DigitalFUTURES成果 | 第七组：教你怎么做整体化建构
DigitalFUTURES Group7的全家福，感谢陈明辉同学的PS支持，得以让小编等缺席人员能跟大家同框。
Tutors 导师
Alessio ERIOLI
Teaching Assistant 助教
Zhewen CHEN 陈哲文
Students 学员
Xinquan Wen 闻心泉，Qiang Cui崔强，Wenhan Li 李文瀚，Shaoji Wu吴韶集，YuanSheng Lin 林源圣，Shuming Cui 崔淑明，Yiran Fu 付一然，Yujia Lu 鲁雨佳，Zebin Chen 陈泽滨，Xiandian Gong 龚贤典，Minghui Chen 陈明辉，Shaoyu Li李绍禹，Shuting Guo 郭姝婷，Xingxin He 何幸鑫，Xuewei Liu 刘雪薇，Yongpeng He 何永鹏，Heng Lu 陆恒，Shiqi Zhou 周士奇，María Inés El-Hage，Duarte Torre do valle
“全筑”DigitalFUTURES 2018 国际暑期工作营以“Cyborg Futures人机共生”为题，已于7月7日完美闭营，本篇将对第七组“Integrated Tectonics|整体化建构”进行成果小结，为已经看过展或即将去看展的童鞋提供更加细致的介绍。
With the theme of "Cyborg Futures", DigitalFUTURES 2018 International summer workshop & symposium has finished on July 7th. If anybody interested in the results from Group 7-Integrated Tectonics, plz! read the following.
导师信息 | Instructor Background
Alessio Erioli是博洛尼亚大学的高级研究员和工程师，获得了仿生建筑学的硕士学位，以及建筑工程的博士学位，他还以联合创始人的身份在Co-de-iT工作室中担任设计师（www.co-de-it.com）
他近期的研究主要关于通过基于代理模型仿真的复杂自适应系统（自主构造代理，可以是机械的或是生物的）与找形逻辑相结合来找寻以计算结果为建筑表达方式的美学与建构。他十分擅长在多种平台中进行数字化设计的编程和建模。
Engineer and Senior Researcher at Università di Bologna (where he also teaches Architectural Design), MArch in Biodigital Architecture, PhD in Architectural Engineering, co-founder and designer at Co-de-iT (www.co-de-it.com). His recent interests regard the aesthetics and tectonics that emerge as a consequence of computation in architecture (and related fields), investigated through Agent-Based modeling simulation of Complex Adaptive Systems (autonomous constructor agents, whether robotic or biological) coupled with form-finding strategies. He is also skilled in computational design, programming & modeling on several platforms.
课程介绍 | Workshop Description
利用计算设计可以直接在设计中介中注入行为质量，这将突破在单向参数控制下的单一表达方式的限制，并将这些行为结合成一种使设计保存活跃状态的操作程序，通过反复的人机对话实现逐渐趋于稳定的形态。这种行为模式导致物体分辨率的提升，从而把传统建构等级重新映射在多种不同维度的系统中。本次工作营将讨论基于代理的构建方式，利用简单行为规则和几何约束来探索设计空间的可能，找寻物体最大的清晰度、丰富性、复杂性。建模以基本的几何形状和环境约束（例如hotwire cutting>ruled surfaces）为基础，而算法程序（基于代理）驱动分布式判断并加强构建集成。根据多种内在因素（方向性模式，结构一致性，空洞包围关系等）来解决建筑问题，而不是预先设定特定类别与尺寸。学员将学习如何将Rhinoceros 3D和Grasshopper（利用一些C#编程）中的三维模型通过几何、行为、表达方式等不同参数控制的算法进行一个直观的交织过程。虽然了解Rhinoceros，Grasshopper和C#编程知识是非常欢迎的，但此次的设计流程同样适用于以前没有这些软件经验的学员。
Computational design can be exploited to infuse behavioral qualities directly in the design medium, thus transcending the limits of simple representation and/or one-way parametric control, and incorporating those behaviors as operating procedures that keep the design in an active state, progressively achieving stability through iterative human-software dialog. This results in increasing levels of resolution that remap the traditional tectonic hierarchies infusing them throughout several system scales.
The workshop will deal with agent-based tectonics, using simple behavioral rules and geometric constraints to explore the space of possibilities for design, in search of maximum articulation, richness and complexity. Modeling operates on basic geometries and environmental constraints (hotwire cutting > ruled surfaces) while algorithmic procedures (agent based) drive distributed decisions and strengthen tectonic integration.
The architectural problem is addressed in terms of intrinsic qualities (directionality patterns, structural coherence, void-enclosure relationship etc.) rather than pre-imposing a specific typology and scale.
理论知识 | Key Points
Spuybroek - the matter of ornament
abstract materialism
matter itself is a structure processing forces
neither completely amorphous nor fully formed
being in transit
在抽象唯物主义中，物质本身就是通过力不断迭代所生成的结构，即不完全无定形也没有完全成形
它一直处于一个转变过程
Spuybroek - the matter of ornament
ornament as the result of
external forces processed by internal structures
generating patterns
装饰是外力经内部结构影响下所生成的图案
Greg Lynn - Digital Tectonics
structure / ornament
two-fold deterritorialization
结构和装饰是一种双重去领域化的形式
同时，构造代理还受建造的尺度、气候、施工方式等因素的影响
The constructor agent anatomy is both key factor for scale, climate, construction process.
受多种因素干扰，下图中的建筑装饰就是在这种机构中生成的一种结果
这种理论也同样适用于我们日常其它的物件，例如
↓
运动鞋底
鞋底的图案很隐晦的包含了A1-A4的四种图案的分布以及每种单元的拓扑形式
implicit form: diagram of distribution and topological diagram of the module
图中，A1代表最受冲击的区域，A2代表需要全方位的灵活性，A3需要灵活性和抗扭，A4需要最大的刚度和弹性
A1: max impact
A2: max omnidirectional flexibility
A3: max flex/torsion
A4: max stiffness/damping
流程图解 | Workflow
大家最关心的应该还是这种外表酷酷的，内里很有说法的造型是怎么生成的呢？
上图中的流程图涵盖了整体生形的四大过程：
模型|Model
包括低面多边形的的几何模块的建模过程
结构拓扑优化处理的模型
模型的几何细分过程
模拟|Simulation
物质质量输入
结构应力分布
特征调整|Modulate Features
热力图--根据模型内在的形状特征，进行特征的强调或抑制
结构性装饰|Structural Ornament
最终生成具备结构合理性的表皮装饰
所述过程中，所涉及的软件建模内容包括如下环节：
涉及的Plugins！
以低面多边形为原型，在rhino中建立空间几何形体，并通过重复扭转形成复杂空间几何。
该空间几何网格作为输入条件，通过在Kangaroo中定义边界条件，生成基于重力影响的最优几何解。
并在Millipede中进行拓扑分析，结果以应力分布显现，同时得出每个单元网格面的有限元分析数据，此次以主应力数值为输出结果。
在GH编程包中进行细节雕刻，把输出结构性能数据转换为形体的空间表达。
通过GH插件Ivy，实现网格面的分形设计，使每个二维单元网格面通过调节特征转换为三维的单元空网格。
成果作品 | Results
Group 1
Yujia LU, Xingxin HE, Shuming CUI, Xinquan WEN, Duarte DO VALLE
从空间中的简单几何关系出发，从细菌和有机形式中汲取灵感，我们利用拓扑逻辑，网格建模和GH插件作为工具，在犀牛6平台上构建几何原型。通过定义Kangaroo中的边界条件，生成基于重力作用下的最优几何解。在Millipede中进行拓扑分析以获得每个单位网格表面的有限元分析数据。我们在多个方向进行了探索，并试图捕捉和模仿微观生物的美学特征。我们的成果是一个放置在中国古代寺庙背景下的展馆。蓝色的配色方案呈现了装置的应力分布，并且皮肤实现了与内表面形成强烈对比的图案和纹理。
Starting from the simple geometric relationship in space, taking inspiration from bacteria and organic form, we use the logic of topology learned in the workshop, mesh-modelling and grasshopper plug-ins as tools to build the geometric prototype in rhino 6 platform. The optimal geometric solution based on gravity effects is generated by defining boundary conditions in Kangaroo. Topological analysis was performed in Millipede to obtain finite element analysis data for each unit mesh surface. We explored in multiple directions and tried to capture and mimic the beauty of microscopic creatures. Our outcome is a pavilion placed in the context of Chinese ancient temples. The blue-violent colour scheme presents the stress distribution of the installation, and the skin fulfilled with patterns and texture strongly contrast to the inner surface.
前期几何形态的探索
结构优化找形
解构分析
建筑装饰研究
Group 2
Heng LU, Shuting GUO, Wenhan LI, Xiandian GONG, Xuewei LIU
原型研究
模型探索
结构优化与分析
解构分析
最终形态
Group 3
Yiran FU, Zebin Chen, Yuansheng Lin, Minghui Chen, Yongpeng HE
复杂流畅的设计逻辑赋予简单几何形体组合的无限可能。选取立方块作为单元，通过对网格的黏结、放缩、旋转、拉伸、内置、开洞等操作生成Low-Poly，再基于细分技巧转化为光滑网格。基于极小曲面原理，固定边界同时允许内部节点细微调整，优化得到满足设计要求的极小曲面。对曲面结构进行力学分析并作厚度优化。
设计得到的曲面具有自由延伸、光滑流动的特点。探索了3种pattern对曲面效果的影响，选用合适的pattern可以加强曲面的流动感和运动感。
Simple unit can be combined and integrated, thus introducing infinite design possibilities.With cubic block being the representative element, a series of operations including connecting, scaling, rotating, stretching, internalizing and opening can be conducted to produce Low-Poly, which is lately transformed to smooth mesh based on sub-division techniques. Minimal surface is obtained by fixing the boundary and slightly adjusting the internal nodes. Besides that, structural analysis is carried out in order to optimize the surface thickness.The surface obtained displays features of freely extending and smoothly flowing. Three kinds of patterns have been explored and it is found that the fluidity as well as kinematical characteristics of surface can be efficiently enhanced by applying appropriate pattern.
生形过程
模型信息分布
特征热力图
解构分析过程
渲染
Group 4
QIANG CUI, SHIQI ZHOU, SHAOJI WU, AELIN SHAOYU LI, MARIA INES EL-HAGE
原型研究
结构分析与优化
解构分析
渲染
独照找不到，就来张合照咯:)
如果你看到这里，潜意识有没有觉得哪里怪怪的
Bingo！就是咱们四个小组的图都像一个模子刻出来的
这都还得归功于超级细心的Alessio，把一套分析图都出了相应的GH模板，小编实在是佩服，对导师的敬业点个赞！
看来各行各业只要是牛的人物，都得或多或少带点强迫症，通过这次工作营真是实实在在的get到了！
花絮
最后很高兴通过DigitalFUTUREs2018认识大家，相聚于上海，相识于同济，最后带着这7天新get到的技能继续各奔东西闯荡江湖。
PO点这些天的照片，纪念Group7的你们
第一天大家穿着校服认真听老师讲课
然而，谁也没想到，我们组竟然是黑楼最先开始熬夜的一屋
姐，黑眼圈都熬出来啦
困得你给我一个哪吒的后脑勺
好吧
认真熬夜的你们
一转头就会变样子的神奇钉子
就这样...我们熬了好几天的夜
当这一切终于结束的时候，导师在展板前留下了这张？
最后一晚的聚餐！来晚了，没吃到太多
最后的最后是在大学路跟大家喝酒看世界杯，大家有缘再见
编辑 | Reina
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