摘要：今天，在建筑领域，数字工具——从机器学习到制造技术，从人工智能到大数据——正变得越来越普及。在未来，数字工具会越来越接近我们的身体，让我们在日常生活中更方便地获取数字信息，与虚拟数据和数字信息的交互性和连通性将越来越强。在这种背景下，数字技术的日益普及正从建筑

转自：IMPACT STUDIO

今天，在建筑领域，数字工具——从机器学习到制造技术，从人工智能到大数据——正变得越来越普及。在未来，数字工具会越来越接近我们的身体，让我们在日常生活中更方便地获取数字信息，与虚拟数据和数字信息的交互性和连通性将越来越强。在这种背景下，数字技术的日益普及正从建筑的角度改变我们对世界的理解。数字如何能够帮助创建更公平或更具包容性的新空间模式？数字设计和制造如何创新我们体验建筑环境的方式？数字工具又如何改变我们设计、建造世界的方式，以实现一个更可持续的未来呢？本期小编就带大家走进数字建筑，去畅想一下未来数码新时代会是什么样的~

arch IMPACT STUDIO

01 | 数字体系结构

建筑应该致力于数字化和自动化生产的形式和过程，以促进公平、异质性和包容性的实践，而不是迷失在一个更加同质、隔离和不平等的世界。与此同时，通过利用大规模的数字计算、预测和行为协调，沉闷而危险的建筑工作可以大大改善，从而设计更安全，更敏捷的建筑。

分立的部分作为一个重新组装的多米诺组件

（该案例图片来源：pinterest）

从“第一次数字化转变”开始的大规模定制技术使得建筑师不再认为空间是由固定的元素或物体构成的。现在的技术可以允许终端用户将他们自己的想法嵌入到空间形成的过程中，这远远超过了以前的建造方式。未来的数字体系结构是一种以部分到整体的离散关系来思考的体系结构，它是开放的、可伸缩的、通用的和多用途的。

离散部分的连接矩阵

Alessandro connning - rowland, Chamfer, Unit 19/DCL, 2018

在关于数字材料的跨学科讨论中，离散性允许一组建筑元素在不同的场景中被情境化——也就是说，实现组合-再组合或者分解-再组合。一组离散的构造建筑元素的原型和共性使当代生活的异质性可以影响建筑空间的构成。通过离散的方法，虚拟(事物被设计的方式)和物理(事物被实现的方式)之间的差别变得小得多，设计、制造和装配的方法和过程变得更加具备流线型。

建筑元素和组合矩阵

Julia Baltsavia, i-Architecture，2017

零件组装和铸造建筑体块

Ossama Elkholy，《合作铸造》，2018年

02 | 数字无处不在

从我们用来导航世界的基础设施到我们用来通信的对象，这种根本性的转变并没有在建筑行业中消失。它通过观察该行业内的数字思维的一些关键发展来做到这一点——比如从19世纪晚期到今天，持续强调参数化设计。从广义上讲，参数化设计可以定义为由参数驱动的工作，根据特定的规则影响架构或设计输出。这些发展已经成为设计师使用数字工具(包括软件和制造技术)设计和生产建筑的内在方式。

Mamou-Mani, 'Galaxia-Burning Man Temple', 2018.

(https://www.re-thinkingthefuture.com)

一个使用Grasshopper创建的项目。它是由来自世界各地的140名志愿者，由400个模块在现场折叠和组装而成。

在20世纪80年代末和90年代初，随着用数字工具设计的复杂形式在建筑行业中变得越来越普遍，计算工具不仅在设计过程中变得更加重要，而且在图纸的制作中也变得更加重要。

Biozentrum项目的设计灵感来自于生物过程，使用四个环环相扣的彩色编码几何图形来象征成对的DNA编码及其复制、转录和翻译过程。使用计算机使建筑师能够制作出表达所谓形态的图象，探索可能的设计方案。该项目关注的是单体的生成，将计算机引入了设计过程，这允许以一种以前在建筑设计中从未见过的方式进行重复、差异化和适应性的形式制作。

Biozentrum -生物中心设计概念，1987

(图片来源：pinterest)

03 | 数字体系结构迈向新的“数字建筑”

数字化思维、数字化工具和数字化技术对今天和未来的所有人都是极其重要的。正如建筑师Valentin Soana所说，建筑设计中的数字化使得“建筑过程可以通过人与机器的密切合作而出现新系统”。

技术将帮助我们更好地理解社会动力学、材料、结构系统和形成过程。除了生产力的提高，我们还将重新思考我们的生活方式和决策方式，以及最终如何表达我们建造的环境。这种关于数字技术力量和建筑环境的透明度和公开性对于更好地服务于所有人和设计一个更公平的世界是十分必要的。

PS1 MOMA馆，2005年 阿隆索将计算机视为实现预期形式的工具

04 | 数字科技影响设计

数字科技尝试去探索结构的新性能，在保证足够的载荷分布的同时最大限度地减少材料的使用。它涉及的范围很广，但其中心思想就是通过现代和未来计算工具实现建筑层面的结构优化，探索新的空间模式。接下面我们通过几个具体案例来感受一下数字科技在建筑设计中的运用。

4.1 机场数字化扩建工程

斯特凡·里特设计了一个扩建拉脱维亚里加国际机场的提案。该项目的建筑效果基于三种不同的表面质量(包覆建筑单体、半透明立面和暴露桁架)，这三种表面质量由具有强烈构造表达的几何系统组成。其结果是表面图形与几何体积并置的同时感知建筑张力。建筑变成了一种美学体验，在整个空间中展现。

该航站楼是里加国际机场的延伸部分。建筑集中在屋顶上——创造一个人造的数字天空，通过它的起伏来调节大厅的空间。几何图形在最慢的流通点收缩，并向两个门臂扩展，从而扩大了流通流量，并同时确定了建筑物中乘客的方向。通过屋顶的覆盖图案，主厅被分为地面侧和空气侧流通区，并被取代墙壁的“假柱”分割成不同空间。屋顶为转机乘客提供了更长等待时间的空间，并有一种半水下摄像机的氛围——向下看航站楼大厅，穿过建筑，从屋顶向上看飞机起飞和降落。

(图片来源：https://www.suckerpunchdaily.com)

4.2 数字怪诞

该设计通过开发基于纯几何过程的合成策略，探索建筑中不可见的分辨率和拓扑复杂性。利用算法使得设计过程在预期和意外之间、控制和随性之间达成了微妙的平衡。通过研究可以发现，这些算法是确定性的，但结果不一定是可预见的。这些过程可以设计出真正令人惊讶的地形，远远超出人们传统的想象。

“数字怪诞”介于混乱和秩序之间，既有自然的也有人工的。作为一个虚构的叙事空间，项目关注数字技术表现形式的潜力。它考察了这些技术带来的新的空间体验。计算设计和附加制造的结合会导致非标准化、高度差异化和空间复杂的体系结构。

在基本级别上，算法用于通过逐渐细化和丰富简单的输入形式来生成房间功能。一个形体的表面被分成更小的表面，这些表面又被一次又一次地分开。通过改变分割比，人们可以控制形状的几何形状。使用这个简单的过程，只需几个细分步骤，就可以创建出惊人复杂的几何图形。

一个过程——无尽的排列

接着获得最大的表面清晰度以创造体积深度。与传统的建筑设计过程不同，这里使用一个单一的过程来塑造整体的形式，并创造微小的表面细节。这种程序性表达可用于创建超出触觉和视觉感知阈值的特征。

感知门槛上的信息——无限的尺度

最终设计成果是第一个完全由3D印刷砂岩构建的人体尺度沉浸式空间。它的几何形状是通过定制的算法设计的。这些3D打印的砖块可以在以前看不到的细节层次上形成表面。在内部，它们是部分中空的，具有内部结构，会根据力的流动减少材料。材料厚度也随着它们在结构中的位置以及它们需要承受的载荷而变化。

整体结构和单块砖的示意图

建筑细节可以达到人类感知的极限。项目将附加数字制造技术带到了真正的建筑规模中，呈现出一种完全沉浸式的、坚固的、人体尺度的封闭结构。

(该案例图片来源：https://http://estudioindesign.blogspot.com/)

4.3 数字计算和材料重新诠释

虽然数字计算方法已越来越多地被纳入建筑和工业设计过程，但它们在景观建筑和地形建模中的应用相对来说还是新生事物。该项目是计算驱动的几何图形在物理景观设计中的潜在应用的一个例子，在这种情况下，旨在能够在历史街区重新设计一个城市公园，并同时保留过去的记忆。

滨海广场以前是多伦多繁忙港口的一部分，以铁路线、码头和工业建筑为特色。位于多伦多老城区，该地块坐落在历史悠久的圣劳伦斯市场和复兴的酿酒区之间，而紧邻的街区是北美最成功的公共住房项目之一。该项目为公共城市空间的形式、表现和社会职业方面提供了新的可能性。

使用数字计算创建了一个抽象原型，其几何图形被转换到场地上，以生成新的地形、非线性循环和最终的城市场地设计。原型的横截面被用来在硬表面和软表面的交叉点上表达新的形式可能性。这些形式上的可能性随后被材料所定义，使传统材料呈现出新的方向和应用。

设计创造了一个独特的地方，人们可以在这里漫步。通过在场地上强加一个强有力的三角形几何图形，创造了非常独特的空间，以及一个非线性的内部循环模式，这两者都扩展了空间和时间体验。同时对过去的铁路线进行了重新设计，沿着滨海大道建造了一条木板路，将它作为一条主要通道来纪念过去，提升了滨海大道的用途以及它在当代城市化背景下的功能。

砖块是不同计算区域之间的统一元素，并被重新配置为游戏空间和铺面表面，这些空间和铺面表面的几何形状是动态的，但由于其纹理而具有减速效果，吸引所有年龄的游客尽可能长时间地呆在公园里。当砖块在同一水平面时，它是正交的；在有斜坡和向水景移动的地方，它呈现不同的角度。枫香树的整体种植模式支撑着新的木制长廊的线性区域，并作为场地其余部分的种植基础。

(该案例图片来源：https://worldlandscapearchitect.com)

4.4 数字艺术博物馆

整个项目从乌托邦的角度来思考，而不是去回应任何具体的建筑要求，最终的解决方案是创造一个完全开放的空间，而非外部环境封闭的建筑。它可以存储在一个连接到互联网的服务器中，对任何人、任何地方开放。这个设计是对大众意义上的数码建筑的畅想，是其成为一种科技产物，去储存、更新、交流信息。

项目旨在设计成为一个“元博物馆”，允许世界各地的人们上传和提交他们自己的装置、视频文件、讨论，并通过博物馆的信封，返回到各个城市。作为一个大型公共展览，它还可以在其虚拟网站上重新提交信息，起到更新的作用。

随着数字化科技的进步，建筑变得比以往任何时候都更加抽象。新的问题不在于这种数字技术如何为设计提供信息，而在于如何实现它。数字科技的发展给建筑带来了许多好处，包括基于时间和复杂双曲率的实现。然而，尽管这为建筑师提供了新的技术和方法，建筑仍然是一种基本的物质实践。这也是同学们在设计过程中应该着重注意的，不管是在设计中使用这些计算工具或利用参数化，还是在设计理念内融入自动化和离散矩阵的概念，都应该注意最终设计成果的表达，是想要通过这样的方式实现建筑与人的互动，创新动态空间模式还是创造更绿色的建造方式等。通过这篇文章对于数字建筑相关概念的概括和案例分析，希望大家在想要运用更多未来科技元素的同时，能够更多的思考这些东西可以带给建筑什么影响，带给人们和环境、社会什么好处。

REFERENCE

Woodbury, R. (2010). Elements of parametric design.

Jabi, W. (2013). Parametric design for architecture. Laurence King Publishing.

Myung, S., & Han, S. (2001). Knowledge-based parametric design of mechanical products based on configuration design method. Expert Systems with applications, 21(2), 99-107.

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来源：走在十字路口啊