Параметрическая архитектура: что это такое

Выражения «алгоритмический дизайн», «цифровое проектирование» у большинства людей вызывают ассоциации с чем-то неживым, искусственным, противоречащим человеческой природе, да и природе вообще. Это заблуждение, однако, развеивается без следа, стоит хоть разок увидеть работы дизайнеров, использующих параметризм. Порой даже не верится, что живые, как будто дышащие здания или напоминающие сложный коралл ювелирные украшения созданы при помощи бездушных компьютеров. Но суть в том, что именно они и позволили нам создавать столь естественные формы.

Чтобы объяснить суть параметрической архитектуры, придется сделать небольшое математическое отступление. Начнем с того, что практически все природные процессы – особенно живые – в той или иной степени случайны. Или, что почти одно и то же, зависят от такого большого числа внешних и внутренних факторов, что могут рассматриваться как случайные. Поиск зависимостей при построении алгоритмизированных систем, отталкивающихся от хаотического набора первичных условий, породил целое направление в топологии – разделе математики, изучающей, в частности, свойства пространств, которые остаются неизменными при непрерывных деформациях. Важнейшие труды в этой области принадлежат русским и советским математикам – Георгию Вороному (1868–1908) и его ученику Борису Делоне (1890–1989).

Один из самых визуально ярких способов использования дигитальной архитектуры основан на диаграмме Вороного (посвященный ей ежегодный Международный симпозиум пройдет в этом году уже в 15-й раз!). Для конечного множества точек диаграмма Вороного представляет такое разбиение пространства или плоскости, при котором каждая область этого разбиения образует множество точек, более близких к одному из элементов множества, чем к любому другому элементу множества.Если перевести это техническое объяснение сути параметрической архитектуры на бытовой язык, речь идет вот о чем.

Представим лежащие в лабораторной чашке зерна кристалла, которые растут с постоянной скоростью во всех направлениях. Допустим, что их рост продолжается до тех пор, пока два или более зерна не встретятся. Через некоторое время каждое выросшее зерно будет представлять собой ячейку кристаллической мозаики, полностью покрывшей дно чашки. Эта мозаика и есть диаграмма Вороного. Ее мы видим в прожилках листьев или крыльев бабочки, растрескавшейся автомобильной эмали, растекшемуся по столу кофе.

В 1930-х Делоне развил идеи Вороного, введя понятие триангуляции Делоне для заданного множества точек на плоскости, при которой для любого треугольника все точки множества, за исключением его вершин, лежат вне окружности, описанной вокруг треугольника. Согласитесь, не только в концепции искусства и дизайна надо разбираться, чтобы заниматься параметрической архитектурой.
С помощью триангуляции Делоне можно описать практически любой «естественный» алгоритм, например знаменитое «евклидово минимальное остовное дерево». Это такое построение, которое соединяет «ветками» все точки определенного множества таким образом, что сумма «весов» этих веток минимальна. «Остовное дерево» строят, в частности, решая популярную «задачу коммивояжера», которому требуется с наименьшими затратами объехать всех своих клиентов в разных городах.
Перечислять области применения диаграммы Вороного и триангуляции Делоне можно бесконечно. Антропологи строят карты влияния различных этнических групп, биологи и физиологи изучают рост живых тканей, эпидемиологи ищут очаги распространения болезней, строители проектируют расположение детских домов и школ, металлурги изучают влияние примесей в сплавах. И даже производители спецэффектов в кино отдают должное трудам наших соотечественников, без которых волны в цифровых морях вряд ли выглядели бы настолько натурально.

Возможно, и вам, читатель, доводилось сталкиваться с диаграммой Вороного. Некоторое время назад в соцсетях было популярно приложение, позволяющее превращать фотографии в мозаичное изображение. Причем в качестве элементов мозаики можно было выбрать любой рисунок. Если вы развлекались этой штукой, то считайте, что вы косвенно тоже прикоснулись к миру параметрической архитектуры.

Последние несколько лет топологическая оптимизация весьма активно применяется конструкторами и инженерами. Мощность современных компьютеров уже достаточна для использования так называемых генетических алгоритмов, когда варьируются миллионы возможных комбинаций параметров с заданным конечным результатом, например – минимальным весом при достаточной жесткости. Получающиеся параметрические конструкции не похожи ни на что ранее созданное человеком, зато напоминают приятные глазу творения природы.

Несмотря на то что параметрическая архитектура имеет в каком-то смысле российское происхождение, в нашей стране пока маловато объектов, созданных на его основе. В пример можно привести разве что скамейки, установленные на Новом Арбате, да интерьеры небольшого офисного комплекса Dominion Tower на Дубровке, спроектированного Захой Хадид. Но ничем, подобным величественному зданию гражданского суда в Мадриде авторства той же Хадид или поразительной красоты Музею современного искусства Гуггенхайма в Абу-Даби, ни Москва, ни другие российские города пока похвастать не могут.Зато кое-какие достижения наметились в области искусства. Молодая российская ювелирная компания «i-o-u design & research.lab» решила сделать параметрический дизайн основным мотивом для создания своих коллекций. «Прежде чем создать первые украшения, мы около года изучали работы лучших специалистов, читали научные статьи о диаграмме Вороного. Мы были поражены, какие невероятные формы и линии помогает создавать компьютер, выступая полноценным соавтором креативного решения», – рассказывает Александра Гришина, дизайнер и ювелир бренда «i-o-u». Для воплощения особенно ярких проектов и материал подобрали соответствующий – титан, который при электрохимической обработке способен без всяких напылений покрываться узорами, переливающимися всеми оттенками радуги.

«Новая эстетика, о которой в своем программном заявлении говорит Шумахер, идеально подходит для создателей ювелирных изделий и других объектов искусства, – говорит соавтор бренда "i-o-u design & research.lab" Татьяна Бортник. – В отличие от промышленного дизайна, искусство сильно отстает от прогресса. Классическое ювелирное искусство, по сути, использует те же представления, которые были еще у древних египтян».

На протяжении всей истории человечества, продолжает Бортник, художники использовали два вида объектов – «чистые» геометрические фигуры и, в меньшей степени, порождения живой и неживой природы. В последнем случае речь шла о простом копировании. «Сегодня развитие информационных технологий дало в руки художнику два новых великолепных инструмента. Во-первых, компьютеры позволяют генерировать случайные числа, на что не способен человеческий ум. Во-вторых, вычислительная мощность современных компьютеров достаточна, чтобы моделировать действительно сложные процессы, не отличающиеся от естественных», – поясняет Татьяна природу параметрической архитектуры.

«Это новая, но естественная реальность. Параметрическая архитектура дает возможность симулировать логику мышления природы. Художник может создать свой собственный листок березы, не копируя существующий, но устроенный так же, как настоящий. Подобные объекты будоражат воображение. Их не только приятно рассматривать, к ним приятно прикасаться. Даже на шее или руке они выглядят совершенно по-другому, как будто "подстраиваясь" под ваше тело», – поддерживает коллегу Александра Гришина.Сейчас «i-o-u design & research.lab» готовит совместный проект с одним из самых популярных дизайнеров, работающих в стиле параметризма, Хамидом Хасанзадеем. Он уверен, что новая эстетика войдет в нашу жизнь на куда большее время, чем, например, минимализм. «Я думаю, что в ближайшем будущем одной из тем, которая в значительной степени подвергнется влиянию параметрического дизайна, будет бытовой дизайн. Мы увидим изменения в таких вещах, как ювелирные изделия, часы, автомобили, мобильные телефоны, одежда. К примеру, представьте браслет, способный легко изменить свою форму в соответствии с вашим настроением, погодой или цветом одежды. Сегодняшние технологии этого пока не позволяют, но в будущем это непременно произойдет», – говорит он.

Беспрецедентная свобода для творчества – одно из самых приятных свойств параметрической архитектуры. Этот подход замечательно реагирует на критерии или множество критериев, влияющих друг на друга. Он просто незаменим для быстрого создания сверхкомплексных форм, что нелегко сделать с помощью стандартных методов проектирования.Разработчики параметрических плагинов к различным графическим пакетам для моделирования – таким как 3D Max, Autodesk или Rhinoceros – работают в тесном сотрудничестве с дизайнерами. Порой новые программы появляются на рынке без какой-либо сопроводительной и обучающей документации – настолько авторы спешат поделиться новыми идеями. «Все это напоминает студенческий митинг, на котором молодежь обсуждает, как перевернуть мир, – улыбается Гришина. – Сетевые форумы, посвященные параметрической архитектуре и программам для параметрического проектирования, просто фонтанируют изобретениями и предложениями».

Патрик Шумахер в своей статье «Параметризм» предсказал нашему обществу «войну стилей», победителем в которой станет новый естественный стиль. Практически исчез постмодерн, то же самое произошло с деконструктивизмом. И это не случайно – ведь в них было слишком мало случайного.