Грег Лин за математическия анализ в архитектурата

Това, за което си мислех да говоря днес е прехода от един начин на мислене за естествено към друг, който е проследен от архитектурата. Интересното за архитектите е, че винаги се опитваме да оправдаем красотата, наблюдавайки природата, и е спорно е да се каже, че красивата архитектура винаги е имала модел в природата.

Така че за приблизително 300 години, горещия дебат в архитектурата е бил дали номер 5, или номер 7 е по-добрата пропорция, когато се мисли за архитектура. Защото носът е бил 1/5 от главата ви, или защото главата ви е била 1/7 от тялото ви. Причината, че това е бил образец за красота и за природа е, че десетичната запетая не е била открита още. Това станало през 16 век, и всички е трябвало да оразмеряват една сграда с помоща на дроб, така че една стая би се измервала като една четвърт от фасадата. Структурната платформа може да се измери като 10 части, и така бихте стигнали до малките елементи чрез разделяне на части: все по-малко, по-малко и по-малко.

През 15 век, е била откритa десетичната точка; архитектите спрели да използват части, и оттогава имали нов модел за естествено. А днес какво става има ли модел на естествена форма, основана на изчисления, която използва дигитални инструменти, и която има много приложения върху начина ни на мислене за красотата и формата, и има много отражения в начина ни на мислене относно природата. Най-добрия пример за това е може би Готиката. Готиката е изобретена след откриването на математическият анализ, въпреки че готическите архитекти не използвали наистина математически анализ, за да определят формите. Но това което е било важно е, че Готическия момент в архитектурата е бил първия път, когато сила и движение са разглеждани в смисъл на форма.

Така че примери като Кингс Крос на Кристофър Рен: можете да видите, че структурните сили на свода са изразени като линии, така че вие всъщност виждате израза на структурна сила и форма. Много по-късно, мостовете на Робърт Майларт, които оптимизират структурната форма с математическа кривина почти като парабола. Моделите на Висящата Верига на Антонио Гауди, Kаталанския архитект. В края на 19 и началото на 20 век, този модел на Висящата Верига се превръща в арки и сводове. Така, във всички тези примери, структурата е определящата сила. Фрай Ото беше започнал да използва диаграми на мехури от пяна както и модели на мехури на пяна за да оформи своята Манхаймска Концертна Зала. Интересно е също, че за последните 10 години Норман Фостер използва подобен модел на топлинно термичен трансфер, за да изработи покрива на Националната Галерия, със строителния инженер Крис Уилямс.

Във всички тези примери, има една идеална форма, тъй като това е замислено по отношение на структурата. И като архитект, винаги съм считал тези видове системи много ограничаващи, защото не се интересувам от идеални форми и не ме интересува оптимизирането към някакъв съвършен момент.

Това, което си мислех, че бих могъл да обърна внимание на друг компонент, за който може да се помисли, независмио дали си мислите за природа, и това е всъщност изобретяването на обща форма в генетичната еволюция. Моят герой всъщност не е Дарвин; а един човек на име Уилям Бейтсън, баща на Грег Бейтсън, който беше дълго време тук в Монтерей. И той беше тератолог: той изучаваше всички уродливости и мутации, за да открие правила и закони, вместо да гледа нормите. Така че вместо да са опитва да открие идеалния тип или идеалната среда, търсеше винаги изключението. В този пример, който описва така нареченото правило на Бейтсън, той има два вида мутации на човешкия палец. Когато видях за първи път тази рисунка преди 10 години, ми се стори едновременно странна и красива. Красива, заради симетрията. Това, което той открива е, че при всички случаи на мутация на палеца, вместо да имате един палец, или ще има два палеца един срещу друг, или ще имате още 4 пръсти. Така, че мутацията се превръща в симетрия. И Бейтсън изобретява концепцията за прекъсването на симетрията, според която, когато изгубиш информация в една система, се връщаш към симетрията. Така че симетрията не беше знак за ред и организация - както винаги съм го разбирал като архитект - а симетрията беше липса на информация. Така че когато загубите информация, преминавате към симетрията. и когато добавите информация - нарушавате симетрията. Цялата тази идея за естествена форма се превключи в този момент от търсене на съвършенни форми, в търсене на комбинация на информация и обща форма.

Знаете ли, буквално след като видях тази рисунка, и открих това, над което работеше Бейтсън, започнахме да използваме тези правила за прекъсване и разделяне на симетрията, и започнахме да мислим за архитектурната форма. Нека да поговорим за малко относно дигиталните средства, които използваме сега и как те се интегрират в математическия анализ: фактът, че се основават на математически анализ означава, че не е необходимо да мислим за измеренията в смисъла на съвършенни мерни единици или скрити елементи.

Така, в архитектурата боравим с големи множества компоненти. Нека да кажем, че има около 50 000 части материал в тази зала, където седите сега, които трябва да бъдат организирани. Обикновено ще си помислите, че всички те са еднакви: както столовете на които седите, че всички те имат еднакви размери. Знаете ли, не съм го проверявал, но такава е нормата, че всеки стол би трябвало да е с малко по-различен размер, защото бихте искали да ги подредите така, че да ги вижда всеки. Елементите, които изграждат тавана и осветлението, всички те загубват модулното си качество, и все повече и повече отиват към безкрайно малките измерения. Това е така, защото всички използваме средства на математическия анализ за производство и дизайн.

Математическият анализ е също математика на кривите. Така че дори и правата линия дефинирана в математическият анализ е крива линия. Тя е просто крива без прегъване. Така че нов речник за формата се промъква във всички сфери на дизайна: автомобилния, архитектурата, предметите, и така нататък, всички те са повлияни от този дигитален медиум на кривината. Сложността на мащаба, която се получава от всичко това - знаете ли, в примера с носа към лицето, седи една идея на съотношението част към цяло. С математическия анализ, цялата идея за делението е по-комплексна, защото цялото и частите са едни непрекъснати серии. Много е рано тази сутрин за лекция по математически анализ, затова ви донесох снимки, за да илюстрирам как точно става това.

Това е една корейска църква, която построихме в Куинс. И в този пример можете да видите, че компонентите на това стълбище се повтарят, но се повтарят без да са модулни. Всеки един от елементите в тази структура е с уникално разстояние и размер, и всички връзки са под уникални ъгли. Единствения начин, по който бихме могли да осъществим това, или вероятно да го построим, е чрез използване на дефиниция за формата, базирана на математическия анализ. То е много по-динамично, така че можете да видите, че една и съща форма се отваря и затваря по един много динамичен начин като преминавате през нея, защото има това качество на вектор в движение вградено вътре. Така че едно и също пространство, видяно от една страна като затворен обем, от другата страна изглежда като открит широк поглед. Също имате чуството за визуално движение в пространството, защото всеки един от елементите се превръща в променящ се образец, така че модела води окото ви към олтара. Мисля, че това е едно от главните промени, също и в архитектурата: че започваме да търсим не някава съвършена форма, като например Латински кръст за църква, но за всички черти на църквата: така, светлината, която идва отзад, от невидим източник, едно насочване, което ви фокусира към олтара. Не е като науката за ракетите, да оформите дизайна на едно свято място. Просто трябва да обедините определен брой елементи по много обобщаващ начин. Така, това са различните перспективи на този интериор, който има много комплексна група от посоки, всичките в проста форма.

Що се отнася до построяването и изработката, това е един километър дълга поредица от къщи, която е била построена през 70-те години в Амстердам. И тук , ние разчупихме 500-те апартамента на малки съседства, и ги разделихме. Няма да се впускам в много обяснения по тези проекти, но можете да видите, че ескалаторите и асансьорите, които пренасят хората по фасадата на сградата, се придържат от 122 подпорни конструкции. Тъй като използваме ескалатори за придвижване на xората, всички тези подпорни конструкции поемат диагонални натоварвания. Така че колкото по-надолу слизате, формата на всеки един елемент се различава малко от другите. Работейки с Бентли и МикроСтейшън, написахме част от специализиран софтуер, кoйто изгражда връзката с всичките компоненти заедно в тези носители на информация, така че ако променим някой елемент по дължината на сградата това не само променя разпределянето между всяка подпорна греда, но всяка една подпорна греда разпределя тази информация надолу по цялата дължина на сградата. Така, едно единствено изчисление за всеки отделен елемент на сградата. се добавя. Става въпрос за десетки милиони изчисления само за проектирането на една връзката между една стоманена част и друга стоманена част. Но резултатът е хармонична и синтетизирана взаимовръзка между всички тези елементи един спрямо друг.

Тази идея, да кажем, ме накара да направя някои дизайнерски продукти, и тъй като дизайнерските фирми са свързани с архитектите, така както аз работя с Витра, една фирма за мебели, и Алеси, фирма за домашни уреди. Те видяха, че това разрешава проблем: способността да разделяш елементите и в същото време да ги запазиш синтетични. Не че наблягам на БМВ или ги възхвалявам, но нека да вземем за пример БМВ. Те трябва, през 2005, да имат отличаваща се идентичност за всички техни модели коли. Така че серия 300, или която и да е там подред, серия 100, която излиза, трябва да изглежда като седемстотната серия, която излиза на другия край на производствената линия, така че те се нуждаят от явна и последователна идентичност, която е БМВ. В същото време, има някой който плаща 30 000 долара за една кола серия 300, и някой, който эплаща 70 000 долара за серия 700. Този човек, който плаща двойно повече не иска колата му да изглежда много като тази от по-ниския клас пазар на коли. Така че те трябва да правят разлика между тези продукти. И тъй като производството вече позволява повече дизайнерски възмозности, този проблем почва да се изостря за цялостта и за частите.

Сега, като архитект, взаимовръзката на част към цялото, е всичко, за което мисля, но в смисълa на дизайн на продукт това създава все повече и повече проблем за компаниите. Първия вид тест за продукт, който направихме беше с Алеси, за комплект за чай и кафе. Това е много скъп комплект за чай и кафе; знаехме това отначало. Така че аз отидох при едни мои познати на юг от Сан Диего, и приложихме метода на оформяне на титаниум чрез експлозия, който се ползва в космическата индустрия. В основни линии, какво можем да направим, просто да отрежем графитена матрица и да я слозим във фурна, да я загреем до 1000°, внимателно да вдухаме титаниум, който е мек, и да го експлодираме в тази форма в последната минута. Но това което е изключително във всичко това е, че тези форми струват само няколко стотин долара. Титаниума струва няколко хиляди долара, но формите са много евтини. И така, ние проектирахме система от осем криви, които могат да бъдат разменени, подобно на проект за къща, който ви показах, и можем да ги рекомбинираме заедно, така че да имаме винаги ергономични форми, които да имат същия обем и винаги могат да бъдат произведени по едно и същ начин. По този начин, всеки един от тези инструменти струва няколко стотин долара, и да получим невероятни вариации на компонентите. И това е един от тези примери за комплекта. Това, което беше важно за мен е, че този комплект за чай, който е просто кафеник, чайник, и това са предмети, които са поставени на поднос - че те ще имат връзка и те ще бъдат Грег Лин Алеси кафеници - но всеки, който си купи един от тях, ще си има един уникат, в известен смисъл.

Връщайки се на архитектурата, какво е органичното в архитектурата като сфера, за разлика от дизайна на продукти, това е въпроса за холизма и монументалността е наистина нашата сфера. По същия начин ние трябва да проектираме неща, които са свързани, като че са едно, но също да разделим на малки пространства и да имаме идентичността на двете, голямата преспектива и малката гледна точка в частност. Архитектите работят, като оставят знак. Един архитект се нуждае от подпис и този подпис трябва да се вижда по цялата поредица от сгради до, да речем небостъргачите, и проблема с уникалния знак е нещо, което успяваме много добре да поддържаме и да работим с него; и сложността, която е взаимовръзката между, да кажем, формата на сградата, нейната структура, нейните прозорци, нейния цвят, нейния модел. Това са истински архитектурни проблеми.

Така че моя герой за това в естествения свят са тези тропически жаби. Заинтересувах се от тях, защото са екстремния пример за повърхност, на която структурата и да го наречем декорацията, знам, че жабата не си мисли за това като за декорация, но така се получава, са сложно свързани помежду си. Така че промяна във формата показва промяна в цветния модел. Моделът и формата не са едно и също нещо, но те работят заедно и са се сраснали по някакъв начин. Когато правихме един център за националните паркове в Коста Рика се опитахме да използваме тази идея за променлив цвят и промяна в строежа, когато структурата преминава по цялата фасада на сградата. Също така използвахме непрекъснато променяне от една главна изложбена зала до един природонаучен музей, и това е една цялостна непрекъсната промяна в масивността, но в тази масивност има различни видове пространства и форми.

В един проект за къща, който правим във Валенсия, Испания, различните колони на къщата са слети заедно в общи криви, така че се получава обща маса, нещо като монолит, но се разчупва в индивидуални елементи. И можете да видите, че промяната в масивността дава също на всичките 48 апартамента уникална форма и размер, но винаги в определени граници, една обвивка от промяна.

Работя с една друга група от архитекти. Имаме компания наречена Обединени Архитекти. Бяхме едни от финалистите за проектирането на мястото на Световния Търговски Център (СТЦ) и мисля, че това просто показва как ние подхождаме към проблем за конструкция с огромни размери. Искахме да пстроим нещо като готическа катедрала около руините на СТЦ. И за да постигнем това, се опитахме да свържем петте кули в една система. Разгледахме, от петдесетте години насам имаше няколко примери на други архитекти които са се опитвали да направят същото нещо. Ние наистина подходихме към това на ниво типология на сградата, където можехме да построим тези пет отделни кули, но всички те щяха да се съединят на 60-ия етаж формирайки нещо като единна маса. С Обединени Архитекти предложихме също на главния офис на Европейската Централна Банка да използват същата система, но този път в много по-монолитна маса, като сфера. И отново, можете да видите този вид органично сливане от различни строителни елементи, за да се направи нещо което е цяло, но се разделя на малки части, по много органичен начин.

Най-накрая искам да ви покажа някои от ефектите при използване на дигиталното производство. Преди 6 години купих една от тези СНС фрези, за да заменя, един вид, рязането на пръсти на младите хора, докато изграждат моделите. Също купих изрязваща лазерна машина и започнах да изработвам в моето ателие, нещо като широки конструктивни елементи и модели, където можем да преминем директно към гравиране. Това което открих, че при гравирането, ако се намесите в софтуера, всъщност създава декоративни ефекти. За тези интериори, като на този магазин в Стокхолм, Швеция, или като тази инсталационна стена в Холандия в Института по Архитектура на Холандия, можахме да използваме следите в материята, които оставяше инструмента, за да се получат пространствени ефекти, и можахме да интегрираме структурата им в стената с формата на стената и с материала. По същия начин и във вакуумно формирана пластмаса, във фибростъклото, и дори на нивото на структурна стомана, за което си мислите, че е линейно и модулно. Стоманената индустрия е толкова по-напреднала от дизайнерската индустрия, че ако се възползвате от нея ще започнете дори да си мислите за колони и греди всичките смесени в една система, която е високо производителна, но и която произвежда декоративни ефекти и формални ефекти, които са много красиви и органични. Благодаря много.