Размещено на http://www.allbest.ru/

Уральская государственная архитектурно-художественная академия Уральский федеральный университет

Фрактальный подход к архитектурному моделированию

Бабич Владимир Николаевич, Кремлёв Александр Гурьевич УДК 378.6:72.01

Адрес статьи: www.gramota.net/materials/1/2011/2/21.html Статья опубликована в авторской редакции и отражает точку зрения автора(ов) по рассматриваемому вопросу

Источник Альманах современной науки и образования

Тамбов: Грамота, 2011. № 2 (45). C. 66-68. ISSN 1993-5552

Адрес журнала: www.gramota.net/editions/1.html

Содержание данного номера журнала: www.gramota.net/materials/1/2011/2/

Диверсификация архитектурного образования в России (в условиях внедрения государственных образовательных стандартов третьего поколения) базируется на парадигме постиндустриального либерального самообразования в соответствии с социальным заказом на подготовку творческих личностей. Использование компьютерных технологий в профессиональной деятельности архитектора в настоящее время является повсеместным и широко распространенным. При этом развитие информационных средств (технических устройств, программного обеспечения, телекоммуникационных систем) продолжается и происходит быстрыми темпами. Поэтому совершенствование методологии применения компьютерного моделирования при решении архитектурных задач позволяет расширить спектр направлений осознанного поиска новых архитектурных форм, углубить исследование аспектов формообразования (с позиций современных объемно-пространственных подходов, учитывающих фрактальный морфогенез), более качественно выполнить анализ пространственной конфигурации города и разработать перспективную градостроительную модель, автоматизировать графоаналитические проектные расчеты.

Современное программное обеспечение для моделирования и проектирования архитектурных объектов отличается интерактивной 3-х мерной графикой, высокого качества визуализацией поверхностей и моделей объектов, а также дружественным интерфейсом пользователя. Системы автоматизированного проектирования (САПР) позволяют выполнить проектную графику (чертежи), оперативно редактировать и автоматически рассчитывать необходимые параметры (показатели), использовать средства технологической и морфологической комбинаторики. Трехмерная визуализация (3D графика) объемной модели обеспечивает всестороннее изучение особенностей его строения, предоставляя такие функциональные возможности, как задание направления взгляда (изменение точки зрения, угла обзора), обзор модели «изнутри» (вдоль заданной траектории), масштабирование, геометрическое построение разрезов, сечений, проекций, формирование различных объектов технологического и конструктивного характера внутри модели, интерактивное отображение координат элементов модели.

Современные федеральные государственные образовательные стандарты высшего профессионального образования по направлениям подготовки в области градостроительства и архитектуры предусматривают такие профессиональные компетенции выпускников как способность разрабатывать архитектурные и градостроительные проекты, умение обобщать, анализировать и критически оценивать архитектурные и градостроительные решения, владение методами моделирования и пространственной организации среды обитания при разработке проектов, в т.ч. умение моделирования архитектурной формы и пространства с помощью компьютерных средств развития и выражения архитектурного замысла.

В процессе обучения студенты осваивают различные способы формотворчества (включая фрактальные алгоритмы) при работе с компьютером. Получая навыки работы с технологиями 3D-моделирования, создавая объемные и поверхностные модели, используя теоретико-множественные операции при формировании сложных конструкций, студенты тем самым развивают визуальное мышление, столь необходимое архитектору в его профессиональной деятельности.

Современное развитие междисциплинарного подхода, основанного на методах нелинейной динамики, фрактальной геометрии, теории самоорганизации, позволило существенно раздвинуть рамки научных и прикладных исследований (в направлении детализации анализа динамики хаотических систем, учета особенностей топологии тонкой структуры объектов), выявить общие характеристики, определяющие структуру различных процессов (природных и социальных), количественно описать сложную пространственную организацию реальных объектов (морфогенез природных форм), создавать более адекватные модели, отражающие динамику (развитие, формоорганизацию). Развитие ЭВМ и средств мультимедиа технологий привело к возможности эффективной реализации сложных рекурсивных процедур построения объектов фрактальной геометрии и последующей компьютерной визуализацией этих объектов.

Применение фрактальных правил построения широко распространено и в архитектуре. Фракталоподобные формы представлены в сооружениях разных эпох и народностей, характеризуют различные алгоритмы формообразования. Структура многих шедевров мировой архитектуры прошлого отражает использование (хотя и неосознанное) архитекторами (строителями) фрактальных принципов. Современное применение фрактальных алгоритмов в архитектурном морфогенезе вполне сознательно. Стало возможным использование фрактальной геометрии в определенной мере для анализа архитектурных форм (моделирования таких структур). Для разных типов архитектурных сооружений можно найти фрактальный аналог (двумерный или трехмерный) и тем самым выявить их фрактальный алгоритм. Качественный анализ графических фрактальных образов, визуализирующих некоторые архетипы фасадов, планов и трехмерных архитектурных форм, эффективен с привлечением имитационного компьютерного моделирования. Можно смоделировать некоторые графические фракталы в качестве прототипов архитектурных фасадов и планов и выявить множество направлений и решений морфогенеза, включая не раскрытые ранее аспекты формообразования и создание потенциально новых архитектурных форм. компьютерный архитектурный фрактальный

Следует отметить, что в архитектуре применяются фрактальные правила построения с использованием ограниченного числа повторов, а также сменой алгоритмов их построения, нарушением строгого подобия введением различных вариаций, т.е. используются квазифракталы, мультифрактальные структуры. Таким образом, фрактальный подход - это достаточно эффективный способ анализа и (потенциально) проектирования архитектурных форм, который может существенно обогатить язык архитектурной теории и практики. Необходимо учитывать и способность фрактала становиться синтезом чувственного (эмоционального) с рациональным началом в аспекте применения этой способности в сфере деятельности архитекторов, урбанистов, специалистов в области теории архитектуры. В некоторых источниках (например, [2]) говорится о переходе к новой парадигме в архитектуре под влиянием наук о сложных системах, включающих фрактальную геометрию и нелинейную динамику.

С появлением новейших компьютерных технологий произошел интеллектуальный скачок, позволяющий архитекторам творчески работать в виртуальном мире (киберпространстве), расширив образные возможности зодчества. Конструируя с помощью компьютерных средств самые невероятные кривые, поверхности, объемные тела, можно придавать проектируемым зданиям (сооружениям) необычные очертания. Искривляя их внешние и внутренние пространства, можно получить совершенно неожиданные образы. Однако в стремлении архитекторов к новым формам необходимо учитывать экономичность (энергетическая прагматичность, целесообразность) и экологичность сооружения.

Определение стратегии и возможных направлений архитектурного процесса должно рассматриваться в соответствии с иерархической формулой: материалы > технологии > формы. Современное состояние научно-технической базы существенно расширяет возможности архитектуры, особенно в аспекте реализации фрактальных форм. Можно привести [1] современные примеры сооружений, сочетающих функциональность, технологичность, экологичность и образное решение (с интересной архитектурой, отражающей фрактальные формы, причем сознательно и целенаправленно).

Архитектура, начиная с фрагментов, деталей и заканчивая пространством города в целом - это система, обладающая фрактальными свойствами, которые нельзя не учитывать при формировании городской среды и проектировании новых объектов внутри неё. Город по своей сути - уникальное явление соединения творческих и технических усилий человека, социальных взаимодействий и воздействий природных процессов. Представление города как особой архитектурной системы - естественно сложившейся фрактальной структуры, развивающейся по не всегда понятным на первый взгляд алгоритмам, вполне оправдано. Фрактальными свойствами обладают не только здания, сооружения, кварталы, улицы, районы, но вся городская среда в целом, рассматриваемая как непрерывная структура в пространстве и во времени, развивающаяся функционально во взаимосвязи с изменяющейся пространственной организацией города (как взаимосвязанная и интегрированная система).

Понимание естественной фрактальности влияет на архитектурное представление городской среды. Ее анализ с позиций фрактальной теории и последующее моделирование инфраструктуры городского пространства в настоящее время уже выполняется в градостроительной практике. Поэтому осмысление (анализ) существующих методов проектного прогнозирования архитектурно-пространственной среды города (на основе принципов формообразования и организации фрактальных структур) позволит развить градостроительные концепции (с учетом новых технологий, средств и возможностей).

Список литературы

1. Бабич В. Н., Кремлёв А. Г. О фрактальных моделях в архитектуре [Электронный ресурс] // Архитектон: известия вузов. 2010. № 30. URL: http://archvuz.ru/ (дата обращения: 02.07.2010).

2. Дженкс Ч. Новая парадигма в архитектуре // Проект International. 2003. № 5. C. 98-112.

Размещено на Allbest.ru