Архитектурная бионика

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Архитектурная бионика

Смысл существования всех видов искусств, в том числе и архитектуры, заключается в воплощении чувств. Архитектура не относится к свободным формам искусства. Ее назначение - создание пространственной среды жизнедеятельности.

Мы всегда стремились к комфортабельному жилью. Для нас всегда было важно чтобы место где мы живем, работаем, отдыхаем соответствовало нашему внутреннему мироощущению. Но, к сожалению, в силу определенных обстоятельств Советская стройка не могла дать нам того, чего мы хотели. Только недавно, а именно 10-15 лет назад наше общество смогло воочию убедится, что <хрущевки>, <корабли> и <свечки> это все таки не предел мечтаний. Сегодняшний день отчетливо показывает, насколько тогда наша страна отставала от мирового строительства. Теперь же мы с вами можем с легкостью воплотить наши мечты об идеальном доме в жизнь. Испокон веков великие умы зодчества ведут поиски новых архитектурных стилей. Начиная от Вавилонской башни и заканчивая архитектурными шедеврами Нового Парижа человечество искало, находило, воплощало. Опять искало, опять находило и опять воплощало. И так по кругу до бесконечности.

Сегодня миру известно много архитектурных стилей: романский, готика, ренессанс, барроко, романтизм, модерн, классицизм, неоклассицизм, бионика. Бесспорно, каждый из этих стилей по-своему интересен и достоин внимания. В этой статье я хочу рассказать об архитектуре в бионическом стиле. Бионика. От Гауди до:

Само понятие бионика появилось в начале двадцатого века. Что же оно значит?

В учебниках по архитектуре вы бы прочитали, что Бионика (от греч. bion - элемент жизни, буквально - живущий) - это наука, пограничная между биологией и техникой, решающая инженерные задачи на основе анализа структуры и жизнедеятельности организмов. Проще говоря, если вы вспомните Леонардо да Винчи, который пытался построить летательный аппарат с машущими крыльями, как у птиц, тогда сразу представите, что же такое бионический стиль.

Первые попытки использовать природные формы в строительстве предпринял еще Антонио Гауди. И это был прорыв! Парк Гуэля, или как говорили раньше <Природа, застывшая в камне>, Каза Батло, Каза Мила - ничего подобного избалованная архитектурными изысками Европа, да и весь мир, еще не видели.

Эти шедевры великого мастера дали толчок к развитию архитектуры в бионическом стиле. В 1921 году бионические идеи нашли отражение в сооружении Рудольфа Штайнера Гетеанум, и с этого момента зодчие всего мира взяли бионику на <вооружение>.

Со времен Гетеанума и до сегодняшних дней в бионическом стиле было построено большое количество как отдельно взятых зданий, так и целых городов. Сегодня современное воплощение органической архитектуры можно наблюдать в Шанхае - дом <Кипарис>, в Нидерландах - здание правления NMB Bank, Австралии - здание Сиднейской оперы, Монреале - здание Всемирного выставочного комплекса, Японии - небоскреб SONY и музей плодов.

С недавнего времени бионическую архитектуру можно увидеть и в России.

В 2003 году в Санкт-Петербурге по проектам архитектора Бориса Левинзона были построен <Дом Дельфин> и оформлен холл известной клиники <Меди-Эстетик>. Восприятие бионического пространства.

Что же такое сооружение в бионическом стиле?

Помните дизайн домов хоббитов в фильме <Властелин колец>? Конечно, в некоторой степени можно сказать, что эти дома построены по всем законам бионики, но, по правде говоря, режиссер фильма только лишь ограничился элементами органической идеи.

Первое впечатление о здании в бионическом стиле - постройки выбиваются из правильной геометрии. Природные формы объекта будят воображение. В бионике стены подобны живым мембранам. Пластичные и протяженные стены и окна выявляют направленную сверху вниз силу нагрузки и противодействующую ей силу сопротивления материалов. Благодаря ритмической игре меняющихся вогнутых и выпуклых поверхностей стен сооружений кажется, что здание дышит. Здесь стена уже не просто перегородка, она живет подобно организму.

Прав был Великий Антонио Гауди, сказав, что <Архитектор не должен отказываться от красок, а напротив использовать их для придания жизни формам и объемам. Цвет - это дополнение формы и самое яркое проявление жизни>. Только представьте, войдя в органическое здание, вы ощущаете себя погруженным в чудесный мир, наполненный светом прозрачного цвета. Цвет создает особый мир интерьера, оживляя и открывая материалы, просвечивающиеся под слоем краски. Цвет живет и движется по своим законам. Создается впечатление, что он влияет на усиление либо ослабление функций здания и пространства.

В бионическом строении благодаря постоянно меняющемуся балансу взаимодействия желаний и пространственных возможностей человек испытывает ощущение движения - в покое, и покоя - в движении пространства. Малейшее движение сдвигает баланс сил, благодаря чему меняется восприятие пространства. Постоянство и изменение, симметрия и асимметрия, защищенная интимность и широкая открытость существуют в хрупком равновесии. Заметьте, и в движении, и в покое всегда присутствует ощущение равновесия.

В своей сущности бионика, как архитектурный стиль, стремится создать такую пространственную среду, которая бы всей своей атмосферой стимулировала именно ту функцию здания, помещения, для которой последние предназначены. В бионическом доме спальня будет спальней, гостиная - гостиной, кухня - кухней.

Рудольф Штайнер говорил: <Духовный аспект создания бионических форм связан с попыткой осознать предназначение человека. В соответствии с этим архитектура трактуется как <место>, где раскрывается смысл человеческого бытия>.

Смысл существования всех видов искусств, в том числе и архитектуры, заключается в воплощении чувств. Архитектура не относится к свободным формам искусства. Ее назначение - создание пространственной среды жизнедеятельности.

Смысл существования всех видов искусств, в том числе и архитектуры, заключается в воплощении чувств. Архитектура не относится к свободным формам искусства. Ее назначение - создание пространственной среды жизнедеятельности. Человечество всегда стремилось к созданию комфортабельного жилья. Для нас было важно, чтобы место, где мы живем, работаем, отдыхаем, соответствовало нашему внутреннему мироощущению. Но, к сожалению, в силу определенных обстоятельств советская стройка не могла дать нам желаемого. Только недавно, а именно 10-15 лет назад наше общество смогло убедиться, что «хрущевки», «корабли» и «свечки» - это далеко не предел мечтаний. Сегодняшний день отчетливо показывает, насколько тогда наша страна отставала от мирового строительства. И только теперь появилась возможность с легкостью воплотить мечты об идеальном доме в жизнь. Испокон веков великие умы зодчества ведут поиски новых архитектурных стилей. Начиная от Вавилонской башни и заканчивая архитектурными шедеврами Нового Парижа, человечество искало, находило, воплощало. Опять искало, опять находило и опять воплощало. И так по кругу, до бесконечности. Сегодня миру известно много архитектурных стилей: готика, ренессанс, барроко, модерн, классицизм, бионика и другие. Бесспорно, каждый из этих стилей по-своему интересен и достоин внимания. Эта статья позволит читателю более подробно познакомиться с архитектурой в бионическом стиле. Бионика: от Гауди до … Само понятие «бионика» появилось в начале двадцатого века. Что же оно значит? Из учебников по архитектуре можно узнать, что бионика (от греч. bion - элемент жизни, буквально - живущий) - это наука, пограничная между биологией и техникой, решающая инженерные задачи на основе анализа структуры и жизнедеятельности организмов. Первые попытки использовать природные формы в строительстве предпринял еще Антонио Гауди, знаменитый испанский архитектор XIX в. И это был прорыв! Парк Гуэль, или как говорили раньше «Природа, застывшая в камне», восхитительная архитектура частных вилл Каза Батло и Каза Мила - ничего подобного избалованная архитектурными изысками Европа, да и весь мир, еще не видели. Эти шедевры великого мастера дали толчок к развитию архитектуры в бионическом стиле. В 1921 году бионические идеи нашли отражение в скульптурно-органическом сооружении Гетеанум, созданном по проекту немецкого философа Рудольфа Штайнера. С этого момента зодчие всего мира взяли бионику на «вооружение». Со времен Гетеанума и до сегодняшних дней в бионическом стиле было построено большое количество как отдельно взятых зданий, так и целых городов. Сегодня современное воплощение органической архитектуры можно наблюдать в Шанхае - дом «Кипарис», в Нидерландах - здание правления NMB Bank, Австралии - здание Сиднейской оперы, Монреале - здание Всемирного выставочного комплекса, Японии - небоскреб SONY и музей плодов. С недавнего времени бионическую архитектуру можно увидеть и в России. В 2003 году в Санкт-Петербурге по проектам архитектора Бориса Левинзона был построен «Дом Дельфин» и оформлен холл известной клиники «Меди-Эстетик». Восприятие бионического пространства Что же такое сооружение в бионическом стиле? В одном из популярных художественных фильмов наших дней - «Властелин колец» - искушенный зритель может увидеть некоторые бионические элементы. Речь идет об архитектурном стиле, в котором выполнены дома хоббитов. Безусловно, они не являются воплощением канонов и законов бионики. Здесь присутствуют лишь некоторые элементы органической идеи. Первое впечатление о здании в бионическом стиле - постройки выбиваются из правильной геометрии. Природные формы объекта будят воображение. В бионике стены подобны живым мембранам. Пластичные и протяженные стены и окна выявляют направленную сверху вниз силу нагрузки и противодействующую ей силу сопротивления материалов. Благодаря ритмической игре меняющихся вогнутых и выпуклых поверхностей стен сооружений кажется, что здание дышит. Здесь стена - уже не просто перегородка, она живет, подобно организму. Прав был великий Антонио Гауди, сказав, что «архитектор не должен отказываться от красок, а, напротив, использовать их для придания жизни формам и объемам. Цвет - это дополнение формы и самое яркое проявление жизни». Внутри органического здание возникает ощущение погруженности в чудесный мир, наполненный светом прозрачного цвета. Цвет особым образом меняет интерьер, оживляя и открывая материалы, просвечивающиеся под слоем краски. Цвет живет и движется по своим законам. Создается впечатление, что он влияет на усиление либо ослабление функций здания и пространства. В бионическом строении, благодаря постоянно меняющемуся балансу взаимодействия желаний и пространственных возможностей, человек испытывает ощущение движения в покое, и покоя - в движении пространства. Малейшее движение меняет восприятие пространства. Постоянство и изменение, симметрия и асимметрия, защищенная интимность и широкая открытость существуют в хрупком равновесии. Заметьте, и в движении, и в покое всегда присутствует ощущение равновесия. В своей сущности бионика, как архитектурный стиль, стремится создать такую пространственную среду, которая бы всей своей атмосферой стимулировала именно ту функцию здания, помещения, для которой последние предназначены. В бионическом доме спальня будет спальней, гостиная - гостиной, а кухня - кухней. Итак, сегодня мы лишь приоткрыли занавес, скрывающий тайны бионики - науки и архитектурного стиля, культуры и мироощущения. И в заключение хотелось бы процитировать Рудольфа Штайнера: «Духовный аспект создания бионических форм связан с попыткой осознать предназначение человека. В соответствии с этим архитектура трактуется как «место», где раскрывается смысл человеческого бытия».

2. Современное проектирование зданий: Архитектурная бионика

Бионика - это инновационный архитектурный стиль, берущий все самое лучшее от природы: рельефы, контуры, формы. Это архитектура будущего, которая в своей конечной цели стремиться к синтезу природы и современных технологий. Во всем мире идеи бионической архитектуры успешно воплощены известными архитекторами: небоскреб-кипарис в Шанхае, Сиднейская опера в Австралии, здание правления NMB Bank - Нидерланды, небоскреб SONY и музей плодов - в Японии.

В современном технократическом обществе стремительность жизни, огромные расстояния, активная работа, - приводит к тому, что у жителей крупных мегаполисов, таких как Москва, Санкт-Петербург практически не остается свободного времени для личной жизни. Для занятых, мобильных и деловых людей очень важен комфорт и уют собственного дома, квартиры. Это становится единственным местом, где человек может полноценно отдохнуть, расслабиться и отгородиться от суеты большого города. Бионическая архитектура обращена к человеку, внутреннее пространство такого здания положительно влияет на самочувствие, настроение человека, раскрывает его творческие способности.

Бионическая архитектура предполагает создание домов являющихся естественным продолжением природы, не вступающих с ней в конфликт. Бионическая архитектура в своем дальнейшем развитии стремится к созданию экодомов - энергоэффективных и комфортных зданий с независимыми системами жизнеобеспечения. Конструкция такого дома предусматривает комплекс инженерного оборудования. При строительстве используются экологически совместимые с человеком материалы и строительные конструкции. В идеале, дом будущего - это автономная самообеспечивающаяся система, органично вписывающаяся в природный ландшафт и существующая в гармонии с природой. Бионический стиль равнозначен по своему содержанию понятию экоархитектура и напрямую связан с экологией.

Рассматривая экологические проблемы, чаще всего подразумевают, прежде всего: качество воздуха, воды, почв, радиоактивный фон, шумовой фон, электромагнитные поля и т.д. Между тем, визуальная среда, с которой человек соприкасается каждый день, представляет собой такой же экологический фактор, как и упомянутые выше и имеет не меньшую степень важности.

Эта среда является одним из важных экологических факторов, учитывая тот факт, что 80 % информации человек получает посредством зрения. Неблагоприятная визуальная среда может вызывать у человека раздражение, привести к тяжелым психическим расстройствам и даже становиться причиной повышения агрессивности. Этой проблемой и ее решением занимается видеоэкология - новое научное направление, нацеленное на изучение видимой среды как экологического фактора. Основоположником видеоэкологии по праву считается В.А. Филин - доктор биологических наук, директор Московского Центра Видеоэкологии.

В современных крупных городах присутствует агрессивная визуальная среда, которую создают однотипные прямоугольные здания с гладкими поверхностями, с однообразными серыми оттенками. Окружающая визуальная среда не соответствует физиологическим нормам зрения. Однообразная визуальная среда провоцирует человека на агрессию, ученые говорят о возникновении «синдрома больших городов» в городах с однообразными типовыми постройками. Человек подавляется однообразием - развивается депрессии, астения, неврозы. Архитектура бионических сооружений, напротив разнообразна, в ней отсутствуют прямые линии и углы, она является естественным продолжением самой природы.

Бионическая архитектура тесно связана с теми проблемами, которые изучает видеоэкология, подобные архитектурные строения изначально предполагают взаимосвязь с природным ландшафтом. Формы, линии бионических сооружений дополняют ту местность, в которой предполагается строительство таких сооружений. Когда человек смотрит на подобное здание, у него не возникает чувства раздражения - глазу есть за что зацепиться.

Бионический стиль предполагает синтез природных форм и высоких технологий, а так как скорость современной жизни жителей крупных мегаполисов создает определенные параметры для жизненного пространства, одним из важных критериев качества современного жилья его функциональность и комфорт.

3. Архитектурная бионика -- новое направление в науке и практике архитектуры

За последние 20--30 лет мир стал свидетелем появления в архитектуре необычных форм, напоминающих формы живой природы. Можно встретить покрытия зданий, сходные с причудливыми поверхностями раковин моллюсков, купола, интерпретирующие контуры скорлупы птичьего яйца, прозрачные решетки -- структуры, уводящие к сложным переплетениям ветвей лесной чащи или скелетных остовов радиолярий.

В этих заимствованиях форм из живой природы сказалось не только желание найти новые средства выразительности, но и решить ряд насущных вопросов архитектуры, относящихся к областям экономики, техники, функции. Не случайно поэтому обращение архитекторов; инженеров, технологов к живой природе превратилось в широкое концептуальное движение в современной архитектуре. В разных странах оно получило различное название. В Советском Союзе в начале 1960-х годов ему было дано, как уже говорилось, название «архитектурная бионика» по аналогии с существующей тогда технической бионикой.

Название «бионика» восходит к греческому bios, означающему жизнь. Соединенное со словом электроника оно дало наименование новому направлению в науке». Кратко -- это отрасль науки, усилия которой направлены на исследование биологических систем и процессов, происходящих в живой природе, и на творческое использование их в технике.

Мир живой природы развивался и совершенствовался в течение многих миллиардов лет, выработав в себе целый ряд средств, которым аналогичны наши технические средства: радиолокационные приборы, летающие аппараты, оптические инструментнавигационные приспособления.

Инженеры воспользовались готовыми решениями природы и с успехом применяют их на практике в самых различных областях техники. Так, ученые обратили внимание на то, что медуза за несколько дней до шторма в океане начинает постепенно опускаться на дно. Стали выяснять причины. Оказалось, что у нее есть особое устройство, которое предупреждает о подобных изменениях в водной стихии. Советские ученые сконструировали по его подобию прибор «ухо медузы», заблаговременно информирующий моряков о приближении бури.

Или сложное явление в авиации -- флаттер -- ритмичное, не поддающееся регулированию колебание крыльев самолета, часто приводящее к их разрушению, особенно при повышенных скоростях. В процессе бионических исследований живой природы обнаружилось, что стрекоза давно «решила» этот технический вопрос: в ее крыльях имеются специальные подвески, предотвращающие флаттер.

То, что изучение «техники» природы может принести практическую пользу, уже не вызывает сомнений. Но интересна другая, познавательная сторона вопроса. Каким образом кажущаяся на первый взгляд далекой от техники живая природа стала для нее источником ценного накопления научного материала?

Философия диалектического материализма доказывает, что в мире все взаимообусловлено, нет вещей и явлений, которые бы не были связаны непосредственно или опосредованно между собой, нет непроходимых барьеров между живой и неживой природой, что существуют законы, объединяющие весь мир в единое целое и порождающие объективную возможность использования процессов и связей элементов живой природы в искусственно создаваемых технических системах.

Название науки «бионика» предложено американским ученым Джеком Стилом и принято на Первом симпозиуме по бионике, проходившем в г. Дайтоне (США) в 1960 г. В симпозиуме принимали участие советские ученые: А.И. Берг, Б.С. Сотсков и др.

Человек и мир живой природы биологически едины.

Ф. Энгельс в «Диалектике природы» пишет:

«... И так на каждом шагу факты напоминают нам о том, что мы отнюдь не властвуем над природой так, как завоеватель властвует над чужим народом, не властвуем над ней так, как кто-либо находящийся вне природы, -- что мы, наоборот, нашей плотью, кровью и мозгом принадлежим ей и находимся внутри ее, что все наше господство над ней состоит в том, что мы, в отличие от всех других существ, умеем познавать ее законы и правильно их применять» [1}.

Сходство по существу между человеком и остальным живым миром можно рассматривать не только в общем, но и в конкретном, техническом аспекте.

К. Маркс в «Капитале», в главе XIII «Машина и крупная промышленность» проводит прямую параллель между техникой природы и техникой, созданной человеком: «Дарвин интересовался историей естественной технологии, т.е. образованием растительных и животных органов, которые играют роль орудий производства в жизни растений и животных. Не заслуживает ли такого же внимания история образования производительных органов общественного человека, история этого материального базиса каждой особой общественной организации?» [2].

Не говорит ли приводимая Марксом аналогия о возможности полезного для человека изучения техники живой природы? Если есть сходство, то вполне естественно и влияние, и при этом не только использование т.д. За терминами же скрывается и связь по существу. Общность принципов и закономерностей для живых организмов и технических систем была убедительно доказана кибернетикой. Наш современник академик С.Л. Соболев отмечает: «Как известно, в кибернетике машиной называют систему, способную совершать действия, ведущие к определенной цели. Значит и живые существа, чело век, в частности, в этом смысле являются машинами».

Не так уж неправ был великий французский математик (в философии -- дуалист) Р. Декарт, живший 300 лет назад, когда он сравнивал человека с машиной. Лишь общий уровень знаний того времени и механический подход к решению вопроса взаимодействия в человеке идеального («духа») и материального («тела») делает его гипотезу исторически ограниченной 2. Необходимо также учесть, что мы сравниваем человека с современной машиной, не зная, какими станут машины будущего.

Интересующие бионику закономерности в живой природе, в отличие от чисто биологических или биохимических процессов, можно назвать техническими.

Бионика занимается, например, «механизмами», средствами, которые помогают живому организму видеть, слышать, чувствовать, преодолевать силы сопротивления, тяжести и т.д.

Несомненно, что процесс использования этих средств -- процесс творческий, приспособляющий известные закономерности живой природы к потребностям техники.

Рождение современной бионики было подготовлено развитием биологии, химии, физики, механики, математической логики, кибернетики и т.д. Особое место здесь занимает математическая логика -- одно из средств, позволяющих связывать в количественных и качественных отношениях явления живой природы с явлениями в технике и в архитектуре.

Математическая логика, родоначальником которой считается Аристотель, представляет собой математическое символизирование форм человеческого мышления -- суждений, умозаключений, силлогизмов.

Рис. 1. Некоторые результаты технической бионики а - поиски гидравлических форм в живой природе для строительства подводных аппаратов; б -- моделирование кожи дельфина; А -- структура кожи дельфина в разрезе (1 -- эпидермис; 2 -- наружный слой кожи; 3 -- внутренний слой кожи; 4 -- губчатое вещество); Б -- искусственная модель кожи дельфина (1 и 3 -- слои тонкой резины; 2 -- толстая резина: 4 -- жесткая основа, например судно; 5 -- выступы)

В.И. Ленин отмечал: «Самые обычные логические «фигуры» -- суть ... самые обычные отношения вещей» [3] . Это означает, что формы человеческого мышления есть не что иное, как отражение процессов, про исходящих в объективном мире, поэтому математическая логика в итоге облекает в математические сим волы («фигуры») отношения и связи компонентов объективного мира -- природы и мышления.

Метод архитектурной бионики -- механизм познания и практической реализации взаимосвязи архитектуры и живой природы

Исторический подход к изучению живой природы с архитектурными целями изменялся в соответствии с потребностями и переменами в стилевых направлениях архитектуры. Как выглядит метод архитектурной бионики сегодня?

Представьте себе раковину в руках архитектора. Если ее увеличить в тысячу раз, она чем - то напоминает архитектурные формы -- покрытие над большим стадионом, цирком, концертным залом: такое же складчатое образование, но чем-то неуловимым привлекательнее, изящнее, живописнее. В чем дело? Почему раковина кажется совершеннее по форме, чем покрытие над стадионом? Нельзя ли эту красоту перенести в архитектуру? А может быть, за этой красотой, за этой гармонией скрывается и что - то полезное? Вполне возможно! В живом мире -- множество интересных форм, но как к ним подойти, с чего начать, чтобы обнаружить, изучить, оценить и правильно использовать то, что нам нужно, что полезно для архитектуры? На эти вопросы должна ответить архитектурно - бионическая методика исследования при родных форм.

Метод архитектурной бионики -- это своеобразный "механизм", который помогает, с одной стороны, сделать эффективными научные результаты архитектурно - бионических исследований, что способствует их быстрейшей реализации в архитектурной практике, с другой, формирует основу для преодоления встречающихся различных извращений, дискредитирующих архитектурно - бионические идеи.

Что же мы подразумеваем под методом? Об этом нужно заранее сказать в связи с наличием различных его трактовок.

Известно, что метод, взятый на вооружение для достижения той или иной поставленной цели, -- это порядок действия, отражающий (но не копирующий) суть исследуемых процессов, их содержание. Содержание контролирует также границы метода.

Метод -- это система с обратными связями: содержание явления механизм метода. Отсюда, чем глубже познаются явления, тем совершеннее становится метод: метод динамичен и не может быть догматизирован.

А вот что говорил по поводу взаимосвязи содержания и метода великий немецкий поэт, философ , натура лист Гёте : " Метод без содержания ведет к пустому умничанию. Содержание без метода-- мечтательство".

Вместе с тем метод не тождествен содержанию (и по методу нельзя давать определение науке, хотя сам метод может стать объектом науки).

Об этом, на ошибке, например Н. Винера, пишет М. Сетров: "... создав абстракцию машины и обнаружив, что под эту абстракцию подходит организм, некоторые кибернетики заявляют, что между машиной и организмом нет разницы, имея в виду при этом уже конкретную машину.

Метод в отличие от объективного явления, например живой природы, -- всегда абстракция. Следовательно, не научной была бы трактовка объективных законов развития живой природы, как "метода развития". Та кое понимание возможно лишь в Смысле абстрагированного человеческим мышлением действий законов развития живой природы.

Метод архитектурной бионики, как, впрочем, и сама бионика, историчен. Вначале люди познавали внешние (общие) признаки явления, отсюда на заре формирования человечества появляется в архитектуре, как уже говорилось, подражание формам живой природы и строительной деятельности животных. (Возможно, это было и не подражание, а проявление сходной с животными сущности человека, однако, суть дела от этого не менялась).

В египетской архитектуре отмечалось активное применение законов образования форм живой природы (цветы и стебли растений папируса, лотоса в капителях и колоннах), например, с изобразительными целями. Позже зодчие Египта, а затем и античной, Древней Греции стали осваивать природные формы, имея в виду не только изобразительные, но и конструктивные задачи. Иначе говоря, они стали глубже проникать в процессы живой природы.

Взять, например, историю изучения скорлупы куриного или вообще птичьего яйца. К ней обращались еще в старине. Известный зодчий раннего Возрождения Брунеллеско, создавая купол Флорентийского собора, освоил законы геометрии скорлупы яйца. Одновременно через геометрию он перебросил мостик к его конструкции, к тектонике, т.е. освоил красоту механической работы конструкции.

То же самое произошло при проектировании Планетария в Москве: архитекторы М. Барщ и М. Синявский использовали природную форму яйца в геометрически - тектоническом плане (1927--1929).

В настоящее время бионики, изучая форму птичьего яйца, переходят к более глубокому анализу. Они проникают в происхождение " технологии " производства и пытаются решить вопросы -- откуда такая форма, с чем она связана? А производство яйца есть как бы миниатюрная фабрика, на конвейерной линии которой создаются в единстве форма, конструкция и функции живого организма. Принципы производства яйца пытаются изучить инженеры, чтобы затем внедрить их в технологию производства строительных конструкций.

Изучается структура скорлупы яйца. Оказывается, < го она состоит из семи слоев. Каждый слой имеет свое функциональное назначение. В результате -- скорлупа яйца предохраняет живой, развивающийся организм от различных неблагоприятных атмосферных воздействий. В то же время она позволяет зародышу потреблять необходимую норму влаги, ассоциированной из атмосферы, дышать, осуществлять обмен веществ и т. д. Скорлупа не пропускает снаружи воду, но в обратном направлении способна отдавать излишки влаги -- она дышит. Здесь -- полупроводниковый принцип. Вот так в комплексе изучается эта форма. Не только ее геометрия, красота, но и технология, конструкция и другие принципы ее формообразования. На базе этих знаний совершенствуется и метод исследования птичьего яйца и других природных структур.

В наше время есть тенденция привлечь в архитектуру для решения ее творческих проблем методы точных наук, например математики и кибернетики. В принципе это не противопоказано, так как трудно резко отделить одно явление в мире от другого . Но здесь не может быть подмены этими методами собственно творческого метода в архитектуре , а отдельные попытки такого рода.

Каждый сформировавшийся метод, касается ли это науки или художественного творчества, имеет тенденцию не к выходу в другие области знания и деятельности, а к "эгоцентризму", к совершенствованию самого себя.

Однако существуют методы, ближе или дальше от стоящие один от другого. В этом отношении метод архитектурной бионики весьма близок к методу архитектурного творчества, поскольку они связаны между собой весьма родственными процессами формообразования. Кроме того, здесь помогает и синтетичность архитектурной бионики, имеющей дело с комплексными, сгармонизированными системами живой природы, в которой неразрывно слились физические свойства структур с функцией жизнедеятельности и с красотой ее форм. Оценка последней связана с исторически закономерным процессом эстетического освоения человеком форм живой природы и использование законов красоты живой природы в различных областях творческой деятельности человека.

4. Основные принципы архитектурно-бионического моделирования

4.1 Общее понятие модели в архитектурной бионике

В.А. Штофф пишет, что слово "модель" произошло от латинского слова "modulus", что означает: мера, образ, способ и т.п. Его первоначальное значение было связано со строительным искусством.

Обычно понятие модели употреблялось для обозначения образца, прообраза или вещи, сходной с другой вещью. Сейчас модель употребляется в качестве научного понятия в математических , технических , естественных и социальных науках , в искусстве , архитектуре , бионике , кибернетике и т.п.

Процесс моделирования связан со спецификой научного мышления, не отрицающего объективных законов существования мира. В живой природе имеет место самомоделирование живых видов, являющееся в большей мере выражением законов живой природы, но оно не абсолютно, учитывая все прогрессирующее вмешательство человека в жизнь живой природы.

Объективно процесс моделирования возникает и используется в трех направлениях мыслительной и практической деятельности человека.

Первое направление использования моделирования -- выражение одной теории через другую, которая обладает структурным подобием (изоморфностью) по отношению к первой, что, например, характерно для абстрактно - математических методов моделирования.

Теория архитектурно - бионического моделирования также изоморфна по отношению к общей теории моделирования, поскольку она интерпретирует структурную схему общей теории моделирования и пользуется ее основными понятиями. Ей мы будем следовать и в нашем анализе, вскрывая, однако, специфику архитектурно - бионического моделирования и конкретизируя его в профессиональном аспекте.

Весь процесс архитектурно - биологического синтеза (гармоничного соединения законов формирования архитектуры и живой природы), осмысливаемой теоретически, также есть процесс изоморфного моделирования -- сопоставления и нахождения " точек соприкосновения " между биологической и архитектурно - бионической теориями, отражающими объективные процессы, происходящие в живой природе и в архитектуре. Изоморфна теория архитектурной бионики и по отношению к общей теории бионики: первая моделирует общие законы второй.

Второе направление использования моделирования -- отражение в мысленной или физической форме объективной реальности. В этом значении модели применяются в архитектурной бионике, например на стадии воспроизведения биологических объектов, что является лишь первым этапом архитектурно - бионического моделирования и называется биологическим моделированием.

Еще в древности развитие науки и философии сопровождалось созданием наглядных картин , образов действительности, воспроизводящих явления в космосе или микромире (модель Птолемея, показывающая вращение "мира" вокруг неподвижной Земли; представления Демокрита, Эпикура об атомах, их круглой или крючкообразной форме и т.д.). Такие модели отличаются от математической формализации явлений тем, что они стремятся раскрыть действительность в ее же готовых формах, хотя такие модели не лишены абстрактной формализации и не свободны от субъективности мышления.

Третье направление использования моделирования предполагает изображение одной области явления с пoмощью другой, более изученной, привычной, легче понимаемой. Например, физики ХУШ в. пытались изобразить оптические и электрические явления посредством механических, или сравнивали электрический ток с течением жидкости по трубам, строение атома со строением солнечной системы и т.п. Такое направление моделирования сливается с понятием о физической аналогии. Поэтому подобные модели часто называют моделями - аналогами (или аналоговыми моделями), независимо от того, воображаемые они или реальные.

Указанные направления моделирования и их смысловые значения можно представить в виде двух групп моделей: моделей научного представления mi, обозначающих конкретный образ изучаемого объекта или объектов (атом, молекула, хромосома), в которых отображаются реальные или предполагаемые свойства, строение и другие их особенности, и аналоговых моделей.

Этих двух групп моделей для решения научных и практических задач бионики явно недостаточно. Задача бионики синтезировать два явления -- живую природу и технику, а архитектурной бионики -- живую природу и архитектуру. Поэтому появляется необходимость включения в обиход третьей группы -- синтетических моделей (СМ).

Если рассматривать применение указанных трех групп моделей (M 1, M 2 и СМ) в архитектурной бионике на фоне проводимых научных исследований (которые нельзя отождествлять с процессом моделирования), то получится следующая картина.

Схема 1. Структура моделирования

7 -- модели; 2 -- проектные (предвещественные); 3 -- идеальные (мысленные); 4 -- эскизные; 5 -- проектные задания; 6 -- технический проект, рабочие чертежи; 7 -- вещественные (материальные ); 8 -- образные (иконические ); 9 -- знаковые (символические ); 10 -- смешанные (образно-знаковые); 11 -- изобразительные ; 12 -- действующие , функционирующие; 13 -- смешанные; 14 -- гипотетические модели: модели - аналоги (модели памяти), модели идеализации (общие представления), формально-структурные модели, рисунки; 15 -- функциональные отношения: логико-математические структурные модели взаимосвязи функции, формы, экономики; технические и др.; 16 -- схемы, графы, чертежи, графики; 17 -- формально-геометрические подобные модели, афинные преобразования, плотные упаковки, макеты, муляжи, слепки с форм природы; 18 -- физически подобные (конструкция, материал, организация пространства), функционально-подобные (механические изменения пространства, обмен энергии -- влаго-газообмен, авто регуляция биохимического режима, инсоляция), живые модели, комплексные синтетические модели; 19 -- исследование и изображение отдельных связей, геометрия и конструкции (закономерности тектоники ), формы и размерности (пропорции), функция и формы (симметрия, асимметрия, ритмы) и др.

Обращение к живой при роде происходит на основе знаний архитектурной проблематики и сводится к изучению общих закономерностей развития живой природы, ее форм и технических средств с целью отбора полезных явлений для архитектуры. Сам процесс отбора неизбежно сопровождается умозрительными, а в необходимых случаях и другими видами предварительного моделирования (математического и т.д.) -- этап "бионического "моделирования.

Выявленные закономерности или отобранные средства и формы живой природы подвергаются дополнительному, более точному анализу и моделированию, например форм живой природы с целью проведения экспери ментов. Здесь же могут быть использованы модели научного представления (Л / L), а также аналоговые модели в том смысле, как их понимают в общей теории моделирования (М 2).

Переход к архитектурно - бионическому моделированию осуществляется на этапе решения собственно архитектурных задач -- вначале в принципиальном виде (например, моделирование какого-либо типа форм, потенциально способных участвовать в решении архитектурных задач), а затем на предпроектной стадии, в типологической форме (например, покрытие для бассейна, высотное здание). Этот этап моделирования можно назвать синтетическим (СМ).

4.2 Гармония формообразования в архитектуре и в живой природе

Единство функции и формы - объективная основа гармонии

Понятие гармонии сложилось в античное время как характеристика определенного, упорядоченного состояния мироздания, окружающей человека живой природы.

Смена времен года, дня и ночи, определенные периоды цветения растений, цикличность роста и развития живых организмов, их умирание и возрождение привели к таким понятиям, как ритмы, симметрия -- асимметрия, пропорции, тектоника и др., ставшие в процессе развития искусств, архитектуры основными средствами гармонизации форм как выражения единства объективно-субъективных законов художественного творчества. В сфере интересов архитектурной бионики находится и этот аспект изучения живой природы с архитектурными целями.

Объективной основой гармонии в живой природе и архитектуре является взаимодействие функции и формы. Проблема функции и формы в утилитарном плане в архитектуре заключается в том, чтобы найти такое соответствие формы (технических средств формообразования), которое бы наиболее полно обеспечивало функционирование архитектурного объекта, т.е. удовлетворение определенных социальных потребностей человека.

Здесь могут быть различные качественные уровни обеспечения функционирования.

В диапазоне качества функционирования архитектурного объекта возможны различные варианты взаимодействия функции и формы, возникающие в связи с адаптацией архитектуры к разнообразным условиям формирования ее объектов.

В известные архитектурно-исторические эпохи на проблему соотношения функции и формы складывались свои взгляды, выразившиеся в концепциях "функционализма" и "формализма".

Мы не задаемся целью решить все научные вопросы, касающиеся взаимосвязи функции и формы в архитектуре, однако изучение аналогичных отношений в живой природе, думается, поможет пополнить наши познания об этой сложной системе.

Живая природа открывает нам законы гармонии взаимосвязи функции и формы. Их конкретные образы могут и не совпадать с архитектурными, хотя есть прецеденты и обратного (например, постройки человека и животных). Вместе с тем известно, что любой принцип или закон может проявляться в разнообразных конкретных видах, что дает основание пользоваться законами, общими для архитектуры и живой природы.

Проблема гармоничного взаимодействия функции и формы приводит нас к широко сейчас изучаемому понятию системности и целостности.

Обратимся к существу понятия функции и формы и к их трактованию в архитектуре и живой природе.

Как известно, в жизни не может быть функции без формы, а формы без функции. Однако существуют и относительно самостоятельные закономерности развития и функции, и формы, на стыке которых возникают противоречия, заставляющие искать пути их разрешения и на уровне творческого процесса архитектора, и на уровне строительной технологии.

В философии и архитектуре рассматривается взаимосвязь "содержания" и "формы". Мы затронем этот вопрос лишь в той мере, в какой это необходимо, чтобы перейти к понятию функции, родственной, но не тождественной содержанию.

Так, понятие функции приближает нас к пониманию объективных законов движения, развития, функционирования, без чего невозможно говорить о целостности и гармонии, в то время как понятие содержания более статично и необязательно включает в себя формулировку развития, движения и цели. Функция же подразумевает также и цель -- целесообразность действия. Соотношение же ее с формой вскрывает и процесс ее матереализации, т. е. фактически технологию создания материальной формы -- создания продукта, который, по выражению К. Маркса: "... есть потребительная стоимость, вещество природы, приспособление к человеческим потребностям посредством изменения формы " [1, т. 23].

Исследование взаимосвязи функции и формы -- это в итоге рассмотрение деятельности и ее физического результата. Однако в этой связи понятие формы может быть представлено в трех видах: собственно форма, структура и пространство. Такое подразделение понятия формы важно и с точки зрения строительной технологии , поскольку характеризует различные уровни использования ее средств.

Форма, структура, пространство являются однопорядковыми категориями, выражающими (в совокупности со временем) способ существования материи, включающей также зависимость геометрических характеристик материальной формы, структуры и пространства от физических свойств материи. Однако между ними есть и различия. Если понятие пространства как бы поглощает понятие формы и структуры в отношении придания ему смысла -- способа существования материи, то форма, индивидуализируя понятие пространства, трактуется как внешний вид содержания, очертание предмета, а структура -- как внутренняя форма. В архитектуре (как в живой природе) эти понятия конкретизируются и связываются с материальным воплощением их в жизнь. И здесь разделение понятия формы, структуры, пространства начинает приобретать не только понятийный, но и реальный смысл, который дает возможность применить в определенных пределах различные трактовки формы, структуры, пространства. Вместе с тем в жизни все это сливается в одно нераздельное целое.

Рассматривая материальные выражения функционирования, мы оперируем взаимосвязью функции с формой, которая представляет здесь и структуру, и пространство. Вместе с тем, по мере надобности, осуществляется переход от функции непосредственно к структуре и пространству. Понятие формы в архитектуре остается все же обобщающим символом выражения законченности того или иного процесса, или его этапа, средством приведения множества (элементов архитектуры) к целому. В этом контексте структура выступает как процесс на пути становления формы, а пространство -- как множество связанных между собой форм. Форма оказывается как бы средним звеном между структурой и пространством. Однако весь процесс синтезирования отдельных элементов архитектуры принято называть в теории архитектуры формообразованием. С целью сокращения мы будем пользоваться для обозначения этих связей обобщенным символом МФСП (материальная форма -- структура -- пространство).

Чтобы придти к реальному процессу гармонизации, интересно проследить различие в эффекте результативности функции и формы.

Функция изменяется по иерархическому закону, отчасти к целому, к постепенному формированию присущего им (архитектуре, живой природе и т. д.) основного назначения, поведения и т. д.

Поэтому функция, по словам советского философа и биолога М.И. Сетрова, может быть охарактеризована как "отношение части к целому, при котором само существование или какой-либо вид проявления части обеспечивает существование или какую-либо определенную форму проявления целого", и, добавим, без целого элементарные функции не могут проявляться как функции объема.

Если говорится о функции жилой комнаты, то имеется в виду и функция квартиры. Функция последней понимается лишь в связи с жилым домом, дом -- с микрорайоном, последний - с жилым районом, а жилой район -- с городом. Без функции жилой ячейки не может иметь место существование никакой другой выше ее стоящей по иерархической лестнице функционирующей системы (так же, как без функции живой клетки теперь уж, на современном уровне эволюции, нельзя говорить о функции организма. Одноклеточные же организмы тоже не существуют самостоятельно, а входят в популяции и т. д.). Функция архитектуры как общественного явления наиболее ярко проявляется на уровне жилого района, города, расселения.

Форма (МФСП) же, наоборот, если ее абстрагировать от функции, в своем развитии подчиняется закону сложения (вычитания), поскольку МФСП может существовать по частям, может делиться, дробиться и каждая часть осуществлять свою функцию независимо от другой: рост здания в процессе строительства, рост организма, образование пород земли.

5. Экологические вопросы архитектурной бионики и проблема гармонии архитектурно-природной среды

5.1 Регуляция среды в живом мире

Исследования вопросов регуляции среды в живом мире дают материал для его непосредственного использования в градостроительных комплексах.

Устойчивость экосистем, внутрипопуляционные отношения, процессы рождения и гибели организмов, темп и энергетика популяций существенно зависят от плотности популяции -- отношения количества организмов к единице занимаемой ими площади или пространства.

В литературе имеется множество примеров влияния плотности популяции на плодовитость особей, причем это влияние не связано с кормовой обеспеченностью. В частности, при высокой плотности популяции размножение может тормозиться из-за недостатка естественных убежищ или мест гнездования, яйцекладки и т.п. Например, у большой синицы при плотности меньше одной пары на 1 га на одно гнездо приходится 14 птенцов; когда же плотность достигает 12 пар на 1 га, выводок составляет менее 7 птенцов [4].

Среди факторов, влияющих на смертность, обычно рассматриваются независимые от плотности и зависимые от нее. При увеличении плотности ускоряется распространение инфекционных заболеваний и размножение паразитов, что приводит к увеличению смертности [6]. Интерес биологов привлекает природа так называемых шоковых заболеваний, которые возникают, если плотность популяции достигает некоторого критического уровня. Многие исследователи рассматривают шоковые заболевания как определенную приспособительную реакцию, возникшую в ходе эволюции и позволяющую предотвратить чрезмерные плотности популяции, за которыми могла бы последовать длительная депрессия или даже гибель популяции. В качестве непосредственной причины шоковых заболеваний обычно указывают перенаселение и недостаток кормов [4].

На смертность также влияют и другие факторы, в частности подвижность организмов, пол, возраст, а также катастрофические изменения физико-химических параметров среды обитания.

К проблематике устойчивости относится, в частности, изучение территориального поведения живых организмов.

Существо такого поведения заключается в следующем. В период занятия территории каждый участок ее имеет некий "центр", во все стороны от которого хозяин, занимающий этот участок, проявляет известное "давление", ослабевающее по мере удаления от центра. В результате территориального поведения отдельных особей граница между соседними территориями перемещается до тех пор, пока давление с обеих сторон не выравнивается. Наглядная и более углубленная интерпретация этого явления отражена на рис. 13 [5]. Здесь показаны графические модели взаимодействия двух смежных бактериальных колоний при их контакте в культуре; в частности, при одинаковой скорости их радиального роста граница контакта является прямолинейной (I); при постоянных, но различных скоростях роста граница контакта между взаимодействующими колониями является дугообразной (II--IV).

Анализ графических моделей позволяет также сделать следующие выводы: 1) при полном "поглощении" одной из двух смежных колоний обе колонии имеют форму круга; 2) чем больше расстояние между колониями, тем больше поглощенная колония "успевает вырасти"; 3) диаметр поглощенной колонии равен тому диаметру, который она имела бы, если полностью прекратила свой рост в момент соприкосновения со смежной колонией; 4) геометрический центр поглощенной колонии смещается от ее истинного (начального) центра на величину, равную половине ее радиуса.

В специальной литературе отмечается, что среди экологов распространены две точки зрения относительно функции территориального поведения. Некоторые ученые полагают, что эта функция выполняет роль регулятора численности живых организмов; другие считают, что она повышает вероятность отдельного организма выжить и оставить потомство.

Территориальное поведение проявляется у всех живых систем на каждом уровне их биологической организации. Некоторые функциональные особенности такого поведения можно проиллюстрировать следующими примерами.

Исследователями повсеместно отмечаются взаимосвязь выживаемости отдельных организмов и их удаленности от ближайших соседей того же вида. Например, проростки подорожника, которые возникают на близком расстоянии от укоренившихся растений подорожника, выживают реже, чем более удаленные [5]. Почти аналогичная ситуация возникает с гнездами большой синицы [4], которые при близком расположении одного к другому чаще подвергаются разорению. Интересны наблюдения, связанные с изучением влияния территориального размещения колоний микроорганизмов на их геометрические размеры. Так, колония фагов обладает наибольшими размерами (диаметром, площадью), если поблизости от нее нет других колоний. Размеры соседствующих колоний статистически значимо меньше размеров одиночных колоний, причем, чем больше на занятой территории соседствующих колоний, тем меньше размеры каждой из них [4].

Одним из примеров территориального поведения растений является размещение микрогруппировок хвощей. Опыты показали, что при совместном размещении обоих видов хвощей взаимно сокращается их численность, увеличивается расстояние между побегами одного и того же вида, а также уменьшаются их средняя высота и вес. Результаты исследования сопряженности между побегами хвощей обоих видов указывают на случайный характер их сочетания в пределах наблюдаемой территории.