数字技术与建筑设计探讨

数字技术与建筑设计探讨摘要：随着数字技术的日益发展，建筑设计受到了极大的影响和改变。本文就数字技术与建筑设计之间的一些理念革新问题进行了分析探讨，供参考。关键词：数字技术；数字化；建筑设计；借鉴层次中图分类号：TU2文献标识码：A文章编号：数字技术又称为数字化技术，数字技术包括两大方面：一方面是将要处理的对象用数字信号进行描述(例如将话音信号用“0”和“1”序列表示出来)，另一方面是对该对象进行所需的加工和处理；数字技术依赖于模数转换技术、数字信号处理技术、微电子技术、微处理器和计算。在这一个数字化的时代，建筑的空间、造型、功能等基本要素都被重新定义，应用数字技术在建筑设计中正逐步发挥着越来越大的积极作用。1数字技术与德勒兹哲学思想的结合吉尔.德勒兹（GillesDeleuze）法国后现代主义哲学家，他是又一位继德里达以后的对建筑设计领域产深远影响的重量级人物，他反对总体的、秩序的、以及中心的僵化思想，主张复杂、偶然、差异、分化、生成、变化、共存。在同一时期，复杂性科学理论也得到了长足发展，而他的哲学也是与复杂性科学理论相辅相成的。他重新阐述了褶皱（Fold）、图解（Diagram）、生成（Becoming）、平滑（Smooth）、条纹（Striation）、块茎(rhizome)等哲学概念。其哲学思想对先锋建筑师影响巨大，90年代以来这些概念被以数字技术为创作工具的先锋建筑师们大量应用，并影响了建筑师们认识、解决问题的方式。他的哲学思想为创作新的建筑形态提供了支承，而数字技术也符合新建筑形态的表达要求，新哲学观与数字技术的结合推动了建筑设计的发展。德勒兹的哲学思想被认为是与数字建构方法非常契合的，他的哲学思想因为数字技术而得到了实现的动力，而数字技术因为它也更有生命力。2数字技术有力支撑复杂性科学理论指导建筑设计2.1复杂性科学理论及其特征从20世纪开始，还原论和简单思维已经不能满足迅猛发展的科学研究现状，他们面对复杂性问题研究已经捉襟见肘。复杂性科学产生解决了这一困境，提出了系统性和整体性的思想，为科学研究的发展以及处理复杂性问题指出了新的方向。复杂性科学是研究复杂系统行为与性质的科学，它的研究重点是探索宏观领域的复杂性及其演化问题；它涉及数学物理学、化学、生物学、计算机科学经济学、社会学、历史学、政治学、文化学、人类学和管理科学等众多学科。突现、演化、自相似、自组织、自适应等是复杂性科学所具有的一些共同特征。复杂性科学理论包括：一般系统论、控制论、人工智能、超循环理论、混沌理论、耗散结构理论、突变论、协同学、分形理论及元胞自动机理论等一系列理论；复杂性科学理论具备一下三个特征，1)本体层面，事物有组成结构和层次；2)认识层面，能从关于部分(或低层次)的概念、定律、理论和学科中推导出关于整体(或较高层次)的概念、定律、理论和学科，当然完成这样的推导需要一些条件；3)方法层面，对事物进行研究时，把整体分解为部分，或把较高层次的物质结构分解为较低层次的物质结构。2.2应用于建筑设计的几个复杂性科学理论混沌理论（Chaostheory），是美国气象学家爱德华研究模拟天气系统时发现的，初始条件的细微改变，将产生差别巨大的结果，这也正是所谓的“蝴蝶效应”。混沌理论所研究的现象是一些看似随机的现象，多产生于非线性力学系统，表面不相关联的因素之间往往有着某种紧密的关系，复杂的现象中会存在简单的规律，简单的事物中复杂的变化。混沌理论转换了人们观察事物的机械方式，使人们认识到事物是变化的、联系的、非线性的、异质融合的、时空统一的，任何事物都是矛盾的集合体。混沌理论对建筑设计产生了一定的积极影响，批判了现代主义的线性几何建筑，倡导建筑设计应贴近自然并充分考虑人的认知和感受。质疑建筑设计所要求的特定尺度，建筑应该已经包含各种尺度，无论观察位置远近，都应该有合适的构造与细节。混沌理论使建筑师的创作更加自由，不再受困于原有的理论框架之中，建筑更加富于变化、具有深意、富于张力。建筑师屈米也是该理论积极实践者，反对稳定、静止、一成不变，在他的许多建筑作品中充满了变化、冲突、不稳定的因素，尝试建造非线性形态空间、以及充满混沌意义的组织建构。分形理论，又称分维几何理论，当代应用比较活跃的新型理论，非线性科学重要的分支及前沿，曼得布罗美籍数学家最早创立了分形概念。利用分形理论制作出的很多图形具有类似于植物生长的特殊美感，这些图形跟以往的欧式几何图形差异明显，这些图形具有一些不规则的形式，但是这些在不同的尺度上又表现出一致性，把任何一部分放大都会保持与原来整体相同的性质。分形理论拓宽了人们对几何的认知范围，更加丰富了建筑师的造型基础；数字技术与分形理论的结合，为建筑师创作复杂的韵律美感提供了有力的工具，从而丰富了建筑形式。应用分形理论可以对自然形式进行逼真的模仿，随着数字技术的发展，使分维几何从建筑造型的后台走上前台，不少新的商业软件把分维几何的造型计算与三维建模结合了起来，它们内置复杂的分维几何形状生成机制，建筑师只要改变程序运行的初始状态和参数，便能得到各种不同的丰富造型。描述并解释系统内的有序结构以及其生成过程，这就是组织的基本概念。哈肯（H.Haken）德国理论物理学家，从其演化方式出发，将组织分成两类：他组织和自组织。无论是在物质世界中还是在人类社会中，都大量的存在着自组织现象。所以系统的自我更新能力取决于其自组织能力的大小。2.3数字技术结合复杂性科学理论20世纪90年代，众多先锋建筑师将数字技术与复杂性科学的概念相结合，从而创造出了更复杂的建筑空间形态，并发展出更新颖的设计方法。代表性人物和机构如格雷格林恩、NOX、FOA、UNstudio等为代表。他们以将复杂性科学理论与数字技术几何，将复杂性系统的突现性、演化性、自相似、自组织和自适应的性质赋予建筑作品中，从而创造出耳目一新的空间体验。以数字技术的优势，充分利用分析计算和数据整理的强大功能，将以往无法处理的复杂性问题化解，这也不断提升了数字技术在建筑设计中所占据的比重，往往贯穿设计的始终。数字技术将复杂性科学与建筑学联系起来，以往无法完全理解的生物学、社会学、经济学甚至量子力学等新兴科学也成为了建筑学的借鉴对象。人类正在经历由经典科学的线性思维到复杂性科学的非线性思维的转变，世界原本就是复杂的、多义的、相对的、模糊的，充满了偶然性与不确定性，建筑也是这个世界的一个有机构成部分，是对于生存环境的再塑造，因此建筑也是具有复杂性的。3数字技术激发建筑美学观念的变异3.1当代建筑美学观念的特征工业文明时代下，随着大机器生产带来的机器美学观念也深深影响到建筑领域，实用、简洁、高效的观念也都成为了建筑设计追求的形象特质。后工业文明时代下，数字技术广泛应用于各个领域，建筑审美意义获得重构，建筑更加注重心理机制和多元化并置。建筑审美的主客体得到统一，成为一个有机系统；反对总体性，强调差异性；反对平衡、确定、简洁，强调差异、矛盾与模糊。天津大学的曾