Η πληροφορική για τον αρχιτέκτονα μηχανικό Δημήτρης Παπαλεξόπουλος, Αρχιτέκτονας, Αν. Καθηγητής Ε.Μ.Π. Η συνάντηση της αρχιτεκτονικής με τις ψηφιακές τεχνολογίες οδηγεί σε ένα νέο παράδειγμα αντίληψης του χώρου, σχεδιασμού και κατασκευής του; Γύρω από αυτό το ερώτημα είναι πλέον δυνατόν να εντοπίσουμε ένα πλήθος όχι μόνο αναφορών αλλά και υλοποιημένων έργων καθώς βαδίζουμε στην τρίτη δεκαετία εφαρμογών των ψηφιακών τεχνολογιών στην αρχιτεκτονική. Η εισήγηση θα επικεντρωθεί στο κτιριακό έργο (κτιρίων, κτιριακών συνόλων αλλά και αστικού σχεδιασμού), χωρίς να παραγνωρίζει την τεράστια επίδραση των ψηφιακών τεχνολογιών στην πολεοδομία και χωροταξία. Υπάρχουν σήμερα δύο μεγάλα πεδία έρευνας, εφαρμογής και υλοποίησης αρχιτεκτονικού έργου, όπου η εμπλοκή των ψηφιακών τεχνολογιών είναι άμεση: Το πρώτο αναφέρεται σε αυτό που συνοπτικά ονομάζουμε «παραμετρικό σχεδιασμό». Αφορά στην ουσία μεταβολές στην διαδικασία σχεδιασμού. Το δεύτερο αναφέρεται στον σχεδιασμό διάδρασης. Αφορά στην σχέση του χρήστη με το αρχιτεκτόνημα. Εμπίπτει στον ευρύτερο τομέα σχεδιασμού και υλοποίησης ευφυών περιβαλλόντων. Και τα δύο πεδία βρίσκονται σήμερα στην αιχμή της έρευνας και των εφαρμογών. Ο παραμετρικός σχεδιασμός παρουσιάζει σχετικά μεγαλύτερο αριθμό συγκεκριμένων εφαρμογών σε αρχιτεκτονικά έργα και για αυτό το λόγο θα αναφερθούμε σε αυτόν εκτενέστερα. Ο παραμετρικός σχεδιασμός και οι αλλαγές στην διαδικασία σχεδιασμού Στα πλαίσια αυτής της εισήγησης δεν θα αναφερθούμε στον πυρήνα των αλλαγών που επιφέρει στην αρχιτεκτονική θεωρία και πράξη η μεταβολή του προγράμματος των κτιριακών κατασκευών, λόγω της ένταξης ψηφιακών τεχνολογιών. Το θέμα είναι εξαιρετικά μεγάλο, αναφέρεται στην υπόθεση εμφάνισης νέων αναδυόμενων τυπολογιών χώρου, κτιρίων, κατασκευών, αγγίζει όλα τα είδη έργων με τα οποία ασχολείται ο αρχιτέκτονας. Μια υπενθύμιση των σημαντικών αλλαγών που η πληροφορική έχει επιφέρει στα κτίρια βιβλιοθηκών, στον χώρο εργασίας και εκπαίδευσης θα ήταν αρκετή για να τονίσει την σημασία αυτής της μεταβολής. Σε όσα αναφέρουμε παρακάτω η μεταβολή αυτή θα είναι παρούσα αλλά δεν θα αναλυθεί διεξοδικά. Για πολύ καιρό απασχόλησε την αρχιτεκτονική η τρισδιάστατη ψηφιακή αναπαράσταση του χώρου και το συνακόλουθο ερώτημα για την σχέση μεταξύ «πραγματικού» και εικονικού». Η συζήτηση αυτή ανήκει πλέον στην ιστορία της τεχνολογίας. Η μετάβαση από το ζήτημα της αναπαράστασης του χώρου στο ζήτημα της παραμετρικοποίησης του αρχιτεκτονικού αντικειμένου, η μετάβαση δηλαδή από την κυριαρχία της αναζήτησης της μορφής στην αναζήτηση των σχέσεων μεταξύ των μερών που απαρτίζουν ένα αρχιτεκτόνημα, αποτελεί ένα σημαντικό σημείο καμπής στον τρόπο ένταξης των ψηφιακών τεχνολογιών στον αρχιτεκτονικό σχεδιασμό. Διαπιστώνεται μια κατασκευαστική - δομιστική στροφή του «ψηφιακού», που έχει εγκαταλείψει την αναζήτηση εικονικών χώρων και αναζητά τώρα την αδιάσπαστη σύνδεσή του με την υλικότητα των πραγμάτων 1. Σχεδιασμός και κατασκευή ενοποιούνται. Οι Τεχνολογίες της Πληροφορίας διαχειρίζονται αυτή την ενότητα. Τα κατασκευαστικά σχέδια, που άλλοτε όριζαν το σημείο τομής μεταξύ σχεδιασμού και κατασκευής, ένα πριν και ένα μετά, αλλάζουν καθεστώς και μαζί με αυτά αλλάζει ριζικά η αρχιτεκτονική πρακτική και τα νοητικά εργαλεία του αρχιτέκτονα.
Το σχέδιο γίνεται πεδίο δυνάμεων που εκφράζει την ασταθή ισορροπία όλων των συμμετεχόντων στην διαδικασία σχεδιασμού κατασκευής 2. Τα συμπεράσματα που βγαίνουν από την κριτική αποτίμησή αρχιτεκτονικών υλοποιήσεων την τελευταία δεκαετία δεν αφορούν κυρίως την μορφή τους αλλά την ίδια την διαδικασία σχεδιασμού και κατασκευής. Ένα από τα ισχυρότερα παράδειγμα είναι αυτό του Frank Gehry, που αν και είναι γνωστός για τον χειρισμό των μορφών (μουσείο Bilbao) είναι σίγουρο ότι θα μείνει στην ιστορία για την νέα κατανομή αρμοδιοτήτων μεταξύ όλων όσων συμμετέχουν στον σχεδιασμό και την κατασκευή, που προέρχεται από την άμεση ψηφιακή διασύνδεση, θα λέγαμε σχεδόν ταύτιση των φάσεων σχεδιασμού και υλοποίησης των κτιρίων. Η πολυετής προσπάθεια και πείρα του γραφείου του Gehry έχει οδηγήσει στην δημιουργία του λογισμικού Digital Project, μια αρχιτεκτονική προσαρμογή του CATIA 3, που ανήκει στην νέα γενιά των ολοκληρωμένων BIM (Building Information Management) προγραμμάτων που «συστεγάζουν» όλες τις ειδικότητες που συμμετέχουν στον σχεδιασμό και την υλοποίηση του δομικού έργου. Το κεντρικό ζήτημα που θέτουν αυτά τα προγράμματα είναι αυτό του συνολικού, κεντρικού ελέγχου της διαδικασίας σχεδιασμού και κατασκευής. Το εργαλείο που προτείνουν για αυτό τον σκοπό είναι ένα παραμετρικά ορισμένο μοντέλο του δομικού έργου. Πρόκειται για ένα τετραδιάστατο μοντέλο (4d = 3d +χρόνος), που περιέχει όλη την πληροφορία κτιριακού σχεδιασμού, παραγωγής βιομηχανικών δομικών προϊόντων, συναρμολόγησης και κατασκευής, κατέχει κεντρική θέση στον σχεδιασμό. Οι συνεργαζόμενες ειδικότητες συνεισφέρουν στην δημιουργία του, διαθέτοντας διαφορετικούς βαθμούς πρόσβασης και αλλαγής. Το ίδιο μοντέλο θα συνοδεύει το κτίσμα στην χρήση του εντάσσοντας πληροφορίες συμπεριφορές υλικών, αντιδράσεις σε καταστάσεις ανάγκης καθώς και αλλαγές στην κατασκευή ή και στην διάρθρωση των δραστηριοτήτων που στεγάζει. Η συνεργασία αυτή των μηχανικών συνοδεύεται φυσικά και από την διαμάχη τους για το ποιος θα έχει τον κεντρικό έλεγχο του μοντέλου. Ο αρχιτέκτονας μοιάζει να έχει την πρώτη θέση, η τάση είναι να δοθεί ο έλεγχος σε εξωτερικό διαχειριστή της κατασκευής (construction manager). Σε μια διαφορετική κατεύθυνση κινούνται απόψεις, που αντιμετωπίζουν πιο ανοικτά τον αρχιτεκτονικό σχεδιασμό χωρίς να υπολείπονται σε δυνατότητες εφαρμογής ενός ισχυρού πληροφοριακού οπλοστάσιου. Η τάση αυτή προτείνει την κατάτμηση του συνόλου του έργου σε στοιχεία και στην περιγραφή των σχέσεων τους. Η κατάτμηση αυτή είναι ιδιαίτερη για κάθε έργο. Η κατάτμηση μπορεί να είναι πολλαπλή για κάθε έργο. Η περιγραφή των σχέσεων μεταξύ των στοιχείων που απαρτίζουν ένα δεδομένο σύνολο επιτρέπει την δημιουργία γενετικών δομών που προσδιορίζουν την μεταβολή του συνόλου όταν ένα από τα στοιχεία του αλλάξει 4. Ακόμα η ανάλυση και η μοντελοποίηση των σχέσεων μεταξύ των στοιχείων δεν εξαντλείται στο εσωτερικό του αντικειμένου αλλά περιλαμβάνει και την σχέση του με το περιβάλλον ως σύνολο ή ως επίδραση στοιχείων του περιβάλλοντος σε στοιχεία του αντικειμένου. Ο ορισμός των παραμέτρων και των δυνατών τιμών τους 5 και όχι το σχήμα ενός αντικειμένου θεωρείται πλέον ένα κρίσιμο ζητούμενο του σχεδιασμού. Ο προσδιορισμός των ιδιοτήτων των αντικειμένων 6 αποκτά σημασία στα πλαίσια αυτής της κατεύθυνσης σκέψης. Θα θεωρούσαμε ως έναν από του χαρακτηριστικούς εκπροσώπους αυτής της τάσης το SmartGeometry Group 7 και τον σχεδιασμό και υλοποίηση ορισμένων έργων του Norman Foster, όπως το κτίριο Swiss Re στο Λονδίνο. Η περιγραφή του αρχιτεκτονικού έργου με όρους μεταβαλλόμενων στοιχείων και μεταβαλλόμενων σχέσεών τους στοχεύει σε μια νέα θεώρηση του συμπλέγματος των παραγόντων που συμμετέχουν στον σχεδιασμό κατασκευή. Σε αυτή την περίπτωση ο σχεδιασμός μπορεί να ανταποκριθεί, μέσα από την δυνατότητα μικρών μεταβολών που δεν επηρεάζουν την συνολική συγκρότηση της μορφής σε «τοπικές» πιέσεις που προέρχονται για παράδειγμα από τον μελλοντικό χρήστη, την κατασκευαστική βιομηχανία ή διάφορους συγκροτημένους ορθολογισμούς ειδικών που συμμετέχουν στον σχεδιασμό, μια μεταβολή του προϋπολογισμού του έργου, ή αλλαγή του κτιριολογικού προγράμματος. Κάθε έργο καλεί σε έναν συγκεκριμένο τόπο, παράγοντες που δεν έχουν αναγκαστικά συνεργαστεί στο παρελθόν, να συνυπάρξουν και να συντονιστούν για την υλοποίηση του 8. Με αυτή την έννοια ο σχεδιασμός βρίσκεται συνεχώς υπό ένταση, σε κατάσταση ασταθούς ισορροπίας. O αρχιτέκτονας καλείται να διαχειριστεί αυτόν τον εν δυνάμει μεταβαλλόμενο συσχετισμό. Αυτή η αντίληψη καλεί τον αρχιτέκτονα να συλλάβει το αρχιτεκτονικό έργο όχι ως τελειωμένη μορφή, αλλά ως έλλογο συσχετισμό μεταβαλλόμενων στοιχείων, που ο ίδιος πρέπει να ορίσει 2
για κάθε ξεχωριστό έργο. Σε συνάφεια με αυτή την αντίληψη, η «αλγοριθμική σκέψη» θεωρείται από τις ικανότητες που πρέπει να αναπτύξει ο αρχιτέκτονας 9, τουλάχιστον για τμήματα του έργου του, χωρίς αυτό να σημαίνει επιστροφή σε απόψεις που υποστήριζαν τον θετικιστικό ορισμό του αρχιτεκτονήματος. Σε αυτό το σημείο πρέπει να σημειώσουμε, ότι ο ψηφιακός ορισμός κατασκευαστικών στοιχείων παραμετρικά ορισμένων συνδέεται πλέον με την ψηφιακή CNC παραγωγή τους (file to factory technologies), ανοίγοντας το πεδίο για μια νέα σχέση της αρχιτεκτονικής με την κατασκευαστική βιομηχανία. Είναι δυνατή πλέον η υλοποίηση μορφών που δεν ήταν δυνατόν να πραγματοποιηθούν με τις παραδοσιακές μεθόδους κατασκευής, αλλά επίσης ανοίγει και η δυνατότητα μαζικής παραγωγής βιομηχανικών δομικών προϊόντων κατά παραγγελία. Τα δομικά προϊόντα προσαρμόζονται στις ειδικές απαιτήσεις του κάθε έργου. Η αρχιτεκτονική αναζητά την τυποποίηση στις διαδικασίες παραγωγής και το λογισμικό και όχι στην μορφή προϊόντων απόλυτα καθορισμένων εκ των προτέρων. Το κατ επιλογή μάθημα της Σχολής Αρχιτεκτόνων «Ψηφιακή τεκμηρίωση και σχεδιασμός οικοδομικών συστημάτων», που συμμετέχει στο πρόγραμμα ΕΠΕΑΕΚ, έχει ενεργοποιηθεί στην κατεύθυνση μιας ευρωπαϊκής προσπάθειας ορισμού πρωτοκόλλου μαθημάτων ψηφιακής κατασκευής 10. Το πεδίο έρευνας είναι ανοικτό σε συνεργασίες με μηχανικούς παραγωγής και με ειδικούς πληροφορικής για την οριστικοποίηση ανοικτών προγραμμάτων σύνδεσης του αρχιτεκτονικού σχεδιασμού με ευέλικτα συστήματα παραγωγής δομικών προϊόντων. Στην αιχμή της τεχνολογίας και σε επέκταση της κατά παραγγελία παραγωγής δομικών προϊόντων βρίσκεται ο σχεδιασμός και η παραγωγή δομικών υλικών προσαρμοσμένων στις ειδικές απαιτήσεις κάθε έργου. Προς αυτή την κατεύθυνση αναπτύσσονται έρευνες σε συνεργασία με την χημική βιομηχανία. Σχεδιασμός διάδρασης Κτιριακά συγκροτήματα, κτίρια, τμήματα κτιρίων, στοιχεία και υλικά σχεδιάζονται στην μεταβολή τους και στην διάδρασή τους με το περιβάλλον τους και με τις συλλογικότητες που στεγάζουν. Η διάδραση μπορεί να αφορά φυσικά αρχιτεκτονικά στοιχεία, που μεταβάλλονται ανάλογα με εξωτερικές περιβαλλοντικές επιδράσεις, επιθυμίες του χρήστη ή μεταβολή στην κατάσταση χρήσης. Μπορεί επίσης να αφορά στον συνδυασμό φυσικών και ψηφιακών στοιχείων, όπως μπορεί να συμβαίνει σε υβριδικά περιβάλλοντα επαυξημένης πραγματικότητας. Για τον αρχιτεκτονικό σχεδιασμό είναι καθοριστικός ο ορισμός του τι είναι σταθερό, τι μεταβάλλεται, ποια είναι τα όρια μεταβολής, ποια στοιχεία του χώρου αφορούν. Σε ένα επίπεδο μεγαλύτερης πολυπλοκότητας τα συστήματα διάδρασης καταγράφουν συνθήκες και μεταβολές που προήλθαν από αυτές και προτείνουν σενάρια νέων ενεργοποιήσεων. Η διάδραση, κεντρικό θέμα στην αρχιτεκτονική έρευνα. Τοποθετεί στο κέντρο το υποκείμενο (variability, reconfigurability, personalisation) αντί για το αντικείμενο (serialization, standardization, duplication). Εντάσσει βασικές αρχές των τεχνολογιών της πληροφορίας όπως είναι η δυνατότητα δημιουργίας διασυνεδεμένων, μεταβλητών μοντέλων πληροφορίας που είναι δυνατόν να επαναπροσδιορίζονται (reconfigurable) να επιδέχονται αναπροσαρμογές λειτουργίας (adaptive reassessment). Τέλος η διάδραση τον εντάσσει τον χρόνο ουσιαστικά στον σχεδιασμό και υποβάλλει την ιδέα των αλλεπάλληλων μεταλλαγών της μορφής επαναπροσδιορίζοντας τα όρια μεταξύ χώρου και χρόνου που ξέραμε μέχρι σήμερα. Για αρκετό καιρό το κλειδί ήταν η «αντικειμενικότητα». Στον σχεδιασμό η προσπάθεια εστιάζονταν στο να διατυπωθεί αναλυτικά μια αιτία και η σχέση της με το αποτέλεσμα που ήταν η επέμβαση στον χώρο. Σήμερα προέχει η διατύπωση αφηγήσεων που οδηγούν στην δημιουργία πολλαπλών διαδρομών του υποκειμένου συναρτημένων με μεταβολές του χώρου. Ο σχεδιασμός διάδρασης μας καλεί να συλλάβουμε την υλικότητα μεταβαλλόμενων υποδοχέων επιθυμίας και όχι τα υλικά πλαίσια προκαθορισμένων αναγκών 11 ; Σε αυτά τα πλαίσια έχει αναπτυχθεί μια ισχυρή κατεύθυνση, που προτείνει την κατανομή στον φυσικό χώρο μικρών ψηφιακών μονάδων που, συνεργαζόμενες, δημιουργούν λειτουργικά σύνολα υποστήριξης των δραστηριοτήτων που ήδη συμβαίνουν στον συγκεκριμένο τόπο. Έτσι διαμορφώνεται μια τάση που θεωρεί ότι οι ψηφιακές τεχνολογίες επεμβαίνουν στο υπάρχον και δεν προτείνουν μια νέα πραγματικότητα σε ρήξη με την υπάρχουσα. Είναι φανερό ότι η αρχιτεκτονική καλείται να επαναπροσδιορίσει την σχέση της με τις ψηφιακές 3
τεχνολογίες, μέσα από την προοπτική εφαρμογής ψηφιακών τεχνολογιών διάχυτης υπολογιστικής ισχύος (ambient computing). Οι ψηφιακές τεχνολογίες δεν στέκονται πια «απέναντι» ή σε ρήξη με τον σχεδιασμό του χώρου (όπως συνέβαινε με τον περίφημο διαχωρισμό «εικονικού» και πραγματικού») αλλά κατανέμονται στον χώρο, που σχεδιάζεται και για να τις υποδεχτεί. Η λειτουργικότητα ενός AmI (ambient intelligence) συστήματος εξαρτάται πλέον από τον σχεδιασμό του χώρου που καλείται να τα υποδεχτεί. Οι ειδικοί πληροφορικής που αναπτύσσουν τα συστήματα αυτά εκφράζουν την ανάγκη της ενεργούς συμμετοχής των αρχιτεκτόνων, όπως φαίνεται και στην σειρά των διεθνών συνεδρίων Intelligent Environment. Το πρώτο συνέδριο όπου τέθηκε σε επιτυχή δοκιμασία αυτή η συνεργασία έγινε στο Ε.Μ.Π. το 2006 12. Είναι προφανές ότι στα πλαίσια αυτή της εισήγησης δεν μπορεί να γίνει παρά μόνο μια μερική αναφορά στην σχέση αρχιτεκτονικής και πληροφορικής. Τα δύο πεδία έρευνας και εφαρμογών που θίξαμε, ο παραμετρικός σχεδιασμός και ο σχεδιασμός διάδρασης συγκεντρώνουν σήμερα το ενδιαφέρον των ερευνητών και των αρχιτεκτόνων που ασκούν επάγγελμα. Ο συνδυασμός των δύο πεδίων επιφέρει ριζικές αλλαγές όχι μόνο στο εσωτερικό της αρχιτεκτονικής αλλά θέτει σε νέα προοπτική τις σχέσεις του αρχιτέκτονα κατ αρχή με τον στενό πυρήνα των παραδοσιακών συναδέλφων του που είναι οι τοπογράφοι μηχανικοί, οι πολιτικοί μηχανικοί και οι ηλεκτρολόγοι - μηχανολόγοι, ενώ στην συνέχεια μεταβάλλει την σχέση του με την βιομηχανία δομικών υλικών και προϊόντων και με την κατασκευαστική βιομηχανία ενώ αναδύονται νέες δυνατότητες συνεργασίας με τους χημικούς μηχανικούς για τα καινοτόμα υλικά και με τους ναυπηγούς για την μεταφορά τεχνογνωσίας σχετικά με την υλοποίηση άτυπων (informal) κατασκευών. Στην σημερινή φάση, χωρίς να καλύπτει το σύνολο των ζητημάτων, άμεσα κρισιμότερη θεωρείται η ανάπτυξη συνεργασιών με τους πολιτικούς μηχανικούς γιατί εκεί συγκεντρώνονται τα κυριότερα εμπόδια εφαρμογών του παραμετρικού σχεδιασμού και η ανάπτυξη συνεργασιών με μηχανικούς πληροφορικής για τον σχεδιασμό και υλοποίηση ευφυών περιβαλλόντων, ιδιαίτερα εκείνων που άμεσα αναφέρονται στον ενεργειακό σχεδιασμό. Είναι αντιληπτό ότι καθώς βρισκόμαστε στην προοπτική νέων ισχυρών διασυνδέσεων των προηγούμενων ειδικοτήτων, η αναγκαιότητα διασυνδέσεων των σχολών, όσον αφορα στα μαθήματα και στην έρευνα είναι κάτι παραπάνω από προφανής. Μπορούμε να διατυπώσουμε την υπόθεση ότι δεν πρόκειται μόνο για ένα νέο παράδειγμα αντίληψης και άσκησης της αρχιτεκτονικής, αλλά και συνεργασίας των ειδικοτήτων που συμμετέχουν στην δημιουργία του αρχιτεκτονικού έργου. 1 Neil Leach, David Turnbull, Chris Williams, Digital Tectonics, Willey Academy, 2004, p.5 Βλ. και Δημήτρης Παπαλεξόπουλος, «Επιστροφή στην υλικότητα», Highlights 13, αφιέρωμα στην Τεχνολογία, σ. 116-117. 2 Δ. Παπαλεξόπουλος«Η αναπαράσταση του συνεχούς Σχεδιασμός Κατασκευή Χρήση», Η αναπαράσταση ως όχημα αρχιτεκτονικής σκέψης, επ. Β Τροβά, Κ. Μανωλίδης, Γ.Παπακωσταντίνου, Futura, 2006, σελ. 95-102. 3 http://www.gehrytechnologies.com/ 4 Robert Aish, Exploring the Analogy that Parametric Design is a Game, Game Set Match II, On Computer Games, Advanced Geometries and Digital Technologies, K. Oosterhuis, L. Feireiss eds, Delft University of Technology Episode Publishers, 2006, σελ. 202-207. 5 Branco Kolarevic, Digital Morphogenesis, in Branko Kolarevic ed., Architecture in the Digital Age Design and manufacturing, Spon Press, 2003, σ. 17. 6 Για το ζήτημα του προσδιορισμού των ιδιοτήτων βλ. και διπλωματική εργασία στο ΔΠΜΣ Σχεδιασμός Χώρος Πολιτισμός, Αθηνά Σταυρίδου, Ο χώρος χωρίς ιδιότητες, Αθήνα, 1999. υπεύθ. διδ. Δ.Παπαλεξόπουλος. 7 http://www.smartgeometry.com/ 8 Kolarevic, in Branko Kolarevic ed., Architecture in the Digital Age Design and manufacturing, Spon Press, 2003, σ. 19. 9 Kostas Terzidis, Algorithmic Architecture, Princeton Architectural Press, 2006. 10 http://www.f2f-continuum.eu/ 11 Antonino Saggio, «New Subjectivity. Architecture between Communication and Information, in Blobmeister. Digital Real, Peter Chola Schmal ed. Birkhauser, 2001, σ. 20-29. 4
12 The 2 nd International Conference oon Intelligent Environments, IE06, 5-6 july 2006, Nationa Technical University of Athens, General Chairs Achiles Kameas, Dimitris Papalexopoulos. 5