نگاهی به تاریخچه معماری پارامتریک

طراحی پارامترک برای معماران حوزه ای ناشناخته نیست.

کد خبر: ۱۲۹۷۲

تاریخ: ۰۵ ارديبهشت ۱۴۰۲ - ۲۳:۰۳

از زمان اهرام مصر تا بحال، طراحی و ساخت ساختمان ها مرتبط با انواع مختلفی از نیروهای متغیر همچون شرایط جوی، تکنولوژی، کاربری، شخصیت، مکان، فرهنگ، و حالت روانی بوده است. کامپیوتر نه مخترع طراحی پارامتریک بوده و نه حرفه ی معماری را باز تعریف کرده است؛ بلکه ابزاری ارزشمند را فراهم نمود که از آن زمان به بعد معماران را قادر ساخت تا ساختمان های بدیع را با شرایط دقیق تر کیفی و کمی طراحی کرده و بسازند. تا زمان برگزاری کنفرانسی توسط مرکز معماری بوستون در سال ۱۹۶۴ برای همگان چنین مشخص شده بود که عصر الکترونیک تاثیری شگرف را بر طراحی ساختمان خواهد داشت. صنایع هوافضا از کامپیوترها برای محاسبه سطوح نرم و پیچیده و ایجاد انیمیشن برای شبیه سازی حرکت هواپیماها استفاده می نمود که معماران را مجذوب خود کرد. همانطور که دانشجوی دانشگاه UCLA دRaphael Roig در پایان نامه کارشناسی ارشد خود با نام “جهان پیوسته فردریک جی. کسلر” پیش بینی نمود، “تنها زمان لازم است تا تکنولوژی کامپیوتر بتواند پیچیدگی های ذاتی فرم های تشکیل شده از سطوح پیچیده را با زبان ساخت بازسازی کند.” کسلر و دیگر هنرمندان و معماران –  شامل آنتونیو گائودی، انریک مندلسون، فرای آتو، و کیونوری کیکوتاکه – فرم ها و ساختارهای پیچیده را با درجات مختلفی از تخصص فنی درک و مدلسازی کرده بودند، و Roig در دهه ۱۹۶۰ چنین تشخیص داد که فن آوری های جدید کامپیوتری می تواند به طراحی و ساخت انها کمک کند. با این وجود، تا دهه ۱۹۸۰ طول کشید تا پیشرفت های در طراحی پارامتریک برای معماران مفید فایده واقع شود. پیشرفت های در رشته شبه علمی مورفولوژی گیاهی و جانوری پشتیبان نوآوری هایی بود که می توانست به همراه نبوغ و ابتکار برای تکنیک های طراحی بکار گرفته شود. طبیعت از سال های دور سیستم ها و ساختارهایی را با پیچیدگی دقیق  توسعه داده بود که معماران و طراحان آنها را پی ریزی اشکال ساختمانی و الگوهای سازمانی شهری بکار بسته بودند. لوئیس سولیوان، میس وندروهه، لازلو موهولی-ناگی، سر پاتریک گدس، و دیگران، تحت تاثیر نوشته های مورفولوژیک گوته (ترادیسی گیاهان، ۱۹۷۰)، راسل (فرم و عملکرد، ۱۹۱۶) و فرانس (گیاهان به عنوان مخترع، ۱۹۲۰) قرار گرفتند. با این حال، علی رغم پیشرفت های مهم تحلیلی انجام شده در کتاب “درباره رشد و فرم”  دارسی تامسون در سال ۱۹۱۷ (تجدیدچاپ در سال ۱۹۴۲)، همراه با مدل های ریاضیاتی بعدی برای شکل دهی الگوهای بیولوژیکی توسعه یافته توسط آلن تورینگ در سال ۱۹۵۲ و لیندنمایر در سال ۱۹۶۸، مورفولوژی به عنوان یک علم راکد و غیر فعال در سراسر اواسط قرن بیستم تبدیل شده بود. درست به مانند فرم های آزاد طراحی شده توسط کسلر، چنین ثابت شده بود که این موضوع برای اندازه گیری و ترسیم همراه با دقت ساختارهای در حال تحول و الگوهای ظریف زندگی اورگانیک بیش از حد دشوار است. اما مابین مطالعات هندسه فراکتال در طبیعت توسط مندلبرو در سال ۱۹۸۲ و پیشرفت های کی.جی. فالکونر در سال ۱۹۹۰ در زمینه تئوری فراکتال، کامپیوتر به عنوان ابزاری برای شبیه سازی و تولید فرم های بیولوژیکی ظهور نمود (مورفوژنسیس). مرجان ها، اسفنج ها، و سایر ارگان های دریائی یا گیاهی ساده که در پاسخ به مجموعه ای محدود از معیارهای قابل سنجش مثل نور، جریان های اقیانوسی٬ مواد غذائی و غیره رشد کرده و دارای عملکرد می باشند را می توان با استفاده از مدل های طراحی پارامتریک در کامپیوتر تحلیل و بازسازی نمود. با به کار بستن شبیه سازی های مورفولوژیک مشابه در معماری، طراحان در اواخر دهه ۱۹۸۰ تا اواسط دهه ۱۹۹۰ شروع به استفاده از کامپیوتر به همراه نرم افزارهایی نمودند که برای صنعت هوافضا و صنعت انیمیشن جهت “پویانمائی فرم” ساخته شده بود. معماری اهل لس آانجلس گِرِگ لین بدل به نظریه پرداز و طراح پیشرو در استفاده از کامپیوتر برای ایجاد آنچیزی شد که معماری به نام blob و fold می شناسد. کتاب وی بنام “پویانمائی فرم” (۱۹۹۹) تاریخ را مورد مطالعه قرار داد و یک سری راهنمائی هائی را برای معماری مقرر نمود که می توانست با استفاده از کدها و سیستم های ژنتیک، اگرچه تنها عملاً در کامپیوتر، به شکل قابل پیش بینی رشد کند. اسپلاین (Spline) به دلیل ظرفیت پارامتریک ساده و دقیق خود مناسب ترین روش قابل استفاده انتخاب گردید. منحنی اسپلاین را می شد در هماهنگی با مجموعه ای از داده ها تغییر شکل داد، کشیده کرد وتکثیر نمود. تمامی این عملیات ها با مرتبط کردن منحنی با یک سری بردارها و داده ها نتیجتا یک منحنی نرم و همگنی را تولید می کرد. بن وان برکل و استودیو کارولین باس مقاله “پروژه لاستیک- حصیر برای روتردام، ۲۰۴۵” را در سال ۱۹۹۵ منتشر نمودند که بطور خلاصه چگونگی استفاده از ابزارهای محاسباتی را برای درک زیرساخت های بزرگ شهری از طریق وارد کردن طیف وسیعی از معیارهای پارامتریک تشریح کردند.

این قواعد از طریق نرم افزار های انیمیشن سازی با زبان زمان و حرکت نشان داده شد. پروژه Musee Du Quai Branly  پیتر آینزمن در سال ۱۹۹۹ نشان داد که چه چیزی را می توان با این تکنیک های طراحی متصور شد  و استدیوی UN در سال ۱۹۹۸ تکامل فرم های پیچیده را از طراحی تا ساخت در قالب Trilogy به نمایش گذاشت، که امروزه با استفاده از ماشن آلات پیشرفته CAD/CAM-CNC در کنار تکنولوژی نمونه سازی سریع قابل دستیابی است. محدودیت این مطالعات پارامتریک، که در حال حاضر عمدتاً توسط دانشجویان و اساتید دانشگاه کلمبیا، دانشگاه AA، و سایر مقاطع تحصیلات تکمیلی پیگیری می شود، خود فرم ها بوده اند، که عموماً بصورت گنگ، تعریف نشده، و بیش از حد مشکل جهت ساخت ظاهر می شدند. در کنار استدیوهای Lyn  و UN، چندین معمار دیگر نیز شروع به تحقیقات عمیق تر دز زمینه رسیدن به یک مقیاس مناسب برای ساخت کردند: William Massie – Mark Burry – Mark Goulthorpe – Office dA – SHoP – Coop Himmelb(l)au – Asymptote – Jesse Reiser – Zaha Hadid تنها تعدادی از مبتکرترین معمارانی هستند که پیگیر تکنیک های طراحی و تولیدی می باشند که ایده های مربوط به سیستم های پارامتریک را مورد بررسی قرار می دهند. دانشگاه AA دو برنامه تحقیقاتی با نام های  Design Research Laboratory (AADRL) و Emergent Technologies in Design (EmTech)  را راه اندازی کرد که احتمالاً کانون تحقیق و توسعه بین المللی در این موضوع بودند. یوسوکی اوباشی، که اکنون در AADRL کار می کند، رساله جالب توجهی را با عنوان“Wave Garden” را در سال ۲۰۰۲ در دانشگاه پریسنتون ارائه نمودکه در آن از اصول طراحی پارامتریک در طراحی یک سطح شناوری که بر اساس امواج اقیانوس ها انرژی تولید می کرد بهره برد. جیسون پین و هدر رابرج از Gnuform یک نصب مشابه و شاید دشوار تری را در سال ۲۰۰۳در دانشگاه ایالتی اوهایو ابداع نمودند که Man-o-War نام داشت. مایکل هنسل از EmTech و Ocean North برخی از پیچیده ترین متون درباره سیستم های پارامتریک و تکنیک های طراحی مورفوژنیتک را در مجله AD تولید نمود – مجله ای که انجمنی غنی را برای مبتکرانه ترین توسعه های پانزده سال گذشته فراهم کرده است. مطالبی با عنوان “Architecture and Animation” “Versioning”  و “Morphogenetic Design” در میان مهمترین مطالب چاپ شده در مجله AD  بوده اند. پروژه UN Fold اجرا شده توسط UN  استدیو نشان داد که طراحی پارامتریک را چگونه می توان بر یک مقیاس زیرساختی شهری توسعه داد. احتمالاً مهم تر از اینها پروژه ی فرودگاه بین المللی یوکوهاما در سال ۲۰۰۲ می باشد که توسط  شرکت Foreign Office Architects (FOA) تکمیل گردید. این پروژه نشان داد که فرم یک ساختمان پیچیده را که به همراه یک سری پارامتر های منطقی یا فرضی به هم مرتبط شده اند را می تواند در مقیاس بزرگ مدیریت کرد و ساخت و به واقعیت تبدیل کرد. مربیان و معماران کالیفرنیا به طور پیوسته به شکل منسجم و مبتکرانه ای این عرصه را توسعه داده اند.دانشگاه های SCI-Arc و UCLA محیطی غنی برای پیشبرد تکنولوژی های جدید دیجیتال و ساخت فراهم نموده اند. کارهای برجسته دانشکده آنها شامل این موارد است: پروژه نور پردازی Lattice Archipelogics توسط David Erdman and Marcelyn Gow در سال ۲۰۰۲ پروژه ی Element  و Rooted flow  توسط Marcelo Spina and Georgina Huljich در سال ۲۰۰۵ پروژه ای از تصاویر و ساختار های جالب گیاهان توسط Hernan Diaz Alonso در سال ۲۰۰۵ پروژه NGTV floral bar توسط Gnuform در سال ۲۰۰۵ همراه با ظهور این نوع ابتکارات در طراحی بحث های فراوانی پیرامون کانسپت “زیبایی” در مقابل “طرح های بی تناسب” بوجود آمد که نشان می داد معماران خواهان انطباق حس زیبایی شناسایی خود با حس ذاتی که در تصاویر و فرم طراحی شده توسط کامپیوتر بودند. در منطقه Bay Area، معماران لیزا ایواموتو و کریگ اسکات پروژه ی Jelly Fish House را توسعه دادند (۲۰۰۵). این پروژه مورفولوژی گیاهی و جانوری را با مطالعه دقیق ساختاری الگوها و سیستم های ساختمانی موزائیکی  تنظیم می نمود که بطور پارامتریک به محیط خود واکنش نشان می دادند. با امید به اینکه طراحی هایش را نیز قابل ساخت تر نماید، تام ویسکومب از Emergent Architecture در لس آنجلس شروع به بهره برداری از مطالعات دی آرسی تامسون درباره بال های سنجاقک برای تولید ساختارهای طره ای الگودار  برای طراحی دادگاه پاریس (۲۰۰۶) و نصب گالری SCI-Arc (2007) نمود. علاوه بر آن، بنجامین بال و گاستون نوگز از استدیوی Ball Nogues  در سال ۲۰۰۵ از گرداب ۵۰۴ ورقه برش خورده گلبرگی با روکش میلار که بشکل پارامتریک ساخته شده بودند ، “Maximilian’s Schell” شگفت انگیز را تولید نمودند. سیستم های الگوسازی موزائیکی  بزودی به رکنی اساسی در ساخت فرم های ارگانیک پیچیده تبدیل شدند، و نظریات زیبائی شناسی تکمیلی درباره تزئینات، دکوراسیون و ظرافت شروع به حکمفرمایی بر مباحث معماری نمود. کارها و متون علی رحیم در دانشگاهPennDesign پنسیلوانیا و آلخاندرو زایرا و فرشید موسوی از FOA، که اکنون به ترتیب در دانشکده معماری دانشگاه پرینستون و دانشکده تحصیلات تکمیلی طراحی هاروارد مشغولند، به همراه پیشرفت های در اسکریپتینگ و برنامه نویسی کامپیوتری جهت تسهیل طیف گسترده ای از اتصالات سازه ای و الگوهای متغییر، این مباحث را داغ کرده اند. طراحانی که از تحقیقات مولد فرم (A new science and Mathematica) استفان ولفرام ایده گرفتند اسکریپت های متنوعی برای ایجاد اتصالات ورونوئی – گونه ایجاد کردند که برای تولید نقوش تزئینی و یا خالصا دکوراتیو٬ که در واقع ظاهر کارشده ای داشتند٬به کار برده می شد. تام فولدر از استدیوی Faulders  و CCA این لحظه در تاریخ را اجمالاً در طراحی نمای خود برای  Studio M’s Airspace Tokyo در سال ۲۰۰۷ نشان دادند. بنجامین آراندا و کریس لش اسکریپت های معادل این پروژه را در سر مقاله Tooling توسعه و تشریح کردند. سرانجام، در مقیاس ساخت، فرانک گری و Morphosis  ثابت کرده اند که نیروهای محرک در پس نوآوری ساختمانی در West Coast در طول ۲۰ سال گذشته بوده اند. با سرمایه گذاری در تکنولوژی های CAD/CAM از سال ۱۹۸۹ به بعد، گری اثبات نمود که معماران می توانند نه تنها در طراحی، بلکه همچنین در مدیریت سیستم های ساختمانی پیشرفته و چگونگی ساخت آنها راهبر باشند. تا سال ۲۰۰۲، گری و شرکا٬ تکنولوژی های گری را ایجاد نمودند، که یک تیم تحقیقات و تکنولوژی ملتزم به پشتیبانی از پیشرفت های این رشته بود. پروژه Guggenheim Museum Bilbao (1997) و Walt Disney Concert Hall (2000) نشان دادند که این تکنیک ها چقدر خوب می تواند بکار برده شوند. با تکمیل پروژه Caltrans District 7 Headquarters (2004) در مرکز شهر LA با بیشترین رکورد سرعت، تام مین و تیم وی در Morphosis ثابت کردند که برای معماران امکان پذیر است تا ساختمان های بدیع و متناسب با محیطی را طراحی کنند که با همکاری مستقیم با تولید کنندگان و سازندگان  بسیار مقرون به صرفه تر قابل ساخت باشد.کامپیوتر نه تنها برای طراحی، مدلسازی و ساخت کمک کندده است، بلکه برای مدیریت ساخت نیز مفید می باشد. برج Phare طراحی شده توسط Morphosis را به احتمال بسیار می تواند پیشرفته ترین ساختمان مدرنی دانست که در آن از تکنیک های طراحی پارامتریک و فرآیندهای ساخت برای رسیدن به فرم استفاده شده است. انشعابات این شرکت های بزرگتر کمک های قابل توجهی را به طراحی پارامتریک نموده است (مطمئنا در مقیاس کوچک تر). مارگارت گریفین و جان آنرایت (که قبلاً برای Morphosis کار می کردند) در همکاری با دکتر آندرس کارلسون – یک مهندس سازه تحصیل کرده در Caltech – فرآیندهای تراشکاری CNC  را برای ابداع و ساخت تیر های I شکل چند لایی منحنی شکل و ساخته شده از چوب بکار گرفتند تا ساختارهای ساختمانی پیچیده تولید کنند. SPARCHS برای پروژه Seadrift House در سال ۲۰۰۴ با همکاری روگان فرگوسن (که قبلاً برای گری و شرکا کار می کرد) ، در کنار کارلسون، ساختارهای تراشکاری CNC چندلایی چوب را با ترکیب تکنولوژی های پوسته های یکپارچه کششی بررسی کردند تا بتوانند یک سری صفحات سقف پارامتریکی را بوجود بیاورند که با شرایط محیطی متناسب بودند. آنها از نرم افزار CATIA برای مدلسازی خود بهره بردند. سرعتی که حرفه معماری طی آن در عرصه طراحی پارامتریک رو به توسعه بوده خارق العاده بوده است. بیشتر این موفقیت را می توان به هم افزایی نسبت داد که در طول پانزده سال گذشته بین شرکت های پیشگام و دانشجویان در حال تحصیل در دانشکده هایی مثل UCLA، SCI-Arc، UC Berkeley، Cal Ploy، USC و CCA روی داده است که دارای مهارت های لازم برای فعالیت تجربی بوده اند. با این وجود، همه شیفته ی طراحی کامپیوتری یا آرمان های سیستم های پارامتریک نیستند. کریستوفر الکساندر، در همان کنفرانس در BAC در سال ۱۹۶۵، که در آن زمان استادیار دانشگاه UC Berkeley بود، چنین اخطار داد که معماران ممکن است “بطور مهلکی ماهیت طراحی را با بازگوئی مشکلات طراحی صرفاً به منظور استفاده از کامپیوتر دچار انحراف نمایند.” او معتقد بود که مشکلات طراحی – چه محیطی و یا صرفا معماری – آنقدر پیچیده نیستند که به کامپیوتر برای حل آنها نیازی باشد، و این موضوع که معماران پیچیدگی های طراحی را برای انطباق با محدودیت های کامپیوتر ساده سازی نمی کنند او را قانع نکرده بود. در واقع او معتقد بود که کامپیوتر ها نمی توانند همگام انسان ابتکار و خلاقیت را در طراحی فرم های معماری داشته و مسائل پیچیده را به سرانجام برسانند. شیوه های الگوریتمیک و پارامتریک ریاضیاتی در بیشتر مواقع بیش از حد خشک و انعطاف ناپذیر اند تا بتوانند بطور سودمندانه ای درگیر پروژه های پیچیده فرهنگی، اجتماعی، اقتصادی، و سیاسی شوند که امروز پیش روی معماران است. طراحی ساختمان ها و شهرها با استفاده از ابزارهای طراحی پارامتریک و اسکریپتینگ در اغلب اوقات ممکن است بلحاظ بصری خیره کننده بنظر رسد، اما در بیشتر قسمت های این نوع طراحی ها فرضیات مبهم و نامشخصی به کار گرفته شده است که نمی توانند بطور دقیق و ظریفی به شرایط جهان واقعی پاسخ دهند. امروزه، بسیاری از طراحان پیشرو که در طول ده تا پانزده سال گذشته درگیر طراحی پارامتریک بوده اند تاحدی با این موضوع موافق اند. با دور شدن از تکنیک های محدود و مشخصی که توسط آن ها می توان فرم های متنوع و توپولوژی های شهری را تولید کرد ، طلایه داران طراحی شروع به تمرکز بر روی سبکی از طراحی معماری کردند که بر کارایی و کیفیت  ساختمان موثر است.