Δημιουργώντας απίστευτα σχήματα

Εμπνευσμένος από την κυτταρική διαίρεση, ο Μάικλ Χάνσμαγιερ γράφει αλγόριθμους που σχεδιάζουν απίστευτα συναρπαστικά σχήματα και μορφές με εκατομμύρια προσόψεις. Κανείς δεν θα μπορούσε να τα σχεδιάσει με το χέρι, αλλά μπορούν να κατασκευαστούν -- και θα μπορούσαν να φέρουν την επανάσταση στον τρόπο με τον οποίον σκεφτόμαστε την αρχιτεκτονική μορφή.

Ως αρχιτέκτονας,
συχνά αναρωτιέμαι

ποια είναι η προέλευση
των μορφών που σχεδιάζουμε;

Τι είδους μορφές
θα μπορούσαμε να σχεδιάζουμε

αν δεν δουλεύαμε πλέον
με σημεία αναφοράς;

Αν δεν είχαμε προδιαθέσεις,
αν δεν είχαμε προκαταλήψεις,

τι είδους μορφές
θα μπορούσαμε να σχεδιάζουμε

αν μπορούσαμε
να απελευθερωθούμε

από την εμπειρία μας;

Αν μπορούσαμε να απελευθερωθούμε
από την εκπαίδευσή μας;

Πώς θα έμοιαζαν
αυτές οι πρωτόγνωρες μορφές;

Θα μας προκαλούσαν έκπληξη;
Θα μας κινούσαν την περιέργεια;

Θα τις απολαμβάναμε;

Αν ναι, πώς μπορούμε να δημιουργήσουμε
κάτι πραγματικά νέο;

Προτείνω να το αναζητήσουμε
στη φύση.

Λένε ότι η φύση είναι
ο μεγαλύτερος αρχιτέκτονας μορφών.

Και αυτό που εννοώ
δεν είναι να αντιγράψουμε τη φύση,

ούτε να μιμηθούμε τη βιολογία,

αυτό που προτείνω είναι
να δανειστούμε τις διαδικασίες της φύσης.

Μπορούμε να τις αποσπάσουμε
και να δημιουργήσουμε κάτι νέο.

Η βασική διαδικασία δημιουργίας
που εφαρμόζει η φύση, η μορφογένεση,

είναι η διαίρεση ενός κυττάρου
σε δύο κύτταρα.

Και αυτά τα κύτταρα
μπορεί να είναι είτε όμοια

είτε να διαφέρουν μεταξύ τους

μέσω της ασυμμετρικής
κυτταρικής διαίρεσης.

Αν αποσπάσουμε αυτή τη διαδικασία
και την απλοποιήσουμε όσο γίνεται,

θα μπορούσαμε να αρχίσουμε
με ένα φύλλο χαρτί,

μια επιφάνεια, να τη διπλώσουμε

και να χωρίσουμε την επιφάνεια
σε δύο επιφάνειες.

Εμείς θα επιλέξουμε
πού θα διπλώσουμε.

Και έτσι μπορούμε
να διαφοροποιήσουμε τις επιφάνειες.

Μέσα από αυτή
την απλούστατη διαδικασία,

μπορούμε να δημιουργήσουμε
μια εκπληκτική ποικιλία μορφών.

Μπορούμε τώρα
να πάρουμε αυτή τη μορφή

και να χρησιμοποιήσουμε
την ίδια διαδικασία

για να δημιουργήσουμε
τρισδιάστατες κατασκευές,

αλλά αντί να διπλώνουμε
πράγματα με το χέρι,

θα εισάγουμε αυτή την κατασκευή
στον υπολογιστή

και θα την κωδικοποιήσουμε
ως αλγόριθμο.

Έτσι, μπορούμε ξαφνικά
να διπλώσουμε τα πάντα.

Μπορούμε να διπλώνουμε
ένα εκατομμύριο φορές γρηγορότερα,

με εκατοντάδες παραλλαγές.

Και επειδή προσπαθούμε
να κάνουμε κάτι τρισδιάστατο,

δεν αρχίζουμε με μiα επιφάνεια
αλλά με έναν όγκο.

Έναν απλό όγκο, τον κύβο.

Αν πάρουμε τις επιφάνειες του
και τις διπλώσουμε

ξανά και ξανά και ξανά,

μετά από 16 επαναλήψεις,
μετά από 16 βήματα,

θα καταλήξουμε με 400.000 επιφάνειες
και με μια μορφή που θα μοιάζει,

για παράδειγμα, σαν κι αυτή.

Και αν αλλάξουμε το σημείο
όπου διπλώνουμε,

αν αλλάξουμε
τη σχέση διπλώματος,

αυτός ο κύβος θα μετατραπεί
σε αυτόν εδώ.

Μπορούμε να αλλάξουμε ξανά τη σχέση
διπλώματος για να φτιάξουμε αυτό το σχήμα,

ή αυτό το σχήμα.

Ελέγουμε λοιπόν τη μορφή

ορίζοντας τη θέση
όπου διπλώνουμε,

αλλά βασικά αυτό που βλέπετε
είναι ένας διπλωμένος κύβος.

Και μπορούμε να παίξουμε με αυτόν.

Μπορούμε να εφαρμόσουμε διάφορες σχέσεις
διπλώματος σε διαφορετικά σημεία

της μορφής ώστε να δημιουργήσουμε
τοπικές συνθήκες.

Μπορούμε να αρχίσουμε
να σμιλεύουμε τη μορφή.

Και επειδή το δίπλωμα
γίνεται στον υπολογιστή

είμαστε τελείως απαλλαγμένοι
από φυσικούς περιορισμούς.

Αυτό σημαίνει ότι οι επιφάνειες
μπορούν να τέμνονται μεταξύ τους,

μπορούν να γίνουν απίθανα μικρές.

Μπορούμε να διπλώσουμε με τρόπους
που διαφορετικά θα ήταν αδύνατοι.

Οι επιφάνειες μπορούν
να αποκτήσουν πόρους.

Μπορούν να τεντωθούν.
Να σκιστούν.

Και όλα αυτά αυξάνουν το εύρος των μορφών
που μπορούμε να φτιάξουμε.

Αλλά σε κάθε περίπτωση,
δεν σχεδίασα εγώ τη μορφή.

Σχεδίασα τη διαδικασία
που παρήγαγε τη μορφή.

Γενικά, αν κάνουμε μια μικρή αλλαγή
στη σχέση διπλώματος,

όπως βλέπετε εδώ,

η μορφή αλλάζει αναλόγως.

Αλλά αυτή είναι
μόνο η μισή ιστορία --

το 99,9 τοις εκατό των σχέσεων
διπλώματος δεν παράγουν αυτό

αλλά αυτό, το γεωμετρικό ισοδύναμο
του θορύβου.

Στην πραγματικότητα,
οι μορφές που έδειξα πριν έγιναν

μέσα από μακρές διαδικασίες
δοκιμής και σφάλματος.

Ένας πολύ αποτελεσματικότερος τρόπος
να δημιουργήσεις μορφές, βρήκα,

είναι η χρήση πληροφοριών
που περιέχονται ήδη σε αυτές.

Μια πολύ απλή μορφή σαν αυτή
στην πραγματικότητα περιέχει

πολλές πληροφορίες που μπορεί
να μην είναι ορατές στο ανθρώπινο μάτι.

Έτσι, για παράδειγμα, μπορούμε
να σχεδιάσουμε το μήκος των ακμών.

Οι λευκές επιφάνειες έχουν μακριές ακμές
ενώ οι μαύρες κοντές.

Μπορούμε να σχεδιάσουμε την επιπεδότητα
των επιφανειών, την καμπυλότητά τους,

πόσο ακτινωτές είναι --
όλες τις πληροφορίες που μπορεί

να μην είναι αμέσως ορατές σε εσάς,

αλλά μπορούμε να τις εμφανίσουμε,
να τις εκφράσουμε

και να τις χρησιμοποιήσουμε
για να ελέγξουμε το δίπλωμα.

Έτσι λοιπόν δεν ορίζω πλέον

μiα σχέση για να τη διπλώσω,

αντίθετα θεσπίζω έναν κανόνα,

έναν σύνδεσμο μεταξύ
μιας ιδιότητας της επιφάνειας

και του τρόπου που αυτή διπλώνεται.

Και επειδή έχω σχεδιάσει
τη διαδικασία και όχι τη μορφή,

μπορώ να τρέξω τη διαδικασία
ξανά και ξανά

για να παράγω μια ολόκληρη
οικογένεια μορφών.

Αυτές οι μορφές μοιάζουν πολύπλοκες
αλλά η διαδικασία είναι πολύ απλή.

Ξεκινάμε με κάτι απλό,

αρχίζω πάντα με έναν κύβο,

και πρόκειται για μια πολύ απλή μέθοδο --
κάνει ένα δίπλωμα

και το κάνει ξανά και ξανά.

Ας μεταφέρουμε λοιπόν
αυτή τη διαδικασία στην αρχιτεκτονική.

Πώς; Και σε ποια κλίμακα;

Επέλεξα να σχεδιάσω μια κολόνα.

Οι κολόνες αποτελούν
αρχιτεκτονικά αρχέτυπα.

Χρησιμοποιούνταν σε όλη την ιστορία
για να εκφράσουν ιδανικά

περι ομορφιάς, περί τεχνολογίας.

Μια πρόκληση για μένα
ήταν πώς να εκφράσω

αυτή τη νέα αλγοριθμική εντολή
σε μια κολόνα.

Άρχισα χρησιμοποιώντας
τέσσερις κυλίνδρους.

Μέσα από πολλούς πειραματισμούς,
αυτοί οι κύλινδροι

κατέληξαν τελικά σε αυτό.

Και αυτές οι κολόνες έχουν πληροφορίες
σε πολλές κλίμακες.

Μπορούμε να αρχίσουμε
να εστιάζουμε σε αυτές.

Όσο περισσότερο πλησιάζουμε, τόσο
πιο πολλά χαρακτηριστικά ανακαλύπτουμε.

Κάποιοι σχηματισμοί βρίσκονται σχεδόν
στο όριο της ανθρώπινης ορατότητας.

Και αντίθετα από
την παραδοσιακή αρχιτεκτονική,

έχουμε μία διαδικασία που δημιουργεί
τόσο τη συνολική μορφή

όσο και τις λεπτομέρειες της επιφάνειας
σε μικροσκοπικό επίπεδο.

Αυτές οι μορφές δεν μπορούν
να σχεδιαστούν.

Ένας αρχιτέκτονας που θα τις σχεδίαζε
με χαρτί και μολύβι

θα χρειαζόταν πιθανόν μήνες

ή ακόμη και έναν χρόνο
για να σχεδιάσει όλα τα τμήματα,

όλες τις προσόψεις, μπορείτε
να δημιουργήσετε κάτι τέτοιο μόνο

μέσω ενός αλγορίθμου.

Το πιο ενδιαφέρον ερώτημα είναι ίσως

αν μπορεί κανείς να φανταστεί
αυτές τις μορφές.

Συνήθως, ένας αρχιτέκτονας μπορεί
να οραματιστεί κάπως την τελική έκβαση

αυτού που σχεδιάζει.

Σε αυτή την περίπτωση,
η διαδικασία είναι ντετερμινιστική.

Δεν συμμετέχει καθόλου η τυχαιότητα

αλλά δεν είναι τελείως προβλέψιμη.

Υπάρχουν πάρα πολλές επιφάνειες,

πάρα πολλές λεπτομέρειες, δεν μπορούμε
να δούμε την τελική κατάσταση.

Οπότε αυτό δίνει
στον αρχιτέκτονα έναν νέο ρόλο.

Χρειαζόμαστε μια νέα μέθοδο ώστε
να εξερευνήσουμε όλες τις δυνατότητες

που υπάρχουν εκεί έξω.

Πρώτον, μπορούμε να σχεδιάσουμε
πολλές μεταβλητές μιας μορφής

παράλληλα και να τις αναπτύξουμε.

Και για να επιστρέψουμε
στην αναλογία με τη φύση,

μπορούμε να αρχίσουμε
να σκεφτόμαστε με όρους πληθυσμών,

μπορούμε να μιλήσουμε
για μεταλλαγές, για γενιές,

για διασταύρωση και αναπαραγωγή
ώστε να βρούμε ένα σχέδιο.

Και ο αρχιτέκτονας
πραγματικά μπαίνει στη θέση

του ενορχηστρωτή
όλων αυτών των διαδικασιών.

Αλλά αρκετά με τη θεωρία.

Σε κάποιο σημείο θέλησα
απλώς να μπω μέσα

σε αυτό το σχήμα, τρόπος του λέγειν,
αγόρασα αυτά τα κόκκινα και μπλε

τρισδιάστατα γυαλιά, πλησίασα
πολύ κοντά στην οθόνη

αλλά και πάλι δεν ήταν το ίδιο
με το να μπορώ

να κάνω μια βόλτα
και να αγγίζω πράγματα.

Οπότε υπήρχε μόνο
μία δυνατότητα --

να βγάλω την κολόνα
από τον υπολογιστή.

Γίνεται τώρα πολύ συζήτηση
για την τρισδιάστατη εκτύπωση.

Για μένα, ή για τον σκοπό μου
αυτή τη στιγμή,

εξακολουθoύν να υπάρχουν
πολλοί δυσάρεστοι συμβιβασμοί

μεταξύ αφενός της κλίμακας και αφετέρου
της ανάλυσης και της ταχύτητας.

Έτσι, αποφασίσαμε
να πάρουμε την κολόνα

και να την κατασκευάσουμε
ως πολυεπίπεδο μοντέλο

κατασκευασμένο από πάρα πολλά τμήματα,
τοποθετημένα κοντά το ένα πάνω στο άλλο.

Αυτό που βλέπετε εδώ
είναι μια ακτινογραφία

της κολόνας που μόλις είδατε,
ιδωμένης από πάνω.

Χωρίς εγώ να το ξέρω τότε,

καθώς είχαμε δει μόνο το εξωτερικό,

οι επιφάνειες συνέχιζαν
να διπλώνονται,

να μεγαλώνουν στο εσωτερικό της κολόνας,

κάτι που ήταν μια αρκετά
απροσδόκητη ανακάλυψη.

Από αυτό το σχήμα,
υπολογίσαμε έναν άξονα τεμαχισμού

και μετά δώσαμε αυτον τον άξονα
τεμαχισμού σε έναν κόπτη λέιζερ

για να παράγει --
και βλέπετε ένα τμήμα του εδώ --

πάρα πολλά λεπτά κομμάτια,
κομμένα ξεχωριστά, το ένα πάνω στο άλλο.

Και αυτή είναι μια φωτογραφία τώρα,
δεν είναι εικονογράφηση,

και η κολόνα με την οποία καταλήξαμε

ύστερα από πολλή δουλειά,
στο τέλος έμοιαζε εντυπωσιακά με αυτήν

που είχαμε σχεδιάσει
στον υπολογιστή.

Σχεδόν όλες οι λεπτομέρειες,
σχεδόν όλες

οι πολυπλοκότητες της επιφάνειας
διατηρήθηκαν.

Αλλά χρειάστηκε πολλή δουλειά.

Αυτή τη στιγμή υπάρχει
ακόμη τεράστια απόσταση

ανάμεσα στο εικονικό και στο φυσικό.

Χρειάστηκα αρκετούς μήνες
για να σχεδιάσω την κολόνα,

ο υπολογιστής όμως χρειάζεται
τελικά περίπου 30 δευτερόλεπτα

για να υπολογίσει
και τις 16 εκατομμύρια προσόψεις.

Το φυσικό μοντέλο,
από την άλλη πλευρά,

έχει 2.700 επίπεδα,
έχει πάχος ενός χιλιοστού,

ζυγίζει 700 κιλά, είναι φτιαγμένο
από ένα φύλλο που μπορεί να καλύψει

ολόκληρη αυτή την αίθουσα.

Και ο άξονας τεμαχισμού
που ακολούθησε το λέιζερ

ξεκινάει από εδώ και φθάνει
στο αεροδρόμιο και πάλι πίσω.

Αλλά γίνεται ολοένα και πιο δυνατό.

Οι μηχανές γίνονται ταχύτερες,
το κόστος μειώνεται,

και υπάρχουν κάποιες
υποσχόμενες τεχνολογικές εξελίξεις

πολύ κοντά στον ορίζοντα.

Αυτές είναι εικόνες
από την Μπιενάλε της Κουανγκτσόου.

Σε αυτή την περίπτωση, χρησιμοποίησα
πλαστικό ABS για να φτιάξω τις κολόνες,

χρησιμοποιήσαμε το μεγαλύτερο,
ταχύτερο μηχάνημα

και στο εσωτερικό έχουν ατσάλινο πυρήνα,
οπότε είναι δομικές,

μπορούν να σηκώσουν
βάρη για πρώτη φορά.

Κάθε κολόνα είναι ουσιαστικά
ένα υβρίδιο δύο κολονών.

Μπορείτε να δείτε
μια διαφορετική κολόνα στον καθρέφτη,

αν υπάρχει καθρέφτης
πίσω από την κολόνα

που δημιουργεί ένα είδος οφθαλμαπάτης.

Πού μας αφήνει λοιπόν αυτό;

Πιστεύω ότι αυτό το έργο μάς δίνει μια ιδέα για
τα πρωτόγνωρα αντικείμενα που μας περιμένουν

αν εμείς, ως αρχιτέκτονες, αρχίσουμε να
σκεφτόμαστε τον σχεδιασμό, όχι του αντικειμένου

αλλά μιας διαδικασίας
για την παραγωγή αντικειμένων.

Παρουσίασα μία απλή διαδικασία
εμπνευσμένη από τη φύση.

Υπάρχουν αμέτρητες άλλες.

Με λίγα λόγια,
δεν έχουμε περιορισμούς.

Αντίθετα, αυτή τη στιγμή
έχουμε διαδικασίες στα χέρια μας

που μας επιτρέπουν να δημιουργήσουμε
δομές σε κάθε κλίμακα

που δεν θα μπορούσαμε
να τις έχουμε ονειρευτεί καν.

Και, αν μπορώ να προσθέσω,
κάποια στιγμή θα τις δημιουργήσουμε.

Σας ευχαριστώ.
(Χειροκρότημα)