Интерактивная архитектура

Инженеры и материальные технологи  сделали ряд открытий, позволивших  им включить "умные" материалы  в конструкции, адаптируя ее к различным условиям. Это облегчает различные изменения в работе сооружения и оживляет его инертную структуру. Различные механические устройства работают как мускулы, сенсоры - это нервы и память, коммуникации и компьютерные сети служат "головным" и "спинным мозгом". Механические устройства могут изменять жесткость, упругость, положение, частоту и др. в зависимости от температуры и электромагнитных полей.

Развитие таких устройств идет по 4 направлениям: сплавы с жесткой  памятью, пьезоэлектрическая керамика, магнитные высокоточные (magnetostrictive) материалы, электрогеологические жидкости. Жесткие сплавы - это металлы, которые при определенной температуре возвращаются в исходное состояние после предварительного напряжения. Этот процесс вызывает силы, обеспечивающие движение. "Нитинол" используют в микроманипуляторах и роботах для обеспечения движений, подобных человеческим мускулам.

Более быстрой реакцией обладают пьезоэлектроды (открытые в 1880 физиками Марией и Жаком  Курье), достигающей несколько тысяч  операций в секунду, что обязательно при высокоскоростных реакциях. Пьезоэлектрические материалы также являются сенсорами. Поливинилдена флюорид, к примеру, может воспроизводить свойства человеческой кожи, реагируя на температуру и тактильные ощущения. Магнетические высокоточные материалы похожи на пьезоэлектроды, но реагируют на магнитные поля вместо электрических. Жидкие субстанции - электрогеологические растворы - содержат частицы размером с микрон, которые образуют цепочки при помещении в электрические и магнитные поля, проявляющиеся как изменение вязкости. Оптические волокна роботов работают сенсорами, реагируя на уровень освещенности или определяют дефекты в других "умных" материалах.

Все "интеллектуальные" способности, которыми обладает сообщество "умных" материалов, необходимо передать в центральный процессор. Для создания альтернативных технологий специалисты пристально изучают природные системы. Нейроны не так быстры, как силиконовые чипы, но они могут выполнять комплексные задания с поразительной скоростью, т.к. они работают в сети. Искусственные нервные сети могут самообучаться, иметь различные реакции, предчувствовать потребности и исправлять ошибки. В любом случае, компьютерное обеспечение и алгоритм смогут определить потребности в "умных" материалах, к примеру, сколько понадобится сенсоров и механических устройств.

"Интеллектуальные" структуры проектируются сейчас  с большим числом сенсоров, чем  это необходимо. В недалеком будущем  каждое проектное решение сможет полагаться на адаптирующуюся архитектуру, которая сможет заменить вышедший из строя сенсор или перестроить систему в случае произошедших в ней изменений. Дешевое производство, изготавливающее все необходимые элементы методом фотолитографии, может создать сеть сенсорных устройств, похожих на силиконовые микрочипы. Цены производства и монтажа могли бы многократно снизиться. В идеальном случае, подобные "интеллектуальные" структуры ощущают свое окружение, хранят подробную информацию о его параметрах и реагируют на него, изменяя свои характеристики.

Кибернетическая концепция  информационного потока, контролируемого  обратной связью, адаптации, обучения и самоорганизации питали многие дисциплины с конца 40х гг. и их влияние на архитектуру 60х гг. очевидно не только в работе К.Прайса, но и в отношении множества участников "альтернативного авангарда". Кибернетическая концепция "интеллектуального" здания представляется как динамическое единство множества компонентов, не имеющих значения вне общей системы. Организация взаимосвязи этих элементов, включая действия самого человека, будет служить образцом строительства.

Структура такого сооружения будет результатом его опыта, собранного в интерактивном взаимодействии внутренних и внешних связей с  окружающей средой. Ее реакцией будет непрерывно изменяющийся процесс, ее результат - гармоничное соединение с окружающим миром. Как говорит Д.Фрейзер в своей концепции эволюционирующей архитектуры, следствием будет "открытое сооружение с открытой средой, как с метаболической, так и с социальной стороны. Это привнесет стабильность и обеспечит эволюционное развитие взаимосвязей со средой. Это будет способствовать сохранению информации, используя процессы автокатализации и необходимого развития новых форм и структур... Это не статическая картина бытия, но динамичный процесс становления и развития - прямая аналогия с естественным миром".

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Возможности «интерактивной» архитектуры.

 

Искусственная окружающая нас среда – это  «коллективно созданный проект». Иногда он включает в себя разнородные элементы, противоречащие друг другу и логике. С одной стороны, пространство вокруг нас постоянно трансформируется через многократное использование, с другой – ежедневно напрямую воздействует на людей.

Традиционно крыши  и стены огораживают нас, при этом вокруг динамически и эфемерно присутствуют звуки, запахи, температура, радио волны. Есть также общественная инфраструктура, которая обосновывает, поддерживает проектируемое нами пространство. Можно провести параллели между компьютерной и архитектурной терминологией. Подобно проектированию «software» и «hardware» в компьютерной области, где «hardware» имеет отношение к физической машине, а «software» – к программам, которые оживляют машину. В архитектурном контексте «hardspace» – физический конструктивный каркас, а «softspace» – «интерактивная» составляющая, которая помогает вызывать взаимодействие как между собой, так между людьми и пространством. Развивая эту аналогию дальше, можно рассматривать архитектуру в качестве целой «операционной системы», в пределах которой люди создают свои собственные программы для пространственного взаимодействия.

В ряде европейских  и американских университетов проводятся исследования и осуществляются проекты  «адаптивной» архитектуры, «отзывчивых  поверхностей», как в рамках традиционных общепринятых программ подготовки магистров «Цифрового искусства, технологии и архитектуры», например, в униветситете Плимута (Великобритания), так и специальные программы: П.Сильвер, В.Маклин и их коллеги ведут группы «Адаптивная архитектура и констрирование», в которых изучаются возможности интеллектуальной архитектуры; в Барлеттской архитектурной школе (Великобритания), в Делфтском Технологическом Университете (Голландия), наряду с факультетом архитектуры, существует курс подготовки магистров «e-мотивированная архитектура»; в Нью-Йоркском унивеситете «Парсонс. Новая школа дизайна» – курс «интегрированный дизайн, изучение с места действия» и т.д., как эксперимент с «чувствительным» пространством и «интеллектуальной оболочкой», взаимодействующей между дизайнером и его проектом. Кроме учебных заведений, существуют независимые творческие лаборатории, где проекты «адаптирующихся» пространств создают художники, дизайнеры архитекторы. В Японии и в некоторых крупных центрах Китая и Кореи прикладные исследования и разработки проводятся такими коммерческими компаниями как Sony, Fujitsu.

Благодаря широким  техническим возможностям, «интеллектуальные  объекты" получают множество информации из внешней среды. Частью этой среды  является наше собственное поведение. Это приводит к вопросу об обратной связи человека с миром и о понятии «семейство интеллектуальных объектов» в нашем окружении, которые могут общаться с нами и между собой, посылая сообщения, используя встроенные микропроцессоры, выдающие различную информацию. Множество таких компонентов созданы для взятия информации из окружающей среды, такой как температура, уровень освещения, скорость ветра или шум. Некоторые компоненты способны принимать простые послания от человека. Они ощущают наше присутствие по излучаемому нами теплу или движению и реагируют тем или иным способом.

На сегодняшний  день мы можем выделить следующие  модели взаимодействия и варианты архитектуры  как «открытого источника». Архитектурные  «адаптивные» системы могут существовать – в виртуальном пространстве и реальном мире. В виртуальном пространстве диалог «объект- человек» происходит посредством сети Интернет – со свободным доступом из любой точки мира. Созданию таких проектов в настоящее время способствует активное использование мощного программного обеспечения – от систем моделирования космических кораблей до голливудских спецэффектов. В данном случае характер трансформации и возможности взаимодействия ограничены лишь воображением создателей и могут быть невероятными и фантастичными, например, эмбрионологический дом Грега Линна (рис.7) и виртуальный музей Гугенхейма студии «Асимптота» (рис.8).

 

Рис.7. Эмбрионологический дом Грега Линна

Рис.8. Виртуальный музей Гугенхейма студии«Асимптота».

 

В реальном физическом мире архитектурные пространства и объекты можно разделить на следующие группы:

1. Простые «натурально-растительные», благодаря «умным материалам» реагирующие напрямую открытым изменением своих физических параметров. Таким является студенческий проект Университета дизайна в Лондоне «Hyperfabric» (рис.9)

Рис.9. Студенческий проект Университета дизайна в Лондоне «Hyperfabric»

2. Механические  системы, где ведущими являются  физические реакции конструктивных  систем. Здесь можно вспомнить  поющий дом, разработанный «NOX» (Рис.10).

Рис.10. Поющий дом, мастерская NOX. 

 

3. Наиболее распространенными  становятся комплексные системы,  обладающие целой нервной системой; из чувствительных принимающих,  сканирующих устройств сети нейронно-электронных  связей с мощным обрабатывающим ядром. В зависимости от сложности программно-электронной начинки, они могут приближаться либо к механическим системам, либо становиться полу виртуальными или «subvirtual» со сложными цепочками электронных импульсов, способных быть посланными через Интернет из любой точки мира, отраженных конкретном физическом пространстве. Как, например, проект голландского павильона, созданного студией «Oosterhuis» (рис. 11).

Рис.11. Проект голландского павильона, студия «Oosterhuis»

Один из таких  проектов – Фасады, превращенные в гигантские экраны, связанные с сетью уличных веб - камер и сетевых ресурсов, передающие заложенную дизайнерами информацию или изображения в реальном времени, в Берлине на Потсдамской площади (рис.12).

Рис.12. Фасад на Потсдамской площади, Берлин.

Пространство, сконструированное Руайри Глинном, оснащено множеством встроенных датчиков и компьютерной начинкой, наделено возможностью реагировать на происходящее внутри него и взаимодействовать со своими обитателями (рис.13). Стены помещения выполнены из гибкого и прочного латекса, который позволяет «вживленным» манипуляторам менять его форму. Сложная электроника и десятки датчиков отслеживают поведение визитера, и его взаимодействие с «пространством с обратной связью» (Recirpocal Space) изменяет форму стен, их изгиб и наклон.

Рис.13. Р. Глин, пространство, реагирующее на происходящее внутри него и взаимодействовать со своими обитателями.

«Optional Time» – изобретение голландцев Джо Копперса и Сюзанны Лекас – демонстрировал стену, способную запоминать прошлое (рис.14). С виду – это обыкновенное большое зеркало в общественном пространстве. Публика видит себя отраженной, но отраженный образ не подчиняется обычным физическим законам. Фактически – это не зеркало, а кино, диалоговое кино. Публике предлагают роль в этом кино, не только потому, что их физический образ является отраженной частью этого, но, что более важно, дают им возможность играть с образом, делая пространство динамическим вместо статического, и превращать время в нелинейное из линейного. 

Рис.14. Optional Time.

Пространство  «Optional Time» использует камеры, все образы обрабатываются в реальном времени компьютером, а результат воспроизводится, иногда «живо» (нормальное зеркальное отражение), иногда буферизованно (задерживаясь или ускоряясь), а иногда пространственно манипулируется непосредственно действиями публики. Например: если вы замираете (без перемещения) перед зеркалом, ваш отраженный образ замерзает на некоторое время уже после того, как вы уже начали двигаться, в то время как другой слой стены-зеркала продолжает свой нормальный «темп жизни».

Проект «Сохраняя  контакт» или «Gamelan Playtime», своеобразное развлечение для прохожих в Hungerford terrace, в южной части Лондона, создан студентами Арлетт Кастелло и Мелисой Монгиат (рис.15). Вслед за движением рук проходящего человека сенсоры воспроизводят музыкальные записи, со звуками необычных инструментов, человеческих голосов и песен.

Рис.15. «Gamelan Playtime». Лондон

Семейство интеллектуальных – говорящих и проецирующих напольных светильников; комната «ADA» и пространство сконструированное «Light space corporation» (рис.16) реагируют на присутствие и характер движения людей цвето-динамическими и звуковыми импульсами.

Рис.16. Комната «ADA», «Light space corporation».

Уличная мебель, меняющая интенсивность собственного свечения от продолжительности присутствия людей (рис.17).

Рис.17.Уличная мебель меняющая интенсивность собственного свечения.

 Новые возможности  «адаптивной» архитектуры демонстрируют  авангардные павильоны архитектурных выставок, современные музеи, например, павильон, имитирующий облако на EXPO 2002, в Швейцарии (рис.18) или лондонская галерея «Tate» (рис.19).

Рис.18. Павильон на  EXPO 2002, Швейцария.