同济生成基础

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建筑生成学基础教程（3）戚广平

同济大学建筑城规学院设计基础学科组ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP

·规则在生成模型中，具有能动性的“空间意识”其实是设计者认知物质性空间的一种图式，为了方便地对这种图式进行描述，我们引入“规则”的概念。所谓“规则”，就是设计者将对空间的认知，如空间构成的规律、空间感知的体验以及空间历史的认同等通过条文的形式确定下来，具有一定的客观性和普遍性，同时对空间的属性和行为也具有一定的制约性。因此，在生成模型中，我们将主体的行为看成是由一组“规则”决定的。但这里需要声明的是，在定义这些“规则”时，我们的意图并不是宣称我们能够在真实世界中明确地找出这些主体的“规则”，“规则”只不过是用来在生成设计过程中选择一种描述主体的策略。空间规则：空间单元的构成方式（围合、设立、覆盖、凹、凸、架起、肌理等）空间单元的关系（并置、交融、包含等）空间组织方式（序列、并列、主从等）1，基于主体的模型：

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·适应性对于一个给定的主体，我们能够得到包含一系列规则类型的集合，但在生成设计系统中，我们并非需要用到所有的规则，我们只会选择一些和生成设计当前状态有关的规则，因此从这个角度讲：生成设计的空间主体，并非是指真正的空间，因为我们所选择的空间规则是有限的、不完全的，因此，空间主体其实是一种空间的“代理”，为此我们也将主体成为“代理主体”（agent）——一个经济学中具有自主性的个体。在生成设计所描述主体的一系列规则的集合中，我们将具有“适应”能力的规则放在了首位。从生物学角度说，“适应”是生物体调整自己以适合环境的过程。粗略地说，生物体结构的变化是经验引导的结果，因此随着时间的推移，生物体将更好地利用环境达到自己的目的。同样，在生成模型中，任何特定的主体所处环境的主要部分，都由其他主体所组成，因此，任何主体在适应上所做的努力就是通过调整自身的结构去适应别的主体，同时也更好地利用其他主体的资源以最终达成自身的目的，否则，主体间的关系达不成和解，就意味着生成模型的解体，设计过程的中断。因此，我们可以将生成设计模型看成是由规则描述的，相互作用的主体组成的系统。这些主体随着时间的进程，靠不断变换其规则来相互适应。1，基于主体的模型：

ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUPA．设定初始状态·空间-规则-适应性：a．单元空间：模式一：四面围合模式二：三面围合、一面敞开模式三：两面相对围合、两面敞开模式四：两面相邻围合、两面敞开模式五：一面围合、三面敞开模式六：无围合、四面敞开b．空间关系：模式一：相邻关系模式二：相交关系模式三：相容关系c．空间路径：模式一：横向穿越模式二：纵向穿越d。空间模式：模式一：序列空间模式二：并列空间模式三：主从空间模式四：序列、并列及主从空间的混合（三）建筑生成设计纲要ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP竖向空间ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP空间关系ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP水平空间的模式ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP竖向空间ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP竖向空间ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP空间关系ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP竖向空间的模式ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP空间透视

文艺复兴时期的人们发现空间具有神秘的几何深度，并可以由艺术作品来进行表达。吉迪翁认为佛罗伦萨文艺复兴的最大发明在于一个新的空间概念的产生，而这种空间概念由透视而被引入到艺术领域中来。接下来的五百年间，透视原则在艺术史中成为一种支柱性的要素。

在线性的透视中，物体按照它们在视觉上所看到的方式被描绘到平面上，而不用指征它们真正的形体和关系。整幅画面由一个试点来校正它的正确与否，到15世纪，透视原理导致了一个完全与中世纪不同的空间概念，空间中的艺术表现转变成为平面性的、浮动的布局。在透视中，每个空间要素都与一个中心试点有关，在一个平面上，精准地再现了空间中所视的画面，科学和艺术开始被紧密地结合起来。ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP空间透视从拉斐尔和丢勒时起，便是以中心一点的中央透视法去描绘空间。中央透视法是以一个固定的视点作为依据，被描绘的空间也只能从这一点之外被观察。由此使得几个世纪的思维被支配和限制。古典建筑的静态空间和内外分离就在于此。正如吉迪翁所言：“没有人可以用一个单独的视点来完成空间的描述，尽管如此，透视法还是作为唯一的方法沿用了几个世纪。在没有把握这赋予立体派绘画生命的灵魂之前，没有人理解今日的现代建筑”。ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP印象派的空间在现代空间概念的演化过程中，一些建筑师和艺术家则采取了一种抵抗主义的态度。尽管几何化的空间已经全面充斥了整个社会和生活，但他们仍然力图寻找回空间深度的意义性。尤其是塞尚，他开始分解他的绘画题材，不再是由观察视点构成的花或风景，而是一个在颜色点和画面之间产生的变换游戏，从中观赏者可以根据自己的意愿去思考，纯粹的外表留出了空间给观者逻辑思维。ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP印象派的空间塞尚通过处心积虑地放弃物体的外部形式（形式充斥于现实主义和印象主义之中），来唤起一种新的深度（一种传统表现主义所无法表达的深度）。艺术家的视野不再是一种外部的，仅仅与世界之间的“物理视觉”关系，正如梅洛·庞蒂在研究塞尚时所指出的，世界在他面前不再是通过透视方式来表现，而是通过画家，通过集中所见的东西，才得以产生世界中的事物，因此，塞尚的作品显示了一种时间化了的深度。作为抵抗主义态度之下的建筑和艺术作品首先是“自我建构的”。以内在的自我经验来进行叙述，而与外部环境无关，以不表现什么东西的态度来表现什么东西，这一点尤其是在塞尚之后大量的艺术家身上体现出来。

ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP印象派的空间毕加索：毕加索运用新的想法继续发展出一种方式：一系列依次立着的平面，它们单独记录下唯一的物体。这些元素以简单的立体的形式描绘，也因此这场艺术运动有了“立体派”之名。柯布西耶接触到这个新的思维世界也决不是偶然。同时是建筑师、画家和雕塑家的他找到了长时间以来寻找的东西，一种在空间的深层去发展建筑学的方式。纵深排列的平面，在绘画中是一幅幻像，在建筑中却可以真正地建造和产生。纵深排列的平面，在绘画中是一幅幻像，在建筑中却可以真正地建造和产生。这里观察者可以围绕和穿越对象。人们在之前的几个世纪被唯一的视点固定并一定程度在外面呆着，现在可穿过这假想的界面向前迈进了。因此，在新建筑中人们开始讨论“透明性”。

ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP印象派的空间柯布西耶：柯布西耶接触到这个新的思维世界也决不是偶然。同时是建筑师、画家和雕塑家的他找到了长时间以来寻找的东西，一种在空间的深层去发展建筑学的方式。纵深排列的平面，在绘画中是一幅幻像，在建筑中却可以真正地建造和产生。纵深排列的平面，在绘画中是一幅幻像，在建筑中却可以真正地建造和产生。这里观察者可以围绕和穿越对象。人们在之前的几个世纪被唯一的视点固定并一定程度在外面呆着，现在可穿过这假想的界面向前迈进了。因此，在新建筑中人们开始讨论“透明性”。

ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP印象派的空间柯林·罗和罗·斯鲁茨基：何谓透明性？透明性最初作为一种艺术特质从现代绘画中被抽取出来，并逐渐演化为一种独特的建筑形式和空间观念。它起源于19世纪塞尚的探索和实践，立体主义的目的在于追求物体新的体积表达方式和空间展示。在发展过程中，它首先打破了传统绘画中只能按照一个固定视点去表现，然后安排到一个绘画平面上去的做法，并表现出了这么一种倾向：限制深度而把构图空间挤向图画平面，用各种手段消除画面的三维空间错觉，采用不透明色和对比色来加强空间的前倾感。正因深度空间的压缩，从而带来了一种新的视觉属性：图形的位置有了双关的意义。形体的相交、重叠、连锁和构成更大的变幻不定的形态，构成了立体主义多样解读的可能。

ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP印象派的空间当立体主义绘画中原本处于不同深度的图形被压缩时，大脑追求完形的冲动倾向于在有关联的图形中去认识整体的空间深度。但巧妙的安排使图形相互交叠而隶属于变幻不定的不同空间深度上，造成了解读的多样性——我们可以任由视觉组织画面中非固定的某几个片段组而同时感受到画面中不同深度的数个层面。此时，思维被迫在不同的参照系统间跳跃，从而形成一种迫使人反复阅读的乐趣。ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP印象派的空间图象交叠形成模棱两可的形态，进而带来促使不断阅读的乐趣。这种特质被柯林·罗和罗·斯鲁茨基等评论家发现并定义为透明性。“不同的图形相互交叠后而仍保持完整，此时便面对一种空间维度上的矛盾。于是新的视觉概念被赋予——透明性。透明暗示着更广泛的空间秩序，它意味着不同空间层次的同时感知，在持续的运动中，空间后退且是波动的。无论远近，不同位置的透明图形具有相同的空间意义”。与通常意义上的透明，如玻璃等不同，此处的“透明性”描述的是一种空间上的秩序。前者在建筑学中被定义为“字面的透明”（literaltransparency），后者则被定义为“现象的透明”（phenomenaltransparency）。

ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP印象派的空间柯林·罗指出“现象透明性”在空间中出现的可能性。如同莱热的画作《三张脸》一般，柯布西耶在加歇别墅利用窗后的柱列、立面的大开口、屋顶侧墙、突出物以及地面层楼梯扶手墙等，互为前景、背景的交互关系，营造出正立面与立体主义绘画相似的一层又一层前后迭合垂直平面。(图3)——由水平窗带贯穿的建筑最外层面可看作第一层平面；第二层平面由后退的首层和屋顶平台两端的自由墙体限定；屋顶平台的后墙面和位于顶层的阁楼则构成了第三层平面。这里的每一个平面就其自身而言都是不完整的或者可以说是片段的，但是立面正是以这些平面作为参考而组织起来的并暗示了整体：一个垂直的层状内部空间，一个接一个的一系列侧向伸展的空间。

ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP印象派的空间柯林·罗指出“现象透明性”在空间中出现的可能性。如同莱热的画作《三张脸》一般，柯布西耶在加歇别墅利用窗后的柱列、立面的大开口、屋顶侧墙、突出物以及地面层楼梯扶手墙等，互为前景、背景的交互关系，营造出正立面与立体主义绘画相似的一层又一层前后迭合垂直平面。由水平窗带贯穿的建筑最外层面可看作第一层平面；第二层平面由后退的首层和屋顶平台两端的自由墙体限定；屋顶平台的后墙面和位于顶层的阁楼则构成了第三层平面。这里的每一个平面就其自身而言都是不完整的或者可以说是片段的，但是立面正是以这些平面作为参考而组织起来的并暗示了整体：一个垂直的层状内部空间，一个接一个的一系列侧向伸展的空间。

ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP印象派的空间回顾透明性的定义：“不同的图形相互交叠后而对共享的部分仍保持拥有权，此时便面对一种空间维度上的矛盾”，我们似乎已经可以从建筑立面中得出透明的概念。但是，建筑中的透明性实际上在图形或说参照系统在三维空间中的相互交叠发生后才真正完成。当我们试图从平面再次阅读别墅时，发现所得的结果完全背叛了上述层状空间的结论:平面上的墙面、柱列及楼梯等对象，将建筑物内部空间沿着“垂直”于正立面方向，切割成了五个区间(图4)。这两种不同的参考系统将空间如同魔方般地切割开来，使人在空间中沿任何一种参考系统的方向前进时，都不得不注意到另一个暗示着截然不同方向的参考系统之存在。正是这样的强迫性持续阅读，构成了建筑空间中的透明性。

ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP印象派的空间1964年，霍斯利⑤在对《透明性》的注释中指出：“透明性总是产生于空间中可以归属于两个或多个参照系统的地方。在这里，保留着归属的不确定性和单一归属可能性的选择的可能。”总之，我们可以简单地认为，柯布追求空间层次的叠加及序列组织，体现出现象的透明性（phenomenaltransparency）；而密斯的建筑通过材料的透明度，获得的是直接（字面）的透明性（literaltransparency）。

ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP元主体空间ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP元主体空间ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP元主体空间“透明性”总是产生于空间中可以归属于两个或多个参照系统的地方。在这里，保留着归属的不确定性和单一归属可能性的选择的可能。”ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP元主体空间ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP竖向空间的模式ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUPA空间叠加ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUPA空间叠加ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUPA空间咬合ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUPABA空间叠加ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUPABA空间叠加ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUPABA空间叠加ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUPABA空间叠加ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUPABA空间咬合ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP元主体空间ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUPABA空间咬合ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUPBAAAA空间联接ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUPBAAAA空间联接ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUPBAAAA空间联接ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP元主体空间ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP元主体空间ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP单层框架结构及适应性正交拉伸ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP框架结构墙板结构框架-墙板结构墙板-框架结构多层结构及适应性ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP框架与墙板结构的关系ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP水平构件的减缺ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP水平构件的延伸ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP水平构件的减缺与延伸ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP水平构件的倾斜ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP水平构件的交叉倾斜ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP垂直构件的倾斜ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP垂直构件的倾斜ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP水平构件旋转与垂直构件的倾斜ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP水平构件旋转与垂直构件的旋转ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP垂直构件的转换与架空ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP垂直构件的转换与悬挂ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP水平构件的减缺ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP水平构件的平移与垂直构件的弯折ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP多片垂直墙板结构ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP多束筒结构水平与垂直结构变换ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP刚性体与框架混合体系变换ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP

·动态生成过程生成模型是由规则描述的，相互作用的主体组成的系统，这些主体随着随时间逐步迭代，靠不断变换其规则来相互适应，因此，设计的生成过程具有典型的历时性特征，我们所建立的生成模型其实是一种动态的模型。由于模型是动态的，所以我们将设计称之为“过程”；支撑这个模型的机制“生成”了动态的行为；而事先规定好的机制间的相互作用“约束”或“限制”了这种可能性，就像游戏的规则约束了可能的棋局一样，因此，生成模型的过程我们将其称为“受限生成过程”：·首先，“受限生成过程”将由一系列状态所定义，按照系统的迭代周期，每个周期又可分为“初始状态、衍生状态和临界状态”三个阶段。·相应地，主体也将随着系统状态的演化，经历“元主体、衍生主体和介主体”三个阶段。·在受限生成过程中，系统将从一个状态转换为另一个状态，为此，每个状态我们都用相应的规则来定义该状态下的主体，随着主体的迭代，规则依据“适应性”来不断进行调整，并衍生出新的规则。2，受限生成过程ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITYCAUP

·机制规则的“适应性衍生”是生成设计得以进行的根本，为了揭示规则变化的深层结构，我们借用“机制”来描述规则衍生的过程。“机制”就是规则的“生成器”，它的作用原理就是不断调整规则，改变规则，并输出规则。正是“机制”让不同的规则发生相互的作用，从而产生了主体间复杂的有组织的行为，并最终构成了一个完整的受限生成过程。有鉴于此，受限生成过程可以通过“机制”来这样描述：·首先，“机制”可分为使主体发生变化的“转换机制”和对主体进行评估的“评价机制”两种类型。·系统的初始状态：“机制”根据其它主体的行为（或信息）作出反应，使元主体的规则对输入进行接受；·系统的衍生状态：“机制”使元主体的规则来对输入的信息进行处理，并产生新的规则，衍生出新的主体；·系统的临界状态：“机制”通过新的规则将衍生主体的行为（或信息）输出给其它主体，以便其它主体也作出相应地调整，并暂时达成系统中各主体相对稳定的临界状态。·新的迭代周期：系统到达暂时的稳定状态后，通过系统的“评价机制”对各主体的“效能”进行评估，并标示信用等级，同时将进一步通过向系统“相关”主体输入新的信息，使其作出进一步反应，从而激活下一轮的初始状态。2，受限生成过程ARCITECTURALGENERATINGTONGJIUNIVERSITY