понедельник, 22 ноября 2010 г.

МЕТОД

Итак, я постарался раскрыть понятие параметрического проектирования. Настало время углубиться в методологию. Рассмотрим метод изнутри и изучим то, чем же он оперирует.

Метод имеет в основе логику, отличную от логики методов прошлых поколений. Он оперирует иными понятиями и, таким образом, заставляет мыслить совершенно иными категориями. Здесь полностью меняется теория организации пространства.

Понятия и принципы этого метода сложны для понимания архитектора и дизайнера, обучавшегося на нашей с вами родине. Архитектурная школа прошлых лет основана на изучении статичных систем организации пространства. Для нашего брата архитектура с детства была “застывшей музыкой”. Этот факт является одной из главных причин столь заторможенного развития архитектуры в России. Собственно российская архитектурная школа на данный момент вообще остановилась в своем развитии и занимается попытками “подогнать” мировые стандарты эстетики под свои, уже ставшие историей, нецелесообразные методы. 

Поговорим лишь о двух, наиболее важных понятиях. Динамическая система и аттрактор. Остальные определения логически вытекают из них и, на данном этапе понимания метода, не требуются (ведь я пытаюсь рассказать о методе человеку, который воспитывался в вышеописанной среде).


Динамическая система — математическая абстракция, предназначенная для описания и изучения систем, эволюционирующих с течением времени.

Динамическая система представляет собой математическую модель некоторого объекта, процесса или явления.

Динамическая система может быть представлена в виде «чёрного ящика» с «входами» и «выходами». «Входы» представляют собой внешние (например, управляющие) воздействия на систему, а «выходы» — ответную реакцию системы (её поведение). При таком подходе, основная задача — это поиск управляющих воздействий, обеспечивающих требуемое поведение системы. (Вам ничего не напоминает?=)

Это наиболее полное определение, из тех что я нашел. Источник - Малинецкий Г. Г., Потапов А. Б., Подлазов А. В. Нелинейная динамика: подходы, результаты, надежды. М.: УРСС, 2006.

Интересно то, как определения из разных областей науки постепенно проникают друг в друга и в нашем случае из математики в архитектуру.

Динамическая система также может быть представлена как система, обладающая состоянием. При таком подходе, динамическая система описывает (в целом) динамику некоторого процесса, а именно: процесс перехода системы из одного состояния в другое.

Фазовое пространство системы совокупность всех допустимых состояний динамической системы. Таким образом, динамическая система характеризуется своим начальным состоянием и законом, по которому система переходит из начального состояние в другое.

Аттрактор совокупность внутренних и внешних условий, способствующих "выбору" самоорганизующейся системой одного из вариантов устойчивого развития. Другое определение – идеальное конечное состояние, к которому стремится система в своем развитии. Пространство внутри аттрактора, в котором каждая частица (система), туда попавшая, постепенно смещается в заданном направлении, называют "зоной аттрактора".
Пример: перераспределение железных опилок в поле действия магнита с ориентацией их на полюса. Аттракторы - структуры – то есть реальные формирования объективного мира, которые обладают набором оптимальных характеристик и к обретению устройства которых стремятся структуры менее совершенные, не выдерживающие давления со стороны среды в конкуренции с другими, себе подобными. (Очень сильно перекликается с теорией эволюции Дарвина, стоит лишь подставить вместо слова “структура” слово “вид”)

Для выяснения сущности этих понятий рассмотрим динамическую систему. Понятие динамической системы состоит из двух частей: понятия состояния (существенной информации о системе) и динамики (правила, описывающего эволюцию системы во времени). Эволюцию можно наблюдать в пространстве состояний (или фазовом пространстве), абстрактном пространстве, в котором координатами служат компоненты состояния. При этом координаты выбираются в зависимости от контекста. В случае механической системы это могут быть положение и скорость, в случае экологической модели  популяции различных биологических видов.

Точка или множество точек (например, петля, цикл), к которому стремится прийти система, называется аттрактором (от лат. attractio притягиваю). Другими словами, аттрактор это точка или некоторое множество точек, к которому стремится динамическая система с течением времени, как бы «забывая» начальные условия. Действительно, каковы бы не были начальные значения переменных системы, по мере развития динамического процесса, они будут стремиться к одним и тем же значениям или одним и тем же множествам значений аттракторам. Таким образом, аттракторы это геометрические структуры, характеризующие поведение в фазовом пространстве по прошествии длительного времени.
Одна и та же система может иметь несколько аттракторов. Если это так, то разные начальные условия могут привести к разным аттракторам. Множество точек, приводящих к некоторому аттрактору, называется его областью притяжения. Система с маятником имеет две такие области: при небольшом смещении маятника от точки покоя он возвращается в эту точку, однако при большом отклонении часы начинают тикать и маятник совершает стабильные колебания.
Свойства аттракторов задаются набором траекторий в пространстве n переменных состояния, которые зависят от времени как от параметра. В обычном аттракторе эти траектории простые (точка, окружность, эллипс и т.п.). Но ряд явлений сопровождается появлением траекторий запутанных, не похожих ни на точки, ни на кривые, ни на поверхности, имеющих вид «спутанных клубков», многослойных поверхностей. Такие аттракторы получили названия «странных аттракторов». Странность состоит в том, что, попав в область странного аттрактора, точка, соответствующая состоянию системы будет «блуждать» там и только через большой промежуток времени приблизится к какой-либо точке аттрактора. Поведение системы выглядит при этом хаотическим, а ее дальнейшее поведение сильно зависит от начальных условий.


(Уфимский Государственный Авиационный Технический Университет. Такую основу представляет собой курс лекций по Концепции Современного Естествознания.) 

  • Примером может служить Аттрактор Лоренца, который описан на множестве языков программирования, достаточно заглянуть на WIKI =)


Таким образом мы подходим к пониманию термина “морфинг” (morphing)Постепенное превращение объекта с одним набором характеристик в объект с совершенно другим набором.
Объект проходит N-ое количество фазовых состояний, в процессе чего постепенно теряет начальные характеристики и приобретает новые. Процесс может быть не линеен. А зависимость представлять из себя любой закон: математический, физический или биологический. Кроме того, процесс развития может быть не линеен и не постоянен.

воскресенье, 21 ноября 2010 г.

Многогранники (Regular Polyhedras)

Дорогие коллеги гассхоперовцы. Хочется поделиться с вами полезными вещами. Вчера проснулся с мыслью сделать правильный многогранник в GH. Пробовал-пробовал, но адекват так и не выходил. Все потому, что не догадался, что любой правильный многогранник строится по золотому сечению (Phi - golden ratio).  Но очень хороший человек подсказал, что такое уже проделывали до меня=) Я прошелся по его ссылкам и нашел дефы додекаэдра и икосаэдра. Поскольку созданы они были в первой версии GH я их обновил. На их основе создал Тетраэдр и Октаэдр. Все 4 дефа кластеризовал в батарейки. И проставил копирайты. Поскольку многогранники находились в свободном доступе, я их выкладываю здесь. Разбирайте =))
  • Для установки в GH кликнуть File ---> Special Folder ---> User Object Folder и вставить объекты в открывшуюся папку.
http://www.box.net/shared/cevmi2t63t

четверг, 18 ноября 2010 г.

Livestream channel

Watch live streaming video from reparametrize at livestream.com

Параметрическое, генеративное и интерактивное.

Когда мы с друзьями-студентами начали изучать это явление в архитектуре, мы гнались совсем не за методом, а скорее за абстрактной идеей. Но это происходило не спонтанно, а целенаправленно. Мы искали способы побороть те устои и сложившиеся принципы, которые преподает наша отечественная архитектурная школа.
Безусловно, они были хороши в свое время. Под собирательным "они" я подразумеваю методы "мастодонтов" архитектурной школы, сложившиеся в СССР и функционирующие по сей день. Но время совершает над любыми предметами, идеями и вообще вещами абстрактными и материальными акт эволюции.
Все имеет свойство устаревать и развиваться. Так происходит и с архитектурой. Логично допустить возможность этого. И безусловно интересно было бы пронаблюдать за этим процессом.
Метод должен обладать способностью адаптироваться к среде существования, и отвечать на "вызовы времени". Со временем претерпевают изменения как конструктивные схемы, так и материалы. Инженерная мысль тоже не стоит на месте. Вспомните слова ваших любимых кураторов:
-“Навес 30 метров? оО, Батенька, да вы под кайфом =)”
Думаю, все знают здание Аудиторио Тенерифе. С огромнейшим “клювом”, нависающим над всей постройкой. Автор - Сантьяго Калатрава, непревзойденный (пока еще) инженер-архитектор. Мы не можем игнорировать его достижения, но и не можем отрицать факт того, что когда-нибудь это может стать еще одним Парфеноном, или, на худой конец, какой-нибудь малоизвестной базиликой. (Ну кто может знать?=)
Метод, которым пользовался любой архитектор СССР, это вообще отдельная тема, и по объему скорее всего, претендующая на диссертацию.
Давайте разберемся в методе, который требует(!) называть себя современным. В методе параметрического проектирования.
Параметрическим он называется потому, что использует для получения конечного результата какие-либо аргументы.
Любой параметр может оказаться сложной системой, влияющей на сооружение (если уж мы рассуждаем об архитектуре и проектировании).
Пара́метр (от др.-греч. παραμετρέω «соразмеряю») — величина, значения которой служат для различения элементов некоторого множества между собой.
Предположим, что функциональная зависимость y от x не задана непосредственно y = f(x), а задана через промежуточную величину — t. Тогда формулы
  
дают параметрическое представление функции одной переменной. Если предположить, что обе эти функции φ и ψ имеют производные и для φ существует обратная функция θ, явное представление функции выражается через параметрическое как: 
и производная функции может быть вычислена как:
Параметрическое представление даёт такое важное преимущество, что позволяет изучать неявные функции в тех случаях, когда их приведение к явному виду иначе как через параметры, затруднительно.
  • Пример параметрической кривой: 
    Генеративный метод. Это название лично мне наиболее близко. Развитие архитектурной мысли связанно с раскрепощением. Современные конструкции не позволяют, разве что, заставить здание летать. Огромное количество всевозможных форм, как бионических, так и деконструктивистских, уже воспроизводились неоднократно.
    Суть этих процессов в создании любой формы посредством “пристрела” и последующей корректировки. То есть каждый архитектор, в момент создания своего шедевра, оценивал на глаз существующую ситуацию, делал пробный, так называемый, эскизный проект, затем учитывал все пожелания и ограничения, совершал доработку и, собственно, удалялся. Этот метод действовует и по сей день. На мой взгляд, лишь потому, что не существовало ни возможности, ни метода, ни инструмента, для создания системы (в нашем архитектурном случае постройки), которая имела бы свойство адаптироваться под внешние изменения (под архитектурный контекст). То есть саморегулирующейся системы. Безусловно, функциональность любой подобной постройки оставляет желать лучшего. Прежде всего потому, что функция, как и любая нематериальная вещь, эволюционирует. Изменяясь, она ломает и крушит все, что было с ней связанно. 
    WIKI англоязычная сообщает нам следующее определение:
    Генеративное искусство относится к искусству, которое было сгенерировано, сформировано или сконструировано в алгоритмической последовательности посредством использования систем заданных алгоритмов программного обеспечения, или аналогичных математических и механических или рандомизированных автономных процессов.
    Это определение диктует нам отношение к методу, как к исключительно сухому математическому расчету, машинному труду или, не имеющему ничего общего с творчеством, механическому процессу.
    Но это определение упускает несколько аспектов, которые являются главенствующими для нашего метода:
    Во-первых. Существует понятие творческого процесса, и хотя, на сегодняшний день, оно довольно размыто, мы можем выделить несколько общих тезисов во всех определениях.
    •    Творчество может проявляться на различных уровнях. Например, может быть заранее определена геометрия, но никак не заданы другие параметры (свет, звук, цвет, материал и т.п.).
    •    Творчество не обязательно создание чего-то нового. (А создание чего-то нового не обязательно творчество).   
    •     Творческий процесс нельзя разбить на составляющие и алгоритмизировать. То есть привести в систему.
      Таким образом, можно утверждать, что классическое отношение к творчеству здесь неприменимо. Необходимо принять за истину, что любой процесс является многокомпонентным. Главный вопрос: в каком количестве “слоев” происходит изобретение и прикладывается независимая человеческая составляющая. Чтобы дать конкретное определение, нас должна интересовать конкретная цифра - процентное соотношение созданного, скомпилированного, сформированного, выведенного на существующей основе или сгенерированного по отношению к использованному, существующему, произведенному автоматически или скопированному.
      Во-вторых. Генеративное искусство может развиваться в режиме реального времени, с применением обратной связи и генеративных процессов для создания собственных состояний. То есть метод имеет свойство развиваться сам. Он использует полученные состояния, отбирает из них наилучшие части и формирует таким образом новое поколение объекта творчества (проекта например). Подобный процесс был невозможен еще 10 лет назад, но об этом позже.
      То есть объект такого процесса приобретает  адаптивные характеристики метода.
      В-третьих. Генеративное искусство возникло лишь с появлением и развитием соответствующих технических возможностей, но это не значит что оно было создано посредством техники или сгенерировано. Это очередной, вполне закономерный этап развития культуры, науки и искусства, в котором все участники процесса (культура, наука, искусство и др.) стремятся ко все большей интеграции.
      Интерактивный метод. Воздействие на систему можно пронаблюдать, симулировать и спрогнозировать.

      Процесс симуляции позволяет намного глубже понять воздействие каких-либо факторов на объект исследования. Более того, как правило, симуляция является обязательной для предпроектного исследования. А в данном методе является чуть ли не основой. Современный инструментарий позволяет архитектору наблюдать влияние любых процессов на свое сооружение в режиме реал-тайм.
      Любое сооружение это не просто система, это конгломерат систем. Разного назначения, разного уровня важности, различной протяженности и структуры все они обязаны работать независимо друг от друга и в то же время обеспечивать одновременный доступ к ним.
      С развитием техники и технологий в жизни современного человека все большее место занимают компьютеры, робототехника и системы визуализации. Возможности человека использовать технику и технологии в повседневной жизни расширяются. Простейший пример этого домашний кинотеатр.
      Существуют и более сложные варианты. Например, система “умный дом”, которая объединяет все сети и проводки в одну сеть, подключаются к серверу, который обрабатывает все входящие/исходящие данные и, в то же время, является хранилищем информации, музыки, счетов, данных о покупках и расписании владельцев, а контроль осуществляется с переносных и стационарных консолей, расположенных по всему дому.

      С помощью подобных систем можно управлять всем спектром интерактивного пространства дома, от того какая музыка и из каких колонок играет в вашей ванной, вплоть до безналичного расчета, не вылезая из под машины во время ее ремонта.
      •  Макото Сэй Ватанабе в проекте Национального парламента представляет здание, не имеющее определенной формы. Каркас здания состоит из гибких элементов. Стягивая или освобождая их, задавая параметры каждого отдельного соединения, можно менять форму каркаса. 

      Степень изменяемости пространства регулируется только желанием владельца этого пространства. Захочет ли потенциальный клиент архитектора или дизайнера сделать всю стену вращающейся или ему нравится лестница, которая выдвигается из стены под действием датчика движения, вопрос исключительно его предпочтений.