徐卫国 XU WEIGUO


数字新锐---正在涌现的中国新一代建筑师

Digital Avant-garde---Emerging architects in China


摘要

数字设计技术像种子基因正在催生新一代中国建筑师，文章介绍了近年涌现的部分数字新锐建筑师的建筑作品，并阐述了他们的设计世界观、设计方法、设计理论及建筑文化态度。

关键词

数字建筑师；非线性；参数化；数字建构学；第三种文化态度



ABSTRACT
Digital design techniques are catalyzing the emerging of Chinese newgeneration of architects as seed-gene.The article includes the briefintroduction to the works of the new generation,and the explanation to theirdesign philosophy,design methodology,design theory and their cultural attitude.
KEY WORDS
Digital architect, Non-linear, Parametric,Digital tectonics, Thirdcultural attitude


“当杰克把一粒种子种到地里时，一棵美丽的蔓藤葡出现了，慢慢地它变为一棵成熟的巨大的葡萄树。” John Holland在《涌现——从混沌到有序》一书的开篇就这样写道[1]。复杂的葡萄树是由简单的种子发展而来的,这是因为种子的基因使植物的生化作用按某种规则一步步展开,从而决定了植物有机体成长发育成复杂的葡萄树，从种子到葡萄树的过程是一种“涌现”现象。涌现指组成复杂整体的个体遵守简单的相同规则，并相互作用，结果形成复杂的集群有序行为，不仅仅葡萄树的生成过程是一种涌现现象，鸟群，蚁群、神经系统、免疫系统、互联网、甚至是人类社会的经济,都有这样相似的涌现现象。

今天，在中国建筑界也正在发生着这样一种涌现现象，这就是某些媒体把它称作“新锐建筑师”的涌现，他们的作品展现了一种前所未有的图景和朝气，尽管在某种程度上与美国及欧洲九十年代末出现的当今先锋建筑师的作品有点相似，但是，他们的作品显然不是来自欧美建筑师的作品，而是掌握了与西方建筑师一样的技术工具---计算机数字设计技术,他们用数字技术创造了建筑新景象。数字技术就像葡萄树的种子基因一样，使新一代建筑师遵守相同的规则，催生着中国建筑的未来。这一次中国建筑师与西方建筑师站在同一起跑线上，并表现出足够的自信和实力，正试图跑到领先位置。有趣的是，这些建筑师所用的设计方法是软件生成法，它来自生物生成建模技术，而生物建模的重要理论正是涌现理论。因此，新一代建筑师正是以涌现理论导致了自身的涌现。

这一涌现正由越来越多的建筑师及其作品参与其中，并不断发生相互之间的链接反映，将形成一场蓬勃的建筑运动。UFO（邵韦平，刘宇光，李干）设计的凤凰北京国际媒体中心（图1）探索了运用软件参数化技术进行几何逻辑系统控制来生成及建构不规则建筑形体，创造了参数化技术条件下系统的施工图设计及输出方法；XWG（徐卫国，徐丰，黄尉欣）设计的邯郸规划展览馆（图2）用最小表面公式在mathematica软件平台上生成建筑形体，并与结构及材料专业合作，试图用纤维增强复合材料分块加工构件,并连接成整体来建造复杂形体；HHD-FUN(王振飞，王鹿鸣)设计的天津于家堡工程指挥中心（图3）通过脚本程序及参数化控制将建筑内部使用要求，立面采光率信息，以及观景效果等因素综合作用，生成了从开放到相对封闭的连续变化的景窗立面，并尝试用程序自动生成施工图纸；竖梁社（宋刚，钟冠球，肖明慧）热衷于运用数字技术及数控设备进行非线性形体实物加工研究及建造实验，他们设计建造的“等高线墙”（图4）是在软件中提取了荷兰建筑师Aldo Van Eyck设计中的抽象几何形式，并转化成一系列的等高线，然后用数控铣床加工木材建造出来，这一实验探讨了数字生成及数控加工中数字美学的表现；同济大学袁烽及潘凌飞在j-office的“绸墙”（图5）设计中，借助软件参数化技术控制曲线线型，从而确定空心混凝土砌块砖的连续变化的定位，建造完成的墙体呈现出如同织物般柔软、褶皱的效果，在这里，数字技术使得砌墙这一建筑的基本操作变成充满诗意的建构行为；纯粹建筑（Pure）的施国平在英国利物浦mersey观光塔（图6）设计竞赛中，运用数字技术模拟mersey 河的潮汐规律，创造了一个以观光塔为主体、多条路径和自然风景斑块相互交织的地景公园；此外，水晶石设计中心（张晓奕，朱元华，孙屹），西安替木（井敏飞，叶飞，庞嶔，王东等），XD(徐东昕)等不断涌现的年轻建筑事务所对新兴的数字技术充满热情，并正用它来实现各自的建筑理想（图7，8，9）[2]。
另外，作为这一数字设计现象重要组成部分，建筑学院内教师指导学生所做的设计探索，在设计方法，思想理论，生形逻辑，软件工具，实物建构等方面对于这一设计的发展起到推动作用，并同时为这一涌现的不断持续积蓄了力量。继清华大学建筑学院2004年设立非线性建筑设计课程之后，近年来又有同济大学，湖南大学，西安建筑科技大学，中央美院,华南理工大学，华中科技大学，哈尔滨建筑大学等建筑学院或建筑系设立这类设计课程或设计专题，建筑教育正在为满足建筑实践的要求而调整教育方向（图10，11，12，13，14，15）[3]。
这种象根茎植物一样正蔓延生长在中国建筑界的设计现象，随着数字技术工具的深入开发，大学教育的系统发展，年轻一代建筑师满怀豪情及理想的积极开拓，必将展现崭新的未来中国建筑世界。



非线性建筑世界观

这些数字新锐们与传统建筑师根本的区别在于建筑设计世界观的不同，他们把建筑物，建筑周边的自然及人文环境，以及使用建筑的人，三位一体作为整体来设计，并以动态及变化的观点看待环境及人的活动，试图把建筑塑造成为环境影响及人的行为要求的物质实体。上述王振飞的于家堡项目正是以自然界光线的变化以及内部使用对采光不同的要求塑造了建筑立面[4]；XWG的北京奥运村玲珑塔室内顶棚使用镜面不锈钢、亚克力透光体、及亚克力灯具三种材料，反射、透射、照射环境光色，创造了室内室外、人工自然交织融合的空间(图16)[5]；水晶石张晓奕设计的世博会河南馆表现了人们列队游行的动态场面[6]。

这是一种非线性的建筑设计世界观，“非线性”即不是“线性”的，所谓线性，指两个变量之间可用直角坐标中一段直线表示的一种关系，在科学发展早期，人们首先以线性关系来近似地认识自然事物，牛顿现代科学一直在线性范围内发展求解，并形成经典。但不幸的是“大自然无情地是非线性的”，线性关系其实只是对少数简单非线性自然现象的一种理论近似，“非线性”才是自然界的真实特征。各个学科领域对非线性问题的研究统称为非线性科学，它研究自然界动态、自由、不规则、自组织、远离平衡状态的现象，“尽管科学家们对非线性理论还未达成一致的看法，但是，非线性科学所揭示出的关于宇宙的事实让人类认识到宇宙其实要比牛顿、达尔文及其他人设想的更具活力、更自由、更开放、更具自组织性”[7]。非线性建筑观念则是以非线性科学的态度和方法处理建筑设计问题，因而，数字新锐们其实是站在科学的前沿，以更科学及逻辑理性的态度和方法进行今天的建筑设计。



参数化设计及软件生成方法

数字新锐们得益于计算机软件技术在设计上的运用，采用了全新的建筑设计方法，这就是参数化设计及软件生成方法。参数化设计其实就是参变量化设计，也就是把建筑设计参变量化，即建筑设计是受参变量控制的，每个参变量控制或表明设计结果的某种重要性质，改变参变量的值会改变设计结果。在这里，他们把影响设计的主要因素看成参变量，也就是把设计要求看成参数，并找到某种规则或关系把某些设计要求结合在一起，随着设计要求的变化，设计结果也呈现出多种结果，由于最终的建筑建造只要求一个设计结果，因而，设计过程又是一个求最大值，最优值，最适当的值的过程。

在参数化设计过程中，最重要的技术环节在于如何把设计要求通过规则或关系转化成形态、以此形态作为设计结果，这一技术环节就是软件生成法，软件生成主要取决于算法及程序，算法是一系列按顺序组织在一起的逻辑判断和操作，即指令，它们共同完成某个特定的任务；用计算机语言把算法表现在计算机上就形成程序，算法加程序就是软件。因而软件生成就是在计算机上的算法生成，新锐们其实是通过某种算法（即规则或关系）用计算机语言生成建筑形体。尽管他们有时用已有软件的菜单直接找形、或脚本语言找形(如MAYA的MEL语言)，有时用某些图形化的程序编辑器找形（如grasshoper），有时又通过编程描述规则找形，但这些方式背后都是计算机语言化的算法在起作用。算法明确表现了建筑师选取建筑形态的原因，因而，建筑设计的过程更合理更科学。
数字建构学

传统的建构理论（Tectonics）世纪之交的几年曾作为武器帮助中国青年建筑师冲破了西方建筑文化及中国传统建筑文化的双重束缚，使建筑设计从作为意识形态的工具还原到作为解决基本建造问题的过程，建筑设计真正具有了纯粹的职业性特性[8]。建构意指建筑的建造应该表现结构、材料及其构造关系，建造的最终形式要充分地表现结构及构造逻辑。但是，按照传统建构理论，无论西方建筑师还是中国青年建筑师，他们只能在人类已掌握的结构体系以及材料构造技术条件下表现最终形式，他们必须屈从于结构及材料、被动地表现形式，因而，尽管最终形式具有自然美的特征，但是，最终形式是有限的、简单的、刻板的。

然而，数字新锐们运用数字技术使传统建构理论的精神得到最大程度的表现。上述邵韦平的凤凰媒体中心外表皮优美的线型正是结构构件，结构之间的采光玻璃幕由渐变的窗户构造而成，这里外表形式与结构及构造是合二为一的；宋刚的“等高线墙”的曲面形式明显清晰地展示着构成它的水平的木构件，形式与构造密不可分。不仅于此,其他人的作品也一样,最终形式表现了结构关系及构造连接，并且，形式生动、复杂、具有创造性。这是因为数字建构给他们带来了可以表现建构精神的无限潜力，数字建构包含在计算机内通过算法生成形体以及依靠数控设备加工构件，事实上，计算机生形的时候已经具有了建构逻辑，当把这一建构逻辑作为实际建造的结构系统，并且实际构件的分块加工也遵循计算机建构逻辑，那么，最终形式必然能反映自身的结构及构造逻辑，从而更高程度地实现了传统建构的理想。

事实上，数字新锐们创造了一门新的建构理论，可以称其为数字建构学。数字建构学具有如下特点：1.建筑形体最大程度地表现了自身结构逻辑及材料构造逻辑；2.以生成形体的内部逻辑系统作为结构及构造的基础逻辑；3.设计与加工依靠软件技术及数控设备。



第三种建筑文化态度

由数字技术作为种子基因造就的上述设计世界观、设计方法、设计理论，决定了正在涌现的新一代中国建筑师具有第三种建筑文化态度。首先，他们不会用西方的建筑思想及方法来对待中国建筑问题，现代主义，后现代主义，解构主义，建构理论等等思想观念几十年来搅动中国建筑界，给中国建筑带来了活力生机也带来了误导及紊乱；同样，他们也不会用中国传统的建筑思想及方法来对待今天的中国建筑问题，民族形式，现代乡土设计，乃至片面的环境论等等阻止了中国建筑朝着健康的方向发展。数字新一代建筑师立足于用数字工具科学地分析研究环境、人、及建筑的互动关系，从而为使用者设计最适合的建筑，因而，这是一种人本主义的设计观念，触及到建筑的本质问题，考虑到人与环境的持续友好相处，体现了人类自由、民主、和谐发展的要求。这种新的文化态度决定了数字新一代不同于西方建筑师，不同于中国传统建筑师，他们的作品在解决中国具体问题时的创新性将被历史认可。(国家自然科学基金资助,项目批准号51078218)




注释和参考文献

[1] (美)约翰·霍兰著, 陈禹等译. 涌现：从混沌到有序. 上海：上海科学技术出版社，2001

[2] 参见（英）尼尔.林奇，徐卫国编.数字现实---青年建筑师作品.北京：中国建筑工业出版社，2010
[3] 参见（英）尼尔.林奇，徐卫国编.数字现实---学生建筑设计作品.北京：中国建筑工业出版社，2010
[4] 王鹿鸣，王振飞. 参数化设计---一种设计方法论[J].城市建筑，2010（6）：40-43
[5] 徐卫国.建筑新语言---参数化设计相关的材料使用.城市环境设计，2010（7）：174-177
[6] 张晓奕，孙屹. “会说话”的展览建筑---谈河南馆一体化展示设计.城市空间设计，2010（3）：38-39
[7] Guest- edited by Charles Jencks. New Science= NewArchitecture? Architectural Design Profile (129), 1997.
[8] 徐卫国.正在融入世界建筑潮流的中国建筑.建筑学报，2007（1）：89-91




作者单位：清华大学建筑学院；XWG 建筑工作室

作者简介：徐卫国，男，清华大学建筑学院教授，建筑设计研究所所长；


XWG 建筑工作室主持建筑师