课场｜库哈斯的御用结构师，带出来的Studio竟然这样

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“未来的设计不应该是把设计师放回到手工业的时代，重新用着雕塑工具，而是设计师通过把设计思路放在电脑而不是人脑中运行，用计算机强大的运算能力与设计师的创造能力结合，把设计的复杂程度与深度推进到以往无法达到的层级。”

当后手工业时代正在来临，还没走出舒适区的你，感性造型能力的极限真的能比肩计算机运算能力的万分之一么？

本文转载自闻斯设计（ LICEdesign ）

原文有删改。

01 /导师介绍

Cecil Balmond

Ezio Blasetti

这个studio是由Cecil Balmond和Ezio Blasetti两位主攻算法设计的老师带的，也是我自己最感兴趣的领域。这次基本延续了上学期关于form and algorithm的研究，将2. 5D向3D转化。

对于具体算法设计流程不太感兴趣的同学可以跳过设计流程一节，看最后的模型照片与心得体会(←强烈推荐)，自觉这次studio还是学到了非常多的东西。

02 / 课程安排

时间上基本是以中期为界，中期以前以算法研究为主。

因为报名studio并不要求编程基础，所以这段时间也是给各组一定的时间熟悉算法与编程。并且哪怕是不会写代码，ezio和助教也会帮你写，主要看的还是你有没有建立起算法设计的逻辑，只要你能表达清楚，会不会写具体的代码并没有那么重要。可以参见之前写的form and algorithm的介绍，流程是类似的。

在准备中期的过程中，开始考虑如何将算法与建筑结合起来。

中期之后，则是更加具体地考虑空间与算法之间的协调，这部分也是设计中最难的部分。Cecil在一次讲评中说，我们这是一个research studio，所以很多时候并不是带着满足功能要求的目的去做，算法上的新发现可以启发新的功能想法，而功能上的要求又会给算法调整以参考，这种来回的设计反馈是这个studio最重要的部分。

中期去了一趟希腊看场地……感觉就是去玩的……赶上卫城免费开放日，简直人山人海，中期也是在雅典进行。

雅典拍的照片中最喜欢的一张

在最后的出图阶段，除了和其他studio一样的平立剖面之外，要多表达一项由算法到设计的过程，最后的答辩中，评委们也会比较看重你从算法研究开始到最后的设计一整套逻辑是不是能够说得通。

总的来说，设计的过程是否严谨甚至比最后的设计结果是否满足功能要求更重要。

02 / 设计流程

使用的软件仍以python for rhino为主，但如果程序基于的算法运算量比较大，可能会迁移到processing上优化运行时间，不然很可能运算时间长到生无可恋……

0.0算法简介

前面的算法入门小练习不再赘述了，本次studio我所选用的算法仍然是细胞自动机（Cellular Automata，后简称为CA）框架下的反应扩散方程（reaction diffusion equation）, 可以参考去年选修课form and algorithm的介绍。

内置算法的具体内容感兴趣的同学可以单独找我交流，这里就不放了。简单来说，这个算法会在平面或空间中依照均匀地网格进行“虚”与“实”连续的分布,分布的比例与特征可以依靠参数控制（我觉得可能还是英语比较容易理解：This algorithm can generate special distribution of solid and void. The ratio of solid and void could be controlled by several parameters.）

CA的简单解释

0.1 二维探索

算法首先在二维的网格上进行，由于CA的特点，二维规则向三维规则转译非常容易，但在二维上的算法实验与修改速度都要远远快于三维，所以大部分的算法研究都在二维中完成。

0.1.0 波长控制

通过控制单个元胞的变化速度，可以控制整体结构上所示“波长”的大小，如图所示，作为参考图的图片单个像素点的灰度控制了图案的细节波长大小。

左图为参考图，右图为生成图

0.1.1 退火干涉

由于反应扩散方程形成的是一个动态系统，为了使结果具有可重复性（或者说给定参数的固定结果），使用了一种模拟退火的方法来使图像固定，同时使用退火形成的灰度差异作为波长控制的参考图片。

动态退火影响下形成的图案

0.1.2 自我重复

由于电脑不够高级，单个完整系统的大小被限制于内存的大小，因此编写了次一级的细分系统，简单来说，可以根据上一次的计算结果进行下一次的运算，有趣的是，这样的切分反而给了我机会在不同的尺度上应用不同的参数，从而适应不同尺度的要求，但同时又保存上一级的结构。

可以看到下一级保留了上一级的大尺度结构

0.2三维转译

DA中将二维规则转译为三维规则相对简单，在使用了切分算法之后，可以根据需要在不同部分使用不同的细节等级，光滑程度以及虚实比例。

低/高分辨率下的三维转译

0.2.0 尺度控制

下一级的细节层次提升，但仍保留上一级的整体结构，用来控制尺度，这一次做的是从总平到房间。

体块-空间-细部

0.2.1功能适应

这里是一个平面转化，功能设定是垂直花园中的集合住宅，具体可以参照平面图。

这张平面小图看不出来，这图打出来比我人都大

1.实体模型

特别喜欢这个模型，单独开一节，毕竟400刀……

外/内部照片

03/ 个人体会

Cecil和Ezio的这个studio是著名的编程studio，我之前也和组内和组外同学讨论过“我们组在干什么”这种问题，大概总结一下如下：

首先，尽管被称为编程studio，但相对于具体编程，更重要的还是代码背后的逻辑，可能在studio的前期还会跟教授讨论一些代码实现的话题，但到了后期更多的还是在谈论设计。

举个尺度的例子，在不同的尺度下要如何应用不同的虚实比例，比如在总图上，建筑的部分就非常少，虚占了大比例，而在建筑尺度，如果把功能空当作实体，交通空间作为虚部，实体又占了主要部分，通过复杂算法中的各个控制参数调整虚实比例和细部结构是手段，而如何根据现实中的虚实比例和细部要求在程序中建立起相应的数据结构与控制才是更重要的设计内容，而数据结构这种东西，在我看来，就是更清晰的设计逻辑，与写代码的能力无关。

如果要说这个studio的设计主旨，在我看来就是将设计过程以清晰的设计逻辑总结，并与计算机的强大计算能力结合，放大设计师对于设计的掌控能力，从而达到传统手工设计无法触及的设计效率与设计复杂度。而这，我觉得是现在技术发展的一个必然趋势，手工的，直观的设计方法（不是设计结果）必然会被算法式的，逻辑化的人机结合的设计方法取代。这里要强调一点，并不是说所有设计都要用多么复杂的算法，在我看来，用建筑设计软件画图就已经是人机结合的一种方式了，真的只需要画一条线的时候，直接手绘也挺好。

我和同学讨论的时候，争论过一个问题，如果说现在用计算机中的建筑设计软件替代手工画图已经是主要趋势了，那么，下一代的建筑设计软件会是什么形式的呢？有些同学觉得应该是利用VR或者AR技术，使设计师摆脱键盘鼠标，直接用手甚至意念对形体进行操作，如同虚拟雕塑一般。而我却觉得这是一种倒退，倒退回手工业时代。

在我看来，建筑设计软件所形成的设计上的突破在于手工绘图无法实现的设计在电脑辅助绘图下得以实现，其中有两点，一是准确，二是效率。准确不仅仅在于图纸与现实的精准缩放，更在于对一些复杂形体的准确定义，比如各类曲线。效率方面不必多谈，在电脑中复制一份图纸比手工重绘要快得多，在电脑中阵列各类重复单元也是如此。

算法设计，让我看到了在准确和效率上进一步飞跃的可能性，这一步飞跃之大甚至还要超越现在的建筑设计软件相对于手工制图的程度。算法对于形体的描述相比于具体的图纸或三维文件要小得多，举个例子，我最后方案的三维文件有2GB左右大小，而用来生成它的算法程序只有30多KB，换句话说，我只需要用一个30多KB的文件，输入我方案的那些参数（大概20几个字节吧），运算一段时间后就可以得到完全一致的三维文件。而这30多KB代码中所蕴含的数据结构，包含的可不仅仅是这单一方案，通过导入不同的场地，同种特征的方案可以迅速地被产生（参见风格迁移），如果感性创作的绘画都可以风格迁移，那么类似于在此次studio所做的2D到3D的转译，3D的建筑为何不可被风格迁移？

所以我的观点是这样，未来的设计不应该是把设计师放回到手工业的时代，重新用着雕塑工具，而是设计师通过把设计思路放在电脑而不是人脑中运行，用计算机强大的运算能力与设计师的创造能力结合，把设计的复杂程度与深度推进到以往无法达到的层级。人的感性造型能力的极限不足计算机运算能力的万分之一。举个例子，选中所有面-向内offset一段距离-extrude一段距离，这在rhino中或maya中只是几秒钟的事，但在手工制图的时代，这样的一个操作会花数以百倍计的时间，算法生成模型相对于现在的三维建模软件亦是如此。

尽管如许多人所说，未来的发展没有人可以下断言，但技术的进步不会等待踌躇者的脚步，尤其不会等待看似有不同观点，实则陷于舒适区，懒于学习新生事物的人。