Parametre og egenskaber i integrerede designprocesser
(manuskript til oplæg ved januarkursus 2001)
Begreber
Udgangspunktet for dette kursus (Proces som Produkt) er det skift, der gennem de seneste år er sket inden for arkitekturens felt, fra at frembringe statiske og endelige arkitektoniske værker, til at producere dynamiske strategier med en mere generel anvendelighed i forhold til kontekst og tid. Begreberne parametre og egenskaber beskriver ikke blot dette skift men er også centrale redskaber i udformningen af sådanne dynamiske strategier.
Man har bevæget sig fra at fokusere på produktet, til at fokusere på processen, hvorfor man kan sige at processen har indtaget den plads produktet tidligere indtog, som det egentlige arkitektoniske projekt – deraf titlen på dette kursus; ‘proces som produkt’.
Mit oplæg vil introducere parametre og egenskaber som redskaber i arbejdet med disse processer og strategier, gennem en uddybning af baggrunden for disse begreber og en række eksempler på anvendelsen af parametre og egenskaber i praksis, og dermed pege videre på de processer i skal arbejde med de næste 4 uger.
Lad os begynde med tre enkle eksempler på anvendelsen af parametre og egenskaber:
• Et skrivebord:
Et skrivebords højde har stor betydning for funktionen og formen af skrivebordet: bordet må hverken være for lavt (et sofabord?) eller for højt (en Claes Oldenburg skulptur?). Hvis man siger at højden er afgørende for skrivebordet, da bliver ‘højde’ et parameter – f.eks. udtrykt i måleenheden meter eller tommer. Men parameteret alene siger intet om hvor højt skrivebordet er, blot at højden har betydning. Derfor må vi tildele skrivebordet en specifik højde og dermed kvalificere den måde bordet forholder sig til parameteret ‘højde’ på. Vi tildeler dermed bordet en egenskab, hvorved vi bevæger os fra det generelle til det specifikke: ‘højde’ er et parameter næsten alle borde må forholde sig til, men kun en del af disse borde har den egenskab at være 33 tommer høje som Donald Judds skrivebord er det.
• En retvinklet trekant:
Betragter man parametre og egenskaber i matematikken findes der et tilsvarende forhold. Et matematisk udtryk kan være generelt, f.eks. gælder formlen h^2 = ka^2 + kb^2 for alle retvinklede trekanter, hvor længden af de to kateter er parametre man må forholde sig til, for at kunne finde længden af hypotenusen. En sådan generel formel betegnes derfor som parametrisk. Tildeles formlen værdier eller egenskaber (5^2 = 4^2 + 3^2) bliver det matematiske udtryk specifikt (nominelt) og gælder kun for en lille del af samtlige retvinklede trekanter.
• En belægning:
For Louis Kahn var orienteringen i forhold til Stillehavet og solnedgangen afgørende for udformningen af belægningen i gården ved Salk Institute i La Jolla. Når solen går ned reflekteres solen helt præcist i en rende med vand, og danner en linie, der deler den indre gård op i to symmetriske dele. Kahn kvalificerede på denne måde parameteret orientering med den egenskab at pege stik vest og formgav dermed muligheden for at fange solnedgangen over Stillehavet i belægningen.
Fælles for alle tre eksempler er, at de netop anvender parametre og egenskaber som redskaber i formulering af løsninger. Parametrene og egenskaberne er ofte langt mere sammensatte end i disse tre eksempler, men principielt fungerer de på samme måde.
Forskellen på parametre og egenskaber består således i en reduktion eller specificering: Parametrene er udefinerede og kan antage en lang række værdier, lige som højden på skrivebordet eller retningen på Kahns bygning, mens egenskaberne er specificeringen af disse parametre, i det der tildeles en specifik værdi, lige som skrivebordet der var 33 tommer højt.
Hvis man arbejder med parametrisk med projekter giver det en række nye muligheder i forhold til den traditionelle måde at arbejde på. Dette er bl.a.:
a) en større grad af sammenhæng fra start til slut (1) , hvilket betyder at parametre, der blev defineret i starten af projektet får indflydelse på senere faser af processen (strategisk).
Det kan f.eks. være når Stan Allen opstiller en manual for ‘Logistical Activities Zone’ i Barcelona fra 1996, der angiver hvordan en række parametre skal kunne ændres som svar på bymæssige ændringer.
b) en større grad af virtualitet (2) , hvilket betyder at man kan arbejde i en langt mere åben designproces, der endnu ikke er fikseret, bl.a. i form af ‘what if scenarier’ og modeller.
Det kan f.eks. være når MVRDV undersøger hvilken mangfoldighed af løsninger, der kan komme ud af parameteret ‘Floor Area Ratio’, i FARMAX-projektet.
c) en større grad af dynamik (3) , hvilket betyder at både processen og produktet kan tilpasse sig ændrede fremtidige forudsætninger.
Det kan f.eks. være når Greg Lynn indlejrer strategier for et objekts fremtidige vækst i projektet ‘Embryological Housing’.
Kategorisering af parametre
For at gå i dybden med en parametrisk designproces, må man se på hvilke funktioner parametrene kan have i designprocessen.
Man kan beskrive overordnet beskrive tre forskellige slags parametre:
1) Reference system
2) Definerende parameter
3) Operationelt parameter
(Disse tre kategorier er identisk med de underbegreber til den parametriske del, der skal arbejdes med i januarkurset.)
Der er tale om en stigende specificering i bevægelsen fra reference systemet til det operationelle parameter – det spektrum man arbejder inden for bliver mere og mere fokuseret i løbet af designprocessen, hvor de definerende parameter kun forholder sig til en del af ens referencesystem og de operationelle parametre kun udnytter en del af det potentiale, der ligger i de definerende parametre.
(1) Reference systemet ligger som parameter i før eller i den allerførste del af designprocessen, og kan derfor beteges som et eksternt parameter.
Et reference system kan f.eks. være det gridsystem, der er grundlæggende for de fleste CAD-programmer. Det er et system man må forholde sig til – f.eks. hvis formgivning og manipulation er beskrevet som værdier af x,y,z, eller hvis man ‘snapper’ til et ortogonalt system af rette vinkler. Reference systemet kan ligeledes være måleenheder som meter og tommer eller ‘givne’ forhold som gravitation eller kausalitet.
Referencesystemerne er svære, men ikke umulige, at ændre i løbet af et projekt.
(2) Definerende parameter kan ses som den ramme af kriterier projektet skal forholde sig til. Det er f.eks. at ‘højde’ er et parameter et skrivebord må forholde sig til, eller de parametre MVRDV vælger at FARMAX-projektet skal forholde sig til som arealforbrug, landbrugsproduktion, CO2-udslip, energiforsyning og affald.
De definerende parametre bliver ofte ‘tematiserende’ for den problemstilling det enkelte projekt vil belyse.
Eisenman kalder disse parametre ‘eksterne konceptuelle redskaber’ i bogen ‘Diagram Diaries’(4) .
(3) Operationelt parameter kan ses som de manipulerede redskaber i processen. De er dynamiske, forandres ofte og suppleres af andre operationelle parametre.
De oplagte eksempler på operationelle parametre er formale parametre Peter Eisenman betjener sig af, bl.a. i forhold til en ordensdiskussion: intersection, superposition, extrusion, twisting etc. Eisenman kalder disse parametre ‘indre formale redskaber’.
De er stadig parametriske fordi man kan tildele dem en egenskab eller værdi – så mange lag lægges oven på hinanden, så meget bliver en form ekstruderet eller så mange gange bliver en form foldet.
Hos MVRDV er de operationelle parametre f.eks. at placere funktioner ovenpå hinanden i meget store stakke eller forholdet mellem bebyggede arealer og ikke bebyggede arealer.
Man kan eksemplificere denne kategorisering af parametrene, ved at se på en række designprocesser fra velkendte projekter og arkitekter:
Peter Eisenman, Aronoff, Arkitektskole i Cincinnati (1988-96)
Eisenmans designproces til Aronoff løber gennem 12 mere eller mindre klare trin (en af grupperne i kurset arbejder med netop dette objekt som katalysator).
Det vigtigste i forhold til min kategorisering af parametre er, at der både er et reference system, definerende parametre og operationelle parametre i Eisenmans projekt. Hvad der gør det mere spændende er at hele reference systemet skiftes ud under vejs i projektet og at parametrene manipuleres i så høj en grad som det er tilfældet.
Referencesystemet hos Eisenman er placeres uden for processen som et gridsystem alle andre parametre forholder sig til – primært x,y,z både som reelt modulsystem og som tre-dimensionelt gridsystem i CAD programmet. Alle manipulationer forholder sig til dette system.
I forhold til dette referencesystem beskrives definerende parametre bl.a. ‘podning’ (grafting) af formen af den tidligere skole og formen på terrænnet og en række operationelle parametre, som Eisenman beskriver som: Interior/Formal Tools (intersection, superposition, warping, repetition, shifting), Interior/Conceptual Tools (tracing, blurring) og Exterior/Conceptual Tools (grafting).
Men på et tidspunkt kan det oprindelige referencesystem ikke længere følge med de formmæssige manipulationer i de operationelle parametre og det ortogonale system ændres til et system af breddegradder og længdegradder.
Bevægelsen fra parameteret til egenskaben beskriver netop skiftet fra en åben struktur i Eisenmans diagrammer, til en fiksering i den endelige bygning. Hvad der i første fase af processen var en parameter, der kunne antage en uendelig række værdier, bliver i sidste fase af processen realiseret ved en kvalificering eller værdisætning, hvoraf bygningens rumlige karakter fremtræder. Egenskaber bliver givet til parametre i form af, hvor meget disse parametre skal manipuleres og transformeres i projektet.
De 12 trin i Aronoff er i kort form:
1. 3-dimensionelle blokke på linie
2. Kurven introduceres, blokke rettes ind
3. Overlapning
4. Tilt/Twist x-y overlapning
5. Vridning, faseovergang mellem to grids
Extrudering og vrid
Object solids
6. Dobbelt flytning
Vrid af grids
7. Object solids kopieres i x-y planet
2 serier; torqued solids (ts) og torqued traces (tt)
8. Hæves i forhold til kontekst
2 serier skiftes i plan x-y
9. Overlapning af ts og tt bliver til rum (atrium)
> negative space
Chevron zone overlappes og danner et sløring mellem ts og tt
(Chevron er omridset af den tidligere arkitektskole)
10. Strukturelt grid = torqued solid fase
11. Rummet i bygningen bliver udviklet inde fra i forhold til program
Skifter referencesystem, opmåling til konstruktion bliver herefter i forhold til langitude, latitude og altitude med et nulpunkt i nordøstlige hjørne
12. Konceptuelle formtransformationer og konstruktionstegningerne repræsenterer ikke bygningens rum, tegningerne viser kun formen ikke rummet.
Greg Lynn, House Prototype
Greg Lynn tildeler i projektet kræfter – forces, til 5 elementer på den eksisterende grund. ‘Kraft’ kan her betragtes som et parameter, der kan tildeles en egenskab som enten tiltrækkende eller afstødende, som enten positiv eller negativ.
Disse kræfter får lov til at indvirke på ‘partikler’ i et 3 dimensionalt koordinatsystem over tid, der sammen med softwarets (Maya) muligheder kan betragtes som projektets reference system.
Gennem en række ‘modeller’ undersøges kræfterne på stedet, ved at skifte fra et parameter til et andet (i den grønne model fra partikel-tæthed til elasticitet, og i den brune model fra kræfter på stedet til deformation af den eksisterende bygning).
Dernæst konstrueres et skelet der kan modsvare de eksterne kræfter fra stedet, det oprindelige parameter for kræfter negeres gennem af begrænse skelettets rotation og bevægelse.
I de næste undersøgelser kommer Greg Lynn stadig nærmere den endelige løsning, og bevæger sig dermed fra parametre til egenskaber.
Man kan altså beskrive Greg Lynns designprocess som bestående af tre faser;
1) et reference system (det tre dimensionale koordinatsystem i tid og softwarets muligheder),
2) definerende parametre (kræfter på stedet), der kvalificeres som egenskaber ved de 5 elementer på den eksisterende grund
3) operationelle parametre (lokalitet, rotation, elasticitet etc.), der udtrykker og transformerer projektets konkrete indhold – den eksisterende bygning.
MVRDV, FARMAX
I FARMAX projektet fokuserer MVRDV på et parameter, som de mener er afgørende for den måde byer i dag bør konstrueres på: Floor Area Ration – forholdet mellem en bygnings totale beboelsesareal og bygningens ‘fodaftryk’ på grunden, eller hvor hårdt det enkelte stykke land udnyttes.
Hver indbygger i FARMAX-byen tildeles 438m3 beboelsesrum hvilket forholdes til byens samlede rumlige potentiale på over 43 milliarder m3.
Dette forhold kan så udtrykkes gennem en rækker forskydninger af FAR og dermed problematisere den måde byen konstrueres på.
For MVRDV er FAR altså et afgørende parameter, og vel nok resultatet af en mangeårig analyse af byer verden over. Det reference system MVRDV benytter sig af er domineret af den moderne bys karakter med problemstillinger omkring trafik, energiforbrug, bebyggelsestæthed, økologi og affald.
Cache (Objectile), Gottfried Semper Museum, LIM House
Bernard Cache: “I never draw. I can be very unclever with a pencil in my hand.”
Michael Speaks: “So none of your forms, none of the drawings are drawn?”
Bernard Cache: “No. What I am doing presently is all calculated. I can give you an analytic function for all my images.”….
Michael Speaks: “But in the end is your work any less determinable or deterministic than these simplistic approaches to virtual reality?”
Bernard Cache: “Oh, yes. These furniture objects are strictly reproducible, purely reproducible, but they are also purely deformable – I only have to change the value of certain variables and it gives me new forms. And that is what is new and what is the real purpose of my work: to develop a nonstandard mode of production.”(5)
“Series of objects : similar but different, just as any sand dune in the desert constitutes a singular variation of the same morphological theme. These non-standard objects are not drawn but calculated by computers and industrially produced with numerically controlled machines.”(6)
“Modeling: the primary image is no longer the image of the object but the image of the set of constraints at the intersection of which the object is created. This object no longer reproduces a model of imitation, but actualizes a model of simulation.”(7)
1 Dette aspekt uddybes bl.a. i Stan Allens tekst ‘Field Conditions’ der findes i dette kompendium
2 Det virtuelle sættes her over for det mulige. En beskrivelse kan findes i John Rajchmans tekst ‘The Virtual House’.
3 Denne dynamik beskrives bl.a. i Greg Lynns bog ‘Animate Form’.
4 Se teksten i kompendiet: Peter Eisenman, Diagram: An Original Scene of Writing in Eisenman, Peter (1999), ‘Diagram Diaries’, London, UK: Thames & Hudson.
5 Bernard Cache interviewed by Michael Speaks: ‘Framing the Fold: Furniture, Architecture, Geography, and the Pursuit of the Virtual’ in John Beckmann (ed.) ‘The Virtual Dimension’ p. 301
6 http://www.objectile.com/qui/quie.htm
7 Cache, Bernard (1995), ‘Earth Moves’, Cambridge, MA: The MIT Press., p. 97. Når Cache bruger begrebet ‘actualizes’ er det med henvisning til Deleuzes diskussion af det virtuelle og det mulige, bl.a. refereret af John Rajchman i tekstsamlingen ‘Constructions’.