中国传统文化表象于建筑逻辑空间的信息化浅析

2018-08-23

大连大学学报 2018年3期

（大连大学建筑工程学院，辽宁大连 116622）

建筑的信息化有狭义和广义之分。狭义的信息化是借用外在的逻辑系统完善建筑，例如借用计算机软件建立建筑的信息模型或为建筑附加智能控制系统；而是广义的信息化是使建筑成为处理信息的逻辑系统。

当前的信息化革命不仅是电子科技推动的，更需要逻辑系统对它加以基本构架。现代逻辑学提出的逻辑空间（logical space）和真值函项（truthfunction）[1]等概念催生了以逻辑设计为基础的信息科学。因此，信息化建筑研究的关键是对将建筑的逻辑系统和作为此系统基础的逻辑空间的探究。

中国传统建筑的存在是信息化建筑的典型范例，源于其命题逻辑是基于完善的逻辑空间建立起来的。中国传统建筑不仅是通过逻辑函数和构件发展出了高效和谐的逻辑系统和程序，并且具有完整的信息化结构。虽然某些信息化样态已不适用于当代社会，但其关于信息化建筑的基本设定仍是可取的。

1 中国传统建筑文化的命题逻辑

中国传统建筑文化中的逻辑空间是其建筑中所有逻辑形式的集合。逻辑空间中的命题逻辑体系是实现逻辑系统的前提。

1.1 建筑客体和事实

根据现代逻辑学的语境原则，对建筑的认识不能脱离建筑的使用方式。例如帝国大厦在20世纪50年代是一个办公场所；而在一些艺术作品中，帝国大厦则成为了爱情的象征。使用方式的不同使建筑客体在不同的事实（fact）[1]中呈现出了不同的可能性。

而且，事实不能简单地通过列举建筑客体来得到，只能从事实中分解出建筑客体。以故宫后三宫为例，乾清宫出自乾卦，《彖传》云：“大哉乾元，万物资始”，乾清宫是组成“王者向阳出治”这一事实的建筑客体。坤宁宫出自坤卦，《彖传》云：“大哉坤元，万物资生”，坤宁宫是组成“王者向晦晏息”这一事实的建筑客体（见图1）。因此建筑不是孤立的事物（thing），而是组成事实（fact）的客体(object)[1]。

图1 故宫后三宫逻辑关系分析

1.2 逻辑形式和记号

中国传统文化不是将建筑简单地视为一种事物，而是将建筑和社会秩序联系起来共同认识。这样建筑就形成一种意向性事实（intentional fact），这种事实的形式即建筑的逻辑形式。

西方建筑的形式大多是由空间，光线等具象要素组成的。中国传统建筑文化中的要素则采用极限状态下的抽象形式：即在抽离了所有描绘手段的极限状态下，仅具有逻辑形式的要素就是记号。记号用抽象的形式和数字关系映射出社会等级秩序。例如庑殿、歇山、悬山、硬山顶；才有唐代“三品”以上唐舍不得过五间九架，“五品”以上唐舍不得过三间五架之说。这种记号与其他记号如字母a，b，c或数字0，1没有区别（见图2）。

图2 记号是抽象的图像

记号本身就是逻辑形式，记号是建筑表达和处理信息的最佳方式。因此，中国传统建筑的记号系统与其他数制系统，诸如二进制或十六进制系统的作用是相同的。

1.3 命题逻辑

记号是基本的逻辑形式，因此它是有限的和固定的。但记号可以产生出包含所有可能存在事实的命题逻辑体系。中国传统建筑文化中的命题逻辑是基于中国文化独特的记号体系建立起来的。包括阴阳，八卦，六十四卦，五行以及表示方位的二十四山和表示时间的天干地支等概念；运算规则是以类推逻辑为基础的阴阳同一律，河图洛书律，五行相克律以及先后天八卦律等。这些基本概念和属性都可以在真值表中得到解释，并可以用现代逻辑符号表示。例如“∧”表示合取，“→”表示“相生”或“纳”，“”表示“相克”，表示“互纳”或“等属于”等[2]。河图和五行的类推规则“天一生水，地六成之；地二生火，天七成之；天三生木，地八成之；地四生金，天九成之；天五生土，地十成之。”可以表示为。

将命题的一个部分换为变项，就会得到一组命题。仍以故宫后三宫为例：如果将每个建筑客体用a，b，c表示，将它们之间的关系用R表示，就得到了命题aRbRc（见图1）。将aRbRc中的常项a换为变项x，x的值域为乾清宫，乾清门，养心殿，将它们分别用a,d,e表示，即x∈{a,d,e}。则xRbRc就给出了一组命题：aRbRc，dRbRc，eRbRc。xRbRc是这组命题的一般形式，即表达式。表达式规定了可能出现于其中的命题的形式。命题的表达式可以进一步发展为逻辑函数。命题的形式即是函数关系f(x)，建筑客体即是函数项x。

1.4 逻辑空间

中国传统建筑文化的所有记号构成了一个逻辑空间，它包含了建筑中所有的逻辑形式，包括作为类推逻辑出发原点的八卦，五行，天干地支等规律（见图3）。此逻辑空间是诸命题的活动空间，中国传统建筑的逻辑系统都是基于此空间建立起来的。逻辑空间使建筑具有了处理信息的能力。

图3 传统建筑文化的基本命题[3]

2 中国传统建筑的信息化特征

中国传统建筑文化在逻辑空间的基础上发展出了完整的信息化建筑体系。通过一些基本逻辑函数和构件组织出了各类功能的系统和程序，创造了智能高效的信息化建筑和城市。

2.1 逻辑函数及其表示

变项的引入使建筑可以建构逻辑函数。逻辑函数可以清晰的处理逻辑问题，是信息化建筑逻辑系统的重要组成部分。

明堂辟雍是帝王施政与天地自然变化一致的命题。《礼记·月令》记载：“孟春，天子居青阳左个。仲春，居青阳太庙。季春，居青阳右个，孟夏，居明堂左个。仲夏，居明堂太庙。季夏，居明堂右个，中央土，居太庙太室。孟秋，居总章左个。仲秋，居总章太庙。季秋，居总章右个。孟冬，居玄堂左个。仲冬，居玄堂太庙。季冬，居玄堂右个。”（见图4）

图4 明堂辟雍形制分析图

将这个命题用逻辑符号表达，即：（孟春↔东北）∧（仲春↔东）∧（季春↔东南）∧（孟夏↔东南）∧（仲夏↔南）∧（季夏↔西南）∧（土↔中央，为虚）∧（孟秋↔西南）∧（仲秋↔西）∧（季秋↔西北）∧（孟冬↔西北）∧（仲冬↔北）∧（季冬↔东北）。

把命题中的常项都变为变项，就得到了明堂格局的表达式：

其中：x∈{孟春，仲春，季春，孟夏，仲夏，季夏，土，孟秋，仲秋，季秋，孟冬，仲冬，季冬}；y∈{东北，东，东南，南，西南，中央，西，西北，北，东北}。

清代故宫前朝的使用制度是皇帝皇后行中央帝门，御道以及御桥，王公行右侧，百官走行左侧（宫门的左右掖门不常启）。这个命题用形式语言表述即是：[（皇帝，皇后→午门帝门）∨（王公→午门右王门）∨（百官→午门左王门）]∧[（皇帝，皇后→内金水桥御桥）∨（王公→内金水桥右桥）∨（百官→内金水桥左桥）]∧[（皇帝，皇后→太和门帝门）∨（王公→太和门右门）∨（百官→太和门左门）]。

将命题中的常项都换成变项，就得到了逻辑函数：

（x→y）∧（x→z）∧（x→w）

其中：x∈{皇帝，皇后，王公，百官}；y∈{午门帝门，午门右门，午门左门}；z∈{金水桥御桥，金水桥右桥，金水桥左桥}；z∈{太和门帝门，太和门右门，太和门左门}。

变项x所有的取值对应的逻辑函数值可以用真值表来表示（表1）：

表1 函数（x→y）∧（x→z）∧（x→w）的真值表

伯纳德·屈米用对应空间中动作序列的运动图来表示建筑中的事件（见图5）；在逻辑电路研究中，真值表可以用时序图的形式表示出来（见图6）。结合这两种方法，可以得到表达逻辑函数的图示方法（见图7、图8）：

明代故宫左顺门（现协和门）和右顺门（现熙和门）（图9）的使用方式是一组非命题。明代永乐中“午朝御左顺门”，“晩朝或御右顺门”。左右顺门的使用互为非命题：

图5 曼哈顿手稿对应空间中动作序列的运动图[4]

图6 逻辑电路的时序图[5]

图7 前朝的使用制度对应逻辑函数的运动图[6]

图8 前朝的使用制度对应逻辑函数的时序图

图9 左右顺门位置[7]

左右顺门还有其他用途，明代吉礼如册封皇后，嫔妃等要典，册，宝由左顺门出；丧礼如皇帝死后，梓宫停于仁智殿，殿设几筵，新即位的皇帝祭几筵，后由金水桥御桥出右顺门。这个命题用形式语言表达即是：。将命题中的常项换为变项就得到了逻辑函数：q，其真值表是表2：

表2 函数 p ¬ q的真值表

p q左顺门午朝右顺门晚朝左顺门吉礼右顺门丧礼

逻辑空间和变项等概念的引入使建筑客体构成了逻辑函数，使建筑实现了对信息的处理。逻辑函数有三种表示方法：表达式，真值表和时序图。

2.2 逻辑构件和集成

中国传统建筑的逻辑构件，例如门阙、轴线、殿堂和广场等，表达了建筑基本的逻辑形式。这些构件在逻辑系统中可以作为记号直接使用。信息化建筑的逻辑系统就是由这些构件的集成实现的。

2.2.1 门阙

门阙是限定命题适用范围的构件。“真值函项的一般形式是：[p，ξ，N（ξ）]，也是命题在逻辑空间中的基本构架，中国传统建筑的所有命题遵从命题的一般形式。其中，N（ξ）代表的是该真值函项的形式序列中紧接着ξ的那一项，即是限定出命题在逻辑空间中的范围的极限点。

在传统建筑中，门阙是标示命题极限点的逻辑构件，它限制了命题的适用范围。“三朝五门”形制就是门阙作为命题极限点的例子，“天子外朝在皋门之外，治朝在应门之内，内朝在毕门之内”这就对不同上朝制度的适用范围进行了限制（见图10）。

图10 三朝五门之制[2]

2.2.2 轴线

轴线是合取不同函数的逻辑构件。中国传统建筑群中同时存在多种逻辑函数。这些逻辑函数通过轴线连接成各种事实序列，在这种情况下轴线即是用来实现合取功能的构件。

例如故宫前朝使用制度的逻辑函数（x→y）∧（x→z）∧（x→w）中就隐含着中轴线给出的合取命题p∧q∧r。

2.2.3 判别构件

判别构件是判别建筑客体逻辑顺序的构件。例如明代造墓等级制度用石碑和石刻不同记号判别陵墓的等级，公侯石碑螭首高3尺2寸，石刻为石四人，石马，石羊，石虎等，四品以下官员石碑圆首高不过2尺4寸，石刻只能为石马石虎；又如故宫外金水桥五桥中，御桥为雕龙望柱头，其它四桥为二十四气望柱头[6]。这两类构件都是判别构件。

在中国传统建筑复杂的信息化建筑体系中，还存在种类丰富的逻辑构件，例如殿堂、广场等，这些构件的形式和功能还有待进一步探究。

2.3 信息化建筑

中国传统建筑是处理信息的逻辑系统，逻辑函数和构件在逻辑系统中可以被组织为实现各种建筑功能的程序（见图11）。在中国传统建筑中，这些程序同时存在于建筑中，形成信息化建筑的存储功能；社会秩序指示不同事实在存储中对应的程序，形成控制功能；命题逻辑体系提供了逻辑运算功能。这符合信息科学中存储，控制和运算的结构（见图12）。

图11 内部层次

图12 中国传统建筑的信息化结构

古代中国封建社会的一些复杂的礼制就是通过发达的信息化建筑和城市实现的。当代仍可以利用复杂逻辑系统和程序实现高效、和谐、智能的信息化建筑和城市。

3 互动设计

中国传统建筑的互动设计构造了使用者与逻辑系统的互动界面。建筑所形成的比较复杂的逻辑系统就感受尺度的使用者而言是很难全面认识的。互动设计构造了一个罗盘-建筑系统，将逻辑空间微缩到使用者的感知尺度，形成使用者和逻辑系统的交互界面。使中国传统建筑具有了完整的信息化结构（见图12）。

《罗经解定》云：“罗经者，以其收罗天地之蕴，上拨星辰之躔度，下察山水之峙流，以形应气，以数合理，无不森罗密布，而阴阳两宅由是叶吉，如制丝者之有经方能制锦而成章也，故曰罗经。”罗盘盘面层次繁多，内容庞杂，五行八卦，干支甲子、节气方位，到天文历法、州国分野无所不包[8]。这正是因为罗盘是人感受尺度上的逻辑空间（图13）。建筑逻辑系统中程序的运行都是在建筑与罗盘之间互动进行的。古代中国人利用这种尺度转换巧妙的解决了使用者与信息化建筑的互动设计问题。