《建筑生成學(xué)基礎(chǔ)教程》課件生成基礎(chǔ)2

1、The Basic of Architectural Generating建筑生成學(xué)基礎(chǔ)教程 （1）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 同濟(jì)大學(xué)建筑學(xué)教學(xué)的總體目標(biāo)是培養(yǎng)具有職業(yè)素質(zhì)，同時(shí)具有創(chuàng)新精神的復(fù)合型人才，不同于以建筑類型為主的教學(xué)模式，同濟(jì)的基礎(chǔ)教學(xué)主要是建立在對(duì)建筑本質(zhì)認(rèn)知的基礎(chǔ)上，“以建筑設(shè)計(jì)方法論作為核心來建構(gòu)教學(xué)活動(dòng)”。 1，建筑教學(xué)方法論層面： 同濟(jì)大學(xué)建筑學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)的四個(gè)學(xué)期各有側(cè)重點(diǎn)，從基礎(chǔ)教學(xué)綱要中可以看出，這四個(gè)學(xué)期又可分為一年級(jí)的分項(xiàng)基礎(chǔ)訓(xùn)練階段和二年級(jí)下學(xué)期的建筑綜合設(shè)計(jì)階段，為此二年級(jí)上學(xué)期的教學(xué)就自然定位于是從一年級(jí)的分項(xiàng)基礎(chǔ)訓(xùn)練向二年級(jí)下學(xué)期的建筑設(shè)

2、計(jì)的過渡階段，即從分項(xiàng)訓(xùn)練到設(shè)計(jì)綜合。 從分項(xiàng)訓(xùn)練到設(shè)計(jì)綜合這個(gè)過程就“教學(xué)方法論”層面而言，并非是在教學(xué)中，我們將各種分項(xiàng)訓(xùn)練通過簡單疊加就能讓學(xué)生自動(dòng)獲得建筑設(shè)計(jì)的系統(tǒng)知識(shí)，而是需要讓學(xué)生“重新審視”這些分項(xiàng)訓(xùn)練內(nèi)容之間的相互關(guān)聯(lián)，逐漸掌握從簡單到復(fù)雜的設(shè)計(jì)方法，隨著時(shí)間的推移和經(jīng)驗(yàn)的積累，讓學(xué)生“自我建構(gòu)”其系統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)知識(shí)體系，這種具有歷時(shí)性特點(diǎn)的知識(shí)建構(gòu)過程我們將其描述為“生成性”的而非“構(gòu)成性”的教學(xué)過程。ARCITECTURAL GENERATINGTONGJI UNIVERSITY CAUP（一）建立以“生成”觀念為核心的教學(xué)體系A(chǔ)RCITECTURAL GENERATING

3、TONGJI UNIVERSITY CAUP2，建筑設(shè)計(jì)方法層面： 從分項(xiàng)訓(xùn)練到設(shè)計(jì)綜合這個(gè)過程就“建筑設(shè)計(jì)方法”層面而言，我們也未必將建筑學(xué)的各要素（空間、結(jié)構(gòu)、功能、形態(tài)、場地、文脈等）通過簡單疊加就能讓學(xué)生“構(gòu)成”完整的設(shè)計(jì)知識(shí)體系，而是需要讓學(xué)生從這些“要素之間的關(guān)系”入手，了解“各要素之間相互作用”的機(jī)制，逐漸掌握“各要素之間協(xié)同演進(jìn)”的方法和步驟，最終生成建筑形態(tài)，這個(gè)同樣具有歷時(shí)性特征、從局部的簡單關(guān)系到整體復(fù)雜性的設(shè)計(jì)過程也是“生成性”的而非“構(gòu)成性”的。 因此，無論是從“教學(xué)方法論”層面還是具體的“建筑設(shè)計(jì)方法”層面，建立以“生成”觀念為核心的教學(xué)體系經(jīng)過這幾年來的教學(xué)實(shí)踐，

4、已經(jīng)成為同濟(jì)大學(xué)二年級(jí)上學(xué)期基礎(chǔ)教學(xué)的重要組成部分（一）建立以“生成”觀念為核心的教學(xué)體系A(chǔ)RCITECTURAL GENERATINGTONGJI UNIVERSITY CAUP 模型是一個(gè)實(shí)驗(yàn)性的理想化的結(jié)構(gòu)，被用來作為測試的設(shè)備 美國傳統(tǒng)字典（American Heritage Dictionary） 從某種意義上講，所有的科學(xué)都是以模型為基礎(chǔ)的。牛頓和麥克斯韋方程模擬了整個(gè)物理世界，人們可以利用這個(gè)模型推斷出事物發(fā)展的結(jié)果，并且做出預(yù)測。同樣，我們也可以通過建立一個(gè)這樣的模型，讓設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)的過程中，建構(gòu)其自我的設(shè)計(jì)體系，并以此模型與現(xiàn)實(shí)世界相對(duì)應(yīng)。因此，搭建一個(gè)“生成模型”就成為我們

5、設(shè)計(jì)的平臺(tái)。(二）建構(gòu)以“生成模型”為平臺(tái)的設(shè)計(jì)框架ARCITECTURAL GENERATINGTONGJI UNIVERSITY CAUP 主體 以“生成”觀念為核心的建筑生成模型，主要是通過其中“具有決策能力的個(gè)體”間的相互作用來進(jìn)行描述的。 在建筑設(shè)計(jì)中，我們可以將建筑的環(huán)境、建筑本身以及其內(nèi)部人的活動(dòng)看作是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)。在這里，建筑內(nèi)的不同空間、不同的個(gè)體以及各種環(huán)境要素等是其組成部分，這些要素之間存在很強(qiáng)的相互耦合作用。因此我們可以通過生成模型的“多主體代理系統(tǒng)”加以模擬。當(dāng)我們?cè)噲D給生成設(shè)計(jì)這個(gè)系統(tǒng)建模時(shí)，這些個(gè)體就被稱為“主體”，生成設(shè)計(jì)的模型也就被稱為基于“主體”的模型。 由

6、此，建筑設(shè)計(jì)生成系統(tǒng)可以被看做是由多個(gè)相互作用的“主體”組成的系統(tǒng)，其中的主體具有一定的自治性，能夠根據(jù)自己周邊的情況決定其行為。這樣的系統(tǒng)可以隨時(shí)間逐步迭代，呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)和一定程度的自組織性，成為一種預(yù)測和系統(tǒng)優(yōu)化的途徑。 1，基于主體的模型： ARCITECTURAL GENERATINGTONGJI UNIVERSITY CAUP 主體 然而，在生成設(shè)計(jì)中，僅僅是物質(zhì)性的要素，如“空間”本身是沒有自主決策能力的，因此我們?cè)谏审w系中需要把“空間”這個(gè)概念進(jìn)行延伸，既將設(shè)計(jì)者投射到“空間”實(shí)體上的“意識(shí)”也作為“空間”集合的一部分，也就是說，可以將空間構(gòu)成的規(guī)律以及人對(duì)空間的感知等這些客觀和主

7、觀因素也作為“空間”概念的組成部分，這樣的“空間集合”因?yàn)橛辛嗽O(shè)計(jì)者主觀意識(shí)的參與，因此也就具有了能動(dòng)性，在生成設(shè)計(jì)的過程中就可以和其它相同類型的要素集合進(jìn)行相互作用，為此，我們將包含了“物質(zhì)性空間”和設(shè)計(jì)者的“空間意識(shí)”的“集合”稱為“空間主體”。物質(zhì)性的空間：空間大小、方向、位置、形狀、色彩、肌理等空間意識(shí)：空間體驗(yàn)、視覺心理、組織方式、經(jīng)驗(yàn)歷史、認(rèn)知模式等 1，基于主體的模型： ARCITECTURAL GENERATINGTONGJI UNIVERSITY CAUP 規(guī)則 在生成模型中，具有能動(dòng)性的“空間意識(shí)”其實(shí)是設(shè)計(jì)者認(rèn)知物質(zhì)性空間的一種圖式，為了方便地對(duì)這種圖式進(jìn)行描述，我們引入

8、“規(guī)則”的概念。所謂“規(guī)則”，就是設(shè)計(jì)者將對(duì)空間的認(rèn)知，如空間構(gòu)成的規(guī)律、空間感知的體驗(yàn)以及空間歷史的認(rèn)同等通過條文的形式確定下來，具有一定的客觀性和普遍性，同時(shí)對(duì)空間的屬性和行為也具有一定的制約性。因此，在生成模型中，我們將主體的行為看成是由一組“規(guī)則”決定的。 但這里需要聲明的是，在定義這些“規(guī)則”時(shí)，我們的意圖并不是宣稱我們能夠在真實(shí)世界中明確地找出這些主體的“規(guī)則”，“規(guī)則”只不過是用來在生成設(shè)計(jì)過程中選擇一種描述主體的策略。 空間規(guī)則：空間單元的構(gòu)成方式（圍合、設(shè)立、覆蓋、凹、凸、架起、肌理等） 空間單元的關(guān)系（并置、交融、包含等） 空間組織方式（序列、并列、主從等）1，基于主體的模

9、型： ARCITECTURAL GENERATINGTONGJI UNIVERSITY CAUP 適應(yīng)性 對(duì)于一個(gè)給定的主體，我們能夠得到包含一系列規(guī)則類型的集合，但在生成設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，我們并非需要用到所有的規(guī)則，我們只會(huì)選擇一些和生成設(shè)計(jì)當(dāng)前狀態(tài)有關(guān)的規(guī)則，因此從這個(gè)角度講：生成設(shè)計(jì)的空間主體，并非是指真正的空間，因?yàn)槲覀兯x擇的空間規(guī)則是有限的、不完全的，因此，空間主體其實(shí)是一種空間的“代理”，為此我們也將主體成為“代理主體”（agent）一個(gè)經(jīng)濟(jì)學(xué)中具有自主性的個(gè)體。 在生成設(shè)計(jì)所描述主體的一系列規(guī)則的集合中，我們將具有“適應(yīng)”能力的規(guī)則放在了首位。從生物學(xué)角度說，“適應(yīng)”是生物體調(diào)整自己

10、以適合環(huán)境的過程。粗略地說，生物體結(jié)構(gòu)的變化是經(jīng)驗(yàn)引導(dǎo)的結(jié)果，因此隨著時(shí)間的推移，生物體將更好地利用環(huán)境達(dá)到自己的目的。同樣，在生成模型中，任何特定的主體所處環(huán)境的主要部分，都由其他主體所組成，因此，任何主體在適應(yīng)上所做的努力就是通過調(diào)整自身的結(jié)構(gòu)去適應(yīng)別的主體，同時(shí)也更好地利用其他主體的資源以最終達(dá)成自身的目的，否則，主體間的關(guān)系達(dá)不成和解，就意味著生成模型的解體，設(shè)計(jì)過程的中斷。因此，我們可以將生成設(shè)計(jì)模型看成是由規(guī)則描述的，相互作用的主體組成的系統(tǒng)。這些主體隨著時(shí)間的進(jìn)程，靠不斷變換其規(guī)則來相互適應(yīng) 。1，基于主體的模型： ARCITECTURAL GENERATINGTONGJI UN

11、IVERSITY CAUP 動(dòng)態(tài)生成過程 生成模型是由規(guī)則描述的，相互作用的主體組成的系統(tǒng)，這些主體隨著隨時(shí)間逐步迭代，靠不斷變換其規(guī)則來相互適應(yīng)，因此，設(shè)計(jì)的生成過程具有典型的歷時(shí)性特征，我們所建立的生成模型其實(shí)是一種動(dòng)態(tài)的模型。 由于模型是動(dòng)態(tài)的，所以我們將設(shè)計(jì)稱之為“過程”；支撐這個(gè)模型的機(jī)制“生成”了動(dòng)態(tài)的行為；而事先規(guī)定好的機(jī)制間的相互作用“約束”或“限制”了這種可能性，就像游戲的規(guī)則約束了可能的棋局一樣，因此，生成模型的過程我們將其稱為“受限生成過程”：首先，“受限生成過程”將由一系列狀態(tài)所定義，按照系統(tǒng)的迭代周期，每個(gè)周期又可分為“初始狀態(tài)、衍生狀態(tài)和臨界狀態(tài)”三個(gè)階段。相應(yīng)地，

12、主體也將隨著系統(tǒng)狀態(tài)的演化，經(jīng)歷“元主體、衍生主體和介主體”三個(gè)階段。在受限生成過程中，系統(tǒng)將從一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換為另一個(gè)狀態(tài)，為此，每個(gè)狀態(tài)我們都用相應(yīng)的規(guī)則來定義該狀態(tài)下的主體，隨著主體的迭代，規(guī)則依據(jù)“適應(yīng)性”來不斷進(jìn)行調(diào)整，并衍生出新的規(guī)則。2，受限生成過程ARCITECTURAL GENERATINGTONGJI UNIVERSITY CAUP 機(jī)制 規(guī)則的“適應(yīng)性衍生”是生成設(shè)計(jì)得以進(jìn)行的根本，為了揭示規(guī)則變化的深層結(jié)構(gòu)，我們借用“機(jī)制”來描述規(guī)則衍生的過程。 “機(jī)制”就是規(guī)則的“生成器”，它的作用原理就是不斷調(diào)整規(guī)則，改變規(guī)則，并輸出規(guī)則。正是“機(jī)制”讓不同的規(guī)則發(fā)生相互的作用，從而產(chǎn)

13、生了主體間復(fù)雜的有組織的行為，并最終構(gòu)成了一個(gè)完整的受限生成過程。 有鑒于此，受限生成過程可以通過“機(jī)制”來這樣描述：首先，“機(jī)制”可分為使主體發(fā)生變化的“轉(zhuǎn)換機(jī)制”和對(duì)主體進(jìn)行評(píng)估的“評(píng)價(jià)機(jī)制”兩種類型。系統(tǒng)的初始狀態(tài)：“機(jī)制”根據(jù)其它主體的行為（或信息）作出反應(yīng)，使元主體的規(guī)則對(duì)輸入進(jìn)行接受；系統(tǒng)的衍生狀態(tài)：“機(jī)制”使元主體的規(guī)則來對(duì)輸入的信息進(jìn)行處理，并產(chǎn)生新的規(guī)則，衍生出新的主體；系統(tǒng)的臨界狀態(tài)：“機(jī)制”通過新的規(guī)則將衍生主體的行為（或信息）輸出給其它主體，以便其它主體也作 出相應(yīng)地調(diào)整，并暫時(shí)達(dá)成系統(tǒng)中各主體相對(duì)穩(wěn)定的臨界狀態(tài)。新的迭代周期： 系統(tǒng)到達(dá)暫時(shí)的穩(wěn)定狀態(tài)后，通過系統(tǒng)的“評(píng)

14、價(jià)機(jī)制”對(duì)各主體的“效能”進(jìn)行評(píng)估，并標(biāo) 示信用等級(jí)，同時(shí)將進(jìn)一步通過向系統(tǒng) “相關(guān)”主體輸入新的信息，使其作出進(jìn)一步反 應(yīng)，從而激活下一輪的初始狀態(tài)。2，受限生成過程ARCITECTURAL GENERATINGTONGJI UNIVERSITY CAUPARCITECTURAL GENERATINGTONGJI UNIVERSITY CAUPARCITECTURAL GENERATINGTONGJI UNIVERSITY CAUPARCITECTURAL GENERATINGTONGJI UNIVERSITY CAUP元主體空間ARCITECTURAL GENERATINGTONGJI U

15、NIVERSITY CAUPARCITECTURAL GENERATINGTONGJI UNIVERSITY CAUPARCITECTURAL GENERATINGTONGJI UNIVERSITY CAUPARCITECTURAL GENERATINGTONGJI UNIVERSITY CAUPARCITECTURAL GENERATINGTONGJI UNIVERSITY CAUPARCITECTURAL GENERATINGTONGJI UNIVERSITY CAUPARCITECTURAL GENERATINGTONGJI UNIVERSITY CAUPARCITECTURAL GEN

16、ERATINGTONGJI UNIVERSITY CAUPARCITECTURAL GENERATINGTONGJI UNIVERSITY CAUPARCITECTURAL GENERATINGTONGJI UNIVERSITY CAUPARCITECTURAL GENERATINGTONGJI UNIVERSITY CAUPARCITECTURAL GENERATINGTONGJI UNIVERSITY CAUPARCITECTURAL GENERATINGTONGJI UNIVERSITY CAUPARCITECTURAL GENERATINGTONGJI UNIVERSITY CAUPA

17、RCITECTURAL GENERATINGTONGJI UNIVERSITY CAUPARCITECTURAL GENERATINGTONGJI UNIVERSITY CAUPARCITECTURAL GENERATINGTONGJI UNIVERSITY CAUPARCITECTURAL GENERATINGTONGJI UNIVERSITY CAUPARCITECTURAL GENERATINGTONGJI UNIVERSITY CAUPARCITECTURAL GENERATINGTONGJI UNIVERSITY CAUP生成設(shè)計(jì) （一） 建立以“生成”觀念為核心的教學(xué)體系 2，建筑

18、設(shè)計(jì)方法層面： 從分項(xiàng)訓(xùn)練到設(shè)計(jì)綜合這個(gè)過程就“建筑設(shè)計(jì)方法”層面而言，我們也未必將建筑學(xué)的各要素（空間、結(jié)構(gòu)、功能、形態(tài)、場地、文脈等）通過簡單疊加就能讓學(xué)生“構(gòu)成”完整的設(shè)計(jì)知識(shí)體系，而是需要讓學(xué)生從這些“要素之間的關(guān)系”入手，了解“各要素之間相互作用”的機(jī)制，逐漸掌握“各要素之間協(xié)同演進(jìn)”的方法和步驟，最終生成建筑形態(tài)，這個(gè)同樣具有歷時(shí)性特征、從局部的簡單關(guān)系到整體復(fù)雜性的設(shè)計(jì)過程也是“生成性”的而非“構(gòu)成性”的。 因此，無論是從“教學(xué)方法論”層面還是具體的“建筑設(shè)計(jì)方法”層面，建立以“生成”觀念為核心的教學(xué)體系經(jīng)過這幾年來的教學(xué)實(shí)踐，已經(jīng)成為同濟(jì)大學(xué)二年級(jí)上學(xué)期基礎(chǔ)教學(xué)的重要組成部分生成設(shè)計(jì) （二）生成設(shè)計(jì)教學(xué)體系內(nèi)容概況1，教學(xué)的目的 教學(xué)的主要目的就是幫助學(xué)生建構(gòu)“生成設(shè)計(jì)模型”， 讓學(xué)生在掌握建筑學(xué)各要素構(gòu)成“規(guī)則”的基礎(chǔ)上，從各要素之間的“關(guān)系”入手，了解各要素之間相互作用的“機(jī)制”，逐漸掌握各要素之間“協(xié)同演進(jìn)”的方法和步驟，學(xué)會(huì)對(duì)階