機械產(chǎn)品參數(shù)化設(shè)計技術(shù)

無樣建筑工作室創(chuàng)始人/主持建筑師 馮路

參數(shù)，就是描述變量或變化之間關(guān)系的參照變量。簡單說，參數(shù)的用途在于設(shè)定和描述變化關(guān)系。一方面，它起限定作用，然而另一方面，它卻容納變化。

參數(shù)化，就是決定和定義參數(shù)的過程。因此在參數(shù)化的背后，有兩個最本源的問題：其一，什么參數(shù)?其二，誰來決定?第一個問題露在明處，第二個問題隱于其后。

參數(shù)化設(shè)計的關(guān)鍵，顯而易見，就是以何種參數(shù)來決定什么樣的關(guān)系。例如，如果尋求不同用戶和圖形文件之間的變量關(guān)系，那么參數(shù)化設(shè)定的就是工作模式與協(xié)同設(shè)計。這種參數(shù)化的設(shè)定基礎(chǔ)就對等于現(xiàn)實中不同工作組員的關(guān)系結(jié)構(gòu)。如果尋求圖形文件與生產(chǎn)加工乃至建造自動化之間的變量關(guān)系，那么參數(shù)化設(shè)定的就是設(shè)計與生產(chǎn)的一體化。而當(dāng)下最常見的參數(shù)化設(shè)計是為了尋求建筑形式生成與影響因素之間的變量關(guān)系，這種參數(shù)化設(shè)計，實際上也就是決定和生成建筑形式的過程。以此出發(fā)，不同的參數(shù)化模式會帶來完全不同的結(jié)果。

建筑學(xué)漫長歷史的一個重要層面，就是尋求建筑形式的過程。形式生成，常常來自兩部分因素的交織作用。一方面來自于內(nèi)部，來自設(shè)計工具和設(shè)計方法的使用和限制、歷史和理論規(guī)定的范型和戒律;另一方面來自外部，來自設(shè)計所面臨的任務(wù)和條件、用戶和業(yè)主的參與和干涉、技術(shù)與材料的限制和支持。以建筑形式生成為訴求的參數(shù)化設(shè)計，在這兩方面都具有巨大的潛力。這種潛力的能量來自于當(dāng)代參數(shù)化設(shè)計所帶來的工具和方法的變革。也正是這種潛力，使參數(shù)化設(shè)計可以超越簡單的形狀生產(chǎn)。形狀，就是單純作為視覺對象的、由幾何學(xué)定義的抽象外觀。它沒有材料質(zhì)感，也和身體體驗無關(guān)。而形式，是特定內(nèi)容的外在映射，是不同影響力作用的結(jié)果。因此它的現(xiàn)實性不僅與材料構(gòu)成和身體實踐有關(guān)，還在于現(xiàn)實世界的社會關(guān)系和意義。

伴隨著各種工業(yè)設(shè)計軟件進入建筑設(shè)計領(lǐng)域，新形狀的生產(chǎn)變得非常容易。這些新軟件更新了設(shè)計的工具手段和形式生成背后的邏輯。從另一個方面說，也更新了參數(shù)化設(shè)計的法則和模式。從早前的尺規(guī)作圖，到后來的AUTOCAD或各類相似軟件，這種圖形學(xué)建立在歐幾里德幾何學(xué)和笛卡爾坐標(biāo)系基礎(chǔ)之上，以垂直和平行為主的圖形系統(tǒng)不僅決定了形式的產(chǎn)出，也逐漸培養(yǎng)了設(shè)計思維的習(xí)慣模式。當(dāng)然，建筑形式的垂直性并非僅由設(shè)計工具決定，它來自于重力、技術(shù)、經(jīng)濟、審美等各種因素的綜合。這也并非是說之前建筑設(shè)計中缺乏曲線。無論古典時期還是現(xiàn)代主義之后，曲線的運用可以在很多建筑案例中找到。但是不得不承認(rèn)的是，直線和直角占據(jù)著主要的地位。在古典和現(xiàn)代主義時期，參數(shù)都已經(jīng)存在于建筑設(shè)計中。比例和模數(shù)的使用，就是早期的設(shè)計參數(shù)。比例，控制的是建筑物或者建筑元素不同組成部分之間的變量關(guān)系。一方面，比例的控制帶來視覺的愉悅、審美的滿足、或特定的象征意義，另一方面，它也帶來對材料使用的控制方法和建造的參照系統(tǒng)。模數(shù)，把建筑物從整體到局部統(tǒng)一到一個保持高度一致性的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)里。這種高度一致性不僅有利于從設(shè)計到建造各環(huán)節(jié)的配合，有時候，也因為精確的數(shù)學(xué)控制而帶來形式上的美感。如果說比例設(shè)定的起源與信仰和象征有關(guān)，模數(shù)化的設(shè)定由機械和系統(tǒng)論決定，那么當(dāng)代參數(shù)化設(shè)計的背后是計算機技術(shù)、拓?fù)鋵W(xué)、微分幾何、仿生學(xué)和其他模擬環(huán)境運算技術(shù)等等。參數(shù)化設(shè)計和曲面并沒有直接必然的邏輯關(guān)系。但是當(dāng)代參數(shù)化設(shè)計常常創(chuàng)造出以曲線和曲面為主導(dǎo)的形狀。這是因為曲線和曲面的數(shù)學(xué)屬性和幾何特征更好地符合了變量的需求，從而使其成為直線和立方體的替代品。曲線不但能夠保持一種連續(xù)性，與此同時，還具有內(nèi)在的異質(zhì)性，或變量。一方面曲線上的每個點都維持著曲線的連續(xù)伸展，另一方面每個點又都可以有各不相同的曲率半徑和中心圓點。正是這種屬性，及其應(yīng)用，使得曲面很容易適應(yīng)參數(shù)設(shè)定引起的持續(xù)變形，既反映出外部影響力的作用，又保持原有的屬性。變化的曲面還可以生成一種漸變的族群關(guān)系，族群中的每個單體之間相互類似，卻又有所變化。因此，曲面形狀可以很好地展現(xiàn)局部變化對整體的影響。這些特性使得曲面形狀成為參數(shù)化設(shè)計中的主要媒介。它有利于觀察因為參數(shù)設(shè)置的變化對形狀生成的影響，以及多重參數(shù)之間的相互影響關(guān)系。

當(dāng)代的參數(shù)化設(shè)計常常帶來讓人目眩神迷和匪夷所思的新形狀。這一方面是因為我們習(xí)慣于制造直線和平面主導(dǎo)的規(guī)則形狀，并且習(xí)慣于這種規(guī)則形狀所帶來的清晰性。規(guī)則化的形狀使得我們很容易地、很清晰地認(rèn)知和把握對象。它所呈現(xiàn)的清晰性意味著高效有秩的世界。而變化的曲線展現(xiàn)出不確定性和模糊性的視覺特征，使世界顯得難以捉摸。另一方面，還在于形狀生產(chǎn)中的復(fù)雜性和自治性。計算機技術(shù)的運用，可以把復(fù)雜的數(shù)學(xué)關(guān)系呈現(xiàn)為復(fù)雜的幾何形狀。這種復(fù)雜性超出了人們通常的認(rèn)知經(jīng)驗，就像自然界各種不可見的復(fù)雜構(gòu)成和微觀組織一樣。與此同時，參數(shù)化設(shè)計規(guī)定的是變量關(guān)系，而不是結(jié)果。形狀的產(chǎn)生是程序設(shè)置的自治產(chǎn)物，結(jié)果是不可預(yù)期之物。仿生學(xué)或其他模擬系統(tǒng)的重要發(fā)展就在于不僅僅模仿生物或其他物體和現(xiàn)象的組織結(jié)構(gòu)和外在形式，還模擬它們的生成和成長法則。依靠這些模擬系統(tǒng)和程序，當(dāng)代參數(shù)化設(shè)計可以創(chuàng)造出超出日常經(jīng)驗的形狀和生成方式。建筑師和觀眾們都很容易滿足于當(dāng)代參數(shù)化設(shè)計創(chuàng)造新形狀的能力，它符合當(dāng)下消費主義社會對“新”和“震驚”圖像的追求。很多參數(shù)化設(shè)計止步于此，但它們的結(jié)果往往只能帶來一種新的形式主義或裝飾主義，成為從令人新奇到厭倦的快速消費品。

參數(shù)化設(shè)計創(chuàng)造新形狀和更新設(shè)計方法的潛能是否可以給建筑形式的生成帶來更多的價值，取決于參數(shù)的設(shè)置是否可以結(jié)合每個設(shè)計過程所直接面對的、現(xiàn)實的外部影響因素。例如，計算機模擬環(huán)境的能力，使諸如風(fēng)、陽光等環(huán)境因素可以被設(shè)置成參數(shù)，進入建筑形式的生成過程，這種參數(shù)化設(shè)計帶來了建筑設(shè)計與環(huán)境條件的直接互動，對于建筑節(jié)能有明顯的輔助價值。又例如，結(jié)構(gòu)受力計算的新參數(shù)系統(tǒng)，可以生成新的結(jié)構(gòu)體系因而拓展新建筑形式的可能性。因為自然科學(xué)研究和分析方法的可量化，很多自然環(huán)境因素與參數(shù)之間的轉(zhuǎn)換相對有效。然而，當(dāng)面對不可定量的社會因素時，參數(shù)化設(shè)計很容易遇到困難。用可定量的科學(xué)方法將人類行為和社會關(guān)系轉(zhuǎn)化為相應(yīng)參數(shù)，可能帶來極大的危險。這種危險不僅僅在于無效的結(jié)果，甚至可能帶來難以想象的災(zāi)難。通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)統(tǒng)計，我們或許可以通過大范圍的問卷調(diào)查和統(tǒng)計分析得到對象行為和關(guān)系在通常意義上或高概率的選項，然而這種結(jié)果的價值可以輕易地被時有出現(xiàn)的不同個案所瓦解。即便是固定對象的固定活動模式，也會因為對象情緒的變化和偶爾出現(xiàn)的意圖而得到反常的結(jié)果。情緒，是人類和人工智能、思考和計算之間的分界線，也是人和人之間差異、乃至人類自由選擇的源頭。

一旦試圖把人類行為和社會關(guān)系納入?yún)?shù)化設(shè)計的考量之內(nèi)，參數(shù)由誰決定，就凸顯成為至關(guān)重要的問題。建筑師自現(xiàn)代主義運動培養(yǎng)出來的英雄主義和上帝姿態(tài)，使我們常常很輕易地把建筑設(shè)計當(dāng)成創(chuàng)造理想新世界的途徑。建筑師在戰(zhàn)后重建和城市更新中所展現(xiàn)出來的社會責(zé)任感和巨大作用讓我們相信建筑對于城市、乃至日常社會生活的神圣作用，而忘記了“建筑師在設(shè)計過程中的預(yù)設(shè)”和“建筑在現(xiàn)實狀況下的使用”此二者之間巨大的不對等性。建筑師提前假設(shè)的固定秩序和法則，往往被現(xiàn)實使用中的偶然性和不確定性很輕易地瓦解掉。 在當(dāng)代參數(shù)化設(shè)計中，建筑師掌控參數(shù)的設(shè)定和程序的編制，在一個自治的形式生成世界中成為主宰。把自然環(huán)境因素轉(zhuǎn)換成參數(shù)系統(tǒng)，只是創(chuàng)造一個虛擬自然，也只是重新塑造和維護一個以人類為中心的世界。而試圖把社會環(huán)境因素轉(zhuǎn)換到參數(shù)系統(tǒng)，則很可能建立了一個與現(xiàn)實社會平行的虛擬世界，其中包含著自治的權(quán)力機制和秩序。對于廣大用戶而言，他們被置入一個預(yù)設(shè)的世界，只能按照程序法則行事，有時候貌似選擇眾多，而其實并無自由。這種情境已經(jīng)可以清楚地從像QQ和開心網(wǎng)這樣的虛擬社交模擬網(wǎng)絡(luò)中察覺。在參數(shù)化設(shè)計的背面，存在著一個被參數(shù)化的世界。

這種被參數(shù)化的世界，我們或許并不完全陌生。無數(shù)人類被用作生物能源和程序載體，他們的身體如同芯片中的電子元件一般被安插在巨大機器的陣列裝置中。意識與身體相脫離。他們的意識存活在由電腦編造和控制的Matrix世界中。電影《黑客帝國(The Matrix)》展現(xiàn)了一個被參數(shù)化的自治世界。在這個世界里，每個人貌似擁有自己的真實生活，而實際上，都不過是電腦控制的巨大數(shù)字矩陣中的一個預(yù)設(shè)點而已。這個虛擬世界的法則，在電影中不斷被強調(diào)的邏輯和因果，在本質(zhì)上，就是參數(shù)的設(shè)定，以及相應(yīng)的程序生成和運轉(zhuǎn)。所有那些貌似偶然，又或必然的選擇，其實都是類似上帝般存在的“設(shè)計師”早已預(yù)定的安排。除了人類情感，一切都是預(yù)定程序。除了人類情感，也一切都在程序掌握之中。

這部電影充分反映了自人工智能和數(shù)字化空間出現(xiàn)后，人類內(nèi)心深處對于虛擬世界的擔(dān)憂和恐懼。早前的工業(yè)化生產(chǎn)創(chuàng)造的人工世界與自然世界雖然存在對抗，但是二者界限分明，非此既彼。更重要的是，這種二元對抗并沒有從根源上危及到人的主體性以及人類的中心地位。人類可以選擇安坐在自己創(chuàng)造的人工世界里，也可以回到自然中。這可以從電影《阿凡達(Avatar)》中清楚地看到。而數(shù)字化空間的生產(chǎn)不再糾纏于人工與自然的二元結(jié)構(gòu)，而是把焦點引向虛擬與真實的混淆和區(qū)分。當(dāng)人工智能替代人類成為世界主宰并制定游戲法則時，人類就必然也必須奮起反抗。為了自由，就必須謀求人類自身的解放。獲得自由同時也就意味著不再需要尋找電腦設(shè)定的邏輯和因果，而重新?lián)碛凶灾鬟x擇的可能。

電影《盜夢空間(Inception)》展現(xiàn)了另一種被參數(shù)化的世界。這一次，決定參數(shù)的并非外部因素，而是人自身的意識和潛意識。真實與虛擬的爭斗不再是人類與外力之間的非此即彼，而是人自身不同意識層面的彼此難分。如果說，對于個人體驗而言，現(xiàn)實與夢境都不過是知覺與意識的映射，那么是回到現(xiàn)實，還是沉浸在夢境的深層乃至陷入潛意識的邊緣?二者的區(qū)別，也許依然在于個體的充分自由。即使沉浸在完美的夢境里，即便成為夢幻世界的絕對主人，你依然可能只是某個意識設(shè)定的奴隸，別人的，或者你自己的?，F(xiàn)實生命的迷人之處，也許就在于情緒所帶來的不可預(yù)設(shè)和不可捉摸，在于意識的完全自由。而現(xiàn)實世界的迷人之處，也許就在于自由意識與外部環(huán)境之間不可預(yù)知、不可復(fù)制、充滿張力的擁抱。

人類世界的問題，最終都必然要回歸到人本身。建筑學(xué)，同樣如此。

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