Адаптивная архитектура

Задача адаптивной архитектуры — усовершенствовать и расширить дисциплину архитектуры за счет повышения энергоэффективности зданий с помощью адаптивных технологий —сенсоры, управляющие системы и исполнительные механизмы, а также создания сооружений, отражающих современные технологические и культурные реалии^[1].

Адаптивная архитектура отличается от других форм интерактивного проектирования интеграцией интеллектуальных и реактивных технологий в основу архитектурной конструкции. Например, внедряя адаптивные решения в конструктивные системы зданий, архитекторы связывают форму сооружения напрямую с условиями окружающей среды, что позволяет пересмотреть методы проектирования и строительства пространств, отходя от идеи добавления к существующему зданию отдельных "умных" технологий.

Общее определение адаптивной архитектуры, как его формулируют различные исследователи, — это класс архитектуры или зданий, обладающих способностью изменять свою форму, постоянно отражая изменения в окружающей среде.

Термин «адаптивная архитектура» был введён Николасом Негропонте, который выдвинул эту концепцию в конце 1960-х годов в рамках применения кибернетики к проблемам пространственного проектирования. Негропонте утверждал, что адаптивная архитектура возникает естественным образом вследствие интеграции вычислительных мощностей в здания и сооружения, благодаря чему удаётся создавать более эффективные и рациональные постройки. Далее он расширял это понятие, включая в вычислительную архитектуру такие концепты, как распознавание, намерение, контекстуальность и смысловую нагрузку. Такой обмен идеями длился около восьми лет и привёл к появлению ряда важных теорий, однако вклад Негропонте до сих пор наиболее заметен в архитектуре. Его работы способствовали развитию технически сложных, функциональных и кибернетических направлений дисциплины^[2].

После работ Негропонте появляются и новые примеры адаптивной архитектуры, преимущественно как эстетические произведения искусства, а не только функциональные объекты. Работы Диллера и Скофидио (Blur), dECOi (Aegis Hypo-Surface)^[3] и NOX (The Freshwater Pavilion, Нидерланды) — примеры подобных решений. Каждая из этих работ фиксирует изменения окружающей среды и модифицирует форму в ответ на них: Blur Diller & Scofidio меняет форму облака под действием ветра, у dECOi используется программируемый фасад, в проекте NOX — программируемый аудиовизуальный интерьер.

Все эти примеры основаны на возможностях вычислительных систем, непрерывно моделирующих и перенастраивающих цифровые модели, связанные с физическим пространством и происходящими событиями.

Описание развития адаптивных систем и их места в современной архитектурной теории можно найти, например, в пленарном докладе Тристана д’Эстре Стерка (ACADIA 2009) «Thoughts for Gen X — размышления о появлении непрерывных измерений в архитектуре»^[4].

В последние годы заметное внимание уделялось так называемым умным домам, однако основное направление этих разработок — создание цифровых систем и электроники для адаптации внутреннего пространства зданий к потребностям обитателей. В отличие от этого, исследования в области адаптивной архитектуры в большей степени посвящены структуре самого здания^[5], их способности приспосабливаться к изменению погодных условий, уровня освещённости, температуры и холода. Теоретически это достигается проектированием конструкций из стержней и тросов, которые изгибаются под действием ветра и перераспределяют нагрузку подобно дереву. Окна могут реагировать на свет, открываясь и закрываясь для создания оптимальных условий освещённости и тепла.

Данное направление, известное как структурная тенсегрити с управляемыми исполнительными элементами, основывается на управлении формой конструкций с помощью исполнительных механизмов, работу которых организуют компьютерные интерпретаторы внешних условий^[6].

Адаптивные климатические оболочки зданий являются специальной областью адаптивной архитектуры, уделяющей особое внимание динамическим свойствам фасадов и крыш^[7]. CABS способны многократно и обратимо изменять свои свойства и функции, реагируя на изменяющиеся требования и условия, чтобы повысить энергетическую и эксплуатационную эффективность зданий^[1].

Тристан Стерк из Бюро по вопросам адаптивной архитектуры^[8] и Школы Института искусств Чикаго^[9] и Роберт Скелтон из Калифорнийского университета в Сан-Диего^[10] совместно работают над системами управляемых тенсегрити-структур, экспериментируя с пневматическими стержнями и тросами, способными менять форму здания по данным сенсоров, размещённых внутри и снаружи. Их цель — минимизировать воздействие построек на природную среду^[11].

Группа Kinetic Design Group Массачусетского технологического института разрабатывает концепцию «интеллектуальных кинетических систем» — архитектурных пространств и объектов, которые способны физически перенастраиваться в зависимости от изменяющихся потребностей. При этом используются методы расчёта конструкций, встроенные вычислительные системы и гибкая архитектура. Цель исследований — показать, что комбинация этих технологий позволяет повысить энергетическую эффективность и экологические параметры зданий^[12].

Даниэль Грюнкранц из Венского университета прикладного искусства занимается диссертационным исследованием в области феноменологии, применительно к адаптивной архитектуре и технологиям^[13].

На иллюстрации слева: полномасштабный прототип управлямой системы тенсегрити из литого алюминия, стальных компонентов и пневматических «мышц», созданный Тристаном д’Эстре Стерком и ORAMBRA (2003). Подобные структуры обеспечивают регулируемую жёсткость, что позволяет архитекторам и инженерам создавать конструкции с управляемой формой. В качестве сверхлёгких систем подобные решения помогают существенно снизить затраты энергии на производство строительных конструкций.