"道"的生成性——算法建筑小谈

2016-12-31 张圣侃/卢冬妮 UniDesignLab

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此文原载于设计研究工作室，作者已经授权UDL.

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阿根廷作家博尔赫斯（Borges）在小说《巴别图书馆》中，描述了一个无限的知识存储空间（图书馆）。这个图书馆由无限的六边形回廊组成，每个六边形在中心有连续的贯通空间，周围用低矮的栅栏相围。在四面墙上设置书架，另外两边各自是一个小门厅，通向另一个一模一样的六边形空间，由此空间在平面中无限伸展。同时，小门厅边上的螺旋形楼梯又将不同平面上的空间连接起来，空间在纵向上也被无限延伸。图书馆里所有资料以25个字符组成、空格、逗号、句号和22个字母。这些字符以一种特殊的代码记录着人类所有的知识与记忆。

巴别图书馆意向图（源自网络）

书中最大的谜团是有限的人类知识如何组成一个无限的图书馆。在故事结尾处作者写到“那些人想象世界是无限的，却忘记了世界中书本的数目仍是有限的，我敢对这个古老的问题提出下面的见解：图书馆是无限的，但又是有周期的。如果有一个永恒的旅行者朝任何方向前进，他能够发现，许多世纪以后，同样的书卷仍会以同样的无序状态重复出现（而这种重复，能够组成一种有序：那就是顺序本身）。我多年的孤独也能在这个伟大的希望中得到排解。”作者相信这种无限性是通过某种顺序得以实现的。或者也可以说，这个“无限”的图书馆是通过有限的规则“生成”的。

Cecil Balmond将其在宾大教授的设计研究课程命名为“formativelogos”，期望学生通过研究，寻找一种具有“生成性”的系统。逻各斯一词最早由古希腊哲学家赫拉克利特(Heraclitus)引入哲学之中。虽然他对逻各斯(logos)的使用和当时一般希腊人在生活中的用法并没有很大的出入，都是表达一种客观世界的普遍规律或固有秩序，但赫拉克利特的“逻各斯”更强调数量上的比例关系。有人将逻各斯翻译成“道”，在此就尤为贴切了，因为汉语中的“道”本身就强调“生成性”的，生一生二，两仪四象，以至万物。

如果说“三生万物”是一种先贤们对世界的思考，那么从图灵机诞生的八十多年来以来，计算科学的发展及其所带来的信息革命使人类拥前所未有的“生成”能力：一方面，遗传生物学中对于基因的探索揭示了自然界生物令人着迷的万千形式是通过基因代码的遗传与变异来实现的，通过生成新的基因序列甚至能够创造物种。另一方面，神经控制论理论及深度学习算法告示着人工智能时代的到来，“思维”也可以由算法生成（甚至有人认为人的意识本身也是一种算法）。

在设计与艺术创作领域中，算法已经成为了新的设计手段，同时也将成为新的设计对象。通过有限的规则预设，生成无限多元的结构与形式，并实现其演化的潜力，算法无疑将超越自身的工具性，成为一种独立的设计客体。

数字

数学被认为是人类发现的完美的抽象系统，对数字的认知也被当作人类抽象思维的一个跨越。而数字本身就是具有生成性的，在《数字九》中，Cecil将数字称为世界的锚固点（fixedpoint），印刻在每个数字背后的密码，潜移默化地构筑起我们的世界。在宾大设计研究课程中，Anyi Song和Xiaoqing Leah通过对数列生成性的研究，在数字、形式与空间三者之间架起了桥梁。

通过求余数的方式，我们可以研究一个数列的周期性质，如图中斐波那契数列在不同除数下呈现的余数周期。将相邻每两个余数分别取出投影到平面数轴上就形成了最基本的黑白网格图像。同时，用同样的叠加方法，这些数字又可以生成一个新的递增数列。根据除数n的大小，每个周期单元在平面坐标系内有n^4个像素点。由于余数成周期性变化，随着除数的增大，像素点的数量不断增加，隐藏在数字背后的深层结构开始呈现在我们面前。

斐波那契数列在不同除数下余数的周期性( by AnyiSong / Xiaoqing Leah)

在除数五下形成的余数图像( by AnyiSong / Xiaoqing Leah)

递增的除数下呈现的图形( by AnyiSong / Xiaoqing Leah)

生成

进一步将这种规则类推到三维坐标系中，依次取出数列中连续三个数作为一个单元的三维坐标系，在每个立体像素单元内用相同的方法生成新数列并投影余数。这样在每个空间单元中，分布着n9个像素点。随着除数的变化，数字的空间变为一种不断演化的关系结构，实体和空间的界限变得模糊起来。在整体维度上，虚与实在空间中蔓延开来，不断扩张；在单元维度上，两者又在极小尺度上进一步分形。

The Remainder( by AnyiSong / Xiaoqing Leah)

德勒兹在《千高原》中用平滑(The Smooth)和层化(The Striated)来归纳空间类型。在这种新的空间范式中，介于“面”(surface)与“体”(volume)之间的平滑体得以实现，空间的平滑性代替了透明性，字节代替了砖块，一种算法建筑也由此而生。

Sierpensky's pyramid: more than a surface, less than a volume

新范式

对“算法”运算过程简单概括，就是以一种特定的顺序对输入的数据信息进行处理，并对输出结果进行迭代。如果说算法引入设计之始，多少被当作百年来建筑学理性主义传统追求生成逻辑的工具，那么在当下，新的范式已经突破工具的范畴，成为了设计客体。随着虚拟技术的发展，人们对虚拟空间的需求将不断增长，数据将逐渐成为建筑设计中新的创作“材料”。在虚拟空间中，材料建构逻辑也将被将数据处理逻辑所替代。我们也将如同那穿梭在那座无尽图书馆中的旅人一样，在“无限”的数据信息中，寻找世界原本的“生成性”。

参考资料

1. Metaphysicsof GeneticArchitecture and Computation, Karl Chu, Architectural Design, 10.1002/ad.292

2. 1440:The Smooth andThe Striated, Deleuze and Guattari, A Thousand Plateaus:capitalism andschizophrenia, University of Minnesota Press, 1987

3. Philosophy andSimulation: The Emergence of Synthetic Reason, Manuel Delanda,Bloomsbury, 2011

4. TheLibrary of Babel, Jorge Luis Borges, Translated by J. E. I.

特别鸣谢：

感谢Anyi Song和XiaoqingLeah出色的研究及对本文的支持。

作者简介：

张圣侃

宾夕法尼亚大学讲师、设计师、自由撰稿人。宾夕法尼亚大学设计学硕士，同济大学建筑学硕士。在宾大期间师从CecilBalmond。毕业后留校任教，在形式与算法、研究生设计课等课程中担任Balmond教授的助手，并同时任职于宾大建筑系主任WinkaDubbeldam教授的设计工作室Archi-Tectonics。研究方向包括：复杂形式生成算法、高维几何体在设计中的应用、社会分层与居住隔离。

卢冬妮

专业设计师、业余媒体人。宾夕法尼亚大学建筑学硕士、天津大学建筑学学士。在宾大期间师从Ali Rahim 与 Thom Mayne。作为主要联系人，协助策划宾大与中国24家最具影响力设计机构的首次合作展览——“ChinaArchitecture: Past, Present, and Future”。她的作品收录于《PressingMatters》、《Asset Architecture》等书籍，并展出于全国数字建筑展(2013)。目前作为MVArchitecture的项目建筑师在纽约地区进行设计实践与项目管理，并担任媒体主管