Предпосылки
РЕВОЛЮЦИЯ, -и, ж. 1. Коренной переворот в жизни общества, который приводит к ликвидации предшествующего общественного и политического строя и установлению новой власти. 2. Коренной переворот, резкий скачкообразный переход от одного качественного состояния к другому.
толковый словарь Ожегова
Промышленные революции были основными драйверами перемен в обществе. Первые фундаментальные изменения произошли при аграрной революции: люди перешли от собирательства к земледелию. Увеличение объемов продуктов питания стимулировало прирост населения, а это положило начало развитию крупных городов (начало урбанизации). Далее последовал переход к механической энергии, стимулируя научные открытия. А в примерно 1960-х годах персональные компьютеры (ЭВМ) и сеть Интернет спровоцировали концептуально новые изменения в обществе, началась цифровая революция. Её результатами пользуется каждый из нас: мобильные и портативные устройства, интернет-вещи, доступное программное и аппаратное обеспечение и др.
Сейчас мы можем наблюдать начало четвертой промышленной революции, которая опирается на цифровую – «индустрия 4.0». Этот термин, введенный в 2011 году на Ганноверской ярмарке, характеризуется рядом новых технологий, объединяющих физический, цифровой и биологические миры; влияет на экономику, промышленные отрасли и обозначает процесс коренного преобразования глобальных цепочек создания стоимости и концептуального изменения в производстве.
Этот процесс влечет за собой большие изменения в каждой сфере общества. Одними из первых на изменения реагируют дизайнеры, так как процесс проектирования антропоморфной среды напрямую связан с социально-культурными идеями и технологическим потенциалом производства, а также с их объединением в продукт среды. Можно отметить, что на сегодня дизайн расширяет границы междисциплинарной деятельности, используя научные достижения и знания из таких дисциплин как биология, информатика, кибернетика и др.
Меняется подход к созданию идей, проектированию, производству и репрезентации дизайн-продуктов. Уже многие дизайнеры и архитекторы применяют в своей работе автоматизированные процессы, машинное обучение, аддитивные и иммерсивные технологии, роботизацию, искусственный интеллект, технологии дополненной и виртуальной реальности, новые медиа.
Кроме этого, новые пути использования технологий позволяют повысить качество жизни общества, а также усовершенствование существующих систем производства и потребления предоставляют возможности для восстановления и сохранения окружающей среды.
Биомиметика
Одним из актуальных подходов экологизации дизайна является биомиметика. Биомиметика определяется как междисциплинарное сотрудничество биологии и технологий или других областей инноваций для решения практических задач посредством функционального анализа биологических систем, их абстрагирование в модели, перенос и применение этих моделей к решению. Этот подход используется для разработки решений, основанных на наблюдении и изучении живых систем (организмов или экосистем). Решения должны быть адаптированы под внешние и внутренние параметры и соответствовать устойчивым принципам развития, потенциально уменьшать нагрузку на окружающую среду, так как они могут быть менее зависимы от не возобновляемых ресурсов, быть полностью или частично самоорганизующимися и многофункциональными (книга) .
Майбритт Педерсен Зари (Maibritt Pedersen Zari) выделяет три основных направления применения биомимикрии в процессе проектирования (книга). Первое направление связано с развитием новых технологий и материалов, не заботясь об экологических характеристиках и называется «биомимикрия для инноваций» (biomimicry-for-innovation). Второй направлен на улучшение экологических показателей и называется «биомимикрия для устойчивого развития» (biomimicry-for-sustainability). Последнее и наименее изученное связано с развитием психологического благополучия человека и в основном относится к теориям биофильного дизайна. Каждый подход находится в процессе развития с последующей консолидацией.
В урбанистике и архитектурном дизайне биомиметические концепции могут применяться также для решения экологических задач. Архитектура в современных городах требует огромного количества энергии для строительства, технического обслуживания и эксплуатации. Эти процессы прямо или косвенно вызывают глобальные экологические проблемы, такие как утрата биоразнообразия или изменение климата из-за выбросов парниковых газов. Городские районы несут ответственность за 70% глобальных выбросов углерода, а также являются ядром крупных современных социальных проблемы. Смело можно предположить, что биомиметический подход может решить проблемы в различных масштабах, от отдельных автономных единиц – материалов до зданий и целых городских районов (читать и читать).
Стоить обратить внимание, что разработка материалов становится одним из основных элементов дизайн-продукта. Прослеживается супергибридность в инновационных материалах, которые способны взаимодействовать с окружающей средой, дизайнеры все чаще стали обращаться к синтетической биологии. Например, 100% биоразлагаемые и низкоуглеродистые материалы, которые выращиваются, а не производятся. Дизайнерами разрабатываются даже биополимерные материалы, некоторые из которых используются в аддитивных технологиях. Пока рано говорить о массовом производстве инновационных разработок, они носят локальный характер, больше используются в научно-исследовательском и демонстрационном контекстах.
Стоить отметить, что биомиметические подходы могут оказывать как положительное, так и отрицательное воздействие на окружающую среду и общество, поэтому необходимо изучать и разрабатывать методы усиления положительных обратных связей и повышения эффективности дизайн-решений. Несмотря на перспективность данного подхода до сих пор не хватает методологий, облегчающих применение данного подхода в архитектуре и дизайне.
Для архитектурного проектирования можно использовать стратегии живых систем по снижению потребления энергоресурсов, связанных с освещением, обогревом и вентиляцией [12]. Примером такого экологически ориентированного подхода может служить Центр Истгейт в Хараре, вдохновленный пассивными термитниками для системы регулирования температуры. Другой пример здание Гелиотроп во Фрайбурге для оптимизации естественное освещение которого использовалась фототропная функция. Новые методы строительства с применением биомиметического подхода также были рассмотрены Грубер (Petra Gruber) и Имхоф (Barbara Imhof). Они исследуют модели естественного роста и их применение в архитектуре, например, в аддитивных технологиях зданий, которые могут быть произведены с помощью 3D-печати и способствовать сокращению потребности в ресурсах в архитектуре.
Инструменты
Очевидно, что природные структуры и процессы нелегко оценить или полностью осмыслить, а тем более реализовать (перевести в состояние «чертежа»). Имея сложные задачи, включающие научные поиски и генерацию дизайн-концепций, необходимо работать с различными системами, большими объемами информации, сложной геометрией. Цифровые и технологические инструменты дают дизайнерам и архитекторам возможность сложного моделирования, проверки и оценки модели, а также включенность в процесс производства. Охватывая полный цикл создания дизайн-продукта от идеи до реализации, дизайнер осуществляет комплексный подход. В перспективе это имеет идущие последствия для методологии дизайн-процессов. Цифровое производство может предложить новые возможности для проектирования, но оно требует разработки иного подхода к процессу изготовления. Дихотомия между творческим и производственным этапами, которая характеризует современный производственный процесс, снижает вклад дизайна в разработку продукта.
Сегодня замкнутая связь между человеком и информационным управлением дает возможность вносить изменения в объект и процесс его производства, совмещая концепцию штучных изделий с серийным производством. Большое влияние оказывают средства моделирования, программное и аппаратное обеспечение, они дают возможность сложного моделирования, основанного на параметрических и/или генеративных принципах. Появляется вариативность модели, процедурное программирование графических редакторов позволяет изменять базовую модель после симуляции влияния внешних и внутренних систем, учитывая параметры, заложенные в матрицу целей и задач проектирования. Можно создавать объекты, которые постепенно изменяют свою форму. Они адаптируются к различным изменениям и/или имеют катализаторный элемент, реагирующий на раздражители окружающей среды.
Дизайн и архитектура становятся изменчивыми и адаптивными (responsive). Морфология дизайна меняется в разных масштабах, чтобы соответствовать «в режиме реального времени» потребностям пользователя, следуя набору правил, фиксирующих отношения между изменяемыми параметрами. Параметрический проект представляет собой цифровую структуру динамических связей между различными факторами: генерация событий (вход), проект (цифровые действия обработки формы) и формальное представление (вывод). Это способ создавать отзывчивые дизайн-объекты и архитектуру, которые способны реагировать на внешние факторы (книга).
Параметрическое представление включает в себя переменную «время» и касается имитации движения для проверки и обработки реагирующих элементов. Цифровой дизайн превосходит виртуальное представление и улучшает взаимодействие между дизайнером и окружающей средой. Эффект параметрического дизайна и быстрое прототипирование по разработке новых форм кинематических поверхностей и отзывчивой архитектуры поразительный. Эта цифровая эволюция основана на обновлении отношения между человеком и компьютером или, в более общем смысле, между человеческим бытие и цифровым пространством. Ключевым элементом инновации является центральность вычисления в процессе проектирования, например, при разработке новых продуктов. Четко сформулированный процесс проектирования лежит в основе представления сложности следующих процессов: параметрическое и кинематическое моделирование, цифровое прототипирование и построение экспериментальных макетов.
Генеративный и параметрический дизайн вносят свой вклад в экологизацию производства. Автоматизированные процессы, чаще всего основанные на процедурности, позволяют рассчитать оптимальное количество материала для изделия, сохранив прочность, устойчивость и пр. Высокий потенциал имеет исследование моделей проектирования и формообразования в контексте управление сложными формами, включая анализ биомеметических наработок и основной теории дизайна [4]. Инновационные концепции вытекают из природных моделей за счет использования генеративных, параметрических инструментов проектирования и технологии цифрового производства.
Новая эстетика
На ряду с концептуальным изменением к подходу проектирования и производства, освоением новых технологических и цифровых мощностей стоит аспект формирования новой эстетической концепции в контексте биомимикрического подхода в архитектуре и дизайне. Формируется новое видение, которое отражает идеологическую дискрецию современного общества. Можно выделить основные параметры формообразования, отвечающие за специфику эстетического кода: материал, структура, система.
Принципы формирования традиционного понимания красоты, гармонии выражается в имплицитной форме, на первый план выходит практическое применение, и возможность отвечать заданным параметрам. Но если обратиться к базисной установке, что процесс проектирования основан на изучении природных процессов, то из этого следует, что большинство дизайн-продуктов будут иметь структурное или образное родство с природными формами. Эстетическое ядро дизайна начинает существовать как элемент объектно-ориентированного материализма, основанного на практике.
Гармония Природы имела сильное влияние на историю развития цивилизации. Она оказывала влияние на формирование пифагорейских доктрин, витрувианские принципы архитектуры, мыслителей эпохи Возрождения и их наследие. В девятнадцатом и двадцатом веках знания о биологических системах вдохновили таких теоретиков, как Теодор Кук, Д’Арси Вентворт Томсон, Эрнст Хэкель, Джей Хэмбидж, Матила Гика и Кит Китчлоу. И таких практиков, как Ричард Бакминистр Фуллер, Шарль-Эдуар Жаннере-Гри (более известный как Ле Корбюзье), Жак Ружери, Отто Вагнер.
Сегодня мы обращаемся к природным системам для поддержания экологического равновесия. Антропоморфная среда оказывает негативное влияние на биосферу и влечет за собой глобальные изменения, которые непосредственно изменят и жизнь человечества. Использование не возобновляемых ресурсов, способы труда и производства, не меняемые десятилетиями, также усугубляют экологическую обстановку. Категориальные разграничения между изменением климата и глобальными пандемиями, утратой биоразнообразия и потерей социального единства уступают место инновационным системам, решающим многочисленные проблемы. Это потенциальный переход от простого поддержания природы к ее радикальному улучшению.
В наше время цифровые технологии позволяют создать структуры и паттерны, используя знания о пропорциях и балансе на нано-, микро- и макроуровнях; такие технологии предлагают источники исторического вдохновения в области изобразительного искусства в целом и в промышленном дизайне и архитектуре, в частности.
И в заключение
В настоящее время отдельные профессиональные сферы дизайна, архитектуры, проектирования, производства и строительства могут быть интегрированы в относительно неразрывный цифровой союз, в котором дизайнеры и архитекторы могли бы играть центральную роль в качестве главных инициаторов процессов. Совместимость может существовать как перманентно, так и опционально – процесс всегда будет завесить от поставленных задач. Несмотря на то, что мировое сообщество имеет научные и практические исследования для дизайна и архитектуры, их по-прежнему недостаточно для структурной интеграции, которая сможет облегчить глобальные устойчивые траектории. Необходимо проанализировать, структурировать и разработать стратегии практического применения знаний, способствующих внедрению экоориентированного подхода в проектирование структур, объектов и пространств в различных масштабах.