设计 | 生物光源能否照亮我们的城市？B-Pro Show生物光能源岛项目告诉你可以
试想一下
当我们居住的城市陷入黑暗，失去一切人造光源，等待城市的是未知。随着人们倾向于对城市中心和居住区，生物光成为城市中心在必要时的替代光源。生物光源作为一种自然现象，我们根据其特性加以利用，它将成为一种新型的环保自然光源，必要时刻可替代传统光源，并因为其特殊的发光属性，使得适宜人体尺度的可穿戴生物光源成为一种可能。
团队：UCL Bartlett建筑学院 · 研究组16 城市形态发生工作室
导师：Claudia Pasquero , Maj Plementas
作者：程雨阳 (伦敦大学学院 巴特莱特建筑学院 城市设计研究生)
模特：朱栩萱
编辑：陈晓仪（威斯敏斯特大学 研究生），秦时月（伦敦大学学院 研究生）
图1：生物光能源岛在自然景观中的应用
该项目的设计以伦敦泰晤士河水系为媒介，探索一种新型生物发光材料，发光海藻，并对比所培养发光细菌，探索生物光源作为一种新型能源，对城市的传统光源可替代和环境友好优势。从城市角度出发，我们探索一种新的光能源的传送。
项目通过研究海藻生物光源，希望改变城市的能量模块，同时，城市照明和能源生产与城市人口密度密切相关。生物光源作为一种自然现象，我们根据其特性加以利用，它将成为一种新型的环保自然光源，必要时刻可替代传统光源，并因为其特殊的发光属性，使得适宜人体尺度的可穿戴生物光源成为一种可能。项目之初，对发光细菌的培养进行了探索，后期通过三维建模，模拟了该海藻的发光规律，并对水流的形态模拟，承载结构的生长，海岸线的水系变化模拟等进行了一系列数字模型的可视化研究。并设计了作为能源补给站的城市尺度发光海藻培育站，在此基础上，探讨了3D打印技术支持下的，人体可穿戴单元体的可能性。最终希望拓展人体的可能性，使其成为一种可携带的自然光源，让生活在城市中的个体成为光的载体，探索全新的城市发展脉络。
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视频1: 自然界中生物光的现象
图2: 高倍数显微镜下的发光海藻单体
Pyrocystis Fusiformis是一种发光海藻中最大的单细胞种类。细胞呈梭形，身长可达1毫米。在夜间，当动摇或不安时，该细胞会产生强烈的蓝色的光。它们的生存需要保持室温下的荧光灯或间接的自然光照射。由于该物种所具有的发光特性，成为具有特殊潜力的生物光源。
图3 : 香港岸线出现发光海藻“蓝眼泪”
图4 : 三维模拟海面下发光海藻分类以及其发光所形成的光尾
下图为承载在培养皿中的Pyrocystis Fusiformis发光海藻，实验时产生的强烈蓝光。
图5 : 慢速镜头记录下培养皿中的发光海藻受刺激后的发光现象
图6：培养皿中发光海藻/细菌提取观察实验
图7：软件3D模拟培养皿中发光细菌生长形态_ Grasshopper
图8：3D打印 生长形态物理模型 | 材料：树脂 Resin
项目通过运用计算、模拟、生物和数字设计方法绘制三维空间上的形态生长和发展，并对可能的物理现象进行了三维模拟数据可视化表达。算法编码可以介入生物模型的研究和应用，形成更具适应性和弹性的设计解决方案。例如，图09讨论了仿生细胞结构的生长模拟，并对其承载生物光的可能性及功能进行了探讨与设计。
图10-12，通过三维模拟，重现并模拟了发光海藻受水面波动等影响后的发光现象。
图13-14，模拟了细胞结构为原型的承载体系的生长与发展。
图15-16，对三维模拟形态3D物理打印，为后期结构的研究和发展提供基础。
图9：单体细胞形态的功能性探究以及三维建模 模拟生成
图10：三维模拟水面波动 _ Grasshopper
图11：水面波动下的海藻发光过程模拟 _ Python
图12 : 发光过程与水流三维模拟 _ Grasshopper
图13 : 单体细胞结构三维模拟形成过程中的形态 _ Grasshopper
图14 : 单体细胞结构三维模拟生长过程 _ Grasshopper
图15 : 以培养皿内细胞生长为基础的结构3D打印成果
图16 : 3D 粉末打印模拟物理模型
该设计以伦敦为主要城市背景，泰晤士河水系为主要媒介，探讨了作为以水域为生存介质的发光生物材料，通过景观尺度的人工岛作为承载媒介，讨论如何转化自然界的生物能源成为有利于城市的自然光源，采取环境友好，以储存发光海藻为目的，人工岛生物光能源站点的概念，为城市引导入纯天然生物光源，成为一种具有潜力的新型能源，在必要时刻解决城市供电短缺造成的照明危机。同时，该岛屿还可以为沿岸提供适宜生物生存的小型生态圈，成为鱼类的营养补给站，海鸟栖息地，城市的生物能源站和滨水景观。
图17：以伦敦为主要城市背景，泰晤士河水系为主要媒介的选址概况分析
图18：泰晤士河水系潜在基地选址
图19：水下支撑系统结构细节
图20：生物光能源岛在自然景观中的应用 01
图21：基地海岸沿线城市景观设计尺度顶视图
图22：海岸线的波动模拟 _ Python
图23：生物光能源岛在自然景观中的应用 02
图24：水流模拟与结构生成 _ Grasshopper
在城市角度的设计基础之上，开始思考光源的可携带性，以生物光存储人工岛作为基础，我们尝试探讨人类活动对城市光源的影响。首先，照明之于城市是必要条件，而个体作为城市的创造者、使用者，其身份更具有话语权。假设，根据人口密度的分布和人类在城市中的活动，城市的照明因此采取调整，另外，生物光作为一种光的语言，为携带者提供其所需照明的同时，利用人体活动的特性，将生物光作为一种光源信息，在服务个体的同时，做到了各体间的信息的交流，同时作为根据人类行为而流动的光源，也可成为一种城市人口流动的信息可视化数据，帮助人们理解城市人流导向和人口分布情况。成为一种新的城市可视化语言。也是人类探索自我的契机。在如今3D打印技术的支持下，可穿戴的建筑结构或三维立体打印的装置，也成为一种全新的可能越来越多的走入到人们的生活中来。
图25：人体关节的活动与系统的对应 模特：朱栩萱
图26：可穿戴生态建筑发光系统 模特：朱栩萱
图27：生物光下的伦敦市区
上图所示为生物光源照亮的以伦敦为中心的泰晤士河沿岸城市。相信，随着技术的不断发展，我们的与城市与自然的关系会变得愈加密切，城市不再是破坏环境的代名词，它所产生的垃圾也可以被越来越多的利用，随着更多的生物能源的引进，城市将会成为一个环境友好的有机体，我们将更多的关注城市的绿色发展。让生物光点亮我们的城市，用科技让城市变得越来越好。
图28：LondON方案作品集封面
城市形态发生实验室从事城市设计作为计算实践的城市设计先锋方向成为替代模型的一个复杂的动态系统。实验室的志向是激发一个跨学科的城市语言，从而到达一种更广泛的学术研究网络并且能够作为一个生命系统研究科学组织参与城市，并制定未来的生物数字技术。
实验室采用计算、模拟、生物和数字设计方法绘制地形之间的互相协调战略和人为战术干预。算法编码可以介入生物模型的研究和应用，形成更广阔的经济社会领域的迭代，适应性和弹性的设计解决方案的测试。它产生的尺度从分子到领土的反应和多重作用，以及瞬时地质。该实验室的工作主要是工作室为基础，鼓励学生在团队中工作，从事设计作为研究的形式。
目前的研究集群集中在蚂蚁，珊瑚和粘菌激发集体智慧的模型城市的应用，在弹性和分布生物能源基础设施的发展，对生物的数字土壤修复，城市景观工程和材料适应性水资源管理的领土衔接。跳出传统的城市分类，实验室的研究集中在那些获得了新的核心特定区域，由于资源的生产者吸附通过现有的全球城市和剩余的接收机社会，当代资本主义制度的人力和物力的浪费副产品的再利用。
城市设计的历史和理论为基础,加入一个高比例的时间致力于工作室为基础设计研究,支持通过教程学习设计师和计算等相关领域的必要知识进行绘图和制作。课程向学生介绍等不同领域考古学、人类学、设计理论、生态历史,先进的计算、治理、法律、媒体、哲学、计划和政治理论。高度优先的工作环境和生态问题是在一个关键结构,包括分散的，但却往往自相矛盾的当代都市生活的本质,在解决复杂的问题和挑战面对人群,公共空间,土地使用和建筑类型学通过创新设计策略。
合作者包括伦敦大学学院的流体机械与海岸工程，生物材料和组织工程队伍; 布鲁塞尔大学人工智能实验室；以及最近的E.S.A. [欧洲]。
图29：B-Pro Show UML RC16 展览现场图片
图30：B-Pro Show UML RC16 LondON 展览现场图片
最后想要说的是，由于LondOn 项目为个人短期独立完成的研究项目，故存在诸多不完善和不合理之处，欢迎指正交流。探索依然在路上，感谢您的阅读。
Bartlett建筑学院一年一度的GAD（graduate architecturdesign）和UD（urban design）专业的毕业展，作品多为团队合作完成，持续时间为一年。Bio-light_LondON 发光海藻生物光项目的相关成果已于近日在B-Pro Show 2016展出。
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