万物有灵的建筑学

陈婧

在美国伦斯勒理工学院的实验媒体和表演艺术中心里，一条“蝠鲼”正在展翅飞翔，它的俗名叫做“魔鬼鱼”，以其宽大的翼展而成为了海洋中具有威慑力的动物。当它在黑夜中由水下“飞出”后，便在空中进行滑翔。它们有时故意潜游到在海中航行的小船底部，用体翼敲打着船底，发出“呼呼，啪啪”的响声，使船上的人惊恐不安，因而又被称作“海中恶魔”。

但这里的魔鬼鱼与众不同，翼展达到了20米，全部由高密度的聚乙烯材料制成。体翼时而向上收拢，时而向下张开，就像在海中穿行，但让它柔韧起伏的并非海水和空气，而是声音。“蝠鲼”项目结合了建筑学、纺织工艺、互动技术和物理形态的声学研究。空间中声音的强弱变化，会实时转变成数字控制信号传输到计算机中，通过机械控制让蝠鲼产生不同的体翼高度，使得这些聚乙烯织物获得了生命和行动的能力。当你鼓掌，它挥舞体翼的频率会更高、幅度更大，显得十分“欢快”；而当周围一片寂静时，它也仿佛睡着了一般。凭借着技术和艺术美的结合，这个项目由4位来自美国的设计师设计作品，获得了2013世界智能几何学设计大赛的最高金奖。

建筑仿生设计的历史由来悠久，1983年德国人勒伯多出版的《建筑与仿生学》系统阐明了其意义。近年来“仿生”一词在建筑界正在成为热门话题。建筑是人与自然的中介，如何使建筑能适应环境的自然规律，又能适合人类不断发展的需要，是现代文明的新课题。由外形、姿态、样貌去拟态自然，“仿生建筑”的内涵绝不仅如此，尤其是以“结构仿生学”为代表的新思潮，涵盖了空间行为机制，乃至与时间共存的意义。比较典型的例子是“树纹塔”摩天大楼，由美国著名的环境设计大师、建筑师威廉·麦克多诺设计，可以像树木一样进行光合作用，并被环境所包围，是名副其实的绿色建筑。

几个月前来自加拿大多伦多滑铁卢大学的建筑学教授菲利普·比斯利推出的艺术作品《移动森林》，占地170平方米，被业界称为“未来跨界建筑的雏形”。作为一组复杂建筑物，《移动森林》会呼吸、有新陈代谢和对外界环境有应激自保的反应，同时也能回应人的行为，当你感到孤独时，它甚至能给你带来关怀，比如给你唱一首歌曲或替你发一声叹息。菲利普·比斯利借鉴古希腊的哲学信仰，笃信任何物质皆有生命，并提出未来建筑甚至城市都将作为有机生命而存在。

可见这两年迅速走红的“新仿生建筑”在计算机科学的再次高潮下逐渐勾勒出自身，拓展着“仿生学”的边界。“蝠鲼”这类看起来无所指向的艺术作品，正指引了未来智能建筑应当具备的“响应”和“易变”的崭新向度。“蝠鲼”项目的设计师之一，美国建筑设计师扎克雷·贝朗杰（Zackery Belanger）接受了我们的专访，并解读了“蝠鲼”对未来建筑的启迪意义。

记者：为什么要从自然界中去寻找答案？

贝朗杰： 我们观察到大多的非洲稀树草原的土壤又硬又干，白天最高温度40度，夜晚只有1度，然而每隔50米左右，你可以看到一个约50厘米高的蚁丘被绿草覆盖。事实上，只有在环境温度恒定在30度时，白蚁才能够生存下来。它们是如何做到的呢？而且你仔细留意会发现，白蚁的粪便含有较多的氮及磷，还可让土壤更肥沃。这样的环境，使草、灌木和树木得以生长。长在白蚁丘旁边的金合欢树，可以多长出60%的新芽，果实数量多两倍以上，还多吸引了40%的昆虫出现。而较多的昆虫吸引了其他动物的出现，像是壁虎。蚁丘旁的绿草也吸引了其他大型食草动物，像是斑马和水牛，食草动物的粪便则使该区域的土壤更肥沃。而这一切的源头，就是因为白蚁在白蚁丘底部潮湿的泥土中建造了数个小开口。这些通道起到微风捕捉器的作用，当空气流经湿泥通道时，可以降低内部的温度。白蚁丘仅仅改变了泥土的结构，就给整个生态带来积极的影响。在“蝠鲼”的基础上，我们可以建造出响应环境变化，尤其是声音变化的建筑，并最终演变成为一个有益的生态循环系统。比如它可以吸收噪音从而扭转给环境带来的破坏，改善人与自然相处的亲密度。

记者：如何看待仿生学对当代建筑设计的意义？

贝朗杰： 仿生学体现了人类对大自然智慧的欣赏与尊重，仿生设计最核心的价值，是理解自然界运作的模式及背后逻辑，并巧妙地采纳它们来解决设计问题。我曾在伦敦科学博物馆的某个展览中，见过悉尼设计师Donna Sgro用结构成色纤维材质制作的裙子，看上去微微发亮的钴蓝色面料，其实完全没有经过染色，而是光线在其多层结构的纤维上施展的神秘魔法。这种材质的灵感来源于南美洲蓝闪蝶翅膀上的绚丽光泽，其细微结构由多层立体的栅栏构成，光线照到翅膀时，会产生折射、反射和绕射等物理现象，于是它在人们眼中便呈现蓝、绿、紫等色彩。

记者：你信仰“万物有灵”？

贝朗杰： 我们对建筑的定义越来越吻合“万物有灵”论，我们正把生命注入人工的或技术的空间，具备了行为的主动性。我们知道松塔有一种特性，它的鳞状叶子会根据外界温湿度的变化张开或者闭合以进行自我调解。英国科学家便利用这一原理研制出智能建筑，其类似松塔结构的表面，分布着许多吸水性强的材料制成的凸起。当温度过高时，建筑物的凸起会自动打开帮助热量蒸发，从而起到降温作用，然后这些凸起又会再次回到原来的关闭状态。“蝠鲼”也在挖掘系统性的智能，帮助我们思考未来建筑的样式。合成了计算机驱动的机械装置和人工智能，我们也许会看到前所未有的响应式建筑物群体的兴起，它们具有活性的“生物器官”，对环境中的变化有一套复杂的控制系统，可以进行主动式的应对。

记者：比如这次使用聚乙烯材料去表现“蝠鲼”的身体？

贝朗杰： 追求设计其实也在追求一种“表现”——物体、结构和过程的表现，这种表现需要是美学的、艺术的乃至社会性的。设计师的工作就是为了在这些维度中取得一个较好的平衡，这让建筑学成为一个难题，难度之一就在于恰当地把握材料。使用聚乙烯材料，从建筑的经济角度来说，符合“先进”材料的定义，可以标准化，进行快速组装，还可以根据内在要求进行定制。另外，聚乙烯还可以呈现出结构性的变化，它的柔软性就像水流、人群、交通等等。“柔软性”让建筑“易变”，这个理念对现在的建筑是个非常大的突破，打破了建筑只能有固定形态的禁锢。

记者：聚乙烯这类柔性材料，如同白蚁丘使用的泥土，是否意味着节省成本？

贝朗杰： 建筑的表现必须在价格可承受、资源有限的基础上进行创新。这样的好处有很多，就像拓扑结构，或是蝴蝶翅膀的形状，是由优化了的算法基础上发展而来——使用最小数量的材料，而有最优的结构。虽然制造过程更加复杂，但制造的成本因为计算机技术，反而是递减的。

记者：“蝠鲼”的设计还可以为建筑带来哪些其他好处？

贝朗杰： 除了降低制造成本，结构的改进还有利于发挥整体的自然特性。传统建筑的不同部分没有形成一个真正的整体，而是各自作用，彼此毫不相干。但要让“蝠鲼”对声音特质的改变做出准确的反应，需要结构性的设计，在微结构上也不会因为程序控制的改变，而失去声学上的平衡，它的功能首先必须是“整体的”。但另一方面，“蝠鲼”在模块与模块之间是相互独立的，尤其现代化大楼需要在设计和建造上都实现高效率，你不可能因为设计而给施工带来过高的难度。整个过程必须体现这样几个特点：蕴含了自然的算法规则，具备系统的复杂性和独立性，系统的每个部分在精密计算后都可以产生“响应”，就好像被大脑指挥着一样。

记者：给我们展望一下未来的主流建筑是什么样的？

贝朗杰： 建筑已经从人类的形态转变为非人类的，从维特鲁威人式的“人被一个圈包围”的被动式限定，到“人处于一个蛛网般复杂环境”的生态式自主响应。几乎没有“智慧”的白蚁在筑巢时，居然创立了如此精致的信息系统，并建造了复杂的建筑结构。在蚂蚁的大脑或者基因里，并没有一个关于巢穴的计划、组织和控制机制，蚂蚁之间甚至没有直接的交流，因此，蚁巢的精致框架和复杂结构，完全是每个蚂蚁单独识别其他蚂蚁留下的生物激素和存留物后，达成共识的结果。每个人对未来建筑都有自己的想象，最关键的一点，同样在于行动的共识自主性——与其说万物有灵，不如说万物互相依存，这当然包括看起来最反自然的人类建筑。