機(jī)程序和腳本語(yǔ)言，如Maya內(nèi)置語(yǔ)言MEL、Rhinoceros中的腳本語(yǔ)言Rhinoscript、面向圖像和動(dòng)畫(huà)的編程環(huán)境Processing及C++等計(jì)算機(jī)程序語(yǔ)言等；模擬工具，如Maya中的流體和粒子系統(tǒng)模擬、流體模擬軟件fluent、建筑物理環(huán)境模擬軟件Ecotect、結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件SAP2000和Ansys等；從參數(shù)化設(shè)計(jì)用到的算法來(lái)說(shuō)，包括L系統(tǒng)、多代理系統(tǒng)（MAS）、元胞自動(dòng)機(jī)、遺傳算法、Voronoi算法（泰森多邊形）等。（二）生成與參數(shù)化：一種方法的沿革..ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP.ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP.ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP.ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP.ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP.ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP.ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP.ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP.ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP.ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP.ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP.ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP.ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP.ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP.ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP.ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP.ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP.ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP.ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP.ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP.ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP.ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP.ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP.ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP.ARCITECTURALGENERATINGTONGJ