AA DRL | AA最敢玩儿的团队，用科学的浪漫实现了一个乌托邦构想

本期，我们邀请了来自世界顶尖建筑学院AA School（建筑联盟学院）的三位同学分享他们的设计。智能机器人、全息投影、大数据等元素被巧妙地结合在他们的设计里。这个有趣“魔幻黑盒子”将成为城市的怎样一道风景线呢？他们将从互动设计、电影、游戏等角度展开黑盒子的奇妙之旅~

电影在最后，凝聚了制作者大量的心血，欢迎观看

"All people should equally share the fruit of human civilisation"。

我们从这一个看似遥不可及的理想出发，通过设计一种符合城市尺度的立方体人工智能机器人作为新的城市文化基础设施单元。

同时，我们还运用城市大数据研究作为行动动作支撑，全息投影技术作为去物质化的展览方式，以及开创性研究的———————

Cube-Pyramid（CubiumDecoding）系统为空间组合可能性和单元体运动方式做理论支撑，最终通过机器人prototype/游戏模拟以及六分钟的电影，在AAschool让这样的智能乌托邦得以实现。

成员介绍

王子乾，主创建筑师，建筑联盟学院设计研究实验室（AADRL）研究生，建筑学学士学位。研究生阶段研究交互建筑和参数化设计对未来城市的重构 。<生活补完计划>联合创始人，机器人设计师，装置艺术设计师，撰作人，纪录片及电影编导，建筑史讲师。致力于通过多方跨界的定制设计来改造中产阶级群体的生活质量。

郑飞，主创建筑师 ，具有多年的建筑实践经验，建筑联盟学院设计研究实验室（AADRL）研究生。研究生阶段研究通过电影、动画以及装置来体现未来城市构想 。电影导演、摄影师，动画特效制作专家。具有很强的沟通协调能力和前瞻性

常炜涵， 建筑联盟学院设计研究实验室（AADRL）研究生，天津大学建筑学学士学位。研究生阶段研究通过游戏编写和算法研究来模拟实现设计构想 。建筑师，程序编写和算法设计师，具有很强的表达能力，善于用逻辑方式梳理问题。

导师介绍

Theodore Spyropoulos：AADRL Director，Minimaforms London创始人，AA研究生院院长。欧洲和美国西海岸知名的建筑评论家，英国电讯派继承者。

Patrik Schumacher:Zaha Hadid Architects新掌门人，参数化主义的创始者，致力于全球范围内的参数化推广和应用。

Shajay：Zaha Hadid Architects 代码组负责人，承担了绝大多数扎哈事务所的参数化编写工作，获得2017年Riba London金奖。

设计背景

“我们所研究的课题背景Re-thinking Centre Pompidou,是导师研究领域的新课题，Studio内包括导师在内的所有人都对项目几乎处于失控状态。庆幸，在长达半年的反复碰壁后，我们逐渐触到了课题背后的关键。”

从审视当前的城市中的文化空间开始，无论城市中的博物馆、展览馆、艺术馆，还是如蓬皮杜中心这样的城市艺术活动中心，都在呈现不对等划分与割裂，这体现在了和艺术欣赏相关的几乎所有城市人口与被展览的艺术品上面。具体来讲，城市中艺术展览空间的所处的位置，在整个观展环节中产生的所有的费用以及艺术品展览空间所不自觉营造出的精英阶层气氛，都会必然的对欣赏艺术品的人们产生潜在的阶级区分。同时“艺术品”，这个早已因为其广义性而被脱下神圣外衣的词汇，由于艺术展览空间的特性，被置于过高的地位。而这两点，都与法国“五月风暴”和“英国电讯派”派背景下的产生的蓬皮杜精神相违背。

基于以上的思考，我们对未来的艺术展览空间初步提出了三点宏观要求：

     1>不区分化人群，在艺术欣赏这件事情上，不应该有潜在的阶级区分。

     2>艺术品展品不应该是高高在上，它们应该放下身段出现在所有市民的生活之中。而我们要做的是尽量降低和均等化获取这些信息的成本。所有人在面对知识和文化时都是平等的，都可以拥有诠释的权利，无论对错。

     3>去中心化，去实体化。我们认为不应该让展品的稀缺性成为艺术品的主要价值，从而制约人们的体验

随后，在反复的探索和讨论中，对实现上述三条要求有了较为清晰的策略，核心是两个词：

Dematerialization/Decentralization

【去实体化、去中心化】

在控制论的范畴下，通过AI机器人、城市即时大数据信息支撑，创造一个单元体形式存在的新型离散式城市基础设施，为未来城市的文化交流空间找到新的适应性与平衡点。

设计进程

1

去实体化【Dematerialization】

——全息投影技术【hologram】 

让艺术品展品去实体化，可以让它们得以更好的传播和被接触，而不同于被放置在传统的展览空间中制约其传播性和公平性。而去实体化的方式，我们选择用全息投影来代替展品实物，这样既可以让展品本身得以更好的保存，同时又能让展品不受任何制约的在城市中传播，而相比于平面的方式，它能够真实的显示展品的体量和细节，又可以在不同的尺度下观察物体，我们认为它具有很大的优越性和可实现性。基于此，我们展开了对全息投影技术的研究和拓展。

最初的3D投影技术发明于七十余年前，而动态的3D投影技术也有几十年的历史，但是近些年一直反复被科技界提及的全息技术其实反而由于技术限制一直没有实现，真正在可操作性上得以实现的是——伪全息投影。

伪全息投影的技术来自十九世纪的John Pepper，我们将其进行了改造，可以满足单个金字塔形体就可以独立完成全息投影。其原理是将屏幕置于金字塔内，通过一个45°的具有反射能力的透明玻璃面，将投影画面第一次反射到设置在金字塔内的垂直玻璃面，然后通过这个垂直玻璃面，投影内容被第二次反射到朝向观众方向，然后使得观众产生画面在空的金字塔内的错觉，四个垂直反射板放置在金字塔底面1/4的位置处，通过四个方向的同样反射流程，观众就可以从各个角度看到金字塔中心的动态全息投影，我们发现其效果逼真度一定程度上也和视频源文件有关。

2

立方体单元形体的确定，及立方体-金字塔【Cube-Pyramids】系统的数学研究。

由于确定了“去实体化”全息投影的基本形体是一个单位Pyramid，我们很快便发现六个Pyramids正好可以完美的组合成一个正立方体。而经过简单的摆弄后我们发现，这个看似简单的几何构成似乎蕴藏着巨大的可能性。由于没有找到任何关于这类研究的文献，我们开始做模型对这个问题展开探索。

1.>首先我们发现有11种方式可以将一个完整Cube展开成相互连接的Pyramids。所以我们便获得最初的11种初始组合图形Initial States。每个金字塔之间的连接部分我们称之为铰接点Hinge（此时的hinge并不是一个结构实体，而是一个表示连接的虚拟位置。为了让研究简化，我们为运动过程设定了完美环境：Hinge只有三种翻转角度，+90°、-90°以及-180°；除了考虑Hinge的旋转动力，不考虑包括重力的其余作用力。

紧接着我们完成了第一版原型机来测试Hinge连接下的金字塔，是否可以完成我们想象的动作。在过程中我们发现只有使用私服马达和皮带轮，利用轴承带动的机械结构，才能靠反作用力来带动Pyramids之间的相互旋转。

2.>之后我们将11种初始组合方式定义为A-K,并且根据每个金字塔单元所连接的终端金字塔的数量，为A-K型组合方式设定了颜色系统Color System。

3.>而后，由于Hinge的三种程度的翻转，势必会将11种初始形态变换成各种类型的组合状态，我们将其分成三大类：初始形态、过程形态、稳定形态，他们由每个立方体所包含的五个Hinge的翻转状态以及翻转后形体的稳定程度来描述（稳定程度被相贴合的面是否同一来决定）。

4.>在对各种可能形态进行分类之后，我们紧接着开始较难的一部分工作：对每种形态的逻辑内涵进行精准定义。这一部分工作较为复杂拗口，我们通过下面的视频进行简要介绍。其核心就是，对所有可能存在的独立形态进行数学抽象和编号，并建立逻辑关系树状图，而所有逻辑起点依然是“三种唯一的翻转角度”和“以形成稳定形态为目的”。在所有的研究结束后，我们得到了所有可能形态的数据库Database和43种唯一的稳定态形式。

5.>最后，我们用"PIA"值的定义概念，来对所有形体进行再次定义，以方便之后的形态组合研究。形态组合研究过程，由于可能性和复杂度的庞大，在此不加赘述。

3

单元体行为研究

之后，开始进行对单元体行为进行研究。行为单元主要研究其移动性的理论探索和这种移动性的可实现性探索——既原型机器人的设计研发。

我们将移动性分为四种：限定性移动、可延伸的移动、垂直向移动和城市尺度长距离移动（在后一部分会介绍）。

    1>限定性移动，根据不同的初始状态，每个立方体位置可以移动到初始所展开平面的最多六个位置。

    2>可延伸的移动，在限定性移动的基础上，通过一个外置的“中介单元”的介入，将原先被限定的Cube带动到新的可活动区域。

   3>垂直向移动，分为被动移动和主动移动。

机器人原型设计

机器人单元的研发，主要是在小尺度下，为了模拟我们所构想的智能机器人单元而做的实验。

机器人设计阶段要解决的主要是三块核心问题，

首先是机械结构设计，涉及到动力系统的选择、稳定性测试、构件设计和组装；其次是电子构件设计，需要用到Arduino代码、电路板线路、马达、无线型号装置等；最后一部分是互动设计，运用传感器和代码编写使得其可以和人为动作、周边环境产生互动关系。

城市尺度设计

去中心化【Decentralization】

——“作为城市基础设施”

在之前的研究中，我们探索了立方体的变形和潜在的组合方式，并论证了移动性的实现可能。接下来我们开始处理最后一个问题，关于如何把这个概念和城市尺度相结合，使之成为城市基础设施。

在城市中，我们优先考虑的是道路的尺度。因此我们把立方体机器人单元的实际尺度定为适合伦敦道路交通的2.1m。同时，机器人单元的移动将会极大的利用城市道路交通系统，并通过大数据统计和实时得出的可以放置单元体的广场、道路，然后让单元体如生物般在城市中自主活动和组织。而cube在城市中活动的具体方式，我们基本采用自驾车所采用的技术，在道路中长期的运行。

同时，我们确定了Cube单元和人的互动关系，然后通过动画的方式模拟了单个立方体和单人，以及多人对多个立方体的互动方式。主要分为：响应、变形、拼接、空间堆叠等。

最后，通过在Unit3D编写的城市游戏，对所有一系列的活动可能性和城市工作流程图进行验证模拟。

电影

这个六分钟的电影，不仅诠释了我们的单元体在城市中的工作方式，同样也设想了城市中的一个新事物，从在城市中出现，和城市其他事物具有强烈的边界感，再到边界感的逐渐模糊和打破，最后融于城市的过程。以及一个在城市中无法适应时代变化的人，是如何与他逐渐消除矛盾的过程

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总结

我们叫做“Soul of Pyramids”的研究，运用了去中心化和去实体化的方式来实现我们所设想的未来城市中的文化展览基础设施。它的目的或许是也或许不是一下乌托邦的理想，我们希望无论你是贫穷还是富有、卑贱或者尊贵亦或者你是否住在城市中心，你对文化和艺术的接触都不被收到影响。因为，生活着的所有人都应当平等的分享人类文明的果实。

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