增强人类与升维环境——未来建筑作为人与环境的新中介

孟建民 刘杨洋

引 言

建筑是人与自然环境之间的中介，依靠建筑人类得以在地球环境中更好地生存和发展。每个时代的社会都需要利用技术和创新去回应“如何塑造人与生存环境之间的联系”这个永恒却不断变化的问题，这也是设计未来建筑的基础。

信息技术和生物技术交融性的指数级发展让未来不再仅仅是当下的延续，而是存在着颠覆的可能，人类的生理状态或许将因之产生极大的变化。在未来一两个世纪内，人类或许能够用更高阶的增强性生命来替代生物性生命，拥有更聪慧的智力，更强壮的体力，更敏锐的感知力，更让人迷恋的魅力，甚至达到永生。比人类自我增强更为明显和紧迫的是地球环境的变化。保守估计，到2050年，地球上大部分表面都将被加速扩张的人造环境所覆盖，天空、大洋、沙漠等虽然从表面上看没有人类干预的痕迹，但事实上遍布着密集的航线、电缆、油管等连接着人造环境的基础设施。在地质变化的视角下，许多科学家发出警告，人类活动对地球生态环境的影响正在接近关键性的临界点，临界点之后的地球或将迅速地不可逆地进入一种不为人知的状态。[1]

未来的建筑势必需要对增强的人体和突变的环境做出回应。思辨未来又一次在建筑学中变得必要和紧迫——当下建筑的思考范式是否能够应对未来的发展？建筑如何在这种变化之中找到发展方向？

一、巨构与舱体

每当社会中出现技术跨越的征兆，建筑行业也随之获得畅想未来的动力，希望参与其中甚至在某些方面引领人类社会的变革。近百年来技术的飞跃激发了几次对未来建筑更迭的想象。其中一次是20世纪初汽车、飞机等交通工具的诞生，另一次是二战后电子产品和电脑的普及。这两个时代分别被建筑理论家雷纳·班纳姆(Reyner Banham)定义为“第一机器时代”和“第二机器时代”。

今天反观这两个时代的未来图景，或是惊讶于它的先知性，或是诧异于它的荒谬感。它们有些是依据对社会现实和工业进程的小心推导，有些则是基于对遥远假设和科幻图景的大胆想象。在这些设想中，常常呈现出集中的巨构与独立的舱体的二分趋势，以此突破环境中庇护人类的常规单体建筑。巨构设想建筑能够跨越单体的尺度，以巨大化的特征展现人类利用技术对地球环境的掌控与征服。舱体则体现出与人体的高度结合，一方面提供了高效量产的居住解决方案，一方面提供了自由移动的灵活生活方式。对这些曾经的构想的回顾与反思可作为当下思考未来的基础和线索。

“第一机器时代”的技术飞跃带来了与传统建筑割裂的设想。意大利未来主义建筑师安托尼奥·圣·伊利亚(Antonio Sant Elia)在其1914年手稿中所构想的未来建筑呈现出巨构一般的体量：电梯在玻璃、钢铁和混凝土所构成的纪念碑式的立面上高速穿行，暗示着未来的进步与速度(见图1，转引自 http：∥www.ridleymcintyre.com/the-architecture-of-antonio-santelia/)。美国设计科学家巴克敏斯特·富勒(Buckminster Fuller)则从轻便、廉价和能效最大化出发，他于1927年设计的戴梅森住宅(Dymaxion House)希望以最少物质能耗提供最佳的人类居住舒适度。戴梅森住宅由轻质的航空材料以及流水线上大规模生产的预制组件构成，成为设备化、组件化的自给自足的独立单位(见图2，转引自https：∥www.buckminsterfuller.net/)，是围绕着人，贴近人的舱体。[2]

图1 圣·伊利亚构想的未来主义建筑图2 富勒设计的戴梅森住宅

二战后技术的再次腾飞开启了“第二机器时代”。1960年代世界人口已经超过了30亿，许多对未来的想象都包含着宏大的巨型结构来应对不断膨胀的人口。巨构的一种常见形式是可以无限延伸的网架状结构，代表案例是法国先锋建筑师尤纳·弗莱德曼(Yona Friedman)的移动城市(La Ville Spatiale)(见图3，转引自 https：∥archeyes.com/yona-friedman/)。另一种常见的形式则是能够覆盖城市的巨大穹隆，用以抵御自然灾害和外界污染，比如弗雷·奥拓(Frei Otto)与丹下健三(Kenzo Tange)联合设计的北极城市(Arctic City)(见图4，转引自 http：∥socks-studio.com/2015/10/03/the-artic-city-a-project-by-frei-otto-and-kenzo-tange/)。

图3 弗莱德曼构想的移动城市图4 奥拓与丹下健三设计的北极城市

在巨构的宏大框架下，当时不少先锋建筑师则希望加入灵活的个体单元机制，以此呼应量产技术和电子通讯技术的飞跃。最能体现这一时代技术特征的是英国的建筑电讯派(Archigram)和日本的新陈代谢派(Metabolism)。插电城市 (Plug-in City)是建筑电讯派1964年的创想，城市的巨构框架中加入了供人类居住的移动插件单元，能够随着人的需求在城市框架中迁徙，城市也由此有了生长变化的可能性(见图5，转引自https：∥www.archigram.net/portfolio.html)。日本的新陈代谢派提倡用生物生长的原则去探索城市和建筑的成长与更新。中银舱体大厦是巨构和舱体融合的典范，巨构一般的中央交通结构核心筒上挂着144个胶囊舱体。舱体中一体化地配备了给予人类生存便利的电子设备，营造一种封闭的、高度控制的室内环境(见图6，转引自http：∥archeyes.com/nakagin-capsule-tower-kisho-kurokawa/)。在这些未来建筑的构想中，巨构是环境中有序安置模块化舱体的基础框架，舱体是巨构中人类得以自我维持的插件，巨构与舱体互相独立又互为条件。

图5 建筑电讯派构想的插电城市图6 黑川纪章设计的中银胶囊大厦

与人类生存紧密相连的单元化舱体在先锋建筑思潮下，进一步被构想成能与人体高度结合的建筑装置。建筑电讯派的建筑师迈克·韦伯(Michael Webb)的气垫车(Cushible)项目将住宅变成一个可以携带的装置(见图7，转引自https：∥www.archigram.net/portfolio.html)。它由布满设备和补给的底座以及可充气的围合所构成，试图提供一种贯通人与机械之间即时反馈的生存环境，时刻照顾居住者的能量摄入和通信沟通的需求。建筑由此被设想为科技化的身体延伸，探寻与身体结合的潜力。

无论是类似穹顶和框架的巨构，还是贴近人体的舱体，建筑在这些案例中都体现出其作为人与环境的中介在巨微两端的拓展，巨构是宏观的公共领域的覆盖，是集约集中的基础设施，舱体是微观个人居所的围合，是量产自足的最小化的生存空间。

这些曾经的未来想象至今并没有成为现实，反思它们未实现的原因，能够启发我们对未来更加谨慎的思考。巨构意味着对城市历史和传统的抹平与忽视，它的建立常常需要摧毁与它相异的城市和建筑形态。巨构的单一思路和单一形式所暗示的极端性和排他性，也常常无法回应城市生活和社会的多样性，容易产生单调和僵化的城市空间。舱体是基于一种根据最高效最小化的生存逻辑。机器一般的舱体可以如交通工具一样安装在世界的任何角落，将居民从固定场所的束缚中解放出来。但是，建筑与载人机器的不同在于，建筑能促使人类情感和记忆的沉积，能营造场所，能产生一种停留和泊靠的熟悉感，而不只是临时的停靠，不是消耗品终将报废的宿命。量产的移动载人工具不属于任何的场所，也不能营造出场所，只是空间中的物体，因此也很难呼应人们内心希望通过建筑实现对场所和秩序的渴求。[3]

以足够的历史距离去反观这些技术乌托邦预想的失败，容易让人产生一种对颠覆性未来思考的排斥与否定。然而，当下人类社会面临的不仅仅是第一和第二机器时代各个领域的技术发展，而是在人工智能发展的大势之下各行业连通所带来的巨大连锁改变。我们是否还能以曾经之“未来”的不及预期来安慰和麻痹当下技术对未来的影响？随着信息生物技术和人工智能的高速发展，新的相关性呈现，让我们对未来的关注有了新的冲动和着眼点，也就是有了新的意义和价值。

协调着人与环境的未来建筑或将进一步沿着舱体和巨构的体系两极化，把巨构的宏观视角进一步拓展到对地球环境的关注，使巨构扩散于环境之中，把舱体的微观尺度进一步聚焦到对人类自身的关注，将舱体消融于人体之中。建筑不再是传统意义上的围合构造和庞大坚固的体量，一方面，它成为微观的内化的身体调控，与身体高度结合来影响人的时空感官和存在方式；另一方面，成为宏观的泛在的环境管理控制，用无形的信息和能量体系来替代具体的物质建筑巨构。这种设想虽是巨构与舱体思维的延续，却不再是自上而下预设了终极目标的刻板蓝图，而是能够融入发展过程中偶然和突变的开放系统。

二、增强人体的建筑

在上述的回顾中，无论是黑川纪章设计的胶囊舱体中一体化的信息设备，还是建筑电讯派构想的气垫车中能与人结合的围合装置，都尝试将技术设备贴近或是融入人体。这种对未来建筑的思考虽然设想了未来人类全新的生活方式，但却没有聚焦于未来人类可能出现的变化，对人类变化的预测仅仅停留在类似于科幻片中常出现的人与机器混生的“赛博格” (Cyborg)的状态，想象硅基的人造物能够逐步补充或替代人类碳基的自然细胞体。然而，半机半人的拼贴式的赛博格是否是人类未来的宿命？未来的人类是否会像蜗牛一般将建筑当作寄生在身体上的外骨骼？

赛博格所呈现出的生物与机器之间边界清晰的混生或许只是一种阶段性的未来畅想。在生物技术与信息技术交融性指数级发展的趋势中，“生物”与“机器”这两种在工业化进程中被对立起来的事物需要被重新看待。2020年初诞生了首个由非洲爪蟾细胞作为物质基底的可编程机器人，同时也是活的生物体。这些机器人可以定向移动，遇到同类时可合并，遭破坏时可自愈。[4]仍处于科研阶段的“纳米机器人”则是基于对DNA链的预编程，使其能够如机器一般，以预设的方式进行控制操作。[5]182这两个案例体现出人类正试图将机器的可控优势和生物的自主优势结合在一起，而机器与生物也因此变得越加难以被分割。随着生命与机器不断延展交融，人造物将越来越像生命体，生命体也变得越来越工程化。

在这种趋势之下，重新定义并超越人的生理机能已成为许多技术发展的动力和目标。基因工程技术使修改人类身体的内核成为可能。如果纳米机器人得以实现，它可以成为人体的一部分，实时监测健康状况，传输各项人体数据，疏通血管，攻击并杀死病变细胞。[6]纳米机器人还能够储存氧气，与肌肉结合，增强肌肉力量，以应对更极端恶劣的环境，极端高温甚至短期缺氧。[5]199

与20世纪赛博格构想中将冰冷的机械嫁接并置于人体上的半机半人形象不同，未来的增强技术将在高精尖的新型材料探索中，越加体现出生物机能与机器机制的融合。它们将能与身体精准融合且难以察觉，以此来弱化人类心理对技术的恐惧和对异体的排斥。它们甚至可能如原生的器官一般，不再是用人造机械体来替换自然生物体，而是将原本的自然物升级为人造的自然物。由此，未来的人类将有可能提升自身的生命力、体力、感知力、智力和魅力，优化升级甚至设计身体的“硬件”和“软件”，不断模糊自然身体和人工增强的边界。

因此，试图贴近人体的“舱体”建筑与人类的关系或许将从20世纪60年代建筑所设想的如赛博格一般的“义肢化”，进一步发展为“端口化”。义肢化的特点，是设想人体能够通过与建筑装置的结合而打破各种局限，而端口化，是设想技术对人的拓展是微小化和去物质化的，在外观上难以察觉，但又深入至人的感官和意识核心。端口化意味着增强技术与身体之间的联系将不仅要靠义肢化所依赖的物质的粘合剂，更要依靠信息与能量的联系与传输。

信息与能量的连接将比物质上的连接拓展更为深刻。以汽车为例，它可以看作是人类腿脚的延伸，让人能够以更快的速度到达更远的地点，但是这种物质性的自然身体与机械体的协同仅仅是表层的义肢式的结合，其中最为核心的操控指令的传递和驱动能量的输出，仍然需要通过人类肢体在汽车上的多重操作。而即将到来的无人驾驶，则能够将乘客的信息和环境的信息以“端口”的形式不断输入到汽车当中，无需人类以义肢式的操作来驾驭。

建筑或许将不再仅是遮风避雨的围合舱体，不再是由墙板和楼板这类传统的建筑元素构成，不再局限于为人提供一个静态的空间场所。在端口化的设想中，人与建筑之间的关系变得开放与流动，两者之间有机和无机的边界也将会被打破。端口化的建筑也意味着建筑需要与信息与能量环境产生更加广泛的互动。

三、突破物质与能量的限制

地球环境正面临诸多充满着不确定性的变化，而无形的能量环境与信息环境在物质环境的基础之上叠加了新的维度，这意味着人类需要利用升维的方式来理解和应对环境的突变。升维是一种思考和实践模式，把在当前维度无法明确和解决的问题，通过提升维度来获得全域的视角和破解方法，比如许多在二维中难以表述的问题能在三维中清晰地传递。

人类的建造活动既是导致环境变化的主要原因之一，也可以成为寻找应对环境变化策略的机遇和突破口。人类不断超越记录地建造更长的桥梁，更高的塔楼，更深的隧道，架构起全球性的物流系统巨构，这些工程的奇迹都在试图突破地球重力场的束缚。对能量的采集和利用是促成这些超级工程的基础。

人类对环境资源中能量的采集范围和效率也是对人类文明评级的参考。卡尔达肖夫指数(Kardashev Scale)建立起了能量获取与文明等级之间的长远框架。它分为O、I、II、III型四个级别，I型文明能使用其故乡行星所有可用的资源，II型文明能利用其所在恒星所有的能源，III型文明能利用其所在星系的所有能源。卡尔达肖夫指数是许多科幻作品的参考框架，它体现出一个星球上的文明对宇宙能量利用的大趋势。

人类几千年的技术发展对地球能源的利用，仅仅从O型文明向I级文明靠拢，而真正进入I级文明还需要百年的时间。而千年后的II级文明则预示着人类能够利用整个太阳系的能量，通过星际旅行，结成联合多个行星的星际社会。III型文明则意味着在数万年之后，人类掌握改变宇宙结构的能量。[7]

当下还未达到I级的人类文明，仍然严重依赖着日渐枯竭的化石能源，仍处于科研阶段的核聚变能量则是人类摆脱对化石能源依赖的突破口。可控核聚变能否在本世纪实现仍具争议，但其所带来的充足廉价能源将产生广泛的外溢效应。电力电解海水使淡水不再稀缺，充足的淡水供应意味着缺水的沙漠可以变绿洲。农作物生产可以依靠人工照明促进光合作用，生产粮食蔬菜的超级工厂使农业用地的紧缺压力也将减少。充足的电力也为算力强大的信息系统和数据中心的巨大消耗提供能源保障。与此同时，可控核聚变发动机驱动的宇宙飞船将带领人类走向太空，去探索并获取更多的星际资源。

可控核聚变所产生的能量供给或许能够为建筑行业提供革命性的材料，超越当前材料强度对建筑体型的限制，为建筑往上的无限生长带来了可能性。密度极小重量极轻且隔热极好的气凝胶，比钢强度高200倍的石墨烯等新型材料，一旦在未来能源充足供给条件下获得大规模廉价生产，就将再一次颠覆建筑，如同钢铁和混凝土的出现彻底改变了地球的人造环境。

然而，仅仅作为巨构的实体建筑已经无法满足人类的需求和生态环境的诉求。建筑可能不再是隔绝能量，产生封闭环境的屏障，不再是最标准化的对温度、照明和湿度的控制。能量本身或许能够成为建筑的“围合”，成为建筑的材料。[8]也就是说，建筑不再由具象的物质组成，而是由包含能量的波、粒子和化学反应所构成一个个无形的微气候场，通过平衡空气温度、速度和湿度来营造一种宜人的环境。能量的传输或许也能在端口化的趋势中变得更加精准，建筑也因此成为能量流动的秩序，而不是城市中一个个如冰箱一般的方盒子。

由此，建筑不仅是产生隔绝自然的能量环境的单体构筑物，更是在更大的地质尺度上实现与自然环境的交融共生。这种建筑也将体现出生物的生长性和自然系统的动态性，不断与环境中的动态元素产生互动。曾经的建筑是为了在自然环境的不确定性中营造出稳定和确定，而未来建筑自身就可以成为复杂环境中的动态参与者。这也意味着建筑设计即是自然设计，建筑与自然环境互相融通生成，建筑从物质和能量上融入自然，成为自然现象，从而模糊人工世界与自然世界的分别。

建筑一直是关于地球表面的一种理论，关乎如何利用环境中的材料和能源来拓展人类的领地。未来的建筑设计在宏观的视角下可以突破物理和地理上限定的地块，进行涉及地球的地质进程和气候变化的泛化思考。建筑作为人与环境之间的端口，需要积极地参与到能量环境的利用和营造、信息环境的统筹和构建之中，在已有的传输物质的基础设施体系之上，进一步架构起更加高效的信息和能量体系。在城市化与反城市化之间寻找一种新的可能性，在资源无止境开采和环境警钟不断敲响的情况下提供一种可持续性发展的新路径。

四、信息和虚拟的层叠

能量环境中潜在的颠覆性变化将重塑人类关于建筑的构想，信息环境的加速发展也将推动人类生产生活方式的更新。在日益普及的硬件设备，越加迅速的无线网络，不断提升的软件系统的共同作用下，越来越多的载体将被赋予信息处理的能力。

从微观层面来看，城市环境正日益被密度更高连接更快的信号基站所覆盖，机场、街道等各类公共场所，已经开始由能够识别人脸的摄像头来监控流动的顺畅。自动驾驶技术正逐渐将人、汽车、建筑、道路等连接起来，将实时运算得到的交通信息反馈到现实维度的驾驶之中。自然环境中的温度、湿度、光照、风向、声响、动物活动以及多种化学物质的浓度水平，都可以通过无线传感器来测量监控。从宏观层面来看，“系统化全球地球观测制度”(EOS)已经越来越完善，能够对许多重要的地球地质过程进行追踪，从空中、水下、地面乃至地下等各个方位和角度，对大气气体构成、地壳地质运动、生态系统健康等多个领域开展信息搜集和数据分析，为灾害预测应对、资源开发利用等提供必要的支持。这些信息所构成的网络成为对自然环境最直接的信息化升维，成为地球维度的运算系统。环境中成千上万传感器和计算芯片构成的超级网络可以延伸到这个星球的各个物理维度，自然被一层无形的数据景观所覆盖，自然环境越加能够被量化，被可视化。[9]

信息技术与生物技术在微观尺度的探索正试图将信息的最小单位比特贯穿至物质的最小单位原子，使计算成为物质的基本属性，从而将信息处理的能力融入到环境中的各个物体内，由此营造一个充满计算和通信能力的“智慧环境”。[10]建筑的材料或许能因此突破无机的僵化的砌块构件，而由内置信息，具有生物机能和运算功能的新型材料所构成。纳米级别的运算介质有可能把算法和智能融入建筑材料中，让建筑也成为智慧环境中的运算基底。这种智慧环境将大大超越独立电脑计算能力和更新能力的限制，使计算与处理信息变成一种无形的无处不在的过程，人类也将因此能够在任何时间地点以任何方式获取与处理信息。

信息流所构成的非物质的虚拟世界正在从计算机的载体中外溢出来，与现实叠加混合，渗透于我们生活的现实空间。虚拟不再与现实平行或对立，而是相互折叠，互为组成，现实与虚拟任意空间状态的改变可以自动引起另一空间状态的相应改变。虚拟维度与现实维度的无缝叠合需要强大的运算和连接能力，未来以量子理论为依据的量子计算机则将极大地压缩这种叠合的时间差，指数级增长的连接速度为数据的收集和传输提供了高速的通道。

在这种升维的信息环境中，建筑与人之间将形成一个复杂的信息回馈的系统。人类内在的生物数据与建筑所持有的环境数据成为互交的基础，两者之间的能量和信息可以便捷地传递。建筑可以成为感知人，采集人信息和数据的装置。人在使用建筑的时候，建筑也在使用人的动作来进行自我学习，产生双向的理解。由此，建筑在与人之间的互动和信息的流动中被定义，被呈现。人类与万物在升维环境的信息系统中将保持不间断的接触，产生全新的互动方式，甚至是一种全新的存在。人和建筑在内的各种人造物和自然生物，甚至自然现象都裹挟在信息化的浪潮之中。人和建筑成为信息网络中的链接，都可被视作是传递和接收的端口。

相比于之前钢筋混凝土的庞然巨构，未来的建筑将是精准输送和利用能量的能量系统，是覆盖环境各个维度，并创造出虚拟维度的信息系统。它的开放性不再受到传统巨构中单一僵化形态的局限，它的交互性也不再因为传统巨构中尺度失衡而让人排斥。

结 语

微观层面上人类的增强和宏观层面上环境的升维可以作为思考未来人居环境的切入点。未来的建筑将不再仅仅是一幢幢构筑物，它将一面结合于增强的人体，一面消融于升维的环境。建筑作为升维环境提供了非物质化的信息和能量的系统网络。建筑不再是静态的对封闭宜居范围的划分，而是动态能量体系中精准的点对点的传输。建筑不再是与人分离的僵化物体，而是能与人产生信息和即时串联的智慧生命体。建造不再有被动的终极完成形式，而是有不断生长的机制和能动的能力。建筑不再是自然环境中的机械的隔离，而是生态的不断变化的，没有固定物质形态的存在。

人的变化和环境的变化在未来若干年内会不可避免地引发诸多深刻的问题。建筑师不能不加以思考就将人和环境视作稳定不变的定论，而应关注、思考并参与到探求未来的可能当中。带着批判的视角关注科技的进展，却不盲目于其中的乐观。面对遥远而难以准确预测的未来，科技的指数级增长使未来必然带有科幻的色彩，而不是当下波澜不惊的延续。描述一幅具体的图景是科幻作家和未来学家的工作，对于建筑师，更关键的在于充分认识发展的趋势，提出关于未来的有意义的问题，通过这些对核心问题的思考来反观和反思当下所能采取的行动，并由此获得“站在未来，思考当下”的视角。