Zložitosť v Architektúre a Dizajne

link: http://zeta.math.utsa.edu/~yxk833/ComplexityinArchitecture.html

Nikos A. Salingaros, Texasská univerzita v San Antoniu

Oz Vestník, zväzok 36, máj 2014, stránky 18-25

Úvod

Architektúra je úspešné pripojenie vizuálne, emocionálne a viscerally s pozorovateľ/user prostredníctvom svojej zložitosti. Z tohto dôvodu zložitosti je generative nástroj. Všetky tradičné spoločenstvá, vyvinuté individuálne architektonické formy jazyka, prechod do komplexu dizajnový jazyk artefaktov a umenie. Internacionalizácia na začiatku 20.th Storočia vymažú všetky tie tradície, s obrovským súčasné zníženie v návrhu zložitosti. Ako sme sa znovu stelesňujú zložitosti do architektonické formy, priestor a povrch? Inteligentné pokyny pochádzajú z vedy. Po prvé, môžeme rozlišovať medzi rôznymi typmi zložitosti, niečo, že len málo ľudí, ktorí boli jasné. Po druhé, sme odhadnúť zložitosť pomocou jednoduchého modelu. Organizovanej zložitosti zisťuje harmonický odpoveď; verzus zmätený zložitosť, ktorá je vnímaná ako náhodnosť. Len bývalý vytvára emocionálne výživný štátu, v ľudské bytosti, keďže náhodnosť zvyšuje úzkosť. Architekt musí pochopiť zložitosť: jeho úmyselné generácie, a ako spravovať vznikajúcich zložitosti ako design tool. Je nevyhnutné, ak chcete zastaviť používanie zložitosti ako metafora odtrhnuté od reality, v náhodný proces bez podkladových uvažovania, a prijať namiesto praktizujúci pohľadu.

Definovanie zložitosti

Zložitosť predstavuje zložitosť štruktúry, uložené informácie o tom, ako systém skutočne funguje a o svojom vlastnom make-up. Táto vnútorná zložitosť je nezávislá na tom, či systém “vyzerá” komplexne alebo nie. Niečo prázdne, príliš jasné, neobsahujúce žiadne štrukturálne informácie, nie je zložité. Samotný systém by neexistoval bez dostatočnej vnútornej zložitosti, aby mohol bežať, alebo aby sa postavil štrukturálne. Prekrývanie zložitosti nie je v skutočnosti čestné, pokiaľ ide o dizajn, ale vizuálna informácia o povrchu niektorých architektonických a dizajnových objektov, ktoré sú vytvorené človekom, je z dôvodu štylistických dôvodov nízka [1]. Keďže architekti kladú neprimeraný dôraz na vizuálny vzhľad, zmätok o povrchnom “vzhľade” verzus substancia preniká a dezorientuje mnohé diskusie o zložitosti v architektúre.

Obrázok 1. Organizovaná zložitosť tohto systému je skrytá za zavádzajúco zjednodušujúcim pokrytím.

Užitočnou, ale obmedzenou mierou zložitosti je komplexnosť Kolmogorov-Chaitin: koľko slov je potrebných na dosť presný opis [2]. Napríklad na prázdnej alebo jednotnej obrazovke počítača, kde všetky pixely sú presne rovnakej farby, zložitosť je nula, pretože celá môže byť špecifikovaná jediným slovom (farba obrazovky). Tento model som vyučoval v triede architektúry a požiadal svojich študentov, aby katalogizovali prvky formálneho jazyka, ktorý bol použitý na vytvorenie ich obľúbenej budovy [3]. Popisy sa líšili na jednej až štyroch stranách, pretože študenti si vybrali veľmi odlišné budovy. Študenti potom urobili slovo počítané z ich popisu. Hrubý počet slov meral stupeň zložitosti svojej budovy. Je zrejmé, že minimalistické budovy vyžadovali iba veľmi krátky opis, a preto je nízky počet slov;

Obrázok 2. Slovné popisy zložitosti. Ľavý: “Okruh s polomerom 1 v strede”. PRAVÝ: “Okruh s polomerom 1 so stredom v bode a, kružnica o polomere 1 so stredom v bode b, kružnica s polomerom 1 so stredom v bode c …”

Dva typy zložitosti: neorganizované versus organizované

Po zistení dvoch protikladov nízkej a vysokej zložitosti podľa počtu slov ich popisu je čas objasniť dlhotrvajúcu záhadu teórie zložitosti. Existujú dva úplne odlišné typy zložitosti: DISORGANIZOVANÝ a ORGANIZOVANÝ [4]. Oba typy vyžadujú vysoký počet slov pri opise príkladov, ale majú odlišnú vnútornú matematickú štruktúru. Predstavujú odklon od minimalistických štruktúr s nízkou komplexnosťou, avšak spôsob, akým sa generuje ich zložitosť, je veľmi odlišný.

Obrázok 3. Neorganizované versus organizované. Ľavé: sedem kruhov na rôznych miestach. PRAVÁ: sedem kruhov usporiadaných v rotačne symetrickom vzore. Rovnaká surová zložitosť, ale odlišná organizácia.

Môžeme opísať zložitú štruktúru, ale len až do bodu, po ktorom úplný opis prevyšuje našu kapacitu. Vezmite napríklad obrazovku počítača. Najkomplexnejší prípad by ukázal náhodný náhodný vzor: na to je potrebné špecifikovať každú jednotlivú časť obrazu. To je veľa informácií. Organizovaná zložitosť zabraňuje informačnej preťaženiu. Každý obrázok, ktorý má organizované vzory, pravidelnosť alebo predstavuje niektoré kognitívne pochopiteľné informácie, potrebuje oveľa kratší informačný popis. (Buďte však opatrní, pretože ak je každý pixel na obrazovke náhodný, nemôžeme ho odlíšiť od jeho susedov a celú obrazovku považujeme za rovnomerne šedú, ktorá má nulovú zložitosť.

Obrázok 4. Organizácia ekonomizuje popis. ĽAVÁ: každá podjednotka musí byť individuálne špecifikovaná. PRAVÁ: jedna základná podjednotka sa opakuje vertikálne a horizontálne.

Organizovanie zložitosti znižuje množstvo informácií, ktoré sú potrebné na špecifikáciu objektu alebo systému. Ľudský kognitívny systém je schopný pochopiť zložitosť len vtedy, ak je organizovaný nejakým spôsobom. Existuje mnoho spôsobov, ako to urobiť, zahŕňajúce kontinuitu, rôzne typy symetrie, škálovanie, korelácie, harmóniu atď. Všetky tieto prvky boli vynájdené a používané v minulosti pri vytváraní tradičného umenia, artefaktov a architektúry. Sú neodmysliteľnou súčasťou ľudského tvorivého dedičstva. A tiež priamo zodpovedajú tomu, ako je zložitosť organizovaná v prírodných prostrediach vrátane organizmov. Pretože naše vnímané systémy sa vyvíjali, aby interpretovali naše prirodzené prostredie a iné formy života, rezonujeme s organizovanou komplexnosťou, ale znepokojujú to neorganizovanou komplexnosťou.

Organizácia zložitosti

Komplexnosť Kolmogorov-Chaitin (tj dĺžka jeho popisu) je prvým krokom pri meraní zložitosti systému. Do akej miery je organizovaná existujúca zložitosť ešte treba merať pomocou úplne odlišných nástrojov. Musíme určiť – a nejako merať – organizáciu komplexnej štruktúry. Špecifické konštrukčné a konštrukčné prvky organizujú konštrukčné komponenty a rozlišujú usporiadané od neusporiadaných foriem. Môžeme spočítať organizačné funkcie alebo odhadnúť ich počet ako nízke alebo vysoké. Medzi tieto nástroje patrí:

  1. Lineárna kontinuita medzi rôznymi kusmi; formy prúdia do susedov a neroztrhnu.
  2. Rôzne symetrie v rovnakej škále: translačný (pohybuje sa pozdĺž jedného riadku); reflexné (zrkadlo); rotačný; kĺzať odrazy (pohybovať sa po nejakej vzdialenosti, potom odrážať).
  3. Symetria škálovania: rovnaká alebo podobná forma sa opakuje pri vyššom alebo nižšom zväčšení, ktoré spája dve alebo viac stupňov dohromady vizuálne.

Obrázok 5. Symetria škálovania sa týka podobných tvarov rôznych veľkostí.

Všetky tieto metódy pomáhajú zorganizovať vizuálnu zložitosť prostredníctvom symetrických mechanizmov pôsobiacich na rôznych stupniciach. Navyše náš vnímavý systém je navrhnutý (vyvinutý!), Aby automaticky rozpoznal vyššie uvedené symetrie. Objekty, ktoré nemajú také organizačné mechanizmy, sú vnímané ako náhodné, neusporiadané, nie sú stabilne spojené. Toto zobrazenie najčastejšie spôsobuje alarm.

Monotónne opakovanie a informačný kolaps

Symetria v štruktúrach a konštrukciách opakujú časti, ktoré sú “symetrické”. Translačná symetria opakuje jednotky pozdĺž čiary; rotačná symetria opakuje jednotky po otočení o určitý uhol; reflexná symetria používa zrkadlový obraz na dokončenie druhej polovici konštrukcie atď. Generovanie väčších štruktúr pomocou symetrie je užitočným nástrojom na vytváranie komplexných objektov z menších jednotiek.

Napriek tomu neopatrné využívanie symetrie na generovanie väčších foriem vedie k informačnému kolapsu: ak informácie obsiahnuté v celku nie sú viac ako informácie obsiahnuté v opakujúcej sa jednotke, ktorá bola použitá na ich generovanie [5]. Potom sa informácie o celku zhrotia do informácie o jednotke. Povedzme, že opakujúce sa jednotka má informácie o obsahu X . Podľa komplexnosti Kolmogorov-Chaitín by opis celku mal “opakovať X niekoľkokrát v tomto smere”, ktorý nie je o nič komplexnejší ako pôvodná jednotka.

Obrázok 6. Monotónne opakovanie jednotky bez akejkoľvek zmeny je podmienené informačným kolapsom.

Fenomén “monotónneho opakovania” ovplyvňuje ľudské vnímanie, ktoré reaguje na dizajny a štruktúry v zastavanom prostredí. V konfrontácii s objektmi, ktoré sa opakujú bez variácie, cítime, že sú nudné, nezaujímavé, depresívne a dokonca utláčajúce, ak sú dosť veľké. Je to jednoducho reakcia na nedostatočnú zložitosť definovanú vo veľkých mierkach: zložitosť by mohla existovať v menšej miere (mierka jednotky), ktorá sa opakuje, aby sa vytvorila väčšia mierka, ale nič inherentné veľkému rozsahu. Najhoršie je, keď obrovské štruktúry monotónne opakujú prázdny modul. Zložitosť, ktorá je najviac psychologicky uspokojujúca, zobrazuje informácie o každej stupnici.

The 20 th fascinácia storočia je s priemyselnou hromadnú výrobu oslavuje konštrukčné zložitosti pre architektonické a mestské formu, ktorá stelesňuje monotónna opakovania a informačné kolaps. Od opakujúcich sa blokov sociálneho bývania až po vertikálne sa opakujúce sa podlažia obdĺžnikového skleneného mrakodrapu až po opakujúce sa domčeky na krájanie cookie v predmestí, naše prostredie trpí nedostatkom zložitosti na niektorých úrovniach a zložitou preťažením ostatných. V dôsledku toho priemyselný veľký rozsah nemá žiadnu vnútornú zložitosť: každá zložitosť (alebo nie) je obsiahnutá v opakujúcej sa jednotke.

Adaptívny dizajn reaguje na rôzne sily pôsobiace v mnohých rôznych stupniciach; preto je z definície neschopná vytvárať monotónne opakovanie. Navrhovanie zárubne, miestnosti, domu, bytového domu alebo klastra budov, ktoré obklopujú mestský priestor, by mali venovať pozornosť ľudským citom na priestory, cirkulačné ríše, pohyb peších, fyzické prispôsobenie sa ľudskej miere atď. sily pôsobiace spoločne v rôznych mierach zaručujú, že výsledok bude mať zložitosť na každom rozdielnom rozsahu štruktúry a to je to, čo nájdeme v tradičnej architektúre a mestskom dizajne a tiež v usporiadaní neformálnych osád.

Industrializácia dizajnu neumožňuje takúto rozmanitosť stupňov, ani diferenciáciu zložitosti na každom stupnici. Priemyselná prax v skutočnosti potláča prirodzenú reakciu na adaptačné sily návrhu, aby urobila formálne geometrické vyhlásenie. Takéto mechanické typológie vystavovať informačné kolaps sa stali štandardom v 20 -tého storočia. Následne študenti považujú túto diskusiu za znepokojujúcu, pretože ich núti k premýšľaniu návrhových zásad, ktoré boli prezentované ako základné.

Zlomenie symetrie: odchýlky v rámci symetrie

Ako potom budeme vytvárať väčší komplexný komplex pomocou opakujúcich sa jednotlivých jednotiek? Odpoveď sa opäť nájde v kultúrnych artefaktoch a tradičných metódach dizajnu. Jednoducho meniť opakujúce sa jednotky dostatočne na to, aby sme ich odlíšili od seba, ale nie dostatočne, aby sme odstránili ich základnú podobnosť [6]. To znamená, že vykonávame malé zmeny medzi jednotkami, ktoré sú rovnaké v určitej mierke. Použite pohodlie opakovania tej istej jednotky, ale potom rozlišujte jednotky pomocou variácií v rôznych mierkach. Toto sa nazýva “prelomenie rozsiahlej symetrie”, pretože inak perfektná symetria (translačná, rotačná, reflexná, atď.) Už nie je prísne platná, aj keď zjavne stále dominuje.

Obrázok 7. Variácia opakujúcej sa jednotky zabraňuje informačnému kolapsu a pomáha stabilne definovať väčšiu mierku.

Obmedzená variácia v menšom alebo väčšom meradle (rozbití symetrie) zabraňuje informačnému kolapsu. Ak prerušíme opakujúcu sa symetriu, potom potrebujeme dodatočné informácie na špecifikáciu celej štruktúry, viac, ako bolo potrebné, keď bola prítomná dokonalá symetria. Je ešte oveľa úspornejšie vybudovať zložité štruktúry prostredníctvom kombinácií a usporiadania namiesto toho, aby mali úplne náhodnú štruktúru, pretože približná symetria šetrí obrovské množstvo informácií, ktoré špecifikujú celkovú zložitosť.

Tradičné artefakty z celého sveta, ako napríklad keramika, rezbárske výrobky, textílie a orientálne koberce, po bližšom preskúmaní ukazujú, že každá opakujúca sa jednotka bola trochu iná, aby sa zabránilo kolapsu informácií. Vernakulárne architektúry sú plné približných symetrií a formálnejšie architektúry často vykazujú potrebnú rôznorodosť: napr. Individualizované byzantské a románske hlavné mestá; nedokonalo symetrické gotické fasády; architektonické prvky opakované s variáciami atď.

A lámanie symetrie má zmysel aj z informačného hľadiska. Jeden intuitívne očakáva, že rozsiahly komplexný celok bude mať oveľa viac informačného obsahu, ako jedna jednotka, ktorá sa použije na jeho generovanie: malo by existovať zhoda medzi množstvom zložitosti zodpovedajúcej veľkosti systému. Rozbitím symetrie prostredníctvom injekcie dodatočných informácií na menších stupniciach sa vo veľkom meradle nachádza viac informácií, ako sa nachádzalo v izolovanej jednotke.

Zložitosť a život: biofilné vzory

Život je transformácia energie na informácie. Organizmy vyvinuli prostriedok na zachovanie ich objavenej / vyvinutej štruktúry pomocou genetických informácií. Inak by každá forma života bola náhodná, extrémne primitívna a existovala iba stručne. Život, ako ho poznáme, s kontinuitou a evolučnými mechanizmami, ktoré sa usilujú o väčšiu zložitosť a systémovú sofistikovanosť, by neexistoval.

Počas výstavby živého organizmu je potrebné špecifikovať veľa informácií. Kódovanie štrukturálnej zložitosti by malo byť lepšie účinné; inak sa genetický plán nemohol preniesť. Vieme, že vzory organizovanej zložitosti (skôr než rozptýlené náhodné modely) sú efektívnejšie prenášané. Preto môžu byť kódované komplexné modrotvárne, ale nie v prípade, že každá molekula musí byť nezávisle špecifikovaná. Z tohto dôvodu vidíme rovnaké typy pravidelnosti a symetrie v živých formách, ako sa nachádzajú v tradičnom umení a artefaktoch (aj keď v sofistikovanejších, ale približných verziách v prírode).

Objavená komplexnosť je tiež kultúrne prenášaná, napodobňujúca genetický prenos biologickej zložitosti. Vzory predstavujú opakujúce sa skupiny kodifikovaných informácií. Nevizuálne vzory sú opakujúce sa socio-geometrické riešenia, ktoré sa nachádzajú v rôznych regiónoch, podnebniach a kultúrach. Tradičné postupy objavili invariantné dizajnérske riešenia, ako ľudia žijú lepšie, ktorých biologická báza sa teraz objavuje v novej disciplíne Biophilia [7]. Biofilia privileguje prostredie bohaté na zložité vzory na obyčajných priemyselných plochách, nezávisle od štýlu.

Ukázalo sa, že biofilické vzory sú klinicky hojiace: expozícia vzorcom živých foriem pomáha urýchliť pooperačné zotavenie [7]. Zmeraný účinok je viditeľný, hoci menej výrazný, s náhradným prirodzeným nastavením. Preto je osobitný typ organizovanej zložitosti prítomnej v našom prostredí nevyhnutný pre naše zdravie.

Tri stupne odhadujú mieru organizovanej zložitosti

Po prvé, je tu surový informačný obsah: koľko vecí sa deje, ako sú vnútorné diferenciácie, počet a rozmanitosť komponentov, kontrastné elementy atď. Na inom mieste som označil tento aspekt systémov za “architektonickú teplotu” [4, 8] , Po druhé, organizácia vychádza zo symetrií a prepojení všetkých typov a táto druhá kvalita koherentného systému sa meria počtom takýchto organizačných mechanizmov. Môžeme odhadnúť, či má systém malý alebo veľký počet vnútorných symetrií, ktoré spájajú všetky jeho komponenty do ľahko pochopiteľného celku. Tento aspekt formy nazývam “architektonickú harmóniu” [4, 8].

Najjednoduchšou mierou organizovanej zložitosti je odhadnúť “architektonickú teplotu” a “architektonickú harmóniu” na stupnici od 0 do 10, potom vynásobte tieto dve čísla dohromady. Toto dáva číslo zodpovedajúce tomu, do akej miery je zložitosť a ako dobre je organizovaná. Zložitá, ale neusporiadaná forma bude v tomto modeli nízka. Tak bude prázdna, minimalistická forma. Iba štruktúry s jasnou komplexnosťou, ktoré sú dobre organizované, budú vysoké. Nespočetné príklady z historických a národných architektúr dosahujú v tejto škále vysoké skóre [4, 8].

Po tretie, stupeň organizovanej zložitosti sa zvyšuje, keď počet rozdielnych štrukturálnych mier narastá. Je to ďalší nezávislý faktor. Vzťahuje sa na symetriu stupnice, ktorá môže pôsobiť, aby forma bola koherentnejšia iba vtedy, ak existuje dostatočný počet stupníc. Preto je ďalšia otázka, ktorá sa pýta: koľko rôznych opakujúcich sa veľkostí je v štruktúre dobre definovaných? [9] V prírode (v biologických aj neživých formách) je štruktúra jasne definovaná na všetkých stupniciach, od veľkosti objektu až po jeho mikroštruktúru. Stále vidíme čoraz viac organizovanú (nie náhodnú) štruktúru, čím viac ju zväčšujeme. Čím viac mier vnímame, tým vyššia zložitosť. Ak navyše jednotlivé stupnice súvisia so symetriou stupnice, formulár má ďalší rozmer organizácie.

Napríklad dom alebo dvojposchodová budova z obdobia pred 20. ročníka budú storočia ukáže až 10 rôznych úrovniach, ako je stanovené v jej formách, triedenie, materiálov, konštrukčných prvkov, atď tradičné artefakt – či utilitárnej nástroj alebo prísne dekoratívny predmet – bude mať aj 10 stupníc, ak ju preskúmame hore s lupou. Nie je náhodou, že dobre milované artefakty a architektonické interiéry sú vyrobené z prírodných materiálov, ako sú leštený kameň a drevo, ktoré vykazujú jemnozrnné prírodné vzory. Na rozdiel od priemyselných materiálov pokračujú v hierarchii škálovania nadol do mikroskopických mierok. Sklo, oceľ, titán a betón, na rozdiel od toho, nevykazujú žiadnu usporiadanú mikroštruktúru.

Obrázok 8. ĽAVÝ: minimalistická konštrukcia zobrazuje iba jednu stupnicu. PRAVÁ: tradičný artefakt zobrazuje 6 zrejmé stupnice, ďalšie 3 ak sa podrobnejšie skúmajú.

“Stroj estetický”, ktorá prišla dominovať dizajnu v 20 th storočia, vylučuje viac váhy v štruktúrach. Typický počet stupníc v “navrhnutom” objekte alebo v súčasnej budove má tendenciu byť bližšie k 2 než k číslu 10 pre tradičné štruktúry a artefakty. Tým sa zabráni prirodzenejšej deľbe formy do jej zložiek na hierarchii klesajúcich stupníc. Napriek tomu ľudia vnímajú estetický stroj ako neprirodzený, práve preto, že chýba hierarchia stupňov spoločných s prirodzenými štruktúrami. Bez ohľadu na dominantnú estetiku, ktorá ovplyvňuje individuálnu chuť, naša neurofyziológia je naladená na rozpoznanie prirodzenej stupnice hierarchie [10].

Hierarchia štruktúrnych stupníc

Existuje štrukturálny dôvod, prečo by sa mala zorganizovať zložitosť. V náhodných, neusporiadaných štruktúrach každá časť je nezávislá a určite nepodporuje ostatné časti akýmkoľvek spôsobom, vizuálne alebo štrukturálne. Komplexný celok, v ktorom sú časti nespriaznené, by nebol spojený. A to je len pre statickú štruktúru: dezorganizácia je úplne nezmyselná v dynamickom systéme, ktorý musí pracovať prostredníctvom viacerých mechanizmov. Organizácia štrukturálnej zložitosti je preto predpokladom všetkých zložitých štruktúr.

Stalo sa to cez historickú náhodou, že architekti v neskorej 20 th storočia začal sláviť odpojenej formy, po predchádzajúcej pokyn od výtvarníkov, ktorí opustili všetky pokusy o “prirodzené vyzerajúce” umenia. Takže teraz sme zvyknutí vidieť budovy bez vnútornej koherencie, v ktorých stavebný inžinier používa kontúrovacie súpravy nástrojov trikov, aby sa dizajn postavil bez toho, aby sa odhalil jeho konštrukčný systém. Tento chytrý výkon napriek tomu slúži štýlovej agende a nepomáha pochopiť zložitosť formulára.

To, čo nás tu zaujíma, je závislosť odlišných stupníc na sebe. Diskutovali sme o tom, ako by mohli vznikať štruktúry väčšieho rozsahu zo zlúčenia menších jednotiek koherentným spôsobom. Generujúce symetrie sú určené prispôsobením sa konštrukčným silám. Ide o základný mechanizmus pre budovanie organizovanej zložitosti, ktorý je platný vo všetkých mierkach. Formálne konštrukcia by mohla byť užitočná pre zníženie náhodnosť cez objednávanie, ale nemala by byť uložená (ako tomu bolo počas veľa z 20 -tého storočia). Väčšie stupnice v hierarchii tak vymýšľajú nové informácie, ktoré nie sú prítomné v menších jednotkách, takže štruktúra vykazuje nové vlastnosti.

Súčasne veľké jednotky nemôžu samy osebe definovať súvislý dizajn. Pri prispôsobovaní sa silám pôsobiacim na všetky stupnice (nevyhnutnosť pre prírodné formy, rovnako ako v tradičných a národných architektúrach) sa jednotky musia prispôsobiť rôznym silám pôsobiacim na váhy menšie ako aj väčšie ako sami. To si vyžaduje plasticitu a prispôsobenie väčších foriem tak, aby sa vytvoril podporný rámec v menšom rozsahu. Takto adaptácia nutne vytvára menšie stupnice.

Obrázok 9. Aby sa prispôsobili sily pôsobiace na všetky stupnice, veľké jednotky sa čiastočne rozbili a vytvorili podporné komponenty menšieho rozsahu.

Dôsledok je takisto pravdou: vylúčenie menších stupníc zo štylistických alebo dogmatických ideologických dôvodov zaručuje, že sa formuláre nikdy nemôžu prispôsobiť všetkým návrhovým silám problému. Môžete buď prispôsobiť systémovým potrebám, alebo ich ignorovať, aby ste si uložili svoj vlastný dizajnový nápad. Tento záver je v rozpore s jednou zo zakladajúcich zásad modernizmu, ale nie je možné ho poprieť.

Ako môžu architekti využívať organizovanú zložitosť? Fraktály a pätnásť vlastností Alexandra

Už od začiatku 20. -tého storočia, ohromujúci vplyv industrializácie a masovej produkcie (a jeho pridružené spôsobu myslenia) uložila zmeny na dizajne, ktorý označené svetovú architektúru. Tento určujúci fenomén architektonickej profesie je najlepšie pochopený z hľadiska zložitosti.

Ak je architekt presvedčený, že sa pokúsi o opätovné využitie organizovanej zložitosti v architektúre, existuje niekoľko dostupných nástrojov. Jedna sada metód pochádza z matematických fraktálov, ktoré sú objekty, ktoré opakujú podobné vzory na rastúcich a klesajúcich stupniciach. Myšlienkou je umiestniť symetriu škálovania v centre dizajnu, ale iba približným, prispôsobivým spôsobom. Zaviesť v štruktúre veľa rôznych stupníc – ako je to potrebné na to, aby boli prispôsobivejšie používateľom – a snažiť sa o koherenciu v rôznych mierkach. Praktické dizajnové nástroje používajúce fraktály môžu vytvoriť zdravší dizajn pre užívateľa, pretože vytvárajú biofilné vzory [7, 11].

Iný súvisiaci súbor metód vyvinul Christopher Alexander, keď zistil, aké geometrické vlastnosti charakterizujú organizovanú zložitosť vo všetkých systémoch. Ten destiloval pracovnú súpravu do svojich “pätnástich základných vlastností”, ktoré sú základnými prvkami prírodných a človekom vytvorených koherentných systémov [12, 13]. Jednou vlastnosťou je hierarchia škálovania; druhá je potreba kontrastu; ďalším je prítomnosť bohatých miestnych symetrií, ale relatívna nevýznamnosť celkovej symetrie a pod. Projektant ich môže použiť buď ako nástroje, ktoré pomôžu usmerňovať projekt smerom k zvýšeniu súdržnosti, alebo ako kontrola vidieť, že súťažné sily návrhu sú správne prispôsobené.

Študent by sa mohol opýtať: Kde majú tieto pätnásti morfologické vlastnosti celú minulosť storočia architektonického tréningu? Zdá sa, že sú príliš dôležité na to, aby boli ignorované. napriek tomu nikde sa o nich nikto nezmieňuje. Moja odpoveď niektoré prekvapí. Dizajnéri a architekti skutočne vyvinuli intuitívne pochopenie pätnástich nehnuteľností, ale len aby ich porušili. Dôvodom je, že inovácia v dizajne sa za minulé veľa desaťročí posudzovala podľa toho, do akej miery sa odchyľuje a odporuje prirodzenému poriadku. Každý, kto chce rozlíšiť ich dizajny od prírody, nevyhnutne urobí opak toho pätnástich nehnuteľností, ktorých kumulatívny účinok je organizovaný zložitosť [14].

Po dlhé roky spolupracoval s Alexandrom a snažil som sa spojiť jeho pätnásť vlastníctva s organizovaním konceptov v matematike a fyzike, aby som získal lepšie pochopenie ich univerzálnej povahy. Zainteresovaný čitateľ môže nasledovať tieto spojenia s vlastnými “tromi zákonmi architektúry” [13, 14]. Tí predpokladajú nevyhnutnú potrebu hierarchie škálovania, ako sa jednotky spájajú kontrastom a ako je usporiadaný rozsiahly poriadok prostredníctvom symetrie a zosúladenia.

Všetky tieto myšlienky – “pätnásť vlastností” Alexandra, moje “tri zákony”, biofilné vzory, škálovanie pochádzajúce z matematických fraktálov, pravidlá tvorby a organizácie zložitosti – sú navzájom podporujúce doplnkové aspekty novej a komplexnej metódy návrhu. Nový v tom, že sa líšia tak od začiatku 20. -tého modernist storočia a koncom 20. st storočia postmodernista a dekonstruktivistického konštrukčných typológií, ešte nie je skutočne nové, pretože silne súvisí s tradičnými metódami návrhu. Avšak tieto nové dizajnérske nástroje nie sú určené na reprodukciu tradičných budov, ale na vytvorenie nových, inovatívnych štruktúr, ktoré sa prispôsobia ľudskému využitiu a citlivosti.

Fraktálne vzory a bunkové automaty sú schopné vytvoriť nový typ matematického ornamentu. Biofilné informácie sa napodobňujú pomocou farieb, detailov, variácií (rozdelenie symetrie), kriviek a rôznych materiálov v rámci adaptačných pravidiel návrhu. Chýbajúca táto škála váh v organizovanej zložitosti od 1 mm do 20 cm, aj tie zaujímavejšie budovy z posledných niekoľkých desaťročí sú odpojené od malého rozsahu, a teda od dôverného ľudského zážitku.

Neúčinná a pravdepodobne škodlivá zložitosť

Každý dizajnový problém musí organizovať súťažné sily pôsobiace v mnohých rozdielnych mierach: prispôsobenie dizajnu im vytvára nové riešenia, ktoré obsahujú vysoký stupeň organizovanej zložitosti. Táto zložitosť sa vyvíja z procesu adaptácie. Hoci neexistuje jedinečný konečný výsledok, existuje len relatívna hŕstka optimálnych návrhov, ktoré by však mohli vyzerať veľmi odlišne. Všetci majú spoločnú vysokú organizovanú zložitosť, ktorá zohľadňuje štrukturálnu integritu, aktivity a udržateľnosť formy.

Keď namiesto toho vidíme komplexnosť uloženú z dôvodov módy, ktorá nemá nič spoločné s viacerými dizajnovými silami, nie je niečo správne. Budovaná konfigurácia bude vždy v rozpore s normálnymi silami situácie, ktorá sa nikdy nedá uspokojiť. Forma je v rozpore s funkciou. To môže byť podozrenie z homogénnych foriem nadmerne formálneho dizajnu. Niektoré moderné budovy majú jemnejší rozpor, pretože v budovanej podobe je jednoznačne zložitá, ale táto zložitosť je rovnako ľubovoľná pre funkciu ako v minimalistickom prípade. Ale teraz je to klamlivé, pretože “vyzerá” komplexne.

Obr. 10. Ľavá: neorganizovaná zložitosť, vpravená do dizajnu štylistického efektu, je v konflikte so silami systému. PRAVÝ: dizajn, ktorý sa vyvíja z prispôsobenia sa systémovým silám, vytvára organizovanú zložitosť.

Zneužívaná zložitosť má tendenciu byť svojvoľná, náhodná a úmyselná. Pružuje nás, pretože sa snažíme nájsť zmysel, kde nie je prítomný. Existuje ďalšie nebezpečenstvo s injektovanou náhodnou komplexnosťou, pretože ľahko vytvára rušivé nerovnováhy. Naše skúsenosti so symetriami závisia od fyziológie: vertikálna os je viazaná na náš mechanizmus vnútorného ucha, takže naklonené, nevyvážené alebo krútené budovy môžu vyvolať nevoľnosť, poplach a fyziologické ťažkosti.

Záver

Posledné roky priniesli pozoruhodný vývoj v chápaní zložitosti a pri preklade výsledkov z matematiky a vedy do praktických nástrojov navrhovania. Prírodná štruktúra naznačuje potrebu diferenciácie, po ktorej nasleduje kolektívna organizácia vyznačená vysokým stupňom mnohonásobných symetrií. Architektonické dôkazy odhaľujú princíp zlomenej symetrie ako kľúčový prvok budov, ktoré napodobňujú životnú štruktúru.

Je samozrejmé, že individuálny architekt rozhodne, či tieto metódy použije, alebo nie. Mnohí študenti, učitelia a praktici sú bohužiaľ stále viazaní na diktáty “štýlu”, aj keď sa stáva čoraz viac zrejmé, že takýto prístup nevedie k adaptačnej, dlhodobo udržateľnej architektúre. Dúfajme, že mladšia generácia si uvedomuje obrovské príležitosti na nové myslenie v oblasti dizajnu, ktoré je možné dosiahnuť týmto vplyvom z vedy.

Kredity : Všetky výkresy sú podľa autorov.

ĎALŠIE ČÍTANIE Z KNIHY AUTORA

  1. Michael Mehaffy a Nikos Salingaros, “Geometrický fundamentalizmus”, kapitola 9 teórie architektúry , Sustasis Press, 2006.
  2. Nikos Salingaros, ” Kolmogorov-Chaitin Complexity “, Meandering Through Mathematics , september 2012. Reprinted ako kapitola 9 zjednotenej architektonickej teórie , Sustasis Press, 2013.
  3. Nikos Salingaros, “Dokumentácia jazyka formulára a odhad jeho zložitosti”, kapitola 37 zjednotenej teórie architektúry , Sustasis Press, 2013.
  4. Nikos Salingaros, “Život a zložitosť v architektúre z termodynamickej analógie”, kapitola 5 teórie architektúry , Sustasis Press, 2006.
  5. Nikos Salingaros, ” Prečo monotónna opakovanie je neuspokojivá “, Meandering Through Mathematics , september 2011. Reprinted v Cornell University Library Arxiv , september 2011. http://arxiv.org/pdf/1109.1461v1.pdf
  6. Nikos Salingaros, Symmetrie a hodnota ornamentu, Prednáška 9 z Algoritmického udržateľného dizajnu: Dvanásť prednášok o architektúre , Sustasis Press, 2010. Online video prednáška http://zeta.math.utsa.edu/~yxk833/algorithmic.html
  7. Nikos Salingaros, ” Biophilia “, kapitoly 16 a 17 zjednotenej architektonickej teórie , Sustasis Press, 2013.
  8. Nikos Salingaros, “Organizovaná zložitosť a model, ktorý odhaduje život v architektúre”, kapitola 21 Zjednotenej architektonickej teórie , Sustasis Press, 2013.
  9. Nikos Salingaros, “Hierarchická spolupráca v architektúre”, kapitola 3 teórie architektúry , Sustasis Press, 2006.
  10. Nikos Salingaros, “Senzorická hodnota ornamentu”, kapitola 4 Teórie architektúry , Sustasis Press, 2006.
  11. Nikos Salingaros, ” Fraktálne umenie a architektúra znižujú fyziologické stres “, Journal of Biourbanism , zväzok II, č. 2 (2012) strany 11-28. Opakované ako kapitola 26 zjednotenej architektonickej teórie , Sustasis Press, 2013. Pozri tiež kapitoly 24 a 25.
  12. Nikos Salingaros, ” Alexander’s Fifteen Fundamental Properties “, kapitola 19 zjednotenej architektonickej teórie , Sustasis Press, 2013.
  13. Nikos Salingaros, “Univerzálne morfologické pravidlá”, Prednáška 6 z Algoritmického udržateľného dizajnu: Dvanásť prednášok o architektúre , Sustasis Press, 2010. Online video prednáška http://zeta.math.utsa.edu/~yxk833/algorithmic.html
  14. Nikos Salingaros, “Zákony architektúry z pohľadu fyzikov”, kapitola 1 teórie architektúry , Sustasis Press, 2006.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *