Organiczność

4 [55] 2016

15 | 04 | 2017

Biomimetyka w kilku przykładach

MORFOGENEZA

Obok emergencji, morfogeneza to kolejny proces biologiczny, który architekci uczą się naśladować podczas projektowania. Rozwój każdego organizmu kształtowany jest przez wzrost i podział. Definiują one jego kształt na podstawie pewnych cechy własnych, które są skonfrontowane z bodźcami środowiskowymi. Wzrost w naturze polega na zwiększaniu się liczby komórek danego systemu lub zwiększaniu ich rozmiarów. D’Arcy Wentworth Thompson, szkocki biolog i matematyk z początku XX wieku w swojej książce On Growth and Form (O wzrastaniu i formie) dowodzi, że morfogeneza może zostać zapisana za pomocą działań matematycznych. Wskazuje przykłady zarówno na poziomie komórkowym, jak i całych systemów. Thomson zauważa, że forma nie jest zdeterminowana od samego początku rozwoju, ale jest wynikiem oddziaływań na wszystkich etapach rozwoju jednostki6.

We współczesnym dyskursie architektonicznym cyfrowa morfogeneza (Digital Morphogenesis) odnosi się do podejścia, które kwestionuje procesy top‑down (odgórne) na rzecz procesów bottomup (oddolnych) i formotwórstwa. Ten nurt postuluje zwracanie uwagi na zachowanie materiałów, a nie na ich wygląd; na procesy tworzenia, a nie ich wynik7. Z matematycznego punktu widzenia cyfrowa morfogeneza posługuje się algorytmami wzrostu, które później zapisywane są za pomocą kodu. Każda komórka ma swoje cechy i granice, w jakich może się rozwijać, a wszystkie możliwe zachowania, przekształcenia, kombinacje zdefiniowane są za pomocą parametrów w postaci równania matematycznego. Takie modele cyfrowe są wykorzystywane jako narzędzia generatywne w procesach poszukiwania formy. Odpowiadają one nie tylko za tworzenie kształtu, ale również za jego adaptowanie do warunków środowiskowych.

Architekt w tym przypadku jest projektantem kodu, określa zasady logiczne, jakie nim rządzą, kontroluje proces. Nie ma bezpośredniego wpływu na ostateczną formę, która powstaje w sposób automatyczny. Większość uwagi projektanta skupia się zatem na sposobie kształtowania obiektu, a nie formalnych zabiegach estetycznych. Synergia pomiędzy projektowaniem funkcjonalnym a estetyką zostaje porzucona na rzecz komputerowo generowanych relacji przestrzennych. Złożone przekształcenia geometrii, dynamiczne zmiany kształtu, nieliniowość kierunków zastępują znajome nam wzorce. Rzut budynku przestaje być najważniejszy. Powtórzenia, rytm, symetria tracą pozaestetyczną rację bytu. Nieskończona liczba różnych elementów jest tak samo łatwo osiągalna, jak modularność.

Podobnie jak w przyrodzie, morfogeneza cyfrowa odbywa się stopniowo, bez jednoznacznie określonego kierunku wzrostu czy metody adaptacji. W przeciwieństwie do procesów naturalnych projektanci, nie zajmują się tylko analizowaniem aktualnej sytuacji i znajdowaniem rozwiązań bieżących problemów, ale skupiają się głównie na celu. W tej sytuacji mogą oni jedynie określać pewne zachowania znane z natury i wykorzystywać je jako wzorcowe odpowiedzi na powstające problemy.

Protohaus to projekt londyńskiego zespołu architektów Softskill Design. Forma architektoniczna wspiera się tylko o zbocze wzgórza; jest generowana przez algorytm imitujący wzrost kości. Materiał stopniowo nawarstwia się tylko wzdłuż linii naprężeń, nie powodując niepotrzebnego obciążenia. Algorytm decyduje, w jakim kierunku i w jaki sposób będzie rozwijać się obiekt. Dzięki temu projekt jest konstrukcyjnie najbardziej wydajny. W rezultacie otrzymujemy bardzo lekką, włóknistą formę. Porowata struktura pozwala przesiąkać wodzie z zewnątrz, od środka pozostaje wodoszczelna. Wśród wygenerowanych rozwiązań architekci szukają formy, która wydaje im się estetycznie i formalnie najbardziej interesująca. Wpływają oni również na proces powstania formy, zmieniając warunki, w jakich działa algorytm. Mogą go udoskonalać tak, żeby odpowiadał na nowo zadawane problemy. Na główną zasadę działania – wzrost kości – podobnie jak w naturze może oddziaływać wiele parametrów zmiennych w czasie. Każda taka zmiana skutkuje innym rozwiązaniem formalnym, które ciągle spełnia pierwotne założenie. Materiał użyty do budowy i jego gęstość zmieniają się wraz z funkcją obiektu.


[6.] D’Arcy Wentworth Thompson, On Growth and Form, Cambridge: Cambridge University Press, 2014.
[7.] N. Leach, Digital Morphogenesis, „Architectural Design” 2009, no. 79.