Parametrikus építészet – kódra fel!

Szöveg: Botzheim Bálint

(Megjelent a Magyar Építőművészet 2008/1.-es számában)

 

Bizonyára meglepődik, aki megnézi a www.aadrl.net című weboldalt, vagy felkutatja a többi angolszász egyetem hallgatóinak mostanság készült munkáit. Mi folyik itt? Mi ez a burjánzó forma-orgia? Növények módjára növekedő, önmagukat reprodukáló digitális épületek, melyekben DNS gyanánt programkód határozza meg a formát? Elengedték a gyeplőt a tanárok? Ha most ilyen az építészeti gondolkodás, akkor milyen lesz a jövő építészete? Egyszer csak valamelyik laborból kiszabadulnak a tébolyult formák, és vírusként felfalják a földet?

Reméljük, ez nem fog bekövetkezni, de úgy tűnik, szembe kell néznünk a ténnyel: idáig jutottunk, összekapcsolódott az építészet, a design, az animációs világ, a biológia, a diszkrét matematika, a számítógépes geometria és a robotizált gyártás. Nagyon meglepődik majd, aki kipróbálja a jövő építészeti szoftverének kikiáltott Generative Components-t, amit a Bentley az ezredforduló környékén kezdett el fejleszteni, és idén (2008) jelent meg első kereskedelmi verziója. A fejlesztés úgy zajlott, hogy vezető építészirodák folyamatosan tesztelték az aktuális munkáikban. Az egyetemeken (pl. AA School) pedig a szoftverben rejlõ lehetőségeket kutatták. Most lássuk az új szoftvert. Sehol a megszokott eszköztár, amivel 3D-s elemeket lehetne létrehozni, sehol egy ikon, amivel vonalat lehetne húzni. Ehelyett függvénytár, eljárások, ciklusok, script ablak, debugger. Egy programozó számára biztosan ismerős egy ilyen munkakörnyezet, de mit kezd egy ilyen munkakörnyezettel az építész? Lehet, hogy a jövõ építésze már ilyen szoftvereket fog használni? Hiszen a külföldi iskolákban már tanítják ezeket, sőt még mielőtt megjelentek volna, már tanították és – mint láttuk – részt is vesznek a fejlesztésben. A hagyományos építészeti programok leszűkítik a geometriai lehetőségeket. Az animációs programokban pedig inkább szobrászkodni lehet, körülbelül úgy, mint az agyaggal. De miért ne határozhatná meg közvetlenül a programkód a geometriát? A természetben megjelenő struktúrák kiválóan algoritmizálhatók, de az egyszerűbb geometriák is leírhatók algoritmussal. Ezzel a megközelítéssel az eddig nehezen kezelhető komplex geometriai struktúrák is kezelhetővé válnak. Az így modellezett struktúra szerkezetileg és statikailag is tisztább megoldásokhoz vezet. Ugyanakkor az animációs szoftverek még mindig lehetőséget adnak a teljesen szabad szobrászkodáshoz, ha valaki erre vágyik. A szerkezeti méretezés pedig szimulációkkal történik.

Generative Components, Bentley, 2008

 

De hogyan jutott idáig az építészeti gondolkodás? Az egész nyilván azzal a dologgal kezdődött, amit számítógépnek hívunk. Már a számítógép megjelenésével egyidőben megjelentek olyan algoritmusok, amelyek rajzokat, formákat generáltak. Gondoljunk csak a mindenki által ismert mozgó képernyővédőkre (mozgó vonalak, 3D csővezeték stb.), amelyek gyakorlatilag algoritmusokkal generált ábrák. De egy évtizednek kellett eltelni, amíg egy nyitott elme, Marcos Novak a Liquid Architectures in Cyberspace című tanulmányban megjelent képsorozatával 1991-ben beemelte az algoritmus által generált formát és térkompozíciót az építészeti gondolkodásba, és kutatás tárgyává tette ezt a módszert.

A második impulzust, ami leginkább Greg Lynn nevéhez köthető, az animációs szoftverek megjelenése jelentette. Lynn a 1990-es évek elején kezdett animációs szoftverekkel kísérletezni, mivel nagyon unta az építész szoftverek korlátolt lehetőségeit. Kísérleteit építészeti tartalommal töltötte meg és néhány megnyert pályázat és publikáció után, a szakma elfogadta látásmódját. Érdemes megnézni a www.glform.com című honlapját, ahol leírja elméletét és ismerteti azokat a geometriai elemeket, amikkel dolgozik. Tulajdonképpen egy az egyben átvette az animációs szoftverek geometriai terminusait, némelyiket kicsit átnevezve. Érdekes a ’blob’ elnevezés, ami valójában a szoftverekben lévő metaball-okat jelenti. Egy interjúban Lynn azt nyilatkozta, hogy a blob elnevezést az 1958-as Blob című sci-fi filmből vette át, ahol Blob egy gonosz űrlény, aki a földre érkezve egy piros gömböc formájában jelenik meg, és fel akarja falni az embereket. Greg Lynn zsenialitása véleményem szerint a sztereotípiákkal szakítani tudó, nyitott gondolkodásban és a kísérletező kíváncsiságában jelenik meg.

Greg Lynn, Embryological House, 2000

A harmadik impulzus elméleti alapjait Michael Weinstock kutatócsoportja dolgozta ki. Õk az evolúciós biológia fogalmait és módszertanát hozták át az építészeti kutatásba. A természetes kiválasztódás mint folyamat kitűnően algoritmizálható. Képzeljünk el egy házat, amelynek a „DNS”-e nem tervrajz, hanem egy algoritmus. Ez az algoritmus létre tudja hozni ennek a háznak a variációit, házak sorozatát generálja. Majd ezt kombináljuk egy evolúciós algoritmussal, ami az első generációs házak közül kiválasztja azt, amely mondjuk statikai szempontból a legjobb megoldás. Ezután a második generációs házak már jobb statikával fognak rendelkezni. Folytatjuk a kiválasztást több generáción keresztül. Optimalizáljuk a „tervet” statikai szempontból. Az optimalizálási szempont tetszőleges. A kutatócsoport másik kutatási területe a ’biomimetic engineering’. A természetben megjelenő önépítő struktúrákat (növények, kristályok stb.) tanulmányozzák, és megpróbálják algoritmusokkal leírni.

 

A negyedik kutatási impulzus a diszkrét matematika illetve a számítógépes geometria területéről jön, felületosztási, térosztási problémák formájában. Az ilyen problémák vizsgálata-kutatása közben új struktúrák, új szerkesztési és térszervezési szabályok fedezhetők fel. Itt Marc Fornes nevét említeném, aki az AA School-ban tanult és algoritmikus kísérleteiben a fent említett számítógépes geometria alapproblémáit boncolgatta (pl.: Voronoi diagramok, Delaunay háromszögelés). Ezeket a kísérleteket később Zaha Hadid irodájában folytatta. Marc Fornes és a hozzá hasonló kutatók generált formáit Zaha Hadid építészeti tartalommal töltötte meg, és az utóbbi időben beadott pályázati tervei gyakorlatilag ezekből vannak összegyúrva.

Marc Fornes, Theverymany, 2008

Az ötödik impulzus, amit fontos megemlíteni, Frank O. Gehry munkássága, aki már a kilencvenes évek elején az autógyártás felé kacsintgatott. Ott ugyanis a tervezést közvetlenül összekapcsolták a gyártással, így már rajzok sincsenek. A gyártás alapja a digitális modell. Egyébként nemrégiben Gehry már maga is saját szoftverrel jött ki Digital Project néven, amely az autógyártásban használatos Catia nevű szoftver továbbfejlesztése.

Ezekről az impulzusokról még hosszan lehetne írni, itt most csak néhány elemet említettem meg, hogy érzékeltessem azt a kétirányú információáramlást, ami az egyetemek és az építészirodák között zajlik. Az intenzív információcsere a nyitott gondolkodás következménye. Ahogy megjelenik egy új gondolat vagy módszer, megközelítés, azt az oktatásban azonnal átveszik. Nézzük csak meg, még meg sem jelent az új szoftver, a Generative Components, már tanították az AA School-ban és más egyetemeken. Vagy említhetném Gehry szoftverét, amely nemrég jelent meg, de már tananyag például az ausztráliai Rmit egyetemen. A többi impulzusról is elmondható, hogy beépültek az oktatásba. Külön tantárgyi programokat képeznek az animációs szoftverek, a programozás, a természeti struktúrák tanulmányozása/algoritmizálása, a robotizált gyártás, a komplex geometriák, a szerkezeti modellezés és a szimulációk. Téves elképzelés, hogy itt egy új stílusirányzat erőltetéséről lenne szó, hanem új módszerekről, új gondolkodási formákról, és új gondolkodást lehetővé tévő eszközökről és azok kifejlesztéséről. Az ilyen irányú kutatásokból-fejlesztésekből azután az egész szakma profitál, nemcsak az újítók, mint Lars Spuybroek vagy Hani Rashid, hanem a műemlékesek ugyanúgy, mint a nagy projektekkel foglalkozó Norman Foster és Richard Rogers. Ez jelenti az információáramlás másik irányát: a kutatások eredményeit az építészirodák felhasználják.

Grimshaw Architects, Waterloo International Terminal, 1994

Erre is jócskán lehet példát hozni. Norman Foster irodája nemrég fejezte be Kínában a pekingi repülőteret. Gyönyörű épület, formailag nem tekinthető extrémnek, de hasznosítani tudták az új kutatási eredményeket. Az épület terveit algoritmikus módszerrel modellezték le. Sokkal egyszerűbb, ha egy algoritmus generálja az oszloperdőt, mintha egyesével rajzolnák meg őket. Ráadásul ezzel a megközelítéssel parametrikussá válik a modell, ami azt jelenti, hogy az esetleges módosítások miatt nem kell újrarajzolni mindent, hanem az algoritmus újragenerálja az egészet. Tehát nem okoz gondot, ha a tető finom hullámzása miatt nincs is két egyforma oszlop. A szerkezeti, hőtani, cirkulációs és minden egyéb méretezés szimulációkkal történik. A tervezés és a kivitelezés között lecsökken az út, mivel az előregyártás egy része robotizálható. A kivitelezés nagyrészt összeszerelést jelent.

Foster and Partners, Repülőtér, Peking, 2007

A sors különös fintora, hogy az Archicad magyar építészeti program szintén velejéig parametrikus. Már 1984-ben az volt, amikor a többi szoftverfejlesztő még azt sem tudta, hogy mi az a parametrikus szoftver. Az Archicad azonban egy más közegbe született bele, más a szemlélete. Az Archicad a mai szoftverekhez képest pont fordítva működik, ugyanis standard építészeti elemekből generál programkódot. Felvetődik a kérdés: ha ez a szoftver más közegben jön létre, akkor ma Magyarország építészeti nagyhatalom lenne?