互动建筑简史 文/ 尼尔• 里奇

• by Junxi Peng
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• posted 1 2 月, 2017

作者简介

尼尔• 里奇 / 南加利弗尼亚大学教授

一、前言

互动建筑的历史必须置于更宏观的运算化建筑的历史之中来理解。对于运算化建筑这个前瞻性的领域，我们很容易会忘记，它也有自己的历史。但即便简短，或来日方长，它仍确有其历史。用常被引用的本杰明• 布莱顿（Benjamin Bratton）的话说，“我们仍处于运算化的‘默片’时代” 。的确，像格雷格• 林（Greg Lynn）这样的建筑师，他们追踪历史的努力并非出于偶然 。那么我们该如何理解这段历史？从哪里开始？更进一步，这段历史将如何向未来延伸？

二、运算的历史

运算化有过一个史前时期。换句话说，远在计算机被发明之前，运算化就已经作为一个潜在的研究领域存在了。这里我们可以以阿兰• 图灵（Alan Turing）的先锋性作品、以及类似戈登• 帕斯科（Gordon Pask）这样的控制论学者为例，他们阐释了这个新领域的基本原则，奠定了运算化理论的基石 。 在建筑学领域中，我们也可以找到类似约翰• 弗雷泽这样的人物。作为建筑运算化的先驱之一，他早期和帕斯科及其他人合作的、生物学启发下的进化方式的探索，最终带来了《进化建筑学》一书的出版。 这些先驱者的贡献不能忘记，而且运算化的史前时期也应该获得承认。但是从整个建筑设计领域的角度来看，我们或许需要为这段历史找到一个起点——1980 年代晚期，个人计算机成为市场上成熟的产品，并从此开始向建筑师的工作方式中渗透，计算机辅助设计出现在工作室中，开始逐渐取代传统的图板。

我们或许应该按照分段的方式描述这些科技进入建筑学世界的过程，努力按照其融入设计和建造过程来划分清楚的阶段——大致以工艺的面世和技术的成型时间为基础：

1. 最初的阶段是计算机辅助设计被引入建筑事务所，使设计工作开始从绘图板转向电脑屏幕。在这个注重实用性的时代，也同时出现了对运算化的潜力的各种预言，但是还没有得到实际工程的检验。类似“虚拟现实”和“电子人（cyborg）”的名词开始成为时尚，似乎在说这个领域和现实相比缺乏现实性，因而属于科幻小说的领域。与此同时，建筑文化开始出现分裂。一些人坚持建筑的构造逻辑，认为这些“虚拟现实”项目要么无法建造，要么缺乏对于材料的构造性能的真正理解；而另一部分人执著于运算化的未来，他们从这种工具中看到了一个设计新时代的到来。在类似哥伦比亚大学建筑与规划研究生院（当时由伯纳德• 屈米担任院长，在建筑教育领域具有权威性地位）这种地方，表现为矛盾且保守的马克思主义者和在屈米周围聚集的一群年轻而有天赋的运算化设计师之间的分裂，后者包括了格雷格• 林（Greg Lynn）、伊万• 道格里斯（Evan Douglis）、卡尔• 楚（Karl Chu）和汉尼• 拉什德（Hani Rashid） 。如果说前者以对于构造的忠诚著称（如同肯尼斯• 弗兰姆普敦的《建筑构造文化研究》书中所表达），后者则可以被统一在实验建筑师的旗帜之下—他们把计算机看作可以帮助他们进一步发展激进设计理念，并向世界展示的工具 。的确如此，如果说弗兰姆普敦的书是前一阵营的口号，那么如同巴黎“非标准建筑”这样的展览就是后一集团的标志 。 但是，如同格雷格• 林在纽约皇后区的韩国教堂这类第一代作品所清楚展示的，运算化过程藏身于电脑屏幕上眩目的渲染图之后—而这种渲染是当时的建造工艺无法实现的。数字化建造还需要进一步的突破才能实现一个建筑新时代的梦想。

2. 第二阶段是更为直接的介入建筑设计，影响了设计的具体过程。随着整个文化语境变得更为关心材料和结构的表现，以及一套新的原则（例如“可持续”和“优化”）开始占据建筑师的想象，运算化的重点从再现转向了过程。在这里或许要指出，编程和其他算法形式开始孕育建筑设计，或者说在性能制约下的遗传算法导致了建筑设计中对于“性能”新的认识。福斯特及合伙人事务所与结构设计师伯若• 哈泼德(Buro Happpold) 为大英博物馆院落设计的屋顶，或者阿姆斯特丹建筑艺术学会的 eFORM 装置，终于向人们展现了此类技术在实际作品的设计和建造中所蕴涵的潜力 。同时，机器人生产技术的使用也变得更为常见。此时，像格雷格• 林这样的建筑师也将他们的关注点从电脑屏幕转移到了计算机数控铣床（CNC）上，尽管当时此类设备在建筑实践和建筑学校中还非常罕见。

当计算机不仅仅被用来理解材料特性，而是开始应用于设计的实现过程时，“数字”和“建构”之间的对立开始瓦解。因此，我们可以将第二个阶段称为“数字建构”阶段。

3. 第三阶段出现于21 世纪第一个十年的后半段，它是运算化从一个有助改善设计的有意思的玩具到成为实际设计和建造的重要工具的分界点。如果没有参数化的建筑信息模型（BIM）的“数字化项目”（Digital Project）（它不仅能够被用来协调设计过程，而且是一个复杂建筑中控制造价、时间和建造流程的工具）的帮助，像“鸟巢”体育场这样的建筑是不可能建造起来的。除此之外，其他的程序，如Grasshopper，也被开发出来，通过使用视觉图标提供了更为简单的算法设计的途径，剧烈地改变了建筑设计的工作性质。其他暂且不论，这些免费插件引发了建筑计算领域对开源的讨论，给过去那些昂贵的（通常也是低效的）套装设计软件带来了巨大压力。最终，我们还可以看到机器人工具在建造上的进一步应用，其结果是建筑模型的3D 打印变成非常普通的东西，机械臂和其他复杂机器也开始在建筑院校中被大规模地采用。

三、互动建筑的历史

放置于更加宽广的运算化建筑的历史背景中来看，互动建筑的发展较为缓慢。事实上，两者的发展看起来存在时差，互动建筑设计发展的提速阶段到来得较晚，并且至今仍未发展成一个可以清晰定义的设计领域（对此也许存在异议）。

然而，与运算化建筑的历史相对应，我们或许也可以找到一个类似的互动建筑的发展结构。

同样，我们要再次从互动建筑的史前阶段说起，比如建筑电讯派（Archigram）设计的“行走城市”以及其他类似的挖掘建筑活动和响应潜力的项目。这些项目的目的是让建筑动起来，不过几乎没有人考虑过背后的机械驱动机制的问题。而当人们真正试图去驱动这种设计的时候很快就败下阵来了，例如让• 努维尔（Jean Nouvel）在法国阿拉伯世界研究中心（Institute du Monde Arabe）设计的前计算机时期的响应性立面。

不过，我们需要把互动建筑和简单的“响应式建筑”区别开来。对一栋真正的互动建筑来说，需要有某种类型的双向过程或反馈。换句话说，需要有“ 互动”而不仅仅是“响应”。正如迈克尔 • 福克斯（Michael Fox）所说：“一个真正的互动系统是一个多重循环的系统，人在其中进入到一场对话中去。”

因此，我们也要谈到控制论专家的影响，如在 20 世纪 60 年代建立了“ 会话理论”的戈登 • 帕斯科（Gordon Pask） ，从而定义了真正意义上的互动。我们还应该认识到互动系统基于集体的自下而上的互动响应而产生的“ 涌现行为”的可能性，其整体的行为会大于部分行为之和 。同样的，我们也应该将互动建筑与互动媒体区别开来，并且要认识到互动建筑必须超越数字媒体的范畴，从而涵盖实际的物质环境。

就计算本身来说，一个主要的转变发生在20 世纪80 年代，在这个时期，个人计算机得到应用，并且应用了分布式局部控制系统。但是直到20 世纪90 年代，无线网络、嵌入式计算和传感器效应器得到应用之后，才使得独立的网络化控制系统成为可能。如果接下来我们要追溯建筑师们是在何时开始提出通过运算化方法驱动这种系统，那么我们可能要从20 世纪90 年代这些设备开始在市场上出现的那个时间点开始。正如迈克尔• 福克斯所说，“在20 世纪90 年代，互动建筑立足点开始变得越来越稳固，因为这些想法在技术上和经济上都已经开始变得可行了”。正是在这个时候，建筑师开始更多地致力于尝试那些在屏幕上看起来容易，而实现起来远没那么简单的提案。

互动建筑设计的发展不仅落后于运算化设计的发展，而且也落后于机器人建造的发展。或许可以因此表明，我们目前仍然处于发展的第二个阶段——大致相当于运算化设计的“数字建构”阶段。据此，

我们可以划分出以下几个时期：

第一阶段

互动建筑的初始阶段充斥着一系列的实验性探索，在20世纪90 年代后期和21 世纪初期，这些探索大多局限于展览空间或者建筑杂志，它们起源于建筑师事务的动态设计过程，在格雷格• 林《动态之形》一书中有详细的论述。16 20 世纪90 年代，在巴雷特学院（Bartlett）设立了一个互动建筑教学单元，20 世纪90 年代后期其他新的研究生建筑设计课程（如伦敦AA 建筑联盟学院的设计研究工作室），开始探索能够按照程序设计变化的响应性环境的可能性，例如墙体可以变成座椅和地板，而家具（如椅子和桌子）能够在房间之间移动并按预设的布局进行安排，以满足会议或其他场合的需要。这些设计很容易在电脑屏幕上表现，但是似乎没有人能够解释清楚如何在现实中实现。简言之，许多此类项目都是对几年前运算化设计经历过的乌托邦式的“科幻小说”时期的回响。这些互动设计的早期实践尝试获得了不同程度的成功。在2000 年的威尼斯双年展上，哈尼• 拉希德（Hani Rashid）和格雷格• 林开设了一个研修班来探索这些可能性。18 但是，其最终结果——一个被放置在威尼斯加尔迪尼的充气结构——与现在的互动设计比较，最就显得有些粗糙了。

第二阶段

在其不久之后，可以划分出第二个阶段，更多的精力开始被投入到驱动这些结构的机制中。这个领域的第一线成功希望大约是来自马克• 古索佩（Mark Goulthorpe）的宙斯盾（Aegis）项目。古索佩赢得了伯明翰的一个互动墙体设计竞赛，它的表皮会随着路过行人而波动——这种效果在电脑屏幕上很容易模仿，但是实现起来却是相当大的挑战。在伯明翰的项目并没有建成，于是古索佩决定与澳大利亚墨尔本的皇家墨尔本理工大学（RMIT）建筑学院空间信息建筑实验室（Spatial InformationArchitecture Laboratory）的马克• 巴利（Mark Burry）合作，尝试实现这个项目。不过，虽然巴利建议的活塞森林能够驱动墙体的表面甚至能够使其呈现文字的图案，但是结构总是容易发生故障，这也是一个日后不断给互动建筑带来麻烦的问题。看起来，其中的关键应该是技术问题。因此，拥有麻省理工学院（技术最先进的建筑学院之一）背景的迈克尔• 福克斯，通过一系列的装置以及《互动建筑》一书的出版，成为了将互动建筑提升为运算化设计的亚学科的关键人物之一，就一点也不奇怪了。这个领域不断需要新的著作来巩固和加强，露西• 布雷温特（Lucy Bullivant）（尽管她自己并不是一个设计师）的一系列书籍促进了关于互动建筑的讨论，并将大众的注意力吸引到了像乌斯曼• 哈克（Usman Haque）、詹森•布鲁日(Jason Bruges) 和丹• 罗斯哥蒂（Dan Roosegaarde）这样的逐渐崭露头角的互动设计师身上。

不过，将这一领域发展成为一种艺术形式的领军人物当属菲利普• 比斯利（Philip Beesley），他在互动设计领域严谨而始终如一的探索所达到的精细化程度，是在其他人的作品中很少能看到的。尤其是比斯利的“亢奋的生命体”（Hyperzoic）系列作品，在世界范围的美术馆和博物馆中进行了各种不同的展示，将争辩的焦点从对技术的迷恋转移到了某种程度上的敏感性设计。正如戴维• 卢伊（David Ruy）提到的那样，这一转移与运算化建筑的整体发展相呼应，开始发展一种在设计和建造中更加精致的敏感性。 同时，随着一些比较容易获得的元件——如Arduino 控制板、舵机和形状记忆合金（SMA）——的引入，技术的复杂水平已经达到了一个新的高度。这些工具已经可以在普通市场上获得，这预示着一个新时代的到来，在这个时代中，每一个学习建筑的学生都能够开发某种互动系统，但这些系统的编程也往往要求他们具有更强的计算机技能。

四、运算化的未来

瓦尔特 • 本雅明（ Walter Benjamin) 曾经说过，“历史的天使”迈步向前的同时在不断地回顾。在这种背景下，认为历史拥有双重面孔，并将“历史的目光”投向前方，以便挖掘出存在于当下的未来的潜力，这样做是否不再有意义？  建筑史学家雷恩• 班海姆（Reyner Banham）曾经被描述为“最接近未来的历史学家”。 尽管历史学家主要与过去打交道，他也会是一个在当前证据的基础上预测建筑未来走向的预言家。在当前，或者说在最近的过去，我们可以看到一些极有可能影响运算化未来的更深刻的变化。虽然我们还无法预测未来的确切走向，但是已经有迹象表明，一种影响运算化未来的模式已经成型。下面，我将列举有可能影响这一领域发展的一系列现存因素：

1. 比尔• 盖茨（Bill Gates）曾经有一个非常著名的预言：到2010 年，计算机将触及到我们生活的所有方面。沿着这个思路，我们也可以预言，到2020 年，我们将很少再使用“运算”或者“数字”这样的术语。这并不是说我们将不再使用运算化或数字技术。恰恰相反，我们每时每刻都将使用它们。运算将无处不在又无迹可寻。我们不再需要使用这一术语。这有点像汽车最初的名字——“不用马拉的马车”。它的发展终将到达某个时刻，当路上大部分车辆都是燃油驱动的时候，区分有马还是没有马已经不再有意义了。

2. 但是，运算化自身的逻辑将不断地趋向于更加人性化的界面，正如iPhone 或iPad 这样的设备那样。比如Grasshopper 或者Processing 软件，用户使用直接的界面而免于复杂的算法。界面将会模仿自然的人工流程，例如在iPhone 上用翻页的动作看书，或通过滑动来开机关机。我们也可以通过Kinect 体感器和其他运动捕捉设备，用简单的手部运动来实现对机器人的控制。

3.因此，设计工作将进入一个全新的场景。自上而下的“天才建筑师”逻辑将让位于自下而上的过程控制。此外，完整的“设计过程”——如果我们还能这么叫的话——也将依赖于计算机高效的搜索引擎逻辑。正如数码像机改变了我们拍照的方式一样——小心翼翼的构图后拍摄一幅照片的方式，让位于从大量拍摄中不断取样，最终选择一个最佳版本。同样的，设计也将和信息一样成为一个“搜索”的结果——根据一系列客观变量输入，计算机生成一系列可能的方案，然后从中选择最获青睐的一个。

4. Grasshopper 这样的插件以及Processing 这样的开源软件的流行表明了用户偏好的转移。此外，我们发现那些昂贵软件的权威性开始摇摇欲坠。这不仅仅是因为盗版越来越容易获得，从而损害了这些软件的生存能力。更重要的是，在整个文化中，出现了一种全面向开源的转变。正如免费报纸的到来迫使传统报纸免费发放，廉价航空公司的出现促使大航空公司重新检讨它们的定价。但是这并非简单地说明大众不再愿意接受价格高的软件。在这些新软件中，遇到问题的时候，我们还发现了一个被极大改善了的反馈循环。在插件软件程序的时代，编程者对于这些软件的发展有个人的兴趣，他们经常会马上回应问询，而大企业运作的笨拙架构使那些著名软件在回应及解决问题时十分缓慢。而同时，编写并分享最初源代码使其随处可用的实践开始瓦解，因为某些人感觉到他们被利用了。

五、互动建筑的未来

关于互动建筑未来的任何预测都显示它将面临诸多挑战，作为一个领域其发展程度还不能和运算化建筑看齐。不过，我们可以推断互动建筑的发展在很多方面会遵循相同的路径：

1. 就像“运算化设计”会从我们的辞典中消失一样，所谓“互动建筑”也将不复存在。随着“互动建筑”变得越来越流行，它终将融入建筑设计本身。一个附加效应是当前围绕这一领域的“大肆宣传”也将消失。目前，互动建筑在博物馆中非常活跃。现在大部分互动建筑的案例都是艺术装置，尚未对实际建筑形成足够的影响，尽管在灯光设计这样的领域已经能感受到其存在——互动式照明电器已经被飞利浦等公司推向了市场。互动建筑的未来潜力在于被完全整合在日常建筑当中，或者作为一种调节建筑环境性能的环境控制系统，或者作为一个可以使建筑适应使用者心理与生理需求的系统。

2. 目前大部分关于“互动建筑”潜力的研究都建立在其新颖性之上。为了脱颖而出，互动建筑必须实现一些以前不能实现的东西。然而，当新玩意儿发掘殆尽，新鲜感也会随之消失。互动媒体学者佩里• 霍伯曼（Perry Hoberman）曾经预测，互动设计在未来将是非常自动化的，就如同我们进入房间时灯会自动打开一样。30 但这并不是说互动建筑将变得更加“傻瓜”，相反它会变得越来越复杂。随着神经科学的研究发展，神经形态学建筑的出现也成为可能。建筑能够接入我们的思维并且作出相应的改变。当渗入到我们的意识背景中去的时候，这种行为的微妙性将会进一步推动互动建筑的发展。与已经嵌入我们的日常活动的设备作一个对比：当我们逐渐习惯于网上购物的时候，电脑会依据我们的购物经历生成档案，并据此给出建议，这已不再是什么让人惊讶的事情；而当我们发现环境控制系统会自动根据温度数据产生一个持续的反馈循环来进行调节，我们也不会再感到吃惊。我们开始期待类似的智能行为能够进入我们的日常系统，互动建筑的发展逻辑也是如此。我们会开始期待它，而只有在它发生故障的时候才会意识到它已经到来。

3. 可靠性仍然是互动建筑的一个关键问题。互动建筑的错综复杂越来越多地将其暴露在失败的风险面前。运动部件会损坏，电路保险丝会熔断，而材料有可能耗尽。考虑到大部分使用者并不具备专门的技能，而这些问题不像一般建筑的技术问题（如重新粉刷、勾缝和基本的维修等）可以由普通用户来解决。因此，为了互动建筑的维护，必须建立一个专门的服务行业。

4. 随着部件维护的发展，零部件供应也会日趋成熟。但是目前，互动建筑仍面临着两个关键问题。首先，尽管小尺度上及有限约束下的互动系统很容易得到，例如Arduino 控制板、舵机及形状记忆金属等，但是能够在建筑尺度上运转、并耐受经常暴露于极端的环境条件下的系统还很少。当大尺度、坚固耐用的部件出现的时候，这一点将会发生变化。31 其次，随着这些系统的普及，价格也会随之下降，就如同之前的空调和手机一样。

5. 如同运算化建筑一样，互动建筑的操作界面会变得越来越简单易用。目前，需要如 MaxMSP 一样的高级编程技能和系统确保系统有效运转，还没有出现较易使用的界面使操作更加人性化。

六、结论

简而言之，未来的发展趋势是更加友好的操作界面将使今天的操作条件显得原始和笨拙。在过去50 年间，我们已经从将穿孔卡片插入笨重的几乎像一栋建筑那么大的电脑，发展到使用云计算和先进的超轻便携电脑，接下来的50 年将出现更大的进步。但是它们发展的模式除了会受到技术进步的作用外，也会受到文化和审美的影响。个人计算机以及互动设备仅仅是一个工具，它们的使用要受逻辑的支配，而超出了计算机本身的范围之外。因此，我们期待更为广阔的文化问题成为这些技术发展的关键驱动力。

在运算化建筑的背景下，我们可以引用帕特里克• 舒马赫（Patrik Schumacher）提出的“参数化主义”的概念。抛开舒马赫的论述中对“参数化”这一术语的误用所导致的技术上的困惑，我们必须承认，舒马赫所指的建筑“风格”或“语言”——在这里必须指出在他作为策展人的北京DADA 展中，他所指的是如扎哈• 哈迪德、弗兰克• 盖里、杰西• 瑞瑟、让• 努维尔和沃尔夫• 普瑞克斯这样的建筑师——在计算机工具被设计事务所采用之前，就已经被这些建筑师所使用了。换句话说，关键的驱动力不是计算机本身——尽管计算机可能确实促进了某些偏好此类形式的设计实践——而是更广泛的设计问题。我们可以极端地说，作为一种特定审美形式的“运算化建筑”并不存在，因为铅笔（虽然也许效率比较低）同样也可以描绘任何计算机生成的形式，而且计算机也可用于设计和制造任何形式的建筑，无论什么风格。事实上，当试图使用电脑数控铳床为ABB2006 建造建筑的时候，徐卫国教授和我发现中国设计行业第一次使用这样的机器是用来仿制古董家具，实在是令人非常吃惊。

同样地，在互动建筑的背景下，我们可以将”异化”问题作为一种可能的驱动力。异化一直是马克思主义理论中一个关注的重点。对于马克思本人来说，一个关键现象是在工厂环境中工人与自己所制造的物品之间的异化。对情境主义者——特别是居伊• 德波（Guy Debord）——而言，异化的问题是在“景观社会”中，当人们的注意力集中肤浅的表象时，人们与自身异化了。甚至对于政治观点与马克思主义大相径庭的马丁• 海德格尔（Martin Heidegger）来说，他的主要担忧也是世界的物质化以及在技术环境中潜在的异化。但是，互动建筑的一个主要贡献是证明了这样一个事实：通过提供能够适应人类需求和活动的环境，技术实际上可能有助于克服异化，而非成为异化的源头。巴哈那• 法拉希（Behnaz Farahi）的异分同构建筑（Alloplastic Architecture）就是这样一个例子。这样说来，技术本身并不驱动文化。然而，当与政治、经济或社会同步时，技术可以带来新的机遇。如同电梯的发明使纽约这样的城市的建筑高度大幅度增长，但是从根本上来讲主要是经济因素促使了建筑高度的增加。同样，用于其他目的的设备也可能被重新用在意想不到的地方。手机就是这样一个例子。它本是针对富有商人这样一个有限的市场，但据说是从这些商人开始为女儿购买手机，让她们在紧急情况下可以打电话求助那个时刻开始，手机的发展才真正展开。因此，可能会有相当多出人意料的结果从整体的运算化建筑以及具体的互动建筑发展中产生，并直接反馈到其潜力的进一步发掘之中。事实上，我们甚至可以展望，未来技术与使用者之间的动态对话可能会导致意想不到的实践。如此这般，互动建筑的未来本身也可能是互动的。