5

Krystyna Januszkiewicz

O PROJEKTOWANIU ARCHITEKTURY w DOBIE NARZDZI

CYFROWYCH - stan aktualny i perspektywy rozwoju

Spis treci

Wprowadzenie .

Przedmiot pracy... ..

Zakres pracy

Cel pracy ....

Stan bada .

Metoda pracy .

1. Komputer jako aktywne narzdzie w projektowaniu

i realizacji

1. 1. Rozwj narzdzi cyfrowych .

1. 2. Koncepcje przestrzeni osadzanych cyfrowo..

1. 3. Formowanie przez medium cyfrowe....

1. 4. Cyfrowa realizacja projektu ..

2. Nowy jzyk formalny: powierzchnia generowana

cyfrowo nowa tektonika i materiaowo

2. 1. Problem powierzchni .

2. 2. Powierzchnia w cyfrowej praktyce projektowej ..

2. 3. Powierzchnia jako nowe uwarunkowanie przestrzenne...........

2. 4. Potrzeba nowych materiaw ................ .

2. 5. Powierzchnia jako nowe uwarunkowanie kulturowe ..

3. Ku nowej architekturze organicznej

3. 1. Projektowa tak jak Natura - Buckminster Fuller ...

3. 2. Emergencja, matematyka i architektura

3. 3. Zadania dla architektury....

3. 4. Instrumentalizacja procesw naturalnych w projektowaniu

architektury ...

3. 5. Ku integracji metod i narzdzi ..

3. 6. Morfoekologiczne podejcie do rodowiska ... ..

3. 7. Architektura jako nowa praktyka materiaowa ....

3. 8. W kierunku sztucznego ycia....

Wnioski kocowe

Znaczenie niektrych terminw

Bibliografia

6

Wprowadzenie Od kilku dekad technologie cyfrowe skutecznie dokonuj transformacji

projektowania architektury i warsztatu architekta. Komputerowe wspomaganie projektowania (CAD) oferuje nie tylko narzdzia do krelenia, konwencjonalnej reprezentacji i wytwarzania formy, ale take przesuwa granice konceptualne architektury. Wprowadzenie narzdzi cyfrowych do projektowania mona przyrwna do odkrycia perspektywy w renesansie. Byo to wwczas tak samo doniose poczenie nauki i sztuki jak dzisiejsze odkrycie wielowymiarowego zapisu cyfrowego, ktry na przeomie tysicleci zrewolucjonizowa sposb mylenia i odczuwania.

Cyfrowe moliwoci graficznego przedstawiania tego zapisu, modelowania i symulacji day dzi architektom narzdzia do atwego tworzenia form o zoonej geometrii, zwanych w literaturze przedmiotu formami swobodnymi (free form). Logika informatyczna tych narzdzi, tworzonych najpierw dla przemysu oraz ba-da naukowych, powoduje, e tak projektowana architektura poszukuje nowych uzasadnie dla swoich form. Jak w latach 70. XX w. techniki cyfrowe wykorzystywano gwnie do poszukiwania optymalnych i efektywnych rozwiza funkcjonalnych i inynierskich, tak obecnie nacisk kadziony jest na ksztat obiektu oraz realizujce go rozwizania konstrukcyjne. Dzi procesy informatyczne nie tylko generuj formy architektoniczne, ale take realizuj je przez cyfrowe pliki do wytwarzania, sformatowane odpowiednio do wymogw komputerowej technologii produkcji. Powoduje to przeniesienie zainteresowania z masowej produkcji i standaryzacji ku koncepcji i produkcji zrnicowanych elementw oraz systemw budowlanych (tzw. Mass Customization). Dokonujc strukturalnej optymalizacji, mona niekiedy zaoszczdzi nawet do 50% materiau i zuytej energii. Jest to istotne, tym bardziej e imperatyw ochrony rodowiska narzuca architekturze nowe zadania i cele. Badania wykazuj, e do wznoszenia i uytkowania budowli zuywa si niemal poow globalnie wytwarzanej energii i wydobywanych surowcw. Aby to zmieni, architektura signa po metody naukowe waciwe dla innych dziedzin. Dokonuje si wymiana idei i metod z takimi dyscyplinami, jak matematyka, fizyka, biologia i chemia. Do witruwiaskiej triady zatem (funkcja, konstrukcja i pikno) doda trzeba zrwnowaony rozwj i ekoefektywno, jako wyznaczniki relacji midzy Czowiekiem, Natur a Kultur. Wymusza to zmian postaw w architekturze i w technologii. Oznacza take, e w badaniach z zakresu teorii architektury wspczesnej musi doj do zmiany podejcia. Odpowied na pytanie dlaczego dziea architektury s takie, a nie inne, wymaga dzi wskazania nowych kategorii poznawczych. Architektura wspomagana przez medium cyfrowe domaga si innego spojrzenia rozszerzenia ram poznania.

Wspczesne cyfrowe narzdzia projektowania narzuciy architekturze metody projektowe odpowiadajce ich logice informatycznej. Genealogia tych narzdzi prowadzi do przemysu samochodowego, lotniczego i okrtowego, dla ktrego

7

byy tworzone. Przejcie tych metod przez architektur sprawio, e w profesjonalnym dyskursie rozrnia si projektowanie architektoniczne (tradycyjne czy konwencjonalne, zwane te form-making) i projektowanie architektury, ktre rozumiane jest tak samo jak projektowanie form przemysowych (np. samochodw). Std tytu tego opracowania.

Ju w latach 50. minionego stulecia przewidywano, e matematyzacja nauki i rozwj cyfrowych metod obliczeniowych stworz pod koniec XX w. trwae podwaliny pod nowe relacje Czowieka i Natury. W minionym wieku ludzko poznaa przybliony wiek wszechwiata, jego prawdopodobny pocztek, gwne linie jego rozwoju i fundamentalne zasady jego wci zwikszajcej si zoonoci. Moe bada prawa jego rozwoju, kreatywno i pikno, by lepiej zrozumie swoje znaczce miejsce w tym rozoonym procesie, ktry trwa okoo pitnacie miliardw lat. Moe take uznawa lub poddawa w wtpliwo te odkrycia. Mamy dzi bardziej twrcze spojrzenie na Natur ni kiedykolwiek wczeniej.

Obecnie technologie cyfrowe, dajc narzdzia badawcze i moliwo obrazowania rnorakich zjawisk i procesw, przyczyniaj si do zmian wiadomoci spoecznej i budowania coraz silniejszych wizw midzy czowiekiem i rodowiskiem.

W czasie globalnego przyspieszenia urbanizacji i zmian klimatu oraz wyczerpywania si zasobw surowcw wiele krajw wprowadza nowe wymogi dotyczce efektywnoci budowli i rozwiza urbanistycznych, z naciskiem na ekologi. Zobowizuje to do rozpoznawania i wdraania najnowszych osigni we wszystkich dziedzinach nauki, techniki i technologii. Uwag kieruje si ku badaniom sposobw, jakimi dysponuje Natura w projektowaniu swoich form. Prekursorem takiego projektowania by Buckminster Fuller (18951983) architekt, wizjoner environmentalista, inynier i wynalazca, filozof i poeta. Wprowadzi do architektury mylenie systemowe, czynic podwaliny projektowania systemowego wspomaganego komputerem, ktrego gorcymi ordownikami w Polsce lat 70. XX w. stali si, m.in.: Adam M. Szymski i Stefan Wrona.

Na podstawie wasnej teorii systemw Fuller rozpoznawa uniwersalny projekt w materialnym wiecie Natury po to, aby ludzko nauczya si budowa swoje artefakty w skali mikro i makro. czc nauk ze sztuk, czego dzi domaga si architektura, poszukiwa takich wanie rozwiza, ktre bd pikne i uprawnione przez optymaln wydajno. Rozwijajc zasady topologii Eulera, opracowa synergetyczn geometri przepywu energii przez system, ktrej nikt wczeniej nie wymyli i nie stosowa w architekturze. Wyprowadzi j z obserwacji zachowa systemw naturalnych, zanim nauka zaja si zjawiskami emergencji. Potwierdzeniem porzdku, jaki Fuller odnalaz w Naturze, jest zrealizowanie Pawilonu USA na Expo 67 w Montrealu. Przywoanie osigni Fullera wydaje si zasadne, tym bardziej e wytyczon przez niego drog podaj badacze w orodkach naukowych w Europie i USA.

8

Wydana w 2001 r. ksika Buckminster Fuller; Antology for a New Millennium bya inspiracj do przywoania tu sposobu mylenia i dokona przyjaznego Planecie geniusza, aby je szerzej zrozumie we wspczesnym kontekcie. Tym bardziej e w Polsce dokonania te s niemal nieznane, chocia zapadniay umysy futurystw lat 60. i 70. ubiegego wieku.

Nowe odkrycia naukowe ujawniy nieoczekiwany ich zwizek z artefaktami i filozofi Fullera. Architektura za, ze wzgldu na cele rodowiskowe, signa po metody naukowe waciwe dla nauk przyrodniczych. Utwierdza si przekonanie, e wprowadzenie do architektury cyfrowej imitacji procesw naturalnych uczyni j, tak samo jak organizmy, sprawn, wydajn i adaptujc si do warunkw rodowiska. Inynieria materiaowa, podajc za oczekiwaniami budownictwa, rwnie siga w procesach produkcji przemysowej po naturalne konstrukcje materiaowe i techniki biometyczne. Jest dzi prnie rozwijajc si dziedzin z pogranicza matematyki, biologii, chemii i informatyki w deniu do wypracowania wielowarstwowych materiaw o waciwociach dynamicznych, na ktre oczekuje zaangaowana rodowiskowo architektura.

Mona zakada, e w XXI w. architektura nie bdzie ju zajmowa si ani problemami stylu, ani korelacj formy i funkcji w deniu do uzyskania indywidualnych cech dziea. Wysiek intelektualny architektw koncentrowa si bdzie na zagadnieniach bardziej obiektywnych, majcych na uwadze dobro czowieka i jego Planety.

Przedmiot pracy

Przedmiotem pracy jest architektura i jej projektowanie jako obszar wiedzy i umiejtnoci integralnie zwizany z histori, teori i praktyk na przestrzeni dziejw. Przedmiot ten jest bliej okrelony przez udzia w jej powstawaniu cyfrowych narzdzi wspomagajcych projektowanie i wytwarzanie (CAD/CAM/CAE). Chodzi tu nie tylko o formy o zoonej geometrii, ktrych realizacja wymaga specyficznych rozwiza konstrukcyjnych i materiaowych. Idc za myl Fullera, uwaga kierowana jest ku tym dziedzinom, ktre dotycz projektowania ekoefektywnej architektury, gdzie procesy cyfrowe naladuj naturaln formacj i adaptacj. Intencj jest przedstawienie przedmiotu bada w sposb moliwie wszechstronny, std opracowanie ujmuje wiele wzgldw tego przedmiotu, jak: historyczny rozwj, wyniki, cele, stosowalno praktyczn, perspektywy dalszego rozwoju.

Zakres pracy

Zakres pracy obejmuje istotny dla architektury najnowszej wybr zagadnie dotyczcych teorii i praktyki architektury, jej projektowania, wytwarzania i wznoszenia we wspudziale technologii cyfrowych. Obejmuje take rozpoznanie, czym s narzdzia cyfrowe i jaka jest ich logika informatyczna oraz jak zmieniaa si ich rola w projektowaniu na tle historycznego rozwoju. Szczeglnym

9

zainteresowaniem obejmuje ten etap rozwoju projektowania, w ktrym narzdzia su do generowania i transformacji formy. Takie kompleksowe poznanie umoliwi analiz dzie architektury w proponowanych przez Tatarkiewicza zakresach (historyczny, teoretyczny i praktyczny). Pozwoli okrela nie tylko pochodzenie zewntrznych cech formy, ale i cechy strukturalne oraz zamierzenia projektowe i intencje projektantw, a take techniki fabrykacji oraz montau. Tym bardziej jest to istotne dla bada, gdy w dyskursie architektonicznym pojawiaj si terminy (np. architektura topologiczna czy architektura pynu, architektura komputacyjna czy ewolucyjna, architektura emergencji etc.), ktre, czsto uywane metaforycznie, wymagaj rozwaa ontologicznych i epistemologicznych.

W wyniku udoskonalania si technologii cyfrowej powstaje na wiecie coraz wicej obiektw o formie swobodnej. Zjawisko to wystpuje gwnie w USA i krajach Europy Zachodniej oraz w Japonii, gdzie w edukacji architektonicznej kadzie si wikszy nacisk na rozumienie i wykorzystywanie logiki i moliwoci cyfrowych narzdzi wspomagajce prac architekta.

Pierwszy zaprojektowany i zbudowany obiekt architektoniczny z penym udziaem tych narzdzi powsta w 1992 r. Zakresem bada zatem objto prymarne, zrealizowane obiekty architektoniczne powstae w latach 19922009, traktowane tu jako przykady wykorzystania technologii cyfrowych. Ponadto przedstawia si take takie studialne projekty architektoniczne, ktre ukazuj istotne dla projektowania metody, techniki i strategie projektowe, wane ze wzgldu na realizowane cele, zwaszcza rodowiskowe. Odniesienia do Fullera, do jego sposobu postrzegania wiata i wizji architektury w relacji CzowiekNaturaTechnologia.

Zmiana narzdzi projektanta implikuje take potrzeb rozpatrywania od nowa fundamentalnych dla architektury zagadnie, a to: a) pojmowanie przestrzeni w aspekcie fizycznym/wirtualnym, b) formowania przez medium cyfrowe, c) relacji midzy tym, co moliwe do narysowania a rodkami produkcji i wykonawstwem, d) roli projektanta, konstruktora i wykonawcy w procesie projektowym.

Aspekt przestrzenny dotyczy wpywu, jaki wywieraj technologie cyfrowe na rozwj poj przestrzeni i samej przestrzeni. Komponent ten szczeglnie formo-wa si w ostatnich latach przez intensywne wykorzystywanie cyfrowych narzdzi projektowania i jest obecny w rzeczywistoci wirtualnej, tworzonej przez media cyfrowe i Internet. Wskazujc na rol syntetycznych przestrzeni, jako medium artykulacji przestrzeni projektowej, podejmuje si problematyk, ktra obejmuje logik zasad i procesw informatycznych, majc bezporedni wpyw na ksztatowanie formy. A zatem przedstawiane s koncepcje formowania oparte na podstawowych dziaaniach informatycznych, ktre umoliwiaj uksztatowanie formy, co popiera si przykadami zrealizowanych lub studialnych obiektw architektonicznych.

Praca obejmuje te aspekty projektowania, ktre dotycz tzw. cyfrowego kontinuum, czyli powizania cyfrowego procesu projektowego z numerycznie

10

kontrolowanym procesem wytwarzania elementw projektu oraz ich montaem in situ. Podejmuje si take zagadnienia z zakresu inynierii materiaowej, a to ze wzgldu na odejcie w ksztatowaniu formy od podstaw normatywnej geometrii, co stoi czsto w koincydencji z rozwojem nowych materiaw dla budownictwa.

Nie podejmuje si rozwaa ani prby skonstruowania nowej metodologii projektowania, gdy narzdzia cyfrowe nie zmieniaj podstawowych jego zasad. Natomiast w zakres pracy wchodz zagadnienia dotyczce projektowania architektury nastawionej na ochron rodowiska i zrwnowaony rozwj. Rozpatrywane s takie podejcia do projektowania architektury wraliwej na warunki rodowiskowe, w ktrych narzdzia cyfrowe odgrywaj kluczow rol i staj si wrcz nieodzowne. Jednym z nich jest rozpatrywane tu projektowanie analityczne (nazywane w literaturze przedmiotu performatywnym), w ktrego procesie forma architektoniczna jest poddawana rnego rodzaju analizom cyfrowym i symulacjom. Wtedy forma odpowiada jej gotowoci do wykonywania zada rodowiskowych.

Rozpatruje si rwnie podejcie zwane morfoekologicznym, ktre kadc nacisk na potrzeby rodowiskowe, w tym uytkowe, uwidacznia si w artykulacji przestrzennej, materiale i interwencji energetycznej w okrelonym rodowisku. Stosuje si tu zarwno metody empiryczne, oparte na analizie fizycznej, jak i komputerowej. Ta nowa praktyka materiaowa, inaczej ni dotychczas, podejmuje relacje midzy ekspresj formy a ekoefektywnoci rodowiska budowanego, jak rwnie dokonuje rewizji panujcego podejcia do zrwnowaonego rozwoju.

Rozwaania obejmuj take projektowanie systemowe oparte na wzorcach, jakie wystpuj w naturze, a ktrego prekursorem by Buckminster Fuller. Narzdzia cyfrowe pozwalaj dzi, w pewnym stopniu, imitowa takie procesy naturalne, jak: ewolucja i wzrost czy samoorganizacja systemw naturalnych. Projektowanie to jest tu traktowane jako jedna ze strategii i metod osigania podanych wynikw. W tego rodzaju projektowaniu forma jest rezultatem programowanych przez architekta procesw informatycznych. Czyli na podstawie wprowadzonych danych komputer wynajduje odpowiednie formy. Taki sposb formowania nazywany jest w literaturze przedmiotu form-finding.

Zakresem pracy obejmuje si take niektre zagadnienia z filozofii i kultury wspczesnej, zwaszcza te, ktre s odbiciem stanu wiadomoci epoki, w ktrej nastpuje eksplozja informacji zarwno w nauce i technice, jak te w innych sferach ludzkiego poznania. Wchodzce w zakres pracy zagadnienia splataj si z wiedz z innych dyscyplin. Jest ona wykorzystana tylko w zakresie koniecznym do zrozumienia aspektw architektonicznych.

Cel pracy

Celem pracy jest dostarczenie kompendium wiedzy niezbdnej dla zrozumienia zachodzcych aktualnie zmian w teorii architektury z uwzgldnieniem wpywu i roli narzdzi cyfrowych w architekturze w latach 19922009, czyli w okresie od

11

realizacji pierwszego obiektu zaprojektowanego i wykonanego cakowicie z udziaem technologii cyfrowych do daty zakoczenia podjtych bada. Chodzi gwnie o zdefiniowanie nowych kategorii w zakresie teorii i praktyki, a take o usystematyzowanie zjawisk wprost odnoszcych si do historii architektury najnowszej. Celem jest stworzenia spjnej wizji wystpujcych tu zalenoci. Istotne jest wskazanie kierunku rozwoju narzdzi cyfrowych i ich wykorzystania ze wzgldu na cele, jakie podejmuje architektura. Opracowanie to przedstawia take metody, techniki i strategie stosowane aktualnie w projektowaniu cyfrowym. Ukazuje take kierunek bada nad projektowaniem architektury wraliwej na rodowisko i zrwnowaony rozwj. Natomiast odniesienia do dokona Buckminstera Fullera maj na celu przyblienie jego sposobu systemowego pojmowania wiata i podejcia do projektowania, ktre uczyniy istotny historyczny wkad w sposb postrzegania architektury na progu nowego millenium, a ktre, dziki technologiom cyfrowym, znalazy take potwierdzenie w realizacjach architektonicznych i inynierii materiaowej.

Przedstawiona problematyka nie jest jeszcze szerzej podejmowana przez krajowe orodki naukowe, jednak przemys budowlany, ktry szybciej ni projektowanie przechodzi na wytwarzanie cyfrowe, wymusi w kraju zmian podejcia do projektowania architektury. Uzasadnia to celowo podjtych tu bada, wskazuje na potrzeb wykorzystywania ich w dydaktyce studiw architektury do pogbienia i poszerzenia wiedzy w zakresie projektowania architektury z udziaem narzdzi cyfrowych. Opracowanie to stanowi rdo informacji o charakterze naukowym, przez co stwarza si podstaw dalszych prac nad i w zakresie historii, teorii i praktyki architektury oraz wykorzystywania logiki informatycznej narzdzi cyfrowych w praktyce projektowej.

Stan bada

Stan bada w okresie (19922009) problematyka projektowania architektury za pomoc narzdzi cyfrowych nie jest czsto podejmowana w literaturze przedmiotu, a zwaszcza w zakresie obejmujcym aspekty projektowania generatywnego i wytwarzania w technologii CNC. Brak te stosownych prac monograficznych z dziedziny teorii architektury. Std podejmuje si prb uzupenienia tej luki.

O wykorzystywaniu przez architektw potencjau narzdzi cyfrowych systemu CAD/CAM/CAE pisali Mark Bury [2427], Andre Chazar [3335] w serii artykuw publikowanych przez Architectural Design w latach 19992005. Nie czsto take architekci projektujcy w tym systemie opisuj swoje dowiadczenia na amach czasopism architektonicznych, a chtniej przedstawiaj tylko wyniki swojej pracy. S to rda rozproszone i nieusystematyzowane, tak samo jak informacje z zakresu historii rozwoju narzdzi cyfrowych wspomagajcych projektowanie.

12

Cz podjtych w pracy zagadnie systematyzuje Branko Koralevic [6]. Jest to monografia obejmujca nie tylko aspekty projektowe, lecz take problematyk wytwarzania cyfrowego form o zoonej geometrii.

O osadzaniu syntetycznych przestrzeni, potrzebnych w projektowaniu architektury i rodowisk wirtualnych, pisze Michael Benedikt [14]. Prowadzc rozwaania o charakterze ontologicznym i epistemologicznym, tworzy zarys pojcia wirtualnoci w cyfrowej praktyce projektowej. Odnonie do formowania przez medium cyfrowe istotne s opracowania: Peter Zellner [187], Maia Engeli [52] i Neil Stiller [156]. Pozycje te obejmuj przegld projektw, przede wszystkim studialnych, powstaych w syntetycznych przestrzeniach projektowych w kocu ubiegego i na pocztku XXI w. Natomiast w zbiorze artykuw ronych autorw pod redakcj Giuseppe di Cristina [5] przedstawione zostay niektre zrealizowane obiekty architektoniczne, ktre, jako prymarne, wyznaczaj ogln tendencje nazwan tam architektur topologiczn. Jest to opracowanie, ktre zawiera badania najnowszej historii architektury ze zwrceniem uwagi na wpyw innych dyscyplin naukowych na ksztatowanie formy architektonicznej w latach 90. XX w., lecz nie podejmuje szerszych objanie teoretycznych na rzecz waciwoci estetycznych i ich umocowania w filozofii.

Jeli chodzi o wykorzystywanie procesw informatycznych jako narzdzi do animacji warunkw rodowiskowych wana jest pionierska praca Grega Lynna [112113]. Pozycj uzupeniajc, pomocn do uchwycenia genezy i rozwoju narzdzi cyfrowych, moe by ksika Carlsona Wayne [175]. Podstawy za grafiki komputerowej zostay wyoone w pracy zbiorowej Introduction to Computer Graphics (1994). Ksika ta doczekaa si po kilku latach polskiego przekadu [53].

Istotne dla pracy badania i eksperymenty odnonie do technologii cyfrowych w architekturze (CAD/CAM/CAE) s prowadzone na wiodcych wyszych uczelniach, zwaszcza w Wielkiej Brytanii, USA i Kanadzie. Wkad w rozwj procesw informatycznych pomocnych w projektowaniu wnis John Frazer [5657], ktry prace badawcze i eksperymentalne prowadzi, w: Architectural Association w Londynie, Cambridge University Mathematical Laboratory, w Ulsterze oraz w Hong Kong Polytechnic University. Frazer od trzydziestu lat opracowuje inteligentne, interaktywne systemy budowlane oraz rozwija ewolucyjne metody obliczeniowe pomocne w projektowaniu architektury reagujcej na warunki rodowiska.

Osobn grup bada stanowi prace rozwijajce nowe podejcie do projektowania architektury i zrwnowaonego rozwoju, w ktrym podstawow rol w poszukiwaniu odpowiedzi na warunki rodowiskowe odgrywaj techniki morfogenetyczne i systemy materiaowe. Podejcie to osadzone w naukach biologicznych proponuje nowe spojrzenie na wysoki poziom funkcjonalnoci i efektywnoci ywych wytworw Natury po to, aby wyprowadza std zasady i metody projektowania. Niewtpliwy wkad wnieli tu naukowcy, midzy innymi:

13

Michael Hensel i Achim Menges (Emergent Technologies and Design, AA School of Architecture w Londynie [6978, 118121], Michael Winstock (Yale School of Architecture) [177179], George Jeronimidis (Center for Biomimetics Unniversity of Reading) [88], William J. Mitchell (Architecture and Media Arts and Scince MIT) [122124], ktrzy wsppracuj z uczelniami w Europie, USA i Australii oraz prowadz intensywn dziaalno naukow i edukacyjn. Wyniki ich bada publikowane s czsto na amach czasopisma Architectural Design od 2000 r. i zostay tu wykorzystane. Niektre prace zostay przedstawione dla zobrazowania omawianych aspektw formowania morfogenetycznego jako nowej praktyki materiaowej. Badania te uzupeniaj poszukiwania skierowane na osignicie sztucznego ycia w architekturze jako odpowiedzi na obecne zagroenia dla rodowiska naturalnego. Prowadzone s one w kilku orodkach naukowych w ramach programu PACE sponsorowanego przez Uni Europejsk.

W Polsce badania takie nie s aktualnie prowadzone, a poruszane w pracy zagadnienia pozostaj w istocie cakowicie nieznane. Dostpne s jedynie instrukcje obsugi programw wspomagajcych projektowanie takich, jak np. AutoCad, ArchiCAD, 3Dstudio, 3DMax oraz programw do renderowania.

Przypomnie wszake naley, e pierwsz krajow monografi powiecon podjtej tu, po czci, problematyce, bya publikacja Adama M. Szymskiego Elementy projektowania systemowego Elements of The Theory of System Design wydana przez Politechnik Szczecisk w 1978 r. Autor rozpatruje tu gwnie relacje systemowe czowiekmaszyna w procesie kreacyjnym w architekturze. Przywouje wypowiedzi autorytetw w nauce, inynierii i architekturze (Christopher Alexander, Leonard Bruce Archer, Louis Kahn, Petr Cook, Yona Friedman, i innych), ktrych pogldy i badania inspirowane byy propagowanym przez Fullera myleniem systemowym. Chocia autor nie odwouje si wprost do filozofii Fullera, jednak widoczna jest zbieno linii myli i postaw, przez co pozycja ta jest tym bardziej cenna dla tego opracowania.

Trudno take pomin pozycj tego autora Badania nad wspzalenoci funkcji i formy w architekturze [164] opisujc pierwszy w Europie eksperymentalny program WIDOK (do automatycznego krelenia widokw perspektywicznych), ktry powsta dziki wysikom zespou badawczego z Politechniki Szczeciskiej (patrz take: s.).

Przygotowana do druku jeszcze w 1975 r., a wydana w 1982 r. ksika autorstwa Stanisawa Latoura i Adama M. Szymskiego Projektowanie systemowe w architekturze [100] pozostaje do chwili obecnej pionierskim w Polsce opracowaniem podstawowych zagadnie dotyczcych teorii projektowania architektonicznego i urbanistycznego wspomaganego komputerem. Stanowi te pierwsze w jzyku polskim kompendium wiedzy odnonie do wczesnych zasad i granic stosowania technik komputerowych, jako narzdzia projektowania architektury i urbanistyki. Szczegowo odnosi si take do zakresu problemw dotyczcych teorii architektury w konfrontacji z jzykiem cybernetyki i inynierii

14

projektowania w latach 70. ubiegego wieku. Jej uzupenieniem jest wydany przez PWN w 1984 r. dwutomowy podrcznik akademicki autorstwa A. Szymskiego Wprowadzenie do projektowania systemowego w architekturze i urbanistyce [162].

Z kolei w latach 90. XX w. wan rol w edukacji i propagacji w zakresie projektowania architektury z udziaem narzdzi cyfrowych odgrywa zaczyna Wydzia Architektury Politechniki Biaostockiej. W latach 19931997 byy tam organizowane coroczne midzynarodowe konferencje Computer in Architectural Design, a gwny ich animator Aleksander Asanowicz, reprezentowa Polsk na Konferencjach AVOCAAD w Brukseli w latach 19972001 [68], a take bierze udzia w pracach naukowych i konferencjach organizowanych przez Wydzia Architektury UT w Delft [10].

Nie sposb take nie wymieni rozprawy doktorskiej Janusza Szewczyka Rola technik komputerowych w waloryzacji i rewitalizacji architektury regionalnej obronionej na Wydziale Architektury Politechniki Biaostockiej w 2006 r. Praca ta pod pretekstem powizania narzdzi informatycznych z waloryzacj architektury regionalnej w istotnej caoci stanowi przegld wiatowych w rozwoju narzdzi informatycznych w kontekcie ich wykorzystania wprost w architekturze w ogle, a nie tylko i wycznie w rewitalizacji.

Problematyk 3D skanowania laserowego i modelowania zajmuje si od 2007 r. Jacek Kociuk z Wydziau Architektury Politechniki Wrocawskiej, autor licznych publikacji na temat przydatnoci takich narzdzi w dokumentacji archeologicznej bada w Egipcie [96].

Nie bez znaczenia dla podjtej problematyki maj take prace naukowe i badawcze Ryszarda Tadeusiewicza, ktre czyni polski wkad na polu cybernetyki, informatyki, biomimetyki syntetycznych sieci neuronowych [167].

Odrbn grup w literaturze polskiej s publikacje opisujce wyniki bada i ujmujce rozwaania natury estetycznej i roli mediw w kulturze oraz zagadnienia zwizane z percepcj rzeczywistoci wirtualnej, teleobecnoci i Internetu. Mona tu wymieni pozycje takie, jak Estetyka Wirtualnoci [131] oraz Maja,wiat jako rzeczywisto wirtualna [170].

W kontekcie podjtego tematu szczeglne miejsce zajmuje dorobek naukowy i wkad do architektury Buckminstera Fullera. Wynika to z historycznej potrzeby stworzenia wsplnej paszczyzny dyskursu o projektowaniu architektury na podstawie procesw wystpujcych w Naturze i ich instrumentalizacji. Fuller bowiem, jako pierwszy w historii architektury, podj tak prb, realizujc ponad pidziesit obiektw. Z troski o przyszo planety napisa ponad trzydzieci ksiek, a jego synergetyczna geometria daa pierwsze topologiczne realizacje w architekturze. Ujta zostaa w dwch tomach [63, 64], ktre Fuller napisa we wsppracy z E.J. Applewhite. Pozycje te s najczciej tutaj cytowane. Dokonania Fullera stay si przedmiotem ponad 520 pozycji naukowych i popularyzatorskich, zwaszcza gdy znalazy si naukowe potwierdzenia susznoci jego koncepcji systemowych i metod badawczych. Ich praktyczne zastosowania umoliwia

15

dopiero technologia cyfrowa koca XX w. Jednak wiele tych pozycji koncentruje si gwnie na badaniach biograficznych i prezentacji futurystycznych wizji architektonicznych i ich uzasadnie. Jedynie Amy C. Edmonson [50] podja prb przystpnego przedstawienia filozofii systemu i geometrii topologicznej Fullera w przystpny sposb, lecz czyni to bez wspczesnego kontekstu i odniesie do cyfrowych narzdzi projektowych. Na szczegln uwag zasuguj wyczerpujce badania biograficzne i opisy dotyczce studialnych i zrealizowanych projektw Fullera, midzy innymi: Arthur L. Loeb [102], Lloyd S. Sieden [156], Martin Pawley [134] oraz Michael J. Gorman [66]. Wspomniana ju pozycja pod redakcj Thomasa T.K. Zunga [188] skada si z fragmentw wybranych z dwudziestu ksiek opublikowanych przez Fullera, a najlepiej przedstawiajcych jego filozofi i strategie rodowiskowe, ktre zostay zaopatrzone w komentarze znanych postaci ze wiata nauki, polityki i architektury odnonie do obecnej sytuacji na scenie politycznej i zmian wiatopogldowych. Istotn pozycj stanowi monografia Buckminster Fuller. Starting with the Universe [21], obejmujca retrospekcj filozofii i systemowego podejcia Fullera do projektowania artefaktw na przestrzeni jego ycia. Ksika ta zostaa wydana w 2008 r. z okazji przekrojowej wystawy dorobku Fullera w Withney Museum of American Art w Nowym Jorku pod tym samym tytuem. Mimo spojrzenia z pewnego dystansu czasowego, nie znalazy si tam szersze odniesienia do nowych strategii i metod CAD/CAM.

Istotn pozycj dla tego opracowania stanowi take czterotomowe dzieo Christophera Aleksandra wydane w latach 20032004 The Nature of Order [2], w ktrym autor podejmuje si sformuowa zasady, wedle ktrych powinno si waciwie budowa rodowisko przez architektur. Inspirowany myleniem systemowym i filozofi Fullera przedstawia wasne badania i dowiadczenia, by wskaza pitnacie cech, ktre powinna realizowa architektura, opierajc si na modelach biologicznych. Pozycja ta jest godna uwagi take ze wzgldu na wcze-niejsze znane prace tego autora, jak Notes on the Synthesis of Form (1964), City is not a tree (1965), czy A Pattern Language (1977) napisana z Ishikaw i Silversteinem, ktre rozszerzay pole bada nad projektowaniem systemowym w latach 70. ubiegego wieku.

W polskiej literaturze przedmiotu mona znale zaledwie kilka artykuw dotyczcych propagowanych przez Fullera idei i postaw. Pierwsze wzmianki mo-na znale w Polsce w 1970 r. sporzdzone przez Waldemara ysiaka w czaso-pismach: Perspektywy oraz Architektura. Natomiast w pimie Architektura w 1973 r. ukazay si trzy artykuy, midzy innymi recenzja ksiki Fullera Operating manual for SpaceShip (1969) napisana przez Krzysztofa Lenartowicza, jego tumaczenie tej ksiki nie ukazao si drukiem. W tym samym numerze Architektury pisali o Fullerze take Waldemar ysiak i Aleksander Bhm. Posta Fullera przywouje take Izabella Wisocka w Dom i Miasto jutra (1971), gdy wymienia kontynuatorw idei ujtych przez woskich futurystw w ich Manifecie

16

Architektury Futurystycznej z 1914, a take gdy opisuje jego wczesn koncepcj Dymaxion House (1928).

Metoda pracy

Badania prowadzi si z pozycji historii i teorii architektury, a nie metodologii projektowania i technik informatycznych. Architektura projektowana cyfrowo czsto zapoycza metody naukowe, instrumenty matematyczne z innych dyscyplin, aby poszukiwa nowych rozwiza odnonie formy i materiau oraz realizowa cele, jakimi s ochrona rodowiska naturalnego i zrwnowaony rozwj. Wymusza to przeprowadzanie wzajemnie uzupeniajcych si, wielowtkowych studiw obejmujcych: matematyk, fizyk, biologi oraz informatyk z elementami cybernetyki, w celu zrozumienia i objanienia zagadnie objtych zakresem pracy. Ze wzgldu na rozproszone rda informacji odnonie do przedmiotu bada, najpierw dokonano ich inwentaryzacji i analizy, a nastpnie usystematyzowano je pod wzgldem zawartych w nich treci, bez przyjcia wczeniejszych zaoe badawczych. Jest to metoda indukcyjna, ktra pozwala na wyprowadzanie wnioskw i uoglnie, czyli przechodzenie od poszczeglnych przypadkw do ogu, w celu poznania zjawisk rzeczywistych tu projektowania wspomaganego komputerowo. Uzupenieniem tej metody jest autopsja i eksperyment. Poznano zatem z autopsji niektre narzdzia projektowe ujte w systemie CAD/CAM/CAE przez przeprowadzenie wielu eksperymentw dotyczcych formowania w przestrzeni cyfrowej. Poznano w ten sposb ich logik informatyczn i moliwoci, jakie wnosz do projektowania. Dokonano take autopsji wybranych obiektw architektonicznych w Europie i USA powstaych we wspudziale technologii cyfrowych. Wskazane zabiegi poznawcze uatwiy scharakteryzowanie zjawiska, jakim jest cyfrowe projektowanie architektury, a take wyonienie istotnych zagadnie wymagajcych rozpoznania analitycznego. Obserwacja i opis bada prowadzonych w innych orodkach naukowych (poza Polsk) daj podstawy do uoglnie i prby syntetycznego przedstawienia tych zagadnie z pozycji historii, teorii i praktyki architektury. Zabieg analityczny jest powtrzony w odniesieniu do filozofii i dokona B. Fullera. Ta cz analizy ma na celu wyoni wtki wsplne w podejciu do projektowania architektury zaangaowanej w utrzymanie rwnowagi szeroko pojmowanych systemw utrzymujcych ycie na Ziemi. Jest ona prowadzona pod ktem wyonienia analogii potrzebnych do prowadzenia dyskursu objtego zakresem pracy. Na zakoczenie przedstawia si nowe podejcie do projektowania architektury realizujcej imperatyw ochrony rodowiska i zrwnowaonego rozwoju, zwracajc uwag na zmiany w artykulacji przestrzennej i praktyce materiaowej. Podejcie to tworzy syntez pracy i wskazuje na potencjalne moliwoci wykorzystywania narzdzi w procesie tworzenia i realizowania architektury dostosowujcej si i reagujcej na rodowisko naturalne i zbudowane.

17

1. Komputer jako aktywne narzdzie w projektowaniu

i realizacji

W dugiej tradycji geometrii euklidesowej powstao wiele przyrzdw krelarskich uatwiajcych rysowanie linii prostych, okrgw etc. Rewolucja przemysowa przyniosa urzdzenia uatwiajce przekadanie tej geometrii na materia. Zazwyczaj rysuje si to, co mona zbudowa, budowa za mona to, co jest moliwe do narysowania1. Rysunki architekta s zatem zapisem wielu danych moliwych do przetwarzania. Zalenoci pomidzy tym, co przedstawia rysunek a wykonawstwem nie s nowe i nie pojawiy si dopiero w epoce cyfrowych narzdzi wspomagajcych projektowanie i wytwarzanie. Zwykle projektowano, majc na uwadze moliwoci wytwarzania oraz dostpno materiaw i narzdzi. Jednak w epoce powszechnej informatyzacji relacja ta wydaje si nabiera nowego znaczenia. Pocztek technologii cyfrowych jest czsto wymieniany jako sia determinujca ostatnie zmiany wzorcw w architekturze.

1.1. Rozwj narzdzi cyfrowych Technologie cyfrowe oferuj architektom coraz doskonalsze narzdzia

wspomagajce projektowanie. Zmieniaj one radykalnie praktyk architektury i sposb mylenia o budynkach, ich projektowaniu i realizacji. Komputer zastpuje tradycyjny warsztat projektanta. Media cyfrowe proponuj ju nie tylko narzdzia do wizualnego przedstawiania projektu, lecz take narzdzia do wynajdowania formy, jej transformacji i wytwarzania. Na szybkie opracowanie, nawet najmielszych pomysw, pozwalaj systemy CAD (Computer Aided Design), CAAD (Computer-Aided Architectural Design), CAM (Computer Aided Manufacturing). Nie automatyzuj one procesu projektowego, lecz s komputerowym doradc i asystentem architekta, oferujc szeroki asortyment narzdzi niezbdny w projektowaniu unikatowych budowli.

Od maszyny liczcej do rysownicy elektronicznej

Maszyny liczce istniay ju w czasie II wojny wiatowej i byy wci rozwijane. Kilka matematycznych deskrypcji krzywych zostao opracowanych w latach 40. XX w. dziki wysikom Isaaca J. Schoenberga (Douglas Aircraft) i Roya Liminga (North American Aircraft). Maszyny te przetwarzay dane i byy pomocne w obliczeniach inynierskich. W 1946 r. powstay, uwaane za pierwsze, komputery ENIAC (il. 1.1, 1.2). W latach 50. ub. w. przewidywano rozszerzenie

1 Por. William J. Michell, Roll Over Euclid: How Frank Gehry Designs and Builds, w: Fiona

Ragheb (red.), Frank Ghery, Architect, Guggenheim Museum publications, New York, 2001, 352363.

18

moliwoci tych urzdze i zakresu cyfrowych technik obliczeniowych2. Zastpienie lamp elektronowych ukadami tranzystorw (pierwszy tranzystor zbudowano w 1947 r. w Bell Telephone Laboratories) dao zwikszenie mocy obliczeniowej i obnienie zuycia energii. W tym czasie powstaje jzyk programowania FORTRAN (FORmula TRANslator), dla ktrego zesp Johna Backusa (19242007), na zlecenie IBM, w latach 19541957 opracowa pierwszy w historii kompilator jzyka wysokiego poziomu. By to nadal jzyk proceduralny, ktrego gwnym zastosowaniem s dotychczas obliczenia naukowo-inynierskie, szczeglnie obliczenia numeryczne.

Wraz z postpem w technologii komputerowej rozwijaa si Metoda Elementw Skoczonych (MES) stajc si wanym narzdziem do oblicze w zadaniach konstrukcyjnych.

Lata 50. XX w. to pierwszy etap automatyzacji. W przemyle zbrojeniowym budowane s pierwsze maszyny kontrolowane numeryczne NC (Numerical Control). Maj one na celu pokonanie ogranicze masowej produkcji mechanicznej. Przez ponad cztery dekady technologia ta bya rozwijana, by rozpowszechni si jako CNC (Computer Numerical Control).

Rozwojem szybkiego modelowania zainteresowany by przemys lotniczy i samochodowy. W latach 60. XX w. powstay programy do projektowania powierzchni konstrukcyjnych (il. 1.3). Wanych wyprowadze krzywych i powierzchni, wedug wielomianw, dokonali wtedy Pierre Bezier (Renault), Paul de Casteljau (Citroen), Steven Anson Coons (MIT, Ford), James Ferguson (Boeing), Carl de Boor (GM), Birkhoff (GM) i Garibedian (GM). Stworzyli oni podstawy zapisu i przetwarzania cech oraz przestrzennych warunkw projektowanych obiektw, bez czego nie mogaby rozwin si wspczesna grafika komputerowa.

Na pocztku 1959 r. General Motors i IBM podjy wsplne przedsiwzicie nazwane Digital Design, ktrego celem byo ujednolicenie pomocy komputerowej w projektowaniu. Wyniki prac ujawniono dopiero w 1964 r. na otwartej konferencji Fall Joint Computer Conference, przedstawiajc system DAC-1 (Design Augmented by Computer). By to pierwszy system opracowany przez IBM wykorzystujcy specyfikacje dostarczone przez zesp inynierw z General Motors (Fred Krull i Patrick Hanratty). Zaoyli oni pniej CADD Company MCS. Uwaa si, e by to pierwszy system CAD, by bowiem w stanie wykonywa transformacje obiektw geometrycznych oraz ich rotacje i pokazywa na konsoli graficznej IBM Alpine. Posugiwano si ju pirem wietlnym i gumk. Byy one skoordynowane z napiciem obwodowym przechodzcym przez

2 Por. Robert A. Heinlein, The Door into Summer, 1957.

19

transparentny arkusz na wywietlaczu3 (il. 1.4.). Wszystko to byo cile chronione przed przedostaniem si na rynek zewntrzny.

Rok 1963 przyjmuje si za punkt zwrotny w rozwoju narzdzi cyfrowych wspomagajcych projektowanie. Wtedy Ivan Sutherland (1938) w MIT zbudowa, w ramach tematu swojej pracy doktorskiej, rewolucyjny program nazwany SKETCHPAD: a Man-machine Graphical Communications System (szkicownik). Program ten zosta opracowany dla unikatowego komputera TX-2. Zmienio to diametralnie interakcje czowieka z maszyn. Innowacj byy ekran (CRT monitor) oraz piro wietlne. W 1963 r. komputery pracoway na tamach magnetycznych lub kartach perforowanych. Szkicownik za by pierwszym programem z kompletnym interfejsem graficznym uytkownika. Za pomoc koordynatografu punkw wzgldem osi x i y program umoliwia pokaz linii rysowanych na ekranie. Mia to by mistrz rysunku, ktry w kadym momencie moe reagowa na ruchy pira wietlnego. By to prototyp systemu CAD (Computer Aided Drafting) do wspomagania prac krelarskich (il. 1.5).

W latach 60. i na pocztku lat 70. XX w. przedmiotem bada placwek naukowych byo 3D modelowanie, wizualizacja, symulacja, projektowanie analityczne oraz systemy generatywne. Technologia komputerowa i eksperymentalne narzdzia cyfrowe dla projektantw nie byy jeszcze gotowe do dystrybucji masowej. Nierozwizanym wci problemem bya pojemno pamici i wielko komputera4.

Dopiero badania kosmosu wymusiy miniaturyzacj w elektronice. Rozwinito produkcj ukadw scalonych i mikroprocesorw. Pierwszy mikroprocesor

3 Patrz: Fred N. Krull, The Origin of Computer Graphics within General Motors, IEEE Annals of

the History of Computing, Vol. 16, No. 3, 4055, http://design.osu.edu/carlson/history/PDFs/CGatGM.pdf

4 W poowie lat 60. XX w., kiedy komputery byy wielkoci duego pokoju, a kalkulatory wielkoci lodwek, Fuller rozpocz rozwaania teoretyczne dotyczce ich budowy. W 1969 r. znalaz sposb na gromadzenie informacji (pami komputera). Proponowa wykorzysta wysokie przewodnictwo wypukych powierzchni przez cise upakowanie kulistych, szklanych paciorkw wielkoci atomu powlekanych zotem, srebrem i miedzi. Sdzi, e krytyczna konfiguracja tych kul w cisym, nieliniowym upakowaniu (12 kul) spowoduje, e energia transmitowana po ich zewntrznych sferach zatoczy wiksze okrgi. Skoro przewodno kadego z tych metali jest inna, to nieliniowa hierarchia kodowanej energii mogaby pozwala na przekazywanie ronych czstoci informacji w tym samym czasie. Chocia pomys ten wydawa si wtedy zupenie nierealny, to Fuller go opatentowa. Por. R. Buckminster Fuller, Proposed Patent, w: Electronic Computer Energy Transformation, 1969. Unpublished transcript. Podajc za myl Fulera cisego upakowania atomw naukowcy z IBM Zurich Research Laboratory skonstruowali w 1996 r. ultraminiaturowe liczydo. Kulki lizgajc wzdu miedzianych rowkw wykonuj dziaania arytmetyczne. Natomiast nano-rurki, pokrewne buckyball, wspomagaj ten proces. Ten rodzaj mikroliczyda zwiksza szybko dziaania komputerw dzisiaj, a jutro stanie si przyczynkiem do nowej generacji komputerw opartych na nanotechnologii czstek wgla i krzemu. Zastosowanie fullerenw w technologii komputerowej jest dzi znaczcym nowym kierunkiem ich rozwoju.

20

(jednostka arytmetyczno-logiczna) Intel 4004 pokazano w wersji produkcyjnej w 1971 r.5 Otworzyy si nowe moliwoci. Wykorzysta je Peter J. Hanratty i ju tego samego roku napisa system ADAM (Automated Drafting And Machining) oraz istotne aplikacje, takie jak: Unigraphics, Computervision (CADDS), Calma, Gerber, Autotrol i Control Data.

Wtedy tylko bogaty przemys mg pozwoli sobie na pierwsze programy komercyjne. Na ich potrzeby informatycy poszukiwali moliwoci manipulacji informacj geometryczn i wizualn. Szybko powstaway nowe programy graficzne. Pierwsza wizualizacja ludzkiej rki i twarzy odbya si w 1976 r. na University of Utah. Zagadnienia interakcji czowiekmaszyna w kontekcie praktyk artystycznych, a zwaszcza tworzenia rodowisk obrazowych i rzeczywistoci wirtualnej, po raz pierwszy podj si Myron W. Krueger (ur. 1942) i przedstawi w rozprawie doktorskiej (1974), publikowanej pt. Artificial Reality (1983), dajc podstawy do interaktywnego uczestnictwa w kulturze6. W latach 70. XX w. komputery wyrczay ju sprawnie projektantw w sporzdzaniu rysunkw technicznych (wzgldem osi x i y)7.

W Polsce pierwsze prby zastosowania komputerw w projektowaniu architektonicznym naley datowa na lata 19671968, kiedy to najzdolniejsi studenci rwnolegle na Wydziale Architektury Politechniki Warszawskiej (Stefan Wrona) i na Wydziale Architektury Politechniki Gdaskiej (Adam M. Szymski) bronili prace magisterskie, w ktrych cz analityczn stanowiy algorytmy optymalizacyjne.

W latach 70. XX w. na Wydziale Architektury Politechniki Warszawskiej oraz na Wydziale Budownictwa i Architektury Politechniki Szczeciskiej powstay samodzielne zespoy naukowe, ktre podjy dalsze prby badania i praktycznego wprowadzenia tzw. metodyki projektowania systemowego z wykorzystaniem komputera jako aktywnego narzdzia wspomagania projektowania. Efektem tych prac byo, midzy innymi, opracowanie pierwszego w Europie programu na automatyczne krelenie widokw perspektywicznych: WIDOK. Jego praktyczne wdroenie nastpio w 1978 r. w BPBBO Miastoprojekt Szczecin oraz CBBO-Bystyp w Warszawie8 (il. 1.7).

5 Intel Corporation (INTegrated ELectronics) to firma komputerowa w USA zaoona w 1968 r.

przez Roberta Noycea i Gordona Moore'a, ktra obecnie jest jednym z czoowych producentw ukadw scalonych takich, jak: pamici, procesory, sterowniki urzdze, karty sieciowe czy chipsety. Intel 4004 to pierwszy 4 bitowy procesor powstay na zamwienie japoskiej firmy ETI. Procesor ten zbudowany tylko dla kalkulatora stanowi pocztek nowej linii technologicznej ukadw scalonych.

6 Patrz: Myron W. Krueger, Artificial Reality, Addison-Wesley, Reading, MA 1983. 7 Kluczowe produkty tego okresu to pakiety modelujce bryy, takie jak Romulus (Shape Date) i

UniSolid (Unigraphics) oparty na PADL-2 i program swobodnie modelujcy powierzchnie CATIA (Dessault System), udostpnione dla przemysu.

8 Program WIDOK opracowano na podstawie graficznej metody rzutu rodkowego i wczesnych moliwoci kalkulatora Hawlett-Packard. Wersje eksploatacyjne zapisane s na tamach

21

Gwatowny rozwj techniki komputerowej w latach 80 XX w. i coraz wiksza moc obliczeniowa komputerw pozwalaa na operowanie i przechowywanie duych zbiorw informacji. Umoliwio to rozwj MES dla nieliniowych oblicze dowolnie zoonej geometrii. Znaczcy wkad w rozwj i popularyzacj tej metody wnis Olgierd C. Zienkiewicz (ur.1921) z Uniwersytetu Walijskiego. Nastanie komputerw osobistych PC (Personal Camputer) (1982) rozpoczyna bardziej wszechstronne ich zastosowanie. Gwn rol w powstaniu systemu 2D AutoCAD odegra Autodesk stworzony przez Johna Walkera w 1982 r. Wtedy ukazaa si pierwsza wersja programu Archicad zainicjowana przez ABM Apple Macintosh. Program ten skierowany by do studentw architektury. Zamieszone tam biblioteki gotowych wzorw miay uczy podstawowych ukadw funkcjonalno-przestrzennych w projektowaniu pocztkowym. Niebawem komputer PC sta si nieodzownym wyposaeniem biur projektowych.

Kilka lat pniej bracia Bentley (Intergraph) zbudowali PseudoStation, nazwany pniej MicroStation. Tak zacz si drugi etap: drafterw, czyli popularnych programw wspomagajcych krelenie. W latach 80. XX w. w biurach projektowych krelono ju komputerowo (uywano AutoCAD, Micro-Station, Computervision, Claris-CAD), lecz architekci nadal projektowali rcznie.

Lata 90. XX w. to najbardziej dynamiczny okres rozwoju kultury komputerowej. Wtedy nastpuje szybki rozwj estetyki 3D i interakcji (gry komputerowe). Moliwe jest przeksztacanie bry i postaci przez wprowadzenie dynamicznego, dajcego si modyfikowa, punktu patrzenia.

Ewolucja aplikacji architektonicznych

Ewolucja narzdzi cyfrowych dla architektw przebiegaa w kilku etapach. Pierwsza generacja komputerw w latach 60. XX w., wedug Sketchpad, dawaa ju moliwo rozwoju oprogramowa w kierunku uzyskiwania trjwymiarowych obrazw.

W latach 70. XX w. nastpia popularyzacja systemw wspomagajcych projektowanie. Etap ten upyn pod znakiem firmy Intergraph9. Nieco pniej rynek zdominoway programy uniksowe. Wszystkie one byy jednak kosztowne, rynek by wwczas niewielki, a konkurenci nieliczni.

Druga generacja aplikacji powstaa w poowie lat 80. XX w., gdy Gbor Bojr zbudowa i udoskonali w 1982 r. modeler architektoniczny ArchiCAD dla Apple Macintosh i Graphisoft. Mia on poprawi sprawno i wydajno w

magnetycznych w jzyku zewntrznym kalkulatora HP 9320A z instrukcjami wprowadzania danych w jzyku polskim. Korzystanie z programu WIDOK na komputerze z monitorem i pirem wietlnym pozwalao na przestrzenne projektowanie obiektu, a wykonywanie rysunkw tradycyjnej dokumentacji technicznej pozostawiao si maszynie. Patrz: Adam Szymski, Anna Szmidt, Jakub Ciring, Badania nad wspzalenoci funkcji i formy w architekturze, Prace Naukowe Politechniki Szczeciskiej, nr 99, Szczecin, 1979.

9 Mona przypomnie nazwy takie, jak: ISICAD, Accugraph, GDS i SOM CAD.

22

projektowaniu. Te fazy rozwoju polegay na udoskonalaniu przekadania dwuwymiarowych rysunkw na plotery drukujce je na papierze10.

Rozwj modelerw 3D, jak ArchiCAD, AutoCad, MegaCADD, SilverScreen, ModelShop, Architrion i UpFront) to kolejny etap rozwoju CAD-a. Na pocztku lat 80. XX w. James Blinn opracowa now technik renderowania zwan metakulami (metaballs) 11., ktra w latach 90. XX w. posuya do generowania n-wymiarowych obych obiektw. Oznaczao to przejcie projektowania w trzeci wymiar, a syntetyczna przestrze staa si rzeczywistoci wirtualn i medium projektowym.

Udostpniony w 1988 r. Pro/ENGINEER by zwiastunem czenia charakterystyk podstawowych metod modelujcych z parametrycznym opisem cech. Wpyw na rozszerzanie moliwoci CAD-a mia miniaturowy napd (B-rep) do manipulacji obiektami 3D o spjnej geometrii i topologii. Potrzebowano coraz wikszych zasobw pamici operacyjnej i podrcznej oraz skrcenia czasu wykonywania zada. Aby sprosta tym wyzwaniom, firma Intel w 1989 r. wprowadzia na rynek 32-bitowy procesor, nastpc procesora 16-bitowego. Bya to technologia przetwarzania potokowego, wewntrzny koprocesor numeryczny i pami Cache L18 KB. By on w stanie obsuy do 4 GB pamici operacyjnej RAM oraz do 64 GB pamici wirtualnej. Zastosowanie tego procesora w komputerach PC stanowio przeom, gdy mona byo wystarczajco sprawnie obsugiwa nie tylko wszystkie rozszerzenia CAD-a, ale take aplikacje multimedialne i systemy operacyjne12.

CAD, jako nowe narzdzie projektanta, sta si istotnym przedmiotem w edukacji architektonicznej, najpierw w Harvard University, a nastpnie w wielu prestiowych uczelniach w USA, Europie i Japonii. W 1989 r. powsta modeler powierzchni oparty na krzywych sklejanych (B-spline) zwanych TopDown. Rozszerzyo to program nauczania o manipulacje powierzchni i tworzenie tzw. formy swobodnej.

Harvard University, jako pierwszy, wprowadzi wymg profesjonalnej znajomoci tego programu w szkoach architektonicznych w USA. Program ten zosta napisany w UCLA przez Robina Liggetta i Williama Mitchella w latach 19871988. Inspirowany by, po czci, Gramatyk Ksztatu, a przede wszystkim

10 Por. David Kurmann, Design in Space and Time, w: Bits and Spaces: Architecture and

Computing forPhysical, Virtual, Hybrid Realms; 33 Projects by Architecture and CAAD, red. Maia Engeli, Basel, Boston, Berlin, Birkhauser, 2001, 910.

11 Kady taki obiekt okrelony jest jako funkcja w zadanych wymiarach. Patrz: James F. Blinn, A Generalization of Algebraic Surface Drawing, ACM Transactions on Graphics 1(3), July 1982, 235256. Technika ta udoskonalona przez braci Wyvill umoliwia uzyskanie coraz to gadszych powierzchni modelowanych obiektw i ich demonstracji w ruchu (tzw. demo effect). Popularna w grach komputerowych na pocztku lat 1990 XX w.

12 Procesor ten wystpuje w dwch podstawowych wersjach 25 i 33 MHz. Na powierzchni 0,8 mikrometra mieci 1,2 mln tranzystorw.

23

istniejc wwczas metodyk nauczania projektowania przez programowanie. TopDown dostarcza wizualnego i dynamicznego sposobu czenia zmian projektowych ze zmianami wymiarw motyww kompozycyjnych. Po konfrontacji z rzeczywistoci wirtualn i przestrzeniami interaktywnymi w grach komputerowych projektanci przewidywali podobne moliwoci dla projektowania13. Niebawem cele te zostay zdefiniowane i realizowane.

Od pocztku lat 80. XX w. system CAD dostarcza podanych narzdzi architektom. Wzrastay take ich moliwoci i akceptacja. Innowacj byy krzywe B-spline i powierzchnie NURBS (Non-Uniform Rational B-splines). Jest to model matematyczny w grafice komputerowej, dzi w powszechnym uyciu, ktry pozwala na obliczanie i przedstawianie graficzne krzywych i powierzchni. Takie renderowanie byo moliwe w 1989 r., lecz tylko dla grafik sylikonowych. Dopiero w 1993 r. udostpniono pierwszy modeler dla PC, zwany NRBS opracowany na Uniwersytecie Technicznym w Berlinie. Na bazie NRBS powstay modelery Freeform surface, i Freeform surfacing, ktre su do modelowania powierzchni nieregularnych. Dzi pracuj w systemie CAD, a take w innych rozszerzeniach graficznych. Opisuj one powierzchni projektowanego obiektu w 3D geometrii, racjonalizujc jego elementy.

Popularyzacja tych moliwoci CAD-a spowodowaa odchodzenie od prostokrelnej architektury i projektowanie form zwanych swobodnymi14.

Trzeba tu wspomnie, e na przeomie lat 80. i 90. XX w., z inspiracji Ivana Braida, rozszerzono system operacyjny o aplikacje Parasolid (Shape Data) i ACSIS (Spatial Technology Inc.). Udostpniono take redniej wielkoci pakiety takie, jak: SolidWorks w 1995 r., SolidEdge (Intergraph) w 1996 r. oraz IronCAD w 1998 r. Program SolidWorks mg wsppracowa przez import z innymi formatami, lecz importowana geometria bya nadal statyczna. Na przykad w FeatureManager Design Tree brya bya reprezentowana jako obiekt skadajcy si z setek powierzchni. Podczas importu wytracay si elementarne jej cechy. SolidWorks, wraz z firm GSSLCO, stworzyy potem FeatureWorks, specjalistyczn aplikacj, ktra zapewnia dopisanie cech do importowanej geometrii i topologii lub do samej geometrii15. W latach 90. XX w. system CAD by ju uywany przez biura konstrukcyjne i budowlane.

Na podstawie 3D modeli rozwijana bya rzeczywisto wirtualna VR (Virtual

Reality) na potrzeby projektantw. Nie wystarczyo ju tylko pokazywanie jak wyglda projektowany przedmiot, gdy chciano demonstrowa, jak si go odczuwa

13 Por. David Kurmann, op. cit., 10. 14 Patrz: Mauro Chiarella, Geometry and Architecture: NURBS, Design and Construction,

Proceedings of the Fourth International Conference of Mathematics & Design, Special Edition of the Journal of Mathematics & Design, 2004, Vol. 4, No. 1, 135139.

15 Patrz: Carlson Wayne, A Critical History of Computer Graphics and Animation, Ohio State University, 2003.

24

i syszy. Rzeczywisto wirtualna znalaza si zatem w centrum zainteresowania w obszarach spokrewnionych z CAD-em, jak np. baza danych Cumincad. VR oferuje architektom atrakcyjne narzdzia do prezentacji projektw oraz do komunikowania problemw projektowych innym zainteresowanym udziaem w tym procesie. Obecnie kontynuowane s prace nad rozszerzon RV (augmented reality AR), szczeglnie w aspektach modelowania, obrazowania, mobilnych technologii i interaktywnej komunikacji z modelami oraz wiatem realnym16.

W kocu lat 90. XX w. wymogi efektywnoci rodowiskowej prowadz do takiego wzrostu zoonoci w architekturze, ktra nie moe ju by rozwizywana przez konwencjonalne metody projektowe. Postpowi architekci sigaj po narzdzia udoskonalane dla rnych gazi przemysu oraz takich dyscyplin nauki, jak biologia, chemia i inne. Dla nich firma Autodesk wprowadza na rynek Architectural Desktop (ADT) oraz program Rhino, ktre s kompatybilne z AutoCAD-em i 3D Studio VIZ. Programowane s one w sposb, ktry umoliwia generowanie rnorakich form przez dane zestawy parametrw, a take symulacje i analizy oddziaywania rnych czynnikw na uksztatowanie formy.

Popularny dzi system CAD pozwala na generatywne modelowanie powierzchni i bry oraz wymian danych pomidzy rodowiskami CAD i CAM. Maszyny i urzdzenia CNC mog dzi pracowa z szerokim asortymentem materiaw w ronych skalach, co jest podstaw dla aplikacji CAM.

Zintegrowanie cyfrowego projektowania i wytwarzania pozwala na bezporednie przetwarzanie danych komponentw geometrycznych projektu dla narzdzi CNC. Tak powstaje cyfrowe continuum, czyli bezporedni zwizek procesu projektowego z wytwarzanym produktem finalnym17. Zintegrowanie systemw CAD/CAM jest atrakcyjne dla projektantw. Frank Gehry ju na pocztku lat 90. XX w. jako pierwszy wykaza, jakie architekci mog mie z tego korzyci.

1.1.1. Systemy i narzdzia generatywne

Projektowanie generatywne to wykorzystywanie procesw algorytmicznych lub regu i zasad po to, aby otrzymywa rozwizania projektowe. Zasady dla systemw generatywnych mog by okrelane w rony sposb, np. przez gramatyki werbalne, diagramy, transformacje geometryczne czy scenariusze polece. Systemy generatywne maj rne stopnie kontroli od zautomatyzowanej do manualnej, wykonywanej krok po kroku18.

16 Patrz: ibidem. 17 Por. Branko Kolarevic, Information Master Builders, w: Branko Kolarevic (red.), Architecture

in Digital Age. Design and Manufacturing, NewYork and London, 2005, 5860. 18 Ze wzgldu na moliwo reprezentacji rozwiza projektowych systemy generatywne mona

podzieli na trzy szerokie grupy. Systemy analogowe, gdzie waciwoci systemu s wykorzystywane do przedstawiania waciwoci projektowanych obiektw. Takimi systemami analogowymi s systemy np. mechaniczne i elektryczne. Systemy ikoniczne tworz alternatywne rozwizania

25

Systematyk systemw generatywnych od Arystotelesa do Richarda S. Lulla (18671957), znanego z bada nad ewolucj, opracowa William Mitchell. Wykaza, e systemy te odgryway take istotn rol w filozofii, literaturze i muzyce. W architekturze systematyka ta odsya do Leonarda da Vinci i francuskiego architekta Jean-Nicolas-Louisa Duranda (17601834). W studiach Prcis des Lecons dArchitecture (1803). Durand zaproponowa innowacyjny sposb generowania rzutw i elewacji przez przekadanie czci strukturalnych, takich jak ciany, fasady etc.19

Potrzeba ujednolicenia podejcia systemowego ujawnia si w latach 30. XX wieku. Podejcie to rozwino si po II wojnie wiatowej w naukach przyrodniczych, a pniej w naukach cisych. Mylenie systemowe stao wwczas w opozycji wobec redukcjonistycznej koncepcji, ktra przez wieki cechowaa podejcie naukowcw i inynierw. Aktywnymi popularyzatorami tego nowego wwczas sposobu widzenia wiata i rozwizywania zoonych problemw byli Buckminster Fuller w USA i twrca teorii systemw Ludwig von Bertalanffy w Europie.

W kocu lat 60. XX w. metodyka projektowania systemowego wesza do architektury i dotyczya rozwizywania gwnie problemw funkcjonalnych i denotacji przestrzennej. Wyznaczaa podstawowe zasady projektowania wedug definicji problemu, opisu celu i zadania projektowego w specyficznym obszarze twrczoci architektonicznej. Stosowano modele logiczne, algorytmy oraz modele matematyczne, wykorzystywano dostpne wwczas techniki komputerowego wspomagania projektowania, symulacji, optymalizacji i wielowariantowoci rozwiza projektowych. Bya to konsekwencja stosowania aparatu matematyczno- -logicznego w zakresie moliwej wtedy przydatnoci komputera w projektowaniu20.

Wykorzystywanie tych metod wymaga od architekta innego ni dotd procesu twrczego. Jest to istotna zmiana, gdy w historii teoria i praktyka architektury koncentrowaa si przede wszystkim na formie. Te nowe aspekty kreacji formy bada w Polsce Adam M. Szymski. Opierajc si na wiedzy z zakresu nauk o czowieku, przeprowadzi analizy porwnawcze procesu twrczego i procesw projektowania systemowego. Podobnie jak Fuller, lecz we wspczesny sposb,

projektowe przez przydzielanie operacji takich, jak: dodawanie, odejmowanie, transformacja oraz przesunicia tych czci, ktre s zapisane. Systemy symboliczne posuguj si symbolami takimi jak sowa, liczby i formuy matematyczne, eby reprezentowa moliwe rozwizania na wyjciu. Por. Yehuda E. Kalay, William J. Mitchell, Architecture's New Media: Principles, Theories, And Methods of Computer-aided Design, MIT Press, 2004, 326.

19 Por. op. cit., 328. 20 Metodyka projektowania systemowego w architekturze i urbanistyce lat 70. XX w. najlepiej

zostaa wyoona, w: Stanisaw Latour, Adam M. Szymski, Projektowanie systemowe w architekturze, PWN, WarszawaPozna, 1982.

26

wykaza topologiczny charakter geometrii ich powiza systemowych, niemoliwy do obrazowania na wczesnym poziomie rozwoju technologii cyfrowych21.

Obecnie architekci, chcc bada wpyw ronych czynnikw na form, sigaj po cyfrowe systemy generatywne. Zapoyczaj je z innych dyscyplin i wykorzystuj do projektowania budowli i materiaw. Najchtniej stosowane, to: automatyzowanie komrkowe (Cellular Automata), L-System, fraktale, diagramy Voronoi, gramatyki ksztatu i algorytmy genetyczne.

Automatyzowanie komrkowe

W latach 40. XX w. John van Neuman (19031957), eby symulowa wzrost biologiczny, zbudowa abstrakcyjny model samoreprodukcji. System ten, znany jako automatyzowanie komrkowe (Cellular Automata), zawiera dyskretne modele skadajce si z ukadw komrek, a kady z nich moe by w jednym z licznych moliwych skoczonych stanw. Kada komrka jest uaktualniana synchronicznie, zgodnie z lokaln interakcj wynikajc z zasady przyjtej dla okrelenia stanu komrek ssiednich22 (il. 10). Architekci wykorzystuj Cellular Automata z powodu moliwoci generowania rnorakich wzorw geometrycznych. System ten znajduje szerokie zastosowanie; od ornamentyki do automatycznego wolumetrycznego generowania budowli. Ingeborg M. Rocker, stosujc Cellular Automata, generuje formy w skali budowlanej, Michael Batty za wykorzystuje je do projektowania w skali urbanistycznej. Natomiast Mike Silver przedstawi projekt konkursowy San Jose State University Museum of Art and Design (2003), w ktrym automatyzowanie komrkowe zostao wykorzystane w szerszym ni dotd zakresie23.

L-System

W 1968 r. wgierski biolog Aristid Lindenmayer (1925-1989) prowadzi badania nad modelami matematycznymi opisujcymi proces wzrostu prostych organizmw wielokomrkowych. W tym samym roku zacz pracowa nad formaln deskrypcj wynikw tych bada nazwan Lindenmayer System albo L-system24. L-system jest tym co w informatyce nazwane zostao gramatyk formy, struktur abstrakcyjn, ktr opisuje jzyk formy przez sekwencje rnych

21 Patrz: Adam M. Szymski, Twrczo architektoniczna. Wstp do teorii projektowania

systemowego (elements of system designing theory), Prace Naukowe Politechniki Szczeciskiej, nr. 101, Instytut Architektury i Planowania Przestrzennego, Szczecin, 1997 oraz Buckminster R. Fuller Synergetics, Explorations In geometry of Thinking, Macmillan Publishing Co. Inc., 1975, 1979, poz. 900.10900.33.

22 Szczegowy opis systemu programw automatyzacji komrkowej, patrz: Stephen Wolfram, Universality and Complexity in Cellular Automata, w: Cellular Automata and Complexity: Collected Papers, Westview Press (Philadelphia), 1995, 140157.

23 Patrz: Mike Silver, Automason, AD, Vol. 76, 2006, 4651. 24 Patrz: Aristid Lindenmayer, Mathematical models for cellular interaction in development,

Journal of Theoretical Biology, No. 18, 1968.

27

prostych obiektw zwanych sznurkami (ekwiwalent naturalnych chromosomw). Modelowanie rolin, opierajc si na L-systemie, opisuj dwa czony, czyli dwie kategorie gramatyki formalnej, a to: analityczna i generatywna. Gramatyka analityczna ustala czy sznurek naley do jzyka opisanego przez t gramatyk. Natomiast gramatyka generatywna formalizuje algorytm, ktry generuje sznurki w okrelonym jzyku i skada si z zestawu przepisywanych zasad transformujcych sznurki, zaczynajc od prostego symbolu startowego.

Korzystanie z L-systemw w grafice komputerowej wymaga przekadania symboli na struktury graficzne. W zalenoci od modelu stosuje si rne metody transferowania zapisu formalnego do grafiki25 (il. 11). L-system stanowi dzi podstaw dla struktur informatycznych symulujcych procesy, jakie zachodz nie tylko w wiecie przyrody.

Wspczesne metody wykorzystujce osignicia Lindenmayera umoliwiaj przeprowadzanie procesw morfologicznych, adaptacjogenezy26 i wypieraj eksperymenty przeprowadzane rcznie. Architekci, jak Karl S. Chu i Emergent Design Group oraz OCEAN NORTH, wykorzystuj L-System jako narzdzie do generacji form i struktur. L-System jest obiecujcym narzdziem dla zainteresowanych alternatywnym podejciem do zrwnowaonego rozwoju rodowiska.

Diagramy Voronoi

Diagramy Voronoi umoliwiaj dekompozycj przestrzeni i podzia jej na regiony. Jest to rodzaj tesselacji obejmujcej klas wzorw nazwanych tesselacjami Dirichleta. Diagramy takie byy ju rozpatrywane przez Rene Descartesa, lecz nazwa ich pochodzi od nazwiska rosyjskiego matematyka Georgija Fiedorowicza Vornoroi, ktry w 1907 r. zdefiniowa i studiowa n-wymiarowe przypadki tej tesselacji. Wszystkie obszary Voronoi s wieloktami wypukymi. Kady punkt w dowolnym obszarze jest generatywny i dzieli ten obszar na n-obszarw tak, e kady punkt w dowolnym obszarze znajduje si bliej okrelonego punktu ze zbioru n punktw ni od pozostaych n 1 punktw. Diagramy Voronoi znajduj szerokie zastosowanie w biologii, grafice komputerowej, geofizyce, antropologii oraz w planowaniu urbanistycznym. Diagramy Voronoi uywa si do generowania zarwno dwu- (il. 1.12 i 1.13), jak i trjwymiarowych elementw, jak na przykad Benjamin Aranda i Chris Lasch w projekcie Grotto (2006), aby uzyska efekt naturalnej jaskini (il. 1.14).

25 Jednym z przykadw jest tak zwana grafika wia (zbliona do koncepcji wykorzystywanej

w jzyku Logo). Kady symbol w L-systemie jest w takim modelu interpretowany jako okrelona sekwencja ruchw wia.

26 Adaptacjogeneza jest procesem cigym powstawania wci nowych przystosowa w wyniku ewolucji. Adaptacja jest okrelana jako proces przystosowywania si osobnikw do warunkw rodowiskowych na podstawie modyfikacji ewolucyjnych.

28

Fraktale

Geometria fraktalna zostaa sformuowana i sformalizowana w kocu lat 70. XX w. przez Benoit Mandelbrota (ur.1924), matematyka polskiego pochodzenia. Jednak wczeniej Georg Cantor (18451918), Guiseppe Peano (18581932), David Hilbert (18701924), Helge van Koch (18621943), Wacaw Sierpiski (18821969), Gaston Julia (18931978) i Felix Hausdorff (18681942) studiowali rnorakie aberracje matematyczne, ktre stay si dzi prekursorami geometrii fraktalnej.

Geometria euklidesowa nie opisuje obiektw wiata realnego, takich jak drzewa, chmury, gry etc. Idealne utwory takie, jak prosta, okrg, kwadrat, szecian itd. s wymylonym przez ludzi uproszczeniem Natury. Krzywe za fraktalne skadaj si z nieskoczonych elementw, ktre s nieskoczenie mae i somopodobne i dlatego mog opisywa to, co buduje Natura. Dugo ich zwiksza si do nieskoczonoci w nieskoczenie maej skali i dlatego nie jest moliwe okrelenie pozycji punktu krzywej fraktalnej za pomoc ukadu wsprzdnych27.

Geometria fraktalna to obecnie ywo rozwijajca si dziedzina wiedzy. Zajmuj si ni specjalici rnych nauk: matematycy, fizycy, mechanicy, a take architekci i artyci. Fraktale znalazy take zastosowanie w komunikacji, przetwarzaniu danych, zapisywaniu informacji. Wielu badaczy twierdzi, e jest to geometria, jakiej uywa Natura, budujc swoje dziea. W chmurach, liniach wybrzey morskich, acuchach grskich, patkach niegu, drzewach, pianie mydlanej mona odkry ksztaty fraktali. Geometria ta daje dzi architektom moliwo ujmowania zwizkw z natur i kosmosem, jak rwnie, manifestowania odejcia od koncepcji Newtona i Laplacea.

Architekci postrzegaj geometri fraktaln jako integraln cz czy oznacznik teorii chaosu i nauk o zoonoci28. Jednak nie wystpuje zbyt wiele podobiestw midzy definicjami architektw i matematykw wzgldem architektury fraktalnej. Architekci zignorowali pogldy matematykw odnonie do rodowiska zbudowanego, a matematycy przestali analizowa prace architektw, ktrzy przywaszczyli sobie i posuguj si geometri fraktaln. Chodzi im gwnie o efekty uksztatowania formy w poszukiwaniu nowych jakoci estetycznych. Ukazuj to, midzy innymi: Peter Eisemnam (Cannaregio, Wenecja, 1978,) Steven Holl (Simmons Hall, MIT Cambridge, (19992002), Johnston Marklee, (Helios House, Los Angeles, 2007) czy ARM Ashton Raggart McDougal (Storey Hall,

27 Wicej o geometrii fraktalnej, patrz: Jacek Kudrewicz, Fraktale i chaos, Wydawnictwa

Naukowo-Techniczne, Warszawa, 2007. 28 Wicej o zwizkach architektury z geometri fraktaln patrz: Michael J. Ostwald, Fractal

Architecture: Late Twentieth Century Connections Between Architecture and Fractal Geometry, Nexus Network Journal, Architecture and Mathematics, Vol. 3, No. 1 (WinterSpring 2001), 7384; take: Michael J. Ostwald, Fractal Traces: Geometry and the Architecture of Ushida Findlay, w: Leon van Schaik (red.), Ushida Findlay, Barcelona: 2G, 1998, 136143.

29

Melbourne (199519970). Natomiast Greg Lynn w projekcie Cardiff Bay Opera House (1994) opar proces formowania na organizacji fraktalnej (il. 1.15).

Gramatyki ksztatw

W 1971 r. George Stiny i James Gips przedstawili gramatyk ksztatu (Shape Grammars). By to pierwszy, skierowany do projektantw, system generatywny wytwarzajcy ksztaty geometryczne29. System ten opiera si na metodzie, ktra wedle ustalonych zasad generuje form przez rozpoznawanie ksztatu i zmiany jego pooenia. W skad systemu wchodz zbiory zasad, ktre rekursywnie inicjuj ksztaty. Zasady te okrelaj transformacj przestrzenn i pozwalaj na przesunicia, dobr skali, obracanie etc. kadego ksztatu, tak aby sta si czci innego. Przez skoczon liczb zasad gramatyki ksztatu generuj nieskoczon ilo ksztatw geometrycznych.

Wyrniajc cech tego systemu jest to, e zasady mog by rozpoznawane i stosowane do wynajdowania ksztatw w sposb, ktry nie zosta wczeniej zredefiniowany w tych gramatykach. System ten mona take stosowa jako narzdzie do analiz, dekompozycji zoonych ksztatw i prostych caoci oraz jako narzdzie do syntezy, generowania skomplikowanych form z prostych elementw geometrycznych. W Experience Music Project w Seattle (19972000) zesp Gehry Partners uy Shape Grammars, aby zracjonalizowa zakrzywione powierzchnie. Gramatyki zostay tak skonstruowane, aby algorytm mg by, w rny sposb, modyfikowany, by wykona nieregularne tesselacje powierzchni zakrzywionej.

Algorytmy genetyczne

Podstawowy algorytm genetyczny zosta opracowany w 1975 r. przez Johna H. Hollanda (University of Michigan) w jzyku programowania FORTRAN i rozwinity dziki jego pracom z lat 60. i 70. XX w. Dziaa on tak: w zdefiniowanym rodowisku inicjuje si (najczciej losowo) pewn pocztkow populacj osobnikw i poddaje ocenie. Kademu z nich trzeba przypisa zbir informacji stanowicy jego genotyp, ktry daje podstaw do utworzenia fenotypu30. Fenotyp jest zbiorem cech, jakie podlegaj ocenie przez funkcj przystosowania, ktra modeluje przyjte rodowisko. Czyli genotyp opisuje rozwizanie problemu, a fenotyp (funkcja przystosowania) ocenia, jak dobre jest to rozwizanie. Populacja inicjujca poddawana jest ocenie (selekcji) po to, aby najlepiej dostosowane osobniki wziy udzia w reprodukcji. Tylko genotypy poddawane s procesom ewolucyjnym i s kojarzone przez krzyowanie z genotypami rodzicw i podlegaj mutacji (wprowadzane s niewielkie zmiany

29 Patrz: William J. Mitchell, The Logic of Architecture. MIT Press, London, 1990; take: George

Stiny, Shape: Talking about Seeing and Doing. MIT Press, Cambridge, MA 2006. 30 Genotyp skada si z chromosomw, gdzie zakodowany jest fenotyp i ewentualnie pewne

informacje pomocnicze dla algorytmu genetycznego, natomiast chromosom skada si z genw.

30

losowe). Powstaje nowe pokolenie, ktre po ocenie stanie si baz dla kolejnego kroku algorytmu. Algorytm powraca do kroku drugiego, jeeli nie znaleziono dostatecznie dobrego rozwizania. W przeciwnym wypadku uzyskuje si wynik.

Ewolucyjne techniki obliczeniowe byy ju znane w dziedzinach, w ktrych chodzio o optymalizacj, przeszukiwanie przestrzeni rozwiza alternatywnych dla najlepszych rozwiza. Poczenie algorytmu generatywnego z algorytmem ewolucyjnym sprawia, e programy takie stay si atrakcyjnym narzdziem projektowym dla architektw (np. Genr 8). Algorytmy genetyczne odgrywaj istotna rol, zwaszcza w projektowaniu architektury wraliwej na rodowisko. Ukazuj to prace, midzy innymi Emergencje and Design Group, Foreign Office Architects (FOA), OCEAN NORTH, Scheffier + Partners Architects. Popularyzacja tych narzdzi wynika w ze wzrostu informacji potrzebnych w projektowaniu wikszoci zoonych obiektw, co czsto przewysza zdolno pojmowania i przewidywania.

1.2. Korzyci z narzdzi cyfrowych w projektowaniu

Poza sporzdzaniem rysunkw koncepcyjnych i wykonawczych, wizualizacji czy animacji, systemy CAD/CAM wykorzystywane s dzi do generowania i analiz form zoonych geometrycznie. Elektroniczne narzdzia projektowe wypieraj tradycyjny warsztat ze wzgldu na moliwoci, takie jak:

wizualizacja, czyli zdolno do przedstawiania w sposb realistyczny informacji graficznych, tzn. generowania realistycznych modeli przestrzennych (3D), a take modeli animowanych (4D),

moliwoci informatyczne, czyli zdolno przeprowadzania operacji numerycznych i liczbowych oraz tekstowych z du szybkoci i dokadnoci, a potrzebnych w zadaniach projektowych i wykonawczych, albo zoonych scenariuszach,

geometryczna manipulacja, czyli zdolno do operacji formami o duym stopniu zoonoci (relatywna prostota, organizacja, generowanie, wymiarowanie, modyfikacje i realizacja, szybko i precyzja), asocjatywno, czyli zdolno wiernego przekazywania danych z jednego przypadku do nastpnego, pozwalajc powiela poszczeglne rozwizania projektowe w powtarzajcych si sytuacjach formowania,

racjonalizowanie, czyli zdolno do podejmowania jasnych decyzji (edytowalnych), ktre umoliwiaj ujednolicenie rozwiza projektowych, dopuszczajc jednoczenie wielk zmienno,

przygotowanie zadanych elementw do wytwarzania, czyli zdolno kontroli uzyskiwanych ksztatw, ich faktur, wzorw i podziaw31.

31 Por. Andre Chaszar, Blurring the Lines. Exploration of Current CAD/CAM Techniques, AD,

Vol. 73, No. 1, January/February 2003, 111+117+.

31

Komputerowe systemy CAE (Computer-Aided Engineering) do analiz i symulacji oparte na metodzie elementw skoczonych (MES) zrewolucjonizoway prac inynierw. Zredukoway czas potrzebny na wykonywanie skomplikowanych dziaa obliczeniowych.

W pierwszej dekadzie XXI w. CAD/CAM/CAE to zintegrowany system narzdzi. Pozwala na ilociowe szacowanie konstrukcji, ogrzewania, wentylacji, klimatyzacji, a take rozwizywania problemw akustycznych (il. 1.10). Nastpuje zacieranie granicy kompetencji midzy architektur a inynieri.

Asocjatywno programw sprawia, e wicej ni jeden projektant moe jednoczenie pracowa nad tym samym projektem i wprowadza zmiany do tego samego pliku projektowego. Uatwi to Keith Bentley, opracowujc w 2000 r. t now technik ProjectBank, jako aplikacj CAD-a. Pozwala ona na prac zespoow i nie wymaga nowych, niestandardowych operacji.

Szerokie moliwoci technik cyfrowych wykorzystuje si take w domenach nieprojektowych, takich jak: kinematografia, gry komputerowe, a take w systemach informacji geograficznej (GIS). Programy za Softimage, Atlas i Maya zaspokajaj potrzeby przemysu filmowego w tworzeniu efektw specjalnych.

1.3. Transfer technologii

Zaznaczy naley, e system CAD/CAM powsta na potrzeby przemysu okrtowego, lotniczego i samochodowego. Spektakularnym przykadem jest Boeing 777 pierwszy komercyjny liniowiec, ktrego projekt i dokumentacja zostay w caoci wykonane elektronicznie w 3D, a ktrego pierwszy lot odby si w lutym 2000 r.

Wysokie wymagania przemysu lotniczego wymusiy udoskonalenia w szybkiej wizualizacji i manipulacji plikami graficznymi oraz sprawne uaktualnianie zmian. Przemys motoryzacyjny wprowadzi wiele usprawnie w modelowaniu prototypw i produkcji masowej. Osignito, przy duej zoonoci produktu, optymaln dokadno pasowania oraz szybko kompletacji.

Techniki te okazay si inspirujce dla architektw, zwaszcza te procesy w przemyle okrtowym, ktre koordynuj i cz ze sob projektowanie, konstruowanie i wykonawstwo.

Na pocztku XXI w. nastpuje integracja ronych gazi przemysu budowlanego, a architekci, wytwrcy i wykonawcy, oferujc swoje usugi, musz koncentrowa si na cyfrowych technologiach projektowania, analizach, wytwarzaniu i montau. Transfer tych technologii do architektury okaza si nieunikniony.

W przeszoci architekci czsto korzystali z dowiadcze, technik i technologii wypracowanych w innych domenach projektowania, budowania i konstruowania.

Statki, podobnie jak budynki, s obiektami o znacznej zoonoci. Jeli chodzi o rozmiar i uytkowanie s wystarczajco podobne by da podstawy do porwna i

32

transferu technologii. Na przykad, Andrea Palladio, projektujc dach Bazyliki na Piazza dei Segniori w Vicenzie (1617) jako odwrcony kadub odzi, korzysta z ekspertyz budowniczych okrtw. Przystpujc do jego budowy, sprowadzi z Wenecji dowiadczonych szkutnikw. Przez stulecia podpatrywano rozwizania okrtowe, by stosowa je w architekturze.

W XX w. niektre z tych zasad zaczto stosowa w przemyle samochodowym i lotniczym, a zaufanie do budowniczych statkw przetrwao do dzi. Dom, ktry byby zbudowany jak samolot, z lekkich substytutw kamienia, cegy i drewna sta si jednym z postulatw, jakie przedstawi Antonio SantElia (18881916) w wizjonerskim projekcie Citta Nuova (1914).

Le Corbusier, projektujc Maisons Citrohan (19191922), uwaa, e domy musz by wykonywane przez maszyny w fabryce i skadane tak jak Ford skada samochody na tamach. Pisa, e projektujc dom tak jak automobil, odchodzi si od architektury akademickiej32. W Vers une Architeckture (1923) Le Corbusier odnosi si bezporednio do statkw, samolotw i samochodw, wskazujc na ich zalety, ktre powinny cechowa dom czowieka epoki maszynowej produkcji seryjnej.

Architekci za powinni budowa swoje domy w fabrykach samolotw i samochodw takimi samymi metodami konstrukcyjnymi, z takim samym lekkim szkieletem, usztywnieniami metalowymi i podporami rurowymi. Wypowiedziane wtedy sowa Le Corbusiera s dzi znamienne: Domy z lekkich tworzyw, elastyczne i stabilne jak karoseria auta lub kadub samolotu, s w zamierzeniu pomysowe oferuj wygody, ktrych mdry czowiek mgby sobie tylko yczy. Aby mieszka w takim domu trzeba mie umys mdrca, oywiony przez LEsprit Nouveau. Nadejdzie pokolenie, ktre bdzie wiedziao jak mieszka w Maisons Voisine33.

Le Corbusier nigdy swojej wizji nie zrealizowa. Fuller za skorzysta z okazji, gdy po II wojnie wiatowej przystosowywano przemys lotniczy do produkcji jednostek mieszkalnych. W 1944 r. zgosi projekt Witchita House, ktry by rozwiniciem koncepcji schronienia Dymaxion House (1927)34. By to pierwszy w

32 Por. Reyner Bnaham, Rewolucja w architekturze, Wyd. Art. i Film., Warszawa, 1979, 271272. 33 Le Corbusier w: op. cit., 272. 34 Buckminster Fuller, podobnie jak Le Corbusier, mia now wizj schronienia domu, ktry

bdzie odpowiada yciu mobilnego spoeczestwa. W ogoszonym 17 maja 1928 r., w American Institute of Architects (AlA) w St. Louis, manifecie 4D Timelock Fuller ogosi potrzeb nowego rodzaju architektury, architektury opartej na czasie czwartym wymiarze w teorii wzgldnoci Einsteina. Uwaa, i uprzemysowienie, narzucajc zmiany w tempie ycia, wymusza zmiany w mieszkalnictwie. Zdajc sobie spraw, e problem mieszkania jest na wiecie wci nierozwizany, opracowa w latach 19271929 dwie serie projektw nazwanych 4D-Tower oraz Dymaxion House. Oczekiwa, e wraz z produkcj masow i standaryzacj nastanie era nowoczesnych, lekkich materiaw i energooszczdnych technologii. Takim materiaem mia by metal, gdy, jak podkrela, potencja tego tworzywa wychodzi dalej ni widzi to przemys lotniczy, samochodowy i okrtowy metal powinien by gwnym budulcem domw jednorodzinnych. Zakada, e domy te, wyposaone w urzdzenia elektryczne i mechaniczne, bd mie pen autonomi i swoj filozofi, by mogy

33

historii architektury dom zaprojektowany i zbudowany w technologii, w jakiej wytwarzano samoloty.

1.2. Koncepcje przestrzeni osadzanych cyfrowo

Przestrzeni cyfrowej nie stworzy jeden czowiek jest ona wyrazem epoki eksploracji kosmosu, bada naukowych i de czowieka do nowych kreacji znanych i nieznanych wiatw przeomu tysicleci. Problem zapisu trzech wymiarw na paszczynie zosta ju rozwizany w okresie renesansu, gdy perspektywa linearna, podejmujc problem nieskoczonoci, zostaa odkryta przez naukowcwartystw tamtego czasu.

Leonardo da Vinci (14521519), Filipo Brunelleschi (13771445), Leone Battista Alberti (14041472) czy Albrecht Drer (14711528) znaleli sposb, aby trjwymiarowy obraz 3D zapisa na paszczynie jako dwuwymiarowy 2D. Niektrzy architekci podzielali przekonania Witruwiusza, e architektura jest tylko form zastosowania liczb i sigali do traktatw staroytnych matematykw. Na tej podstawie Alberti opracowa system proporcji i zawar go w dziele De reaedificatoria (1485). Wykaza on, jak logika matematyczna moe by obecna w architekturze, jaka jest zaleno pikna od parametrw liczbowych35.

promowa nowy styl ycia. W 1927 r. Fuller zaprojektowa dom na planie szecioboku zawieszony na centralny maszcie. Zastosowa tam zupenie nowy system urzdze sanitarnych i gospodarczych. Bya to maszyna do mieszkania automatyzujca czynnoci domowe w formie cyklw, jak: pranie, suszenie, prasowanie, mycie i suszenie naczy etc. Zaproponowa urzdzenia samooczyszczajce za pomoc sprzonego powietrza, system wentylacji i klimatyzacji, automatyczne usuwanie mieci. Bya to maszyna do mieszkania automatyzujca czynnoci dom owe w cyklach, jak: pranie, suszenie, prasowanie, mycie i suszenie naczy etc.

Znany prototyp azienki Dymaxion Bathroom wyposaony w system sterylizacji i recurkulalacji wody zosta po latach zaadaptowany w pojazdach kosmicznych. W latach 19271933 zaprojektowa take dom na trzech koach, ktry zosta pniej rozwinity przez przemys w formie treilerw masowo produkowanych w USA. Projekt Witchita House (1944) powsta w wyniku konwersji w przemyle lotniczym USA, po II wojnie wiatowej i przystosowania do produkcji jednostek mieszkalnych. Zgosi wtedy projekt, ktry by rozwiniciem koncepcji schronienia Dymaxion House (1927). Tego samego roku powsta prototyp, ktry way 600 funtw (mniej ni 300 kg).Kada cz tego domu nie waya wicej ni 18 kg, po to, aby j mona podnie, nie uywajc dodatkowego sprztu. Wykonano je z metali, tego samego stopu, jaki uywano do produkcji samolotw wojskowych. Mieciy si one w metalowym pojemniku i mogy by zrzucane z powietrza na obszary trudno dostpne lub dostarczane drog morsk, bd ldow. Kosztorysy sugeroway, e przy masowej produkcji dom ten, w peni wyposaony, mgby by sprzedawany za 6 500 dolarw. Jednak do produkcji masowej nie doszo. Powstao tylko kilka krtkich serii. Dzi jeden z egzemplarzy Witchita House mona oglda wraz z Dymaxion Car No. 3 w Harrahs Automobile Museum w Rino (Nevada). Por. Michael John Gorman, Buckminster Fuller: Designing for Mobility, Rizzoli, New York, 2005, 23. 35 por. Joseph Rykwert, Neil Leach, Robert Tavernor, Leon Battista Alberti On the Art of Building in Ten Books, MIT Press, Cambridge, 1988, 212, 317.

34

W XV w. zasady perspektywy oznaczay cakowite zerwanie ze redniowieczn koncepcj przestrzeni i z paskimi, dowolnymi ukadami form, ktre byy jej wyrazem artystycznym (il. 1.15). Odkrycie perspektywy byo tak samo doniosym poczeniem nauki i sztuki, jak odkrycie wielowymiarowego zapisu cyfrowego, ktre tak samo zrewolucjonizowao sposb mylenia i odczuwania.

Rewolucja cybernetyczna sprawia, e na przeomie nowego milenium cywilizacja globalna znalaza si w epoce komputeryzacji, rzeczywistoci wirtualnej, cyberprzestrzeni i teleobecnoci. Zjawiska te stay si tematem wielu rozpraw i docieka z zakresu antropologii kultury, filozofii i estetyki, a take psychologii i socjologii oraz innych nauk o zjawiskach cywilizacyjnych36. Podstawowa wykadnia wielu opracowa, zwaszcza dotyczcych rnych gatunkw sztuki, prowadzi od Henri Bergsona do filozofii Gillesa Deleuze i Feliksa Guattariego, dajc podstawy do rozwaa ontologicznych i epistemologicznych. Uksztatowa si pogld, e wirtualno jest cech konstytuujc doznania wywoane cyfrowo w deniu do dalszych ich eksploracji37. Ten potencja wirtualnoci zatem nie powinien by zatarty przez wizualne substytuty rzeczywistoci, czy symulacje.

1.2.1. Przestrze fizyczna a wirtualna

W rozumieniu wspczesnej fizyki cakowicie pusta przestrze nie istnieje. Badania dowodz, e nawet bez obecnoci rde materii nie istnieje pusta czasoprzestrze, gdy istnieje materia geometryczna, pole grawitacyjne. Taka czasoprzestrze bez rde materii moe mie szczeglne waciwoci, np. swoiste zmarszczki, opisane falami grawitacyjnymi. Nawet kwantowa czasoprzestrze bez materii jest wypeniona tzw. wirtualnymi procesami kwantowymi.

Filozof przyrody, Arystoteles (384322 p.n.e.), uwaa e przestrze jest absolutna ma swj absolutny rodek i czas absolutny, ktrego pocztkiem jest stworzenie Wszechwiata. W czasach nowoytnych ostatnim zwolennikiem przestrzeni absolutnej i czasu absolutnego by Newton (16431727). Galileusz za (15641642) jako pierwszy wprowadzi formu matematyczn, opisujc transformacj czasu i wsprzdnych przestrzennych pomidzy dwoma inercjalnymi ukadami odniesienia rwnowano przestrzeni w translacji i obrocie.

Formu t rozwin potem Edward N. Lorentz (19172008), wprowadzajc przeksztacenie matematyczne opisujce transformacje wielkoci fizycznych w czasoprzestrzeni czterowymiarowej, podczas przechodzenia od jednego inercjalnego ukadu odniesienia, okrelonego przez wsprzdne przestrzenne x, y,

36 Patrz: Richard L. Thompson, Maja wiat jako rzeczywisto wirtualna, Potra, Wrocawska

Drukarnia naukowa PAN, Wrocaw, 2004. 37 Por. Giovanna Borradori, Virtuality, Philosophy, Architecture,

http://faculty.vassar.edu/giborrad/new_page_7.htm, (dn. 10.01.2006).

35

z i wsprzdn czasow t, do drugiego, okrelonego przez wsprzdne x', y', z' oraz t'. Nastpnie Einstein w teorii wzgldnoci poczy czas i przestrze w jedno pojecie czasoprzestrzeni. wiat materialny zatem zacz by opisywany zdarzeniami, ktrych podstawowym atrybutem s wsprzdne czasoprzestrzeni38. Czyli przestrze jednoczenie pozycjonuje obiekty materialne i jest dla nich rodzajem pojemnika, w ktrym si zawieraj.

Przestrze postrzegana jest jako rzeczywista, gdy w pewnym sensie jest nadrzdn wobec wiata materialnego. Takie wyjanienie, zaznacza Einstein, jest tyko potrzebne dla wyobrani czowieka, aby atwiej mg zrozumie sens naszych dozna39. Obecnie teoria wzgldnoci Einsteina i teoria kwantw doprowadzia do radykalnej zmiany w pojmowaniu czasu i przestrzeni w nauce40. W latach 90. XX w. Gerard t ' Hooft (1949) i Leonard Susskind (1940), zajmujc si grawitacj

38 W oglnej teorii wzgldnoci odpowiednikiem odlegoci dwch punktw jest interwa

czasoprzestrzenny midzy dwoma zdarzeniami. Interway opisuj zdarzenia, ktre mogy mie na siebie wpyw (informacja o jednym moga dotrze do drugiego). Interwa midzy dwoma zdarzeniami nie zmienia si podczas przeksztace liniowych Lorenza, zachowuje odlego w metryce tej przestrzeni (Minkowskiego). W fizyce transformacje Lorenza opisuj zalenoci midzy wsprzdnymi i czasem tego samego zdarzenia w dwch inercjalnych ukadach odniesienia wg szczegowej teorii wzgldnoci. Zasadnicz cech transformacji Lorentza jest niezaleno prdkoci wiata od prdkoci ukadu odniesienia, natomiast zgodnie z mechanik klasyczn, zaleno midzy czasem i wsprzdnymi opisuj transformacje Galileusza.

39 Por. Max Jammer, Concepts of Space, The History of Theories of Space in Physics, Dover Edition, New York, 1993, XV.

40 Za jeden z powodw niezrozumienia odkry naukowych jest wpojone poczucie braku ruchu i pustki Uniwersum. Jak zauwaa Fuller, narzuca to geometria prostoktnych bry i figur geometrycznych wraz z ich ukadem wsprzdnych. Std zanik zmysu, jakim czowiek zosta pierwotnie obdarzony, a ktry pozwala na odczuwanie fizyczne i sensoryczne szerokiego zakresu energii elektromagnetycznej. Przestrze definiuje jako funkcj systemu czasu informacji, gdy funkcja czasu konstytuujca system moe by zapisana w bitach (Synergetics2, 100.62100.63). Przestrze fizyczna jest wielosystemowa i nie jest liniowa (Synergetics, 526.22). wiadome poznanie przestrzeni fizycznej uzalenia od poznania cech systemu, ktre dziel Uniwersum na mikro-przestrzenie i makroprzestrzenie. Zakada, e systemy te maj cechy topologiczne i nie s jeszcze wszystkie odkryte. Por. Buckminster Fuller, E.J. Applewhite, Synergetics: Explorations in the Geometry of Thinking, New York, 1975, poz. 526.14526. 22 patrz te: op. cit. poz. 1044.

Fuller kwestionuje kartezjaski ukad wsprzdnych, uwaajc go za pozostao po myleniu, e Ziemia jest paska. Uwaa, i przestrze nie moe przyj czterech kierunkw prostopadych wsprzdnych x, y, z i t, gdy to j ogranicza. Czas jest na pewno wymiarem, lecz fizycy nie zaakcentowali wystarczajco tego, e czas przenika ca przestrze i wszystkie dowiadczenia jakociowo jest niepodobny do pozostaych trzech wymiarw. Fuller wprowadza sferyczny ukad wsprzdnych, w ktrym pooenie kadego punktu jest ustalone przez dwa wyszczeglnione kty i promie odlegoci. Fullerowski sferyczny ukad wsprzdnych obecnie uywany jest w rnych dziedzinach nauki i technologii, jak fizyka i astronomia, biologia molekularna, elektrostatyka, optyka (pomiar struktury wiata), nanotechnologia, analizy MES oraz projektowanie i modelowanie w mezoskali, a take transformacja sferycznych powierzchni. Por. Buckminster Fuller, E.J. Applewhite, Synergetics: Explorations in the Geometry of Thinking, New York, 1975, poz. 965.00966.11.

36

kwantow i teori strun (il. 1.26), sformowali holograficzn zasad, ktra rozwizuje paradoks informacyjny czarnej dziury (il. 1.24). Teoria ta dowodzi, e Wszechwiat moe by postrzegany, jako dwuwymiarowa struktura informacyjna wymalowana na kosmologicznym horyzoncie, a to, e widzimy trjwymiarowo, wynika tylko z deskrypcji na