Принципы формирования архитектурного пространства на основе биоподходов

Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

05.23.20 - Теория и история архитектуры, реставрация и реконструкция историко-архитектурного наследия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата архитектуры

ПРИНЦИПЫ ФОРМИРОВАНИЯ АРХИТЕКТУРНОГО ПРОСТРАНСТВА НА ОСНОВЕ БИОПОДХОДОВ

Денисенко Елена Владимировна

Нижний Новгород - 2013



РАБОТА ВЫПОЛНЕНА В ФГБОУ ВПО «КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Научный руководитель Айдарова Галина Николаевна доктор архитектуры, профессор

Официальные оппоненты:

Кармазин Юрий Иванович доктор архитектуры, профессор

ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный архитектурно-строительный университет», профессор кафедры теории и практики архитектурного проектирования

Вавилова Татьяна Яновна кандидат архитектуры, доцент

ФГБОУ ВПО «Самарский государственный архитектурно-строительный университет», доцент кафедры архитектуры жилых и общественных зданий

Ведущая организация

ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.»

Защита состоится 19 декабря 2013 года в на заседании диссертационного совета Д 212.162.07 при ФГОУ ВПО «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет» по адресу: 603950, г. Н.Новгород, ул. Ильинская, 65, корпус 5, аудитория 202.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет».

Автореферат разослан ноября 2013 года.

Ученый секретарь Диссертационного совета, Кандидат архитектуры, доцент Н.А. Гоголева

Общая характеристика работы

Актуальность и постановка проблемы исследования

Взаимодействие природы и общества рассматривается современной наукой как зкологическая стратегия устойчивой среды жизнедеятельности на длительные перспективы. Как известно, антропогенное воздействие привело к критическим показателям состояния биосферы. По мнению экспертов ООН, тенденция потребления природных ресурсов, загрязнения среды обитания свидетельствует о скором превышении возможного лимита и невозможности возврата к исходному состоянию. В современном научно-техническом мире происходит переход к новому технологическому укладу. Воспроизведение биологических систем, модификация или компенсация существующих «несовершенств» не может не отразиться на биологическом, социальном, психологическом, интеллектуальном и физическом уровнях общества: человек превращается в постбиологический вид.

Современная среда жизнедеятельности, образованная влиянием социальных трансформаций, нестабильного состояния природной среды, стремительно нарастающими высокотехнологичными разработками и исследованиями, требует поиска новых научных подходов к формированию архитектурного пространства. Среда обитания, основанная на принципах непротиворечивого взаимодействия природы и архитектуры, представляет собой новую парадигму.

Современные тенденции в архитектурной теории и практике, выраженные в отдельных концепциях, методах и подходах, «подкрепляются» новейшими знаниями и свидетельствуют о развитии вектора бионаправленной архитектуры. Однако, их локальные проявления не отражают комплексного подхода к созданию позитивной архитектурно-пространственной среды обитания. Это подтверждает необходимость изучения историко-теоретического и проектного опыта формирования биоподподходов, а также разработки принципов и моделей биосинтезированного архитектурного пространства.

Теоретическая база исследования. Вопросы теории, истории и методологии архитектуры освещены в трудах таких исследователей как: А.В. Бунин, Т.Ф. Саваренская, О.Шуази, З.Гидион, А.В. Иконников, Н.Ф.Гуляницкий, А.Э. Гутнов, В.Л. Глазычев, А. Г. Раппопорт, Ю.С. Лебедев, С.О. Хан-Магометов, В.Л. Хайт, И.А. Бондаренко, И.А. Азизян, А.В. Рябушин, А.А. Ефимов, А.Л. Гельфонд, Г.Н. Айдарова, А.В. Крашенинников, Ю.И. Кармазин, Т.Я. Вавилова, И.А. Добрицина, Н.А. Сапрыкина, О.В. Орельская, С.М. Михайлов, Г.Ф. Горшкова и других.

Философско-научная картина мира, вопросы экологической культуры разработаны в трудах таких ученых как: В.И. Вернадский, Э. Фромм, С. Грофф, Н.Н. Моисеев, Дж. Форрестер, А. Тойнби, И. Пригожин, К. Поппер, С.В. Норенков, А.Н. Тетиор, И.В. Круть, И.М. Забелин, М.Д. Андреев и других.

Сценарии развития цивилизации, технологические возможности и потенциальные угрозы даны в прогнозах Р. Курцвайла, А. Жарова, Р. Ватеркампа, А. Турчина, А. Д. Панова, Н. Бострома, К. Е. Дрекслера, В. Винджа, а также в данных Национального института научной и технической политики Японии NISTEP, компании Blue Brain, писателя-фантаста А. Кларка.

Состояние знаний по теме исследований. Вопросы теории и истории архитектуры, связанные с взаимодействием природы и архитектуры освещены в работах: Л. Салливена, Ф.Л. Райта, Ле Корбюзье, А. Аалто, Э. Говарда, П. Солери, П. Портогези, Ф. Отто, Г. Грино, Ч. Дженкса, М.Соркина, К.Курокава, Г.Линна, П. Грюбер, Ф. Стедмана, А. Алмусаед, В. Нахтигаля, М Джоакима, В.А. Нефедова, Ю.С. Янковской, О.Н. Клочковой, В.И. Иовлева и ряда других теоретиков.

Научно-технические возможности создания бионаправленной архитектуры освещены в разработках: компании Remmers, Фраунгоферского института химических технологий, Международного центра молодых учёных в Цукубе (Япония), университета Карнеги Мелоун (Carnegie Mellon University), Istec Laboratory of Bioceramics, Крейга Вентера (Craig Venter), Массачуссетского технологического института, компании Invetech, общеевропейской сети Future and Emerging Technologies (FET), Таку Ишикава (Taku Ichikawa), немецкой компании Ident, центра изучения нанотехнологий и наноматериалов (Center for Nanophase Materials Sciences Division). Применение методов компьютеризации проектирования, позволяющие провести конструктивный расчет и задать сценарий функционирования объекта: цифровой метод (Бушан и Кляйн), программный метод (MVRDV), метод «оцифрованной» онтологии» (R&Sie(n).

Примеры проектирования архитектурного пространства будущего представлены в работах И. Фридмана, П. Меймона, Р.Херрона, В.Ионаса, П. Солери, Шанеака, групп Archigram и Coop Himmelb(l)au, П. Хаузерманна, А. Куормби, Ж.-К. Бернара, Ги Ротье, Р.Б Фуллера, М Джоакима, R&Sie(n), Венсана Кальбо и других.

В практической деятельности следует выделить архитекторов, применяющих природные формы или отдельные принципы бионаправленной архитектуры: Антонио Гауди, Фрэнк Ллойд Райт, Ле Корбюзье, Кисе Курокава, Кензо Танге, Алвар Аалто, Фрэнк Гери, Оскар Нимейер, Фрай Отто, Сантьяго Калатрава, Заха Хадид, Кристофер Ли, Паоло Портогези, Тоёо Ито, Эмилио Амбаз, Майкл Соркин, Массимилиано Фуксас, Ренцо Пьяно, Питер Эйзенман, Грег Линн, Кен Янг, Николас Гримшоу, Норман Фостер, OMA, MVRDV, R&Sie(n), FOA, UN Studio, NOX и многие другие.

Специальных исследований по теме диссертации не выявлено. Вместе с тем выявлены кандидатские диссертации, затрагивающие отдельные аспекты бионаправления в архитектуре: элементы искусственной природы в городской среде (А.И. Яковлев, 2006), формообразование и пространственная организация архитектуры на основе органического подхода (И. А. Заславская, 2008), ресурсосберегающее архитектурное пространство (Д.А. Куликов, 2011), «эко-реурбанизация» в архитектурном пространстве (А.В. Воронина, 2012).

Цель исследования: разработка принципов формирования архитектурного пространства на основе комплексного применения биоподходов в контексте коэволюционного развития человека и биосферы.

Задачи исследования:

- анализ экологических стратегий и сценариев развития цивилизации; теоретических концепций и стилевых направлений архитектуры с привлечением природной составляющей;

- систематизация современного опыта проектирования и тенденций развития архитектурного пространства со ссылкой на природную составляющую; высокотехнологичные разработки, способствующие совершенствованию архитектурного пространства будущего;

- разработка принципов, критериев, универсальной теоретической и экспериментальной моделей.

Объект исследования: теоретические концепции и проекты, архитектурные объекты с привлечением природной составляющей, не противоречащие сохранению и развитию природной среды.

Предмет исследования: принципы формирования архитектурного пространства на основе биоподходов.

Границы исследования: принципы формирования бионаправленной архитектуры, выраженные в концепциях и проектном опыте; научно-технические возможности коадаптации архитектурной и природной сред. В хронологических границах исследование охватывает рубеж XIX-XXI веков. Вопросы территориальной локализации, типологии и градостроительства не рассматриваются. архитектура природный проектирование стилевой

Гипотеза исследования: архитектура эволюционирует вместе с природой и человеком. Опыт бионаправленной архитектуры свидетельствует о значимости данного направления в рамках современной архитектурной парадигмы. Архитектурные объекты, сформированные с применением принципов экологического непротиворечия и подобия живому организму, обладают свойствами, приближающими их к природной среде. Анализ и систематизация биоподходов в формировании архитектурного пространства позволит выявить комплексный биоподход для разработки биосинтезированного архитектурного пространства.

Источники исследования: теоретические труды и концепции; опубликованные проектные материалы, научно-технические разработки в области новейших технологий, выявленные в междисциплинарной научной литературе и периодических изданиях; авторские переводы зарубежных литературных источников.

Методика исследования основана на системном подходе. Историко-архитектурный и морфологический методы, сравнительный анализ, методы абстрагирования, прогнозирования, аналогии и обобщения применяются на стадии системного анализа и обработки материала. Графо-аналитический метод и метод идеализации применяются при создании описательных и графических универсальной теоретической и экспериментальной моделей. Метод индивидуализирующего образования понятий используется при составлении терминологического аппарата.

Научная новизна заключается в том, что впервые:

- проанализировано развитие бионаправленной архитектуры в теоретических концепциях и проектном опыте XX - XXI вв.;

- разработана классификация биоподходов на основе анализа проектных материалов исследования; введено понятие «биоподход» и его определение;

- выявлены перспективы применения высоких технологий для формирования архитектурного пространства будущего;

- определены принципы и критерии формирования архитектурного пространства на основе биоподходов и их комплексного применения;

- разработаны универсальная теоретическая модель формирования биосинтезированного архитектурного пространства и экспериментальная модель биотехногенного модуля обитания;

- разработаны научные положения, определения, термины.

Научное и практическое значение работы

Исследование расширяет научное знание о бионаправлении в архитектуре, выявляет подходы к формированию архитектурного пространства с привлечением природной составляющей, созданию экологически позитивного архитектурного пространства. Полученные результаты позволяют определить принципы создания архитектуры в контексте коэволюционного развития человечества; могут быть использованы в последующих исследованиях, в учебном процессе, в экспериментальном проектировании.

На защиту выносятся следующие положения:

- периодизация и тенденции формирования бионаправления в архитектуре XX - XXI вв.;

- выявление и классификация структурных аспектов и соответствующих им биоподходов в современной архитектуре;

- принципы формирования архитектурного пространства на основе биоподхода;

- универсальная теоретическая и экспериментальная модели формирования архитектурного пространства на основе применений комплексного биоподхода и перспективного потенциала высокотехнологичных разработок.

Апробация работы. По теме диссертации представлены 16 научных публикаций (3 в изданиях, рекомендованных ВАК). Основные положения работы доложены в рамках международных и региональных конференций: Состояние и перспективы развития наноиндустрии республики Татарстан (2011); 62-ая Республиканская и 63-ая, 65-ая Всероссийские научные конференции (КГАСУ, 2010, 2012, 2013); Биоинформатика и молекулярное моделирование, Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии (КФУ, 2012). Результаты исследования применяются в лекционном курсе на кафедре теории и истории архитектуры КГАСУ «Современные методы архитектурного анализа». Принципы формирования архитектурного пространства на основе биоподходов апробированы в дипломном проектировании. В 2010 г. была выполнена дипломная научно-исследовательская работа «Биотехногенный модуль обитания XXI века» (в соавторстве с Нигматулиной А.В.; научн. рук: д. арх., проф. Айдарова Г.Н.), которая участвовала в российских и международных конкурсах: XIX Международный смотр-конкурс лучших дипломных проектов по архитектуре и дизайну (Диплом 1-ой степени МООСАО, 2010); Holcim Awards for Sustainable Construction (сертификат участников, 2011), ISARCH awards for architecture students (2012), Archiprix International 2013 (сертификат участников, 2013).

Структура и объем диссертации представлены в двух томах. Первый том содержит основной текст, состоящий из введения, трех глав, заключения и библиографии (185 страниц). Второй том включает в себя приложения и графический экспозиционный материал из таблиц и схем.

Основное содержание работы

Во введении определены актуальность и теоретическая база исследования, сформулированы цель, задачи, объект, предмет и гипотеза исследования, определены границы и методика исследования, научная новизна и научная практическая значимость работы.

В первой главе «Научные предпосылки исследования и теоретические основы бионаправленной архитектуры» выявлены и проанализированы экологические стратегии и прогнозы развития цивилизации; «ссылки» на природную составляющую в теоретических концепциях и стилевых направлениях архитектуры XX века.

На основании исторического анализа взаимоотношений природы и общества выявлены следующие этапы: подчинение и адаптация к условиям природной среды; сотрудничество и рост потребления природных ресурсов; противопоставление природы и человека; эксплуатация, безграничное глобальное потребление, загрязнение и уничтожение природных ресурсов.

Установлены экологические стратегии взаимодействия человека и природы, предлагаемые философами и учеными ХХ века: учение о ноосфере (В.И. Вернадский), процесс глокализации (Р. Робертсон), концепции коэволюции (Р. Янч) и устойчивого развития (ООН, 1987 г.).

Современное развитие цивилизации связано с научно-техническим прогрессом, способным кардинально перестроить человека и среду обитания в целом. На основании прогнозов футурологов выявлены прогностические модели развития цивилизации: технологическая сингулярность (концепция В. Винджа), организация технологичного мира и технологичного человека, концепция трансгуманизма (Дж. Хаксли), осуществление симбиоза физиологии и техники (Н. Винер). Благоприятная эволюция цивилизации возможна лишь в случае смены потребительского отношения к природе и ее ресурсам на созидательное, глубокого преображения человеческого сознания (С. Грофф) и эколого-нравственного взаимодействия.

Анализ теоретических концепций архитектуры рубежа XIX-ХХ веков показал, что представители органического направления «транслировали» индивидуальный взгляд на взаимодействие природы и архитектуры с помощью структурных и функциональных связей: «форма следует функции» (Л. Салливен); уникальность объекта для каждого конкретного местоположения (Ф.Л.Райт); экологичность и биологические аналогии природы в архитектурном проектировании (Ле Корбюзье); органичное взаимодействие человека-природы-архитектуры (А.Аалто).

На основе анализа господствующих стилевых направлений XX века установлено, что в архитектуре этого периода присутствует явный или негласно выраженная природная составляющая: функциональность рационализма; органичность мотивов модерна; мобильность функционализма; конструктивность неопластицизма (Я.Ауд); пластичность экспрессионизма; естественность, контекстуальность органической архитектуры (Ф.Л.Райт); мобильность и модульность неофункционализма; природная ассоциативность неоэкспрессионизма (Й.Уотцон, С.Калатрава); гармонично взаимодействующие элементы структурализма; естественность материалов необрутализма (А. и П. Снитсоны); трансформация и модульность метаболизма с возможностью роста и развития аналогично постоянно меняющемуся растущему живому организму (К.Курокава); функциональность хай-тека; контекстуализм «зеркальной архитектуры»; чистота и эргономичность минимализма; контекстуализм, заимствование аналогий и прямое копирование форм природного мира постмодернизма (П.Эйзенман, К.Ямашита); динамичность деконструктивизма (З.Хадид, Ф.Гери, Э.Моос); пластичность, целостность форм и контекстуализм неомодернизма (Р. Мейер); философия постметаболизма через теорию симбиоза (К.Курокава), трепетное отношение к природной среде (Т.Андо), символизацию (Ш.Такамацу); контекстуализм и обращение к природе через материалы в регионализме.

Установлено, что развитие архитектурной бионики и биомиметики привело к новому уровню взаимодействия, взаимосвязи и проведения аналогий между законами развития живой природы и архитектуры. Исследования комплексной характеристики природы в архитектуре базируются на аналогах и единствах форм, едином материале живой природы, принципах формообразования, взаимодействии функции и формы, законах компенсации, корреляции и конвергенции, принципе интеграции «функция + форма + структура» (Ю.С. Лебедев); техническом подходе к синтетическим аналогиям структурного функционирования природных конструкций и явлений (Ф. Отто); принципах проектирования природы в соответствии с оптимизацией использования источников энергии, материалов, сотрудничества организмов и их расположения в среде (В. Нахтигаль); экологизации, биопозитивности, природных и архитектурно-строительных принципах (А.Н. Тетиор).

На основании проведенного анализа материала исследований по первой главе выявлена историческая база развития архитектуры с привлечением природной составляющей. Установлено, что применение аналогий природных структур, конструкций и материалов, процессов и принципов эволюции свидетельствуют о формирования бионаправления в архитектуре ХХ века на уровне концепций, приемов объемно-планировочных решений и системы декора.

Во второй главе «Биоподходы в архитектуре XX-ХХI вв. Перспективы и тенденции развития бионаправленной архитектуры» определены тенденции развития новейшей архитектуры с выявлением биоподходов, перспективного применения высоких технологий, формирования среды обитания в футуристических концепциях.

На основе анализа материалов исследования выявлены два блока современной архитектуры: архитектура с поддержкой программного обеспечения (нелинейная, дигитальная, блоб-, параметрическая) и бионаправленная архитектура (экоархитектура, зеленая архитектура; био-тек, эко-тек, органи-тек; зооморфизм, антропоморфизм, фитоморфизм; биоморфизм; биотектура; биоурбанизм). Современные проекты основываются на синтезе компьютерных возможностей и природной (экологической) направленности.

На основе анализа материала (около 100 проектов) рассматриваемого «среза» архитектуры разработана классификация структурных аспектов, имеющих индивидуальное выражение в творчестве разных архитекторов: пространственный аспект (процесс саморазвивающегося пространства - П.Эйзенман; чередование массы-пространства - Д.Либескинд; информативность и функциональность блоб-пространства - Г.Линн; взаимозависимость формы-функции - Р. Роджерс); формообразующий аспект (масштабные пластичные скульптурные композиции - Ф.Гери; архитектурные «экзоскелеты» - С.Калатрава; абстрактная гибкая форма - З.Хадид); контекстуальный аспект (культурная и средовая конфигурации - Рем Колхас; принцип гармонии контекста и объекта - Р.Пиано; «живая система» объекта, биоклиматический подход, экологический и энергосберегающий принцип - К.Янг; изменчивость, гибкость зданий как живых организмов, минимизация ущерба для природы - Н.Гримшоу); процессуальный аспект (программный метод проектирования - MVRDV; изменение порядка и гравитации - Coop Himmelb(l)au; прогнозирование процессов и ситуаций - П.Цумтор; ресурсосбережение в строгих образных решениях - Н.Фостер).

На основе сопоставления структурных аспектов и разнообразных подходов к проектированию с привлечением природной составляющей, разработана классификация биоподходов (табл. 1). Источниками для выявления и интерпретации послужили материалы выборки более 450-ти проектов; для описания биологических подходов архитектуры ХХ-XXI веков в соответствии со структурными аспектами выбрано и проанализировано около 100 проектов:

1. Контекстуальный аспект - взаимодействие природного контекста и архитектуры: 1.1. зеленые насаждения (озеленение домов, Патрик Бланк; Green Over Grey; Хизер Экройд и Дэн Харви); 1.2. природные, экологические материалы (частный дом, K_m Architektur; частная резиденция, Fujiwarramuro Architects); 1.3. отражение природы в архитектуре (туристический центр в Ботаническом саду, Charles Wright Architects; The Non-Program Pavilion, Jesъs Torres Garcia Architectes); 1.4. прозрачность (стеклянный дом, Л. Мис ван дер Роэ; дом NA, Sou Fujimoto Architects); 1.5. арбоархитектура (Baubotanik-Turm, Ф. Людвиг, О. Шторц и Г. Швертфегер; древовидные структуры Bay South, Grant Associates); 1.6. архитектура, встроенная в природную среду: земля или скалы (OUTrial House, Promes KWK; жилой дом, К. и Д. Слипер); воздух (Free Spirit Spheres, Т.Чудли); вода (ресторан Itha); 1.7. влияние природных факторов на формирование объекта (клубный дом, ТАО; Casa Diaz, Productora). Выявлено 243 объекта, соответствующих контекстуальному аспекту.

2. Пространственный аспект характеристики природного мира в архитектуре: 2.1. трансформация (Safe House, бюро KWK Promes; «Скользящий дом», dRMM Architecture); 2.2. мобильность (Walking House, группа N55; Mobile smile project, Atelier tekuto); 2.3. функциональность (павильон Эндеса, IAAC; Villa Nyberg, Kjellgren Kaminsky Architecture); 2.4. модульность (Micro-Compact Home, Ричард Хорден; Hermit Houses, The Cloud Collective); 2.5. цикличность (Intoxicating Pavilion, SHSH; библиотека Лейпцига, KARO). Выявлено 60 объектов, соответствующих пространственному аспекту.

3. Процессуальный аспект процессы живого организма в архитектуре: 3.1. автономность (CSET, Mario Cucinella Architects; Media-ICT, Enric Ruiz Geli Cloud 9 Architecture); 3.2. автоматизация (Green Summit, Whipple Russell Architects); 3.3. высокие технологии (мультимедийный интерьер компании SYZYGY, 3deluxe; интерактивная стена Strшmer). Выявлено 50 объектов, соответствующих процессуальному аспекту.

4. Формообразующий аспект метафора природных форм в архитектуре: 4.1. интерпретация природной формы (The Blue Planet, 3XN; Kaffee Partner, 3deluxe); 4.2. копирование природной формы (Cloud House, McBride Charles Ryan; Silent Garden, Studio Patricia Meneses); 4.3. имитация природного контекста (частный дом, Pedro Reis; частный дом, SPASM Design Architects); 4.4. конструктивная аналогия с живой природой (музей Милуоки, Сантьяго Калатрава; кафедральный собор в Бразилиа, Оскар Нимейер). Выявлено 100 объектов, соответствующих формообразующему аспекту.

В ходе исследования выявлены и систематизированы тенденции развития высоких технологий, способствующие усовершенствованию архитектурного пространства будущего: трансформируемая биомасса, обладающая мышцами, «наномозгом» и свойствами резистентности, способная мимикрировать в любой природный контекст, очищать воду и воздух (нанотехнологии); «живой» организм, сформированный из синтетически достраиваемой, самосборной и саморазвивающейся структуры, способный к безвредной самоутилизации (биотехнологии); программируемая сверхчувствительная электронная «кожа» с изменяемыми свойствами и искусственный интеллект (информационные технологии); «биоэлектронная система» с искусственными нервной системой и чувствами, способная к саморазвитию (комплексные NBIC-технологии); преобразование солнечной энергии и поглощение инфракрасного излучения (фотонные технологии); управление посредством мысли (когнитивные технологии); перемещение объекта в пространстве (робототехника).

На основе анализа футуристических концепций городских структур и архитектуры выявлены тенденции развития архитектурного пространства ХХI века. Автономные экоструктуры основаны на взаимодействии с природной средой, экологичности, применении озеленения, цикличности ресурсов, энергоэффективности и высокотехнологичности. Выявлены тенденции развития городских структур: город-линия (вертикально развивающаяся структура); город-точка (концентрированный объемно-пространственный «сгусток»); город-пятно (распластанная в горизонтальной плоскости структура). Т.к. экологическая составляющая представляет собой принцип отбора материала, в качестве признака систематизации развития городских структур будущего выбрана градация по «месту дислокации»: космос (проект космического города Asten Э. Ям); воздух (Hydrogenase, В.Кальбо); вода (Water-Scraper, Сарли Адре Бин Саркум); земля (Sky City, Takenaka Corporation).

Установлено, что концепции футуристической архитектуры основываются на принципах сохранения природного потенциала планеты: экологичность (Дом шпината, Mithun); энергоэффективность (Putrajaya Waterfront Residential Towers, Studio Nicoletti Associati); применение обильного озеленения (Sky Condos, B+U Architects; «Interlace», OMA); живые структуры-биомассы, способные к саморазвитию и взаимодействию с окружающей средой (Дома-эмбрионы, Г. Линн); живой растущий, возобновляемый дом как часть экосистемы (Fab Tree Hab, Митчелл Джоаким).

Анализ и авторская интерпретация проектных материалов дают основания утверждать, что тенденции развития биоподходов в формировании архитектурного пространства носят возрастающий характер. Установленные биоподходы свидетельствуют о многогранности применяемых природных составляющих в проектной деятельности. По итогам анализа архитектурного опыта ХХ-XXI вв. доказаны различные подходы обращений к живой природе через выявленное разнообразие биоподходов.

В третьей главе «Модель-концепция формирования архитектурного пространства на основе биоподходов» на базе выявленных структурных аспектов и соответствующих им биоподходов сформулированы принципы (рис.1) и критерии архитектурного пространства, предложена универсальная теоретическая и экспериментальная модели.

Принцип экологичности подразумевает активный и пассивный тип помощи планете: мониторинг состояния окружающей среды и необходимая помощь в очистке воздуха, воды и рекультивации поверхности земли; потребление экологически чистых альтернативных энергоносителей и отсутствие неблагоприятного воздействия на среду.

Принцип высотехнологичности отвечает за интеллектуальные способности объекта: программируемость, интерактивность, автоматизированность, самосборность, резистентность.

Принцип интеграции способствует гармоничной связи, единству и общности объекта и природного контекста и выражает дискретность архитектурной и природной сред. Принцип характеризуется возможностью внедрения природного контекста в структуру объекта и/или внедрением объекта в контекст, что способствует непрерывному цикличному взаимодействию архитектуры и природы.

Принцип природного формообразования характеризуется естественным возникновением и развитием элементов, частей и целого по принципу и подобию живого организма. Принцип выражает индивидуализацию и вариативность формы архитектурного объекта посредством природной ретрансляции и модификации формы и структуры.

Принцип природного функционирования основан на гармоничном перенесении и воспроизведении критериев живого организма в жизнедеятельность архитектурного объекта (адаптивность, авторегуляция, рост, развитие и др.) (табл.2).

Согласно вышеуказанным принципам и выявленным соответствиям биоподходов биологическим критериям разработана универсальная теоретическая модель биосинтезированного архитектурного пространства, основанная на концепции организации био-объекта (локальный уровень). Подразумевается, что формирование био-объекта по принципу и подобию живого организма, позволит организовать пространство на основании аналогичных принципов и критериев в био-системе (глобальной уровень). Концепция организации биосинтезированного архитектурного пространства на локальном уровне характеризуется следующими типами взаимодействия: индивидуальный тип (механизмы функционирования); средовой тип (взаимоотношение с контекстом на уровне природного элемента); диалоговый тип (взаимодействие с пользователем). Самодостаточный глобальный уровень способен к обмену информацией и слаженной координацией между локальными уровнями с учетом всех типов взаимодействия.

На базе проведенного исследования разработана экспериментальная модель, основанная на коадаптации биоподхода и перспектив применения высоких технологий. Модель биотехногенного модуля обитания демонстрирует один из возможных сценариев формирования биосинтезированного архитектурного пространства.

Биотехногенный модуль обитания - активная, автономная, многофункциональная и эстетически разнообразная оболочка для жизнедеятельности человека, способная к бесконфликтному формированию архитектурного пространства в условиях сохранения, улучшения и развития природной среды. Автономный рефлексирующий биоробот, основанный на характеристиках, качествах и принципах живого организма, способен к синтезированию, непрерывному развитию, изменению, перемещению, модификации своих параметров и образных характеристик. Конструктивная основа модуля сформирована из нескольких видов биосинтезированных каркасов и тканей, состоящих из клеток, и представляет собой программируемую биомассу. Каждая клетка содержит в себе весь необходимый интеллектуальный комплекс для слаженного функционирования объекта (генетический код, культурно-историческая, биосинтезирующая и транспортная информации). Взаимодействие с окружающей средой направлено на оказание помощи биосфере в возобновлении биологических процессов; безвредное и независимое существование. Типология модульной организации: объединение биотехногенных модулей в кластеры, микро - и макрополисы по принципу фрактальности. Биотехногенный модуль обитания может быть пространственно расположен в определенных средах («воздух», «земля», «вода») и фазовых, переходных средовых местоположениях. Управление подобной архитектурой осуществляется помимо программируемости, на уровне интерактивного, аудиовизуального и телепатического взаимодействий. Модуль полностью автономен и не нуждается во внешних инженерно-технических коммуникациях. Утилизация модуля по истечению срока пользования происходит безвредно для окружающей среды. Типология архитектурно-пространственных элементов модуля включает в себя: каркас, оболочку, фотоэлементы, датчики мониторинга внешней среды, мышечную, соединительную, барьерную, аэроуправляющую и трансформационную ткани, свободное модульное образование. Функциональная программа содержит все необходимые пространства для жизнедеятельности: зоны внутренних коммуникаций (форум), саморазвития, физической активности, энергетической подпитки, релаксации, креативно-созидательная, внешних коммуникаций, контроля и управления модулем, LAVO-зона, утилизации. Техническое обеспечение биотехногенного модуля обитания базируется на разработке FET системы «SIGNAL», наноассемблерах и дизассемблерах, наномозге и ДНК-компьютерах, биоэлектронных системах, искусственных датчиках, искусственном интеллекте. Программируемое внутреннее пространство биотехногенного модуля обитания выстраивается исходя из конкретных потребностей человека: обстановка, элементы интерьера состоят из внутренней ткани, вырастая из нее, посредством клэйтроники, по необходимости трансформируются и заменяются на другие. Стилистика модуля разнообразна за счет персонального формирования обитателем

По результатам третьей главы разработаны принципы и критерии формирования биосинтезированной архитектуры, а также универсальная теоретическая и экспериментальная модели. Комплексное применение принципов формирования биосинтезированного архитектурного пространства заключается во взаимодействии высокоинтеллектуальных и высокотехнологичных возможностей и биологизации процессов, характеристик, качеств и принципов по подобию живого организма.



Результаты исследования и выводы

В результате проведенного исследования была решена важная для архитектурной науки задача - предложена классификация биоподходов, определены тенденции развития бионаправления в архитектуре ХХ-XXI вв., сформулированы принципы, разработаны универсальная теоретическая и экспериментальная модели формирования архитектурного пространства на основе биоподходов. В связи с этим были сделаны следующие выводы:

Систематизированы экологические стратегии и прогнозы развития цивилизации, свидетельствующие о необходимости изменения подходов к формированию архитектурного пространства с учетом коэволюционного развития человека и биосферы.

На основе анализа теоретических концепций и стилевых направлений рубежа ХIХ-XX вв. выявлена историко-исследовательская база формирования архитектурного пространства с привлечением природной составляющей, свидетельствующая о развитии бионаправления в архитектуре на уровне концепций, приемов объемно-планировочных решений и системы декора.

На основе критического анализа проектного опыта ХХ - ХХI вв. доказаны различные подходы взаимодействия архитектуры и природы от полной до частичной включенности: замкнутые циклы, экологичность, взаимодействие с природной средой, использование природных материалов, интерпретация природных форм и т.д.

Классифицированы структурные аспекты в соответствии с современными архитектурными проектами, транслирующими различные подходы к взаимодействию природной и архитектурной сред: пространственный (характеристики и качества природного мира в архитектуре), формообразующий (метафора природных форм в архитектуре), контекстуальный (взаимодействие природного контекста и архитектуры) и процессуальный (процессы живого организма в архитектуре) аспекты.

Предложены понятия «бионаправление» и «биоподход». Бионаправление (бионаправленная архитектура) - направление в архитектуре, характеризующееся привлечением природной составляющей - цитирование, копирование или интерпретации форм, структур, процессов или природных элементов. Биоподход - применение каждого в отдельности (локально) или в совокупности (глобально) структурных аспектов живой природы в архитектуре: пространственного, формообразующего, процессуального и контекстуального (конструктивные, символические интерпретации и цитирование форм живой природы в формировании пространства, взаимосвязи и взаимозависимости от природных параметров и характеристик, процессов функционирования и развития живой природы). Предложены рабочие термины: «биопозитивная архитектура», «экологическое непротиворечие архитектурного пространства», «биосинтезированное архитектурное пространство». Разработана классификация биоподходов (19 биоподходов) в соответствии со структурными аспектами и выявленными, систематизированными, интерпретированными, аналитически обработанными проектными материалами. Контекстуальный аспект: зеленые насаждения; природные, экологические материалы; отражение природы в архитектуре; прозрачность; арбоархитектура; архитектура, встроенная в природную среду; влияние природных факторов на формирование объекта. Пространственный аспект: трансформация, мобильность, функциональность, модульность, цикличность. Процессуальный аспект: автономность, автоматизация, высокие технологии. Формообразующий аспект: интерпретация природной формы; копирование природной формы; имитация природного контекста; конструктивная аналогия с живой природой. Выявленные проектные материалы свидетельствуют о широком спектре применения биоподходов.

Выявлены теоретические и проектные концепции, а также мастера архитектуры, внесшие значительный вклад в формирование архитектурных решений на основе биоподходов: Л.Салливен, Ф.Л.Райт, А.Аалто, Ю.С. Лебедев, С.Калатрава, К.Курокава, П.Эйзенман, З.Хадид, Ф.Гери, Э.Моос, Т.Андо, Д.Либескинд, Г.Линн, Э.Амбаз, О.Нимейер, Р.Роджерс, Ф.Гери, Р.Колхас, Р.Пьано, К.Янг, Н.Гримшоу, R&Sie(n), FOA, UN Studio, KWK Promes, MVRDV и др.

Определен потенциал высоких технологий (нано-, био-, фотонных, информационных и когнитивных технологий, конвергенции NBIC-технологий и роботехники), направленный на изменение и совершенствование архитектурного пространства будущего.

Анализ футуристических проектов городских структур и архитектуры свидетельствует о нарастающем характере тенденций развития биоподходов в организации архитектурного пространства текущего столетия и прогностического будущего.

Определены принципы формирования архитектурного пространства, разработанные на основе комплексного биоподхода: принцип экологичности (помощь естественной среде); принцип высотехнологичности (интеллектуальность и разумность системы); принцип интеграции (связь, единство и общность объекта и контекста); принцип природного формообразования (возникновение и развитие по принципу и подобию живого организма); принцип природного функционирования (трансляция механизмов, свойств, качеств и характеристик живого организма).

Разработанная универсальная теоретическая модель биосинтезированного архитектурного пространства осуществляется на основе системообразующего природного начала как транслирование механизмов функционирования, формообразования, принципов самоорганизации, взаимодействия с другими подобными системами и природной средой по принципу и подобию живого организма на локальном (био-объект) и глобальном уровнях (био-система).

Разработанная экспериментальная модель биотехногенного модуля обитания может способствовать в дальнейшем разработке проектных программ формирования среды обитания на биологическом и интеллектуальном уровнях в контексте коэволюционного развития человека и биосферы.

Таблица 1 - Классификация биоподходов

1. Контекстуальный аспект - взаимодействие природного контекста и архитектуры
зеленые насаждения
1.2. природные, экологические материалы
1.3. отражение природы в архитектуре
1.4. прозрачность
1.5. арбоархитектура
1.6. архитектура, встроенная в природную среду: земля или скалы, воздух, вода
1.7. влияние природных факторов на формирование объекта
2. Пространственный аспект - (характеристики и качества природного мира в архитектуре
2.1. трансформация
2.2. мобильность
2.3. функциональность
2.4. модульность
2.5. цикличность
3. Процессуальный аспект - (процессы живого организма в архитектуре
3.1. автономность
3.2. автоматизация
3.3. высокие технологии
4. Формообразующий аспект - (метафора природных форм в архитектуре
4.1. интерпретация природной формы
4.2. копирование природной формы
4.3. имитация природного контекста
4.4. конструктивная аналогия с живой природой

Таблица 2 - Соответствие биоподходов биологическим критериям живого организма.

Мимикрия

Метаболизм

Адаптация

Авторегуляция

Дискретность

Изменчивость

Репродукция

Наследственность

Рост и развитие

Раздражимость

Ритмичность

Самовосстановление

Пластич./энерг. обмены

ОКРУЖАЮЩАЯ ПРИРОДНАЯ СРЕДА (КОНТЕКСТ) И АРХИТЕКТУРА

применение зеленых насаждений

применение природных материалов

отражение природы в архитектуре

прозрачность

арбоархитектура

архитектура, встроенная в природную среду

влияние природных факторов на объект

ХАРАКТЕРИСТИКИ И КАЧЕСТВА ПРИРОДНОГО МИРА (ЖИВОГО ОРГАНИЗМА) В АРХИТЕКТУРЕ

трансформация

мобильность

функциональность

модульность

цикличность

ПРОЦЕССЫ ПРИРОДНОГО МИРА (ЖИВОГО ОРГАНИЗМА) В АРХИТЕКТУРЕ

автономность

автоматизация

высокие технологии

МЕТАФОРА ПРИРОДНЫХ ФОРМ В АРХИТЕКТУРЕ (ОБОЛОЧКА)

интерпретация природной формы

копирование природной формы

имитация природного контекста

конструктивная аналогия с живой природой



Рис.1. Принципы формирования архитектурного пространства на основе биоподходов



Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Денисенко Е.В. Биоподходы в формировании архитектурного пространства ХХ-ХХI вв. / Е.В. Денисенко // Известия КГАСУ / Казан. гос. архитектур.-строит. ун-т. - Казань, 2012. - № 4 (22). - С. 23-33.

2. Денисенко Е.В. Биотехногенный модуль обитания ХХI века / Е.В. Денисенко // Архитектон: известия вузов / Урал. гос. архитектур.-худож. акад. - 2012. - № 40. - URL : http://archvuz.ru/2012_4/2

3. Денисенко Е.В. Биологические критерии и биоподходы в архитектуре XXI века / Е.В. Денисенко // Вестник ВолгГАСУ. Серия «Строительство и архитектура» / Волгоград. гос. архитектур.-строит. ун-т. - Волгоград, 2013. - № 33 (52). - С. 173-178

2. Публикации в других научных изданиях:

3. Денисенко Е.В. Нанобиотехнологии в формировании среды обитания XXI века / Е.В. Денисенко, А.В. Нигматулина // Тезисы докладов 62-ой Республиканской научной конференции / Казан. гос. архитектур.-строит. ун-т. - Казань, 2010. - С. 6-7.

4. Денисенко Е.В. Био-тек в архитектуре: гипотетическая модель биотехногенного модуля обитания ХХI века / Е.В. Денисенко, А.В. Нигматулина // Тезисы докладов 62-ой Республиканской научной конференции / Казан. гос. архитектур.-строит. ун-т. - Казань, 2010. - С. 9.

5. Денисенко Е.В. Биотехногенный модуль обитания ХХI века / Е.В. Денисенко, А.В. Нигматулина // XIX Международный смотр-конкурс лучших дипломных проектов по архитектуре и дизайну : каталог работ участников / Воронеж. гос. архитектур.-строит. ун-т ; под общ. ред. А. Е. Енина. -- Воронеж, 2010. - С. 129.

6. Денисенко Е.В. О биоподходе в современной архитектуре / Е.В. Денисенко // Тезисы докладов 64-ой Республиканской научной конференции / Казан. гос. архитектур.-строит. ун-т. - Казань, 2012. - С. 97.

7. Денисенко Е.В. От города-сада к «живым структурам» городов будущего / Е.В. Денисенко // Тезисы докладов 64-ой Республиканской научной конференции / Казан. гос. архитектур.-строит. ун-т. - Казань, 2012. - С. 96.

8. Денисенко Е.В. Модуль обитания XXI века / Е.В. Денисенко // Тезисы докладов 64-ой Республиканской научной конференции / Казан. гос. архитектур.-строит. ун-т. - Казань, 2012. - С. 99-100.

9. Денисенко Е.В. Биотехногенный модуль обитания ХХI века / Е.В. Денисенко, А.В. Нигматулина // Каталог «Зеленый проект 2012». III фестиваль инновационных технологий в архитектуре и строительстве с международным участием. - Москва, 2012. - С. 282-283.

10. Денисенко Е.В. Биотехногенный модуль обитания ХХI века / Е.В. Денисенко // Сборник трудов «Биоинформатика и молекулярное моделирование» / Казан. федер. (приволж.) ун-т. - Казань, 2012. - С. 18-19.

11. Денисенко Е.В. Биоподходы в архитектурном формообразовании на основе новейших научно-технических разработок / Е.В. Денисенко // Сборник трудов «Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологии» / Казан. федер. (приволж.) ун-т. - Казань, 2012. - С. 106-108.

12. Денисенко Е.В. Высокие технологии в архитектуре будущего / Е.В. Денисенко // Тезисы докладов 65-ой Всероссийской научной конференции / Казан. гос. архитектур.-строит. ун-т. - Казань, 2013. - С. 80.

13. Денисенко Е.В. Архитектура «клеточных структур» XXI века / Е.В. Денисенко // Тезисы докладов 65-ой Всероссийской научной конференции / Казан. гос. архитектур.-строит. ун-т. - Казань, 2013. - С. 81.

14. Denisenko Elena. Biotechnological inhabited module of the XXI century / Denisenko Elena, Nigmatulina Alina // Catalogue of projects, Archiprix International : world best graduation projects. - Moscow, 2013. - P. 145.

15. Денисенко Е.В. «Живая» архитектура будущего / Е.В. Денисенко // Сборник трудов аспирантов, соискателей и магистрантов. Архитектура. Науки о земле. Экология / Нижегор. гос архитектур.-строит. ун-т; редкол. : С. В. Соболь [и др.]. - Н. Новгород, 2013. - С. 58-60.

Размещено на Allbest.ru

...