萬物有靈的建筑學(xué)

陳婧

在美國倫斯勒理工學(xué)院的實(shí)驗(yàn)媒體和表演藝術(shù)中心里，一條“蝠鲼”正在展翅飛翔，它的俗名叫做“魔鬼魚”，以其寬大的翼展而成為了海洋中具有威懾力的動(dòng)物。當(dāng)它在黑夜中由水下“飛出”后，便在空中進(jìn)行滑翔。它們有時(shí)故意潛游到在海中航行的小船底部，用體翼敲打著船底，發(fā)出“呼呼，啪啪”的響聲，使船上的人驚恐不安，因而又被稱作“海中惡魔”。

但這里的魔鬼魚與眾不同，翼展達(dá)到了20米，全部由高密度的聚乙烯材料制成。體翼時(shí)而向上收攏，時(shí)而向下張開，就像在海中穿行，但讓它柔韌起伏的并非海水和空氣，而是聲音。“蝠鲼”項(xiàng)目結(jié)合了建筑學(xué)、紡織工藝、互動(dòng)技術(shù)和物理形態(tài)的聲學(xué)研究。空間中聲音的強(qiáng)弱變化，會(huì)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)變成數(shù)字控制信號(hào)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，通過機(jī)械控制讓蝠鲼產(chǎn)生不同的體翼高度，使得這些聚乙烯織物獲得了生命和行動(dòng)的能力。當(dāng)你鼓掌，它揮舞體翼的頻率會(huì)更高、幅度更大，顯得十分“歡快”；而當(dāng)周圍一片寂靜時(shí)，它也仿佛睡著了一般。憑借著技術(shù)和藝術(shù)美的結(jié)合，這個(gè)項(xiàng)目由4位來自美國的設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)作品，獲得了2013世界智能幾何學(xué)設(shè)計(jì)大賽的最高金獎(jiǎng)。

建筑仿生設(shè)計(jì)的歷史由來悠久，1983年德國人勒伯多出版的《建筑與仿生學(xué)》系統(tǒng)闡明了其意義。近年來“仿生”一詞在建筑界正在成為熱門話題。建筑是人與自然的中介，如何使建筑能適應(yīng)環(huán)境的自然規(guī)律，又能適合人類不斷發(fā)展的需要，是現(xiàn)代文明的新課題。由外形、姿態(tài)、樣貌去擬態(tài)自然，“仿生建筑”的內(nèi)涵絕不僅如此，尤其是以“結(jié)構(gòu)仿生學(xué)”為代表的新思潮，涵蓋了空間行為機(jī)制，乃至與時(shí)間共存的意義。比較典型的例子是“樹紋塔”摩天大樓，由美國著名的環(huán)境設(shè)計(jì)大師、建筑師威廉·麥克多諾設(shè)計(jì)，可以像樹木一樣進(jìn)行光合作用，并被環(huán)境所包圍，是名副其實(shí)的綠色建筑。

幾個(gè)月前來自加拿大多倫多滑鐵盧大學(xué)的建筑學(xué)教授菲利普·比斯利推出的藝術(shù)作品《移動(dòng)森林》，占地170平方米，被業(yè)界稱為“未來跨界建筑的雛形”。作為一組復(fù)雜建筑物，《移動(dòng)森林》會(huì)呼吸、有新陳代謝和對(duì)外界環(huán)境有應(yīng)激自保的反應(yīng)，同時(shí)也能回應(yīng)人的行為，當(dāng)你感到孤獨(dú)時(shí)，它甚至能給你帶來關(guān)懷，比如給你唱一首歌曲或替你發(fā)一聲嘆息。菲利普·比斯利借鑒古希臘的哲學(xué)信仰，篤信任何物質(zhì)皆有生命，并提出未來建筑甚至城市都將作為有機(jī)生命而存在。

可見這兩年迅速走紅的“新仿生建筑”在計(jì)算機(jī)科學(xué)的再次高潮下逐漸勾勒出自身，拓展著“仿生學(xué)”的邊界?！膀瘀鳌边@類看起來無所指向的藝術(shù)作品，正指引了未來智能建筑應(yīng)當(dāng)具備的“響應(yīng)”和“易變”的嶄新向度?！膀瘀鳌表?xiàng)目的設(shè)計(jì)師之一，美國建筑設(shè)計(jì)師扎克雷·貝朗杰（Zackery Belanger）接受了我們的專訪，并解讀了“蝠鲼”對(duì)未來建筑的啟迪意義。

記者：為什么要從自然界中去尋找答案？

貝朗杰： 我們觀察到大多的非洲稀樹草原的土壤又硬又干，白天最高溫度40度，夜晚只有1度，然而每隔50米左右，你可以看到一個(gè)約50厘米高的蟻丘被綠草覆蓋。事實(shí)上，只有在環(huán)境溫度恒定在30度時(shí)，白蟻才能夠生存下來。它們是如何做到的呢？而且你仔細(xì)留意會(huì)發(fā)現(xiàn)，白蟻的糞便含有較多的氮及磷，還可讓土壤更肥沃。這樣的環(huán)境，使草、灌木和樹木得以生長。長在白蟻丘旁邊的金合歡樹，可以多長出60%的新芽，果實(shí)數(shù)量多兩倍以上，還多吸引了40%的昆蟲出現(xiàn)。而較多的昆蟲吸引了其他動(dòng)物的出現(xiàn)，像是壁虎。蟻丘旁的綠草也吸引了其他大型食草動(dòng)物，像是斑馬和水牛，食草動(dòng)物的糞便則使該區(qū)域的土壤更肥沃。而這一切的源頭，就是因?yàn)榘紫佋诎紫伹鸬撞砍睗竦哪嗤林薪ㄔ炝藬?shù)個(gè)小開口。這些通道起到微風(fēng)捕捉器的作用，當(dāng)空氣流經(jīng)濕泥通道時(shí)，可以降低內(nèi)部的溫度。白蟻丘僅僅改變了泥土的結(jié)構(gòu)，就給整個(gè)生態(tài)帶來積極的影響。在“蝠鲼”的基礎(chǔ)上，我們可以建造出響應(yīng)環(huán)境變化，尤其是聲音變化的建筑，并最終演變成為一個(gè)有益的生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)。比如它可以吸收噪音從而扭轉(zhuǎn)給環(huán)境帶來的破壞，改善人與自然相處的親密度。

記者：如何看待仿生學(xué)對(duì)當(dāng)代建筑設(shè)計(jì)的意義？

貝朗杰： 仿生學(xué)體現(xiàn)了人類對(duì)大自然智慧的欣賞與尊重，仿生設(shè)計(jì)最核心的價(jià)值，是理解自然界運(yùn)作的模式及背后邏輯，并巧妙地采納它們來解決設(shè)計(jì)問題。我曾在倫敦科學(xué)博物館的某個(gè)展覽中，見過悉尼設(shè)計(jì)師Donna Sgro用結(jié)構(gòu)成色纖維材質(zhì)制作的裙子，看上去微微發(fā)亮的鈷藍(lán)色面料，其實(shí)完全沒有經(jīng)過染色，而是光線在其多層結(jié)構(gòu)的纖維上施展的神秘魔法。這種材質(zhì)的靈感來源于南美洲藍(lán)閃蝶翅膀上的絢麗光澤，其細(xì)微結(jié)構(gòu)由多層立體的柵欄構(gòu)成，光線照到翅膀時(shí)，會(huì)產(chǎn)生折射、反射和繞射等物理現(xiàn)象，于是它在人們眼中便呈現(xiàn)藍(lán)、綠、紫等色彩。

記者：你信仰“萬物有靈”？

貝朗杰： 我們對(duì)建筑的定義越來越吻合“萬物有靈”論，我們正把生命注入人工的或技術(shù)的空間，具備了行為的主動(dòng)性。我們知道松塔有一種特性，它的鱗狀葉子會(huì)根據(jù)外界溫濕度的變化張開或者閉合以進(jìn)行自我調(diào)解。英國科學(xué)家便利用這一原理研制出智能建筑，其類似松塔結(jié)構(gòu)的表面，分布著許多吸水性強(qiáng)的材料制成的凸起。當(dāng)溫度過高時(shí)，建筑物的凸起會(huì)自動(dòng)打開幫助熱量蒸發(fā)，從而起到降溫作用，然后這些凸起又會(huì)再次回到原來的關(guān)閉狀態(tài)?！膀瘀鳌币苍谕诰蛳到y(tǒng)性的智能，幫助我們思考未來建筑的樣式。合成了計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械裝置和人工智能，我們也許會(huì)看到前所未有的響應(yīng)式建筑物群體的興起，它們具有活性的“生物器官”，對(duì)環(huán)境中的變化有一套復(fù)雜的控制系統(tǒng)，可以進(jìn)行主動(dòng)式的應(yīng)對(duì)。

記者：比如這次使用聚乙烯材料去表現(xiàn)“蝠鲼”的身體？

貝朗杰： 追求設(shè)計(jì)其實(shí)也在追求一種“表現(xiàn)”——物體、結(jié)構(gòu)和過程的表現(xiàn)，這種表現(xiàn)需要是美學(xué)的、藝術(shù)的乃至社會(huì)性的。設(shè)計(jì)師的工作就是為了在這些維度中取得一個(gè)較好的平衡，這讓建筑學(xué)成為一個(gè)難題，難度之一就在于恰當(dāng)?shù)匕盐詹牧?。使用聚乙烯材料，從建筑的?jīng)濟(jì)角度來說，符合“先進(jìn)”材料的定義，可以標(biāo)準(zhǔn)化，進(jìn)行快速組裝，還可以根據(jù)內(nèi)在要求進(jìn)行定制。另外，聚乙烯還可以呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)性的變化，它的柔軟性就像水流、人群、交通等等?！叭彳浶浴弊尳ㄖ耙鬃儭?，這個(gè)理念對(duì)現(xiàn)在的建筑是個(gè)非常大的突破，打破了建筑只能有固定形態(tài)的禁錮。

記者：聚乙烯這類柔性材料，如同白蟻丘使用的泥土，是否意味著節(jié)省成本？

貝朗杰： 建筑的表現(xiàn)必須在價(jià)格可承受、資源有限的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新。這樣的好處有很多，就像拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，或是蝴蝶翅膀的形狀，是由優(yōu)化了的算法基礎(chǔ)上發(fā)展而來——使用最小數(shù)量的材料，而有最優(yōu)的結(jié)構(gòu)。雖然制造過程更加復(fù)雜，但制造的成本因?yàn)橛?jì)算機(jī)技術(shù)，反而是遞減的。

記者：“蝠鲼”的設(shè)計(jì)還可以為建筑帶來哪些其他好處？

貝朗杰： 除了降低制造成本，結(jié)構(gòu)的改進(jìn)還有利于發(fā)揮整體的自然特性。傳統(tǒng)建筑的不同部分沒有形成一個(gè)真正的整體，而是各自作用，彼此毫不相干。但要讓“蝠鲼”對(duì)聲音特質(zhì)的改變做出準(zhǔn)確的反應(yīng)，需要結(jié)構(gòu)性的設(shè)計(jì)，在微結(jié)構(gòu)上也不會(huì)因?yàn)槌绦蚩刂频母淖儯ヂ晫W(xué)上的平衡，它的功能首先必須是“整體的”。但另一方面，“蝠鲼”在模塊與模塊之間是相互獨(dú)立的，尤其現(xiàn)代化大樓需要在設(shè)計(jì)和建造上都實(shí)現(xiàn)高效率，你不可能因?yàn)樵O(shè)計(jì)而給施工帶來過高的難度。整個(gè)過程必須體現(xiàn)這樣幾個(gè)特點(diǎn)：蘊(yùn)含了自然的算法規(guī)則，具備系統(tǒng)的復(fù)雜性和獨(dú)立性，系統(tǒng)的每個(gè)部分在精密計(jì)算后都可以產(chǎn)生“響應(yīng)”，就好像被大腦指揮著一樣。

記者：給我們展望一下未來的主流建筑是什么樣的？

貝朗杰： 建筑已經(jīng)從人類的形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉侨祟惖?，從維特魯威人式的“人被一個(gè)圈包圍”的被動(dòng)式限定，到“人處于一個(gè)蛛網(wǎng)般復(fù)雜環(huán)境”的生態(tài)式自主響應(yīng)。幾乎沒有“智慧”的白蟻在筑巢時(shí)，居然創(chuàng)立了如此精致的信息系統(tǒng)，并建造了復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)。在螞蟻的大腦或者基因里，并沒有一個(gè)關(guān)于巢穴的計(jì)劃、組織和控制機(jī)制，螞蟻之間甚至沒有直接的交流，因此，蟻巢的精致框架和復(fù)雜結(jié)構(gòu)，完全是每個(gè)螞蟻單獨(dú)識(shí)別其他螞蟻留下的生物激素和存留物后，達(dá)成共識(shí)的結(jié)果。每個(gè)人對(duì)未來建筑都有自己的想象，最關(guān)鍵的一點(diǎn)，同樣在于行動(dòng)的共識(shí)自主性——與其說萬物有靈，不如說萬物互相依存，這當(dāng)然包括看起來最反自然的人類建筑。