人机共造建筑未来 - 袁烽在BCC中国国际建筑科技大会演讲

科技项目背景

项目概况2018年北京举办了中国国际建筑科技大会，多位嘉宾就建筑设计与科技等问题发表了精彩的演讲。本文记录同济大学建筑与城市规划学院教授及创盟国际 创始人袁烽的演讲，题目为人机共造建筑未来，介绍了他在人机合作上的成果，展望了人与机器的建造未来。 2018 袁烽 演讲中的袁烽， 赛博格是半人半机器的状态，它怎么组织未来的建造？中国传统的建筑工艺涵盖范围很广，包括木结构等，但到了现代主义时期出现了完全的缺失，原因是它们没有办法大规模生产、建造和重新使用。近年来，随着定制化技术，机器人技术以及人工智能技术的发展，数字化的建造工艺正在步入建筑师的视野，并且被应用在具体的建筑设计研究中。比如我们做过一个木结构的塔，全部是通过编程手段和机器人协同完成的。我们还做了全球第一座用机器人3打印的桥，桥体非常轻盈，从同济大学建筑学院中的水面上滑过。在于及其合作的过程中出现了很多有意思的细节，包括基于结构支撑特性，指导机器人分步进行金属焊接，即用3堆焊技术实现最优的机器人打印路径，让整座桥可以在三个星期内完工。这是人机协作产生的工艺。 社会学家安迪克拉克认为，人生来就是半人半机器。五千年前人类开始使用工具，现在延伸成为与机器人的合作。既然这种能力是天生的，我们应该更进一步，更加快速地拥抱人与其他事物的写作，让人工智能进入到我们的生活、设计，乃至我们对于未来的理解。 比如面对雾霾，可以把对抗雾霾的面罩像假肢一样佩戴在我们身上，这是一种人和机器的合作。无疑，机器是冰冷的、没有思维的，但它可以跟人的思想形成互动。机器能否有感知，能否替代人体实现无障碍合作？一个实验中做了一只假手，它在碰触鸽子羽毛的时候可以清晰感受到羽毛柔顺的质感，这是科技给未来带来的全新可能性。 过去我们和普林斯顿大学合作进行了校园的可视化调研，通过感应器和无人机来代替人眼，用可视化的方式重新认识校园。佩戴上眼镜后，可以和无人机同步，把测试出来的数据叠加在现实世界上。借此我们可以看到许多人眼看不到的数据，如温度、湿度、二氧化碳含量、噪声高低等，扩展了人类的能力。加上工具后，我们可以以超人类的方式来认知世界，这种改变是人机协作所带来的不同的未来。 为了实现人和机器全新的合作关系，我们要重新思考人本主义里的人是不是原来理解的人类自身，还是要包括跟我们无缝衔接的机器？它们可以带来或增强我们的情感，甚至延伸我们的情感及其他能力。 ，数字化设计的应用 柏林艺术画廊邀请我们做了一个个展，我们发布了一本新书，书名叫 ，介绍了过去十年间我们如何通过跟不同的人、机器设备以及社会网络合作，实现我们的设计实践。作为建筑师，我们需要跟工人合作，他们的手工技艺会成为我们身体能力的延伸，即便在于机器人合作的高级建筑实践中我们也需要他们的帮助。建筑学院院长为我写的一篇评论里提到：这是物质对人的情感的一种传达。我们使用了很多新技术，但是这些技术能否转向人的情感？在芝加哥建筑双年展的展品中，建筑和展台都采用传统材料，由机器人堆砌而成。这些砖原本用在上海的机场跑道中，通过编程，机器人可以准确地找到破损砖块的型心，把它们砌到相应的位置。编程带来的精致渐变与砖本身的粗糙材质形成对比，带来人机协作的新美学。例如把结构、风荷载等因素叠加在一起产生砖的分布，再通过编程砌筑。 池舍，表面的砖采用机械臂通过算法砌筑点击这里查看更多， 第二部分是关于人机协作的唯物主义。以前的唯物主义是以人为本的，而人机协作的唯物主义是基于大数据和材料重新制造所产生的物质性。如今塑料制品泛滥，已经成为中国乃至全球的灾难，农村和城市都未能幸免。能否通过和生产商合作，从物质生产的手段上重新赋予材料意义？我的学生做了一把椅子，用机器重新加热打印产生新的物质和色彩分布。而打印桥梁要考虑结构的挑战，非常难选择材料。第一年我们用塑料打印，第二年用金属，性能在逐步提升。上海打印的云亭代表了我们对于中国新农村建设的态度：不只有是传统的才是中国，未来也是中国。对于塑料的再生打印是我们创造的新的中国文化之一。 我们在威尼斯双年展的展厅叫军械库，后面是安静美丽的花园，由意大利馆和中国馆分享使用。我们的展品云市设在花园中，是花费五周时间在上海打印再用集装箱运到现场安装的。建筑通过四个小亭子在花园和军械库之间产生对话。 云市鸟瞰点击这里查看更多， 亭子的设计过程是我们现在研究的重点。形式上，我们从中国传统农村中挑出典型的自由分布的小亭子。为了让人们可以坐在亭子上聊天，我们运用了结构性能化技术，让再生塑料通过密度的路径分布产生新的结构特点。这种技术可以用塑料制造椅子，桌子，甚至房子，对于未来的建筑生产是一个全新的挑战。 2016年我们在上海建成机器人生产的平台，包括两台全球较大的3打印机，人可以走进去，通过数据和编程实现与机器人的合作打印。这个机器人相当于人的双手，可以举起250斤的重物，长度和宽度分别可达14和11米，大大延伸了人类的能力。结构性能的计算则可以帮助我们用简单的方法实现巨大的悬挑。澳大利亚工程院院士帮助我们优化了结构特性，使其如同有骨骼肌肉的人一样，与花园的树木形成良好的结合。我们称之为新的性能化美学。 在设计中，我们非常精准地控制了建筑和树木的关系，以及空间里老建筑和新建筑之间的关系。开幕后，我们发现亭子漂浮在屋顶的伞状结构完全融合在了人们的活动之中。通过空隙看到中国馆入口，老建筑与未来材料形成强烈对比。在未来，你的合伙人可能是一台机器人。你可以用更小的方式计入到社会的大生产中，我们称其为人机协作的手工艺。 老建筑与新材料的对比， 近期在上海西岸建成了上海人工智能大会主会场，左边是老厂房改造，右边是新的会馆。8800平米的设计建造只用了一百天。几何形的入口像口袋公园一样，形成拥抱城市的开放入口空间；屋顶由木结构构成。我们在这里制作了全球第一个3打印咖啡厅，面积120平米，除了咖啡机全部是用塑料3打印制成的。街道转角处的艺术品邀请德国学院院长和他的团队设计，与我们的建筑形成对话。 西岸人工智能大会会场鸟瞰点击这里查看更多， 和纸一样，塑料折叠后也会产生强度，我们把塑料网格密度再分布，使其适应新的咖啡厅的建造。经过精准结构计算打印的网格分布可以保证安全的强度。建造中，我们采用分布式打印技术，六台机器同时工作，每一个构件都会被模拟到现场进行精准安装。咖啡吧台是不规则的流线型，也是通过打印制作，变成了全新的材料，我们称之为新的材料性技术，现在已经形成了自主知识产权。3打印的椅子由塑料和金属两种材料组成。 建好的建筑由三个4080米的展厅组成，采用轻型铝合金结构，入口为两个三角形的空间，建筑体量非常简洁。巨大的空间采用壳体结构，保证空间中没有柱子，且实现了40米、60米，40米、85米等不同的跨度。建筑构件由机器人负责切割加工，节省用料，精准度高，没有一个构件返工。木结构屋顶和铝合金框架无缝衔接，所有屋顶节点被分为14个类型，由人和机器协作加工，仅用了27天就完成了建造。从空中俯瞰房子是简洁的白色，人们可以从城市中通过口袋公园式的入口进入由木结构屋顶覆盖的温暖空间。 三角形的入口空间中设有3打印咖啡厅，3 3打印咖啡厅细部， 3 最后的项目在农村，我们希望验证是否可以用新技术和底层农民合作完成实践，这个项目也参加了威尼斯双年展。我们在村里建了6个房子，全部是公共建筑，包括儿童工作营，产品展示中心和接待中心，它们彻底改变了村子的面貌。现在的农村老龄化和人口流失问题严重，三年前我们得到课题：能否通过建筑改造或内容提升农村形象？我们联合政府和村民一同对建筑进行了研究。五百多年前，陆游被贬到这个地方时写下了一首诗，描述了他透过一片竹林看到一栋房子的诗意感觉。我们要按照这首诗设计一个社区中心。我们选择木和钢结构，采用预制化技术，仅用52天就完成了建筑的建造，并且受到了所有村民的喜爱。竹艺是中国农村持续了500多年的传统技艺，但是由于环境闭塞，这项技艺并不为外界所知。新的社区中心集成了公共厕所、快递、银行等功能，可以举办展览，接待外地游客，加强村子与外界的沟通。越来越多的外地人会来这里旅游，订购当地的手工艺品。整个项目通过全新生产体系的介入，在当地产生新的建筑美学，提升了整个地区的产业价值。 竹里点击这里查看更多， 我们在威尼斯双年展上展示了这个社区中心。几何体块和传统木结构相结合，其建构体系依然遵照传统形制，但又超越了传统。每个屋架互不相同，我们采用机器人加工实现了快速精准的制造。室内非常朴素，除了真实的木结构就是混凝土地面，体现了新的数字建构之美。屋面瓦采用当地定做的材料，可以直接铺装。社区中心旁边就是田地，有农民在耕作。门口的亭子设计时间很短，建造只花了六天时间。 威尼斯双年展中的竹里， 在和当地村民合作的过程中，我们通过沟通了解到，当地很多年轻人去到城里就不愿意回来，这是中国农村的现状。如果大家毕业之后不愿意做传统意义上的手工艺，那他们会不会愿意建造新的工厂，发展新的产业？传统技艺不再只是用来做小装饰品，还可以通过新的技术进入到建筑展业中。我们正在和当地讨论建造木结构数字工厂，让新的技术不仅可以在上海人工智能大会这种高大上的场所中出现，还可以走进农村、改变农村的未来。这是一个真实的中国正在发生的事情，也是我们的梦想。 ， 文本整理自活动现场记录 2019建筑设计博览会将于2019年11月5日8日在上海新国际博览中心举办。同期同地将举办中国国际门窗幕墙博览会。