A arquitetura busca refletir ideias sobre o mundo ao redor. Nos últimos 20 anos, os arquitetos têm se concentrado em tecnologia de computação, processos físicos e biológicos. A ciência da natureza e as tecnologias computacionais estão remodelando nossa compreensão do ser e, por trás disso, a ideia de como podemos e devemos trabalhar com a forma arquitetônica e o espaço. Isso implica o surgimento e o desenvolvimento de novas ferramentas, métodos e métodos, o que muda significativamente a ideia de qual é a morfologia da arquitetura, ou seja, uma ciência que estuda a estrutura de uma forma arquitetônica. Se, por exemplo, morfologia biológica é a estrutura da forma de um organismo e características de sua estrutura, e na matemática é a teoria e técnica de análise e processamento de estruturas geométricas com base na teoria de conjuntos e topologia, então os princípios da moderna morfologia arquitetônica está em algum lugar entre aqueles em biologia e matemática. Se as formas arquitetônicas do passado podiam ser consideradas como a estrutura final, agora elas devem ser consideradas através do desenvolvimento da forma - morfogênese.
Processos
Ao longo da maior parte de sua história, a arquitetura foi fascinada pelo resultado final e estático. Mas com o surgimento do pós-modernismo, outro interesse surgiu: a arquitetura é cada vez mais levada pelo processo de criação de um projeto. No início, eram colagens de alusões a grandes estilos históricos, ao antigo sistema de ordem, etc., depois passa para o campo de jogo com processos mais abstratos: forças, energias, geometria pura, que formaram a imagem do desconstrutivismo. Além disso, esse jogo, entrando na imensidão da modernidade, está corporificado no pensamento diagramático, quando as apresentações dos arquitetos cada vez mais se assemelham a instruções para montar e desenvolver um objeto arquitetônico.
Essa tentativa de transferir a arquitetura do plano das idéias subjetivas do criador para o plano racional de decisões e tarefas objetivas reflete as exigências do novo tempo. As cadeias de diagramas, gráficos, explicações refletem por que e como o objeto arquitetônico apareceu. Mas ao contrário da prática do pós-modernismo, que reflete a subjetividade irracional do arquiteto, isso acontece com base em análises de volume, áreas utilizáveis, área construída, orientação ao sol, distribuição de altura, mirantes, quantidade de vegetação e vagas de estacionamento, transporte e rotas de pedestres e muitos outros fatores objetivos. … Por exemplo, você pode se referir a qualquer projeto do famoso BIG, MVRDV ou OMA.
Isso se correlaciona muito bem com a forma como nossas idéias sobre a natureza do nosso mundo mudaram. A imagem científica do mundo mostrou que objetos complexos de natureza animada e inanimada são derivados de processos. Neles, por meio de uma sequência de procedimentos de transformação - fusão, divisão e transformação - novas entidades são geradas.
Do fazer à procriação
Tivemos a sorte de estar presentes no momento incrível da reestruturação global do “homem que faz” para o “homem gerador”. Qual é a diferença entre o primeiro e o segundo? O primeiro é baseado na forma tradicional de criar um artefato artificial. É quando existe uma imagem final, um plano, uma decisão e uma pessoa, por meio de determinadas ações, atinge o resultado desejado. Imagine criar um super-herói. Então imagine um escultor que seja do tipo "fazedor". Primeiro, ele desenha ou esculpe um esboço de uma escultura futura, usando um modelo para apreender a plasticidade humana correta. Em seguida, ele pega um cinzel e processa um pedaço de pedra. O resultado não é um super-herói necessário, mas seu reflexo inanimado, dificilmente capaz de feitos.
Isso também é verdade ao criar arquitetura. Por exemplo, um arquiteto do primeiro tipo primeiro surge com a imagem de um edifício com base na percepção e experiência subjetiva. Este é o ideal que o arquiteto pensa que deve mudar a vida das pessoas para melhor e, portanto, deve ser construído em qualquer lugar. Em seguida, ele pega uma grade de coluna padrão de 6x6 metros, pisos padrão, tijolos, etc. e junta esse construtor, procurando se aproximar do ideal original. Na saída, o edifício está pouco adaptado à vida, não só porque no processo se afastou do ideal, mas também porque o próprio ideal foi uma invenção do arquiteto, apenas indiretamente relacionado à situação real. Tal edifício pode ser replicado como está, ou manualmente fazendo pequenas mudanças, mas, em qualquer caso, dificilmente pode cumprir o impulso inicial de melhorar a vida das pessoas.
Mas como funciona a vida selvagem? E como uma pessoa do segundo tipo - uma “pessoa generativa” - age como ela? Os objetos da natureza são gerados a partir das interconexões de seus elementos atuando com base em leis, regras e restrições. Assim, os organismos vivos não têm uma imagem final pela qual se esforçam, mas têm uma combinação de efeitos das ações do genótipo, a totalidade de todos os genes de um determinado organismo e ontogênese, o desenvolvimento individual de um organismo desde o início até a morte, a maior parte do tempo gasto na luta pela sobrevivência. Isso leva à formação de um organismo individual com seu próprio fenótipo, ou seja, a totalidade de todos os sinais e propriedades internos e externos do organismo. Assim, percebe-se que ações, processos e desenvolvimento são o que a natureza tem apostado na luta pela sobrevivência. Em algum ponto, tornou-se óbvio para as pessoas.
Para esclarecer essa afirmação, vamos voltar ao nosso super-herói. Para criar um super-herói real, precisamos desenvolver seu genótipo, que conterá super propriedades. Então o desenvolveremos na luta por sua existência, desde que sua sobrevivência dependa diretamente de nossa sobrevivência. Assim, obtemos o necessário e a atuação, não o super-herói ideal.
No esforço de criar um edifício que melhore a vida das pessoas, o “arquitecto generativo” irá criar um genótipo para o seu edifício para que este se desenvolva em condições próximas da realidade, de acordo com os princípios estabelecidos no genótipo. À saída, obtém-se um edifício que se adaptou às condições envolventes, desempenhando com eficácia as tarefas a que se destina. Tal edifício pode ser replicado como organismos, não por meio de cópia, mas por meio da geração de novos edifícios, usando o mesmo genótipo ou ligeiramente modificado, proporcionando assim uma população estável.
Performatividade
A prática é cada vez mais difundida em que ações que expressam um processo concebido em si mesmas são o que predetermina a essência final de um artefato. É assim que a formação de espuma determina as qualidades básicas da espuma. Na verdade, a própria espuma é um ato e o resultado de um ato ao mesmo tempo, e o que chamamos de "espuma" apenas fixa o estado final da ação que está ocorrendo. Esta abordagem performativa, quando o fazer é indissociável do resultado final, tornou-se uma característica importante da arte e da arquitetura contemporâneas. Nesse caso, a abordagem performativa é realizada por meio de ações realizadas tanto na realidade quanto em programas de computador que imitam ações em tempo real.
Um exemplo de abordagem performática produzida na realidade é a instalação artística Tape, do grupo croata-austríaco Numen / For, exibida em todo o mundo. Não é um projeto final a ser transportado de um local para outro ou criado a partir de desenhos de locais, mas um processo que usa fitas adesivas grandes e procedimentos, regras e soluções locais simples que podem ser considerados como mutações no genoma subjacente. Nele, o material por meio de ações realizadas em um novo ambiente se materializa em um ambiente cada vez único, mas tendo características espaciais comuns com outras encarnações de "Teip".
O ambiente é utilizado como suporte para o cultivo gradativo por meio do processo de colagem primeiro das fitas longitudinais e posteriormente das fitas tensoras transversais da fita adesiva. Assim, a fita adesiva não é apenas uma das opções de material que pode ser substituída por qualquer outro, se desejado, mas uma parte integrante do processo. A fita adesiva é um material que predetermina as ações realizadas, as propriedades da estrutura e do ambiente que está sendo formado. Isso nada mais é do que o processo de ontogênese embriológica, quando um organismo inteiro se desenvolve a partir de uma célula! Além disso, as condições sob as quais um organismo se desenvolve afetam sua forma (fenótipo). Com o mesmo genótipo, diferentes condições podem dar características diferentes a um organismo, até sexos diferentes. Nas instalações “Teip” as mesmas regras, operando em diferentes condições do meio urbano, dão origem a uma forma diferente de instalação. Para apreciar a combinação de semelhança e exclusividade, é suficiente comparar as instalações em Belgrado, Berlim, Melbourne e Viena.
O processo de aparecimento de "Tape" pode ser observado no exemplo da criação de uma instalação em Moscou:
Para entender como a abordagem performativa da arquitetura pode ser implementada em programas de computador, deve-se olhar a experiência de Daniel Piker, que participou do workshop Branching Points em Strelka este ano (veja o vídeo de sua palestra). Em sua palestra no workshop, ele falou sobre uma ferramenta que está desenvolvendo para arquitetos, onde é possível criar uma forma baseada em interações físicas, na qual são aplicadas forças semelhantes às físicas. Nesse caso, a forma final é um derivado do processo de equilibrar todas as forças no sistema.
Algoritmos
Por muitos anos, e especialmente na última década, os principais arquitetos têm se concentrado em como usar a tecnologia computacional para desenvolver algoritmos a partir dos quais uma forma arquitetônica é produzida. Apenas a lista de centros educacionais que pesquisam essas questões fala por si: AA (Architectural Association), IAAC (Instiute for Advanced Architect of Catalonia), SCI-Arc (The Southern California Institute of Architecture), University of Applied Arts Vienna, RMIT University, Columbia University GSAPP, Delft University of Technology com seu laboratório Hyperbody. Os algoritmos desenvolvidos refletem a visão de como um objeto deve ser gerado, quais relacionamentos, regras e restrições operam em seu sistema. Tal processo, expresso em um algoritmo e selado em um código de computador, pode ser representado como o genoma de um objeto que produz resultados diferentes dependendo das condições externas, que nos algoritmos representam os dados iniciais. E o resultado da execução do algoritmo é a forma arquitetônica necessária. Este princípio de projetar uma forma arquitetônica revela todo um conjunto de possibilidades: os processos de autorregulação, a adaptação da forma às condições dadas, a possibilidade de criar populações de objetos com características diferentes e muito mais. Esta abordagem determina em grande parte o conceito projeto paramétrico, que se tornou a principal tendência da arquitetura moderna.
Morfogênese
A execução do algoritmo sob diferentes condições pode produzir populações inteiras de objetos relacionados. Além disso, a população pode ser composta por edifícios e elementos estruturais de um edifício, como populações de organismos vivos e células que constituem os tecidos vivos do corpo.
No processo de reprodução, outra propriedade importante de um ato natural como o polimorfismo pode se manifestar - a capacidade de alguns organismos existirem em estados com diferentes estruturas internas ou em diferentes formas externas. Em algoritmos de arquitetura, isso se parecerá com a capacidade de escolher uma forma de processar dados com base nas propriedades das informações de entrada e também, dependendo das circunstâncias, escolher o caminho de geração de cada objeto específico dentro de um tipo de Capacidade de Desempenho Múltiplo em Arquitetura. Técnicas e
Technologies in Morphogenetic Design, Architectural Design Vol.76 No.2, p.8 ">[1].
Um exemplo da manifestação de polimorfismo é um vídeo que mostra como o layout muda significativamente quando a geometria do plano de construção muda.
De certa forma, o algoritmo neste projeto funciona como ligar e desligar quaisquer genes dependendo das condições que levam a diferentes estados do organismo.
A concha da estrutura criada no workshop Branching Points do festival White Tower 2011 em Yekaterinburg consistia em elementos homogêneos. Cada elemento foi dobrado em uma folha de aço para se assemelhar a uma pirâmide. As dobras dos elementos em um padrão xadrez foram direcionadas em uma direção ou na direção oposta da superfície da concha. Assim, o polimorfismo se manifestou não na forma, mas na orientação dos elementos. Este princípio possibilitou a criação de uma estrutura autoportante rígida, onde os elementos, com seu volume e grande curvatura da concha de forma arbitrária, não interferiam uns nos outros.
No planejamento urbano, o princípio da morfogênese permite o planejamento flexível dos territórios. Um exemplo é o projeto do Instituto Berlage (Rotterdam, Holanda), onde foi estudada a cidade de Phoenix. O modelo preditivo da área foi desenvolvido com base no mapa de radiação do solo desértico, no local do qual deveria surgir uma nova área residencial. Dependendo do nível de radiação, os contornos das unidades residenciais são formados de forma que as emissões sejam mínimas para cada unidade. É assim que aparecem várias propriedades da habitação. Cada complexo residencial revela-se não apenas diferente em tamanho e forma, mas também inclui vários programas de atividades e várias formas de organização. [2].
Para entender como a nova morfogênese se manifesta no desenvolvimento de estruturas arquitetônicas, não podemos deixar de nos referir à experiência do programa Emergent Technologies and Design da Architectural Association em Londres. Eles exploraram como, juntos, código de computador, matemática, leis físicas, materiais e tecnologias avançadas de manufatura podem criar novas estruturas materiais complexas antes impensáveis.
Um exemplo de como a morfogênese de um objeto inteiro depende da morfogênese de suas partes é o projeto do galpão do terraço da AA ComponentMembrane, que foi projetado, calculado, fabricado e instalado em apenas 7 semanas. O dossel tinha que estar suficientemente bem protegido do vento e da chuva, ao mesmo tempo, era necessário minimizar a carga do vento horizontal devido à fraca estrutura de suporte e não obstruir as vistas do telhado[3]… Nesse caso, o dossel deveria ter a capacidade de sombrear de diferentes maneiras em diferentes épocas do ano, em diferentes momentos do dia. A forma de cada elemento do dossel foi determinada concordando com todos esses critérios.
A estrutura em favo de mel do dossel consiste em um conjunto de elementos. Para cada tipo de elemento de dossel, foi escolhido o melhor material para cumprir sua função: resistência ao vento, cargas gravitacionais, sombreamento. Para isso, foi elaborado um modelo paramétrico, que possibilitou realizar o processo evolutivo de busca de uma solução ótima. Em última análise, essa morfogênese digital resultou em um dossel consistindo de 600 elementos estruturais diferentes e 150 formatos de membrana diferentes.
Seu outro projeto, Porous Cast, examinou diatomáceas e radiolários. As diatomáceas são algas unicelulares ou coloniais. A célula é compactada em paredes celulares características e muito diferentes que são impregnadas com quartzo. O esqueleto radiolário é composto de quitina e óxido de silício, que formam uma superfície porosa. A massa porosa desses dois tipos de células oferece um modelo interessante para moldagem de paredes diferenciadas, que oferece novas possibilidades arquitetônicas específicas, como permeabilidade ao ar, luz, temperatura e muito mais. A primeira fase do experimento consistiu em moldar gesso entre almofadas infladas, que adquiriu a forma inerente ao esqueleto natural mineralizado das células. Em seguida, experimentos físicos e análises digitais de fluxo de ar e iluminação foram realizados para revelar mudanças nas propriedades dependendo de várias características da forma, como o tamanho das células e sua permeabilidade. O objetivo final do projeto era criar um sistema de produção que pudesse se auto-organizar e criar uma parede com características diferentes em diferentes partes dela.[4]… Além disso, essa abordagem possibilita a proliferação - a proliferação de tecido corporal por meio da multiplicação de células, expressa, neste caso, na capacidade de crescer uma parede com características diferenciais por meio de um processo.
Nos protótipos de shell criados no Branching Point: workshop de interação em agosto de 2011, a morfogênese paramétrica se manifestou não na forma de elementos, mas na geometria de links. O conceito de design foi desenvolvido por Daniel Piker, criador do plugin Kangaroo para Grassopper, e Dimitri Demin. No modelo, por meio da simulação de interações físicas, os pontos são distribuídos sobre uma superfície de dupla curvatura de modo a preenchê-la uniformemente e formar triângulos com a máxima igualdade de lados possível. Já no modelo físico, triângulos isósceles idênticos se interligam com pequenas ligações elásticas e, quando a superfície mínima é tensionada, formam uma dada superfície com um vão mínimo entre os elementos.
Variabilidade
Esses exemplos mostram como uma abordagem morfogenética pode ser usada para criar uma forma que é cultivada em um ambiente, embora finito e estático. Ao mesmo tempo, um dos princípios básicos de um organismo vivo, quando uma célula se deforma e, portanto, muda a forma de todo o organismo, pode ser usado na arquitetura, caso em que a adaptação passa do projeto para a vida real do prédio.
O protótipo de um edifício deformável, cuja forma reage às mudanças nas condições, pode ser o projeto Muscle NSA (NonStandardArchitectures) criado pelo grupo de pesquisa Hyperbody.[5] sob a direção de Kas Osterhuis na Universidade Técnica de Delft (TUDelft, Holanda). Em 2003, um protótipo de um edifício foi exposto no Centro Pompidou, onde uma membrana pneumática repousa sobre uma rede de "músculos" industriais que formam células triangulares. Os músculos se contraem e relaxam de forma independente, coordenando-se em tempo real com o programa de controle geral, deformando todo o volume do pavilhão. O pavilhão responde por meio de sensores colocados ao seu redor, reagindo ao movimento das pessoas de diferentes maneiras[6]… Em 2005, a Hyperbody criou a próxima versão, denominada Muscle Body, onde foi aprimorado o sistema de trabalho coordenado de todos os músculos, o que possibilitou manter o formato de uma membrana esticada de lycra, semelhante à usada em roupas esportivas. Os músculos alteram a geometria do toldo, comprimindo e alongando diferentes partes do tecido, alterando assim a sua espessura e transparência. O pavilhão reage à forma como as pessoas entram: muda a iluminação e o som gerado, de acordo com o movimento dos visitantes.[7]… Assim, as características do ambiente tornam-se dinâmicas e indissociáveis da própria natureza do edifício.
Movendo-se nessa direção, é possível criar estruturas morfogenéticas, onde cada elemento pode independentemente, mas de acordo com seus vizinhos, mudar sua forma para que as propriedades do ambiente, como iluminação, temperatura, fluxo de ar, cor, textura e muito mais mais, vai mudar. E se isso estiver conectado com o princípio natural de flexibilidade e elasticidade na matéria viva, então vamos para um nível diferente de formação do habitat.
Um exemplo dessa deformação não mecânica é o projeto Shape Shift, em que elementos de casca são projetados para deformar sob a influência da eletricidade. Juntos, o Departamento de Automação Arquitetônica da ETHZ e o Laboratório Federal Suíço de Ciência e Tecnologia de Materiais do EMPA estão experimentando um Polímero Eletroativo (EAP) que se contrai e se expande dependendo da tensão aplicada a ele. Sua membrana é um sanduíche de várias camadas de material. Quando a área da camada de EPA diminui, toda a membrana deforma devido à diferença de áreas entre as camadas inferior e superior da membrana.[8].
Vídeo do projeto ShapeShift:
Outro tipo de deformação, mas muito importante, é a reação direta dos elementos às mudanças no ambiente por meio das propriedades inerentes dos materiais e da estrutura. É um processo autônomo e auto-organizado. Ele permite que você crie conchas que funcionam como pele, onde cada célula é mais sensível às mudanças no ambiente do que uma construção de engenharia de alta tecnologia, composta por muitas partes distintas.
A instalação "HygroScope - Meteosensitive Morphology", criada por Achim Menges em colaboração com Stefan Richert, opera segundo este princípio. Eles investigaram as propriedades de um cone conífero para abrir e fechar quando a umidade muda. As propriedades higroscópicas das fibras de madeira permitem que elas absorvam líquidos e sequem, passando por esse ciclo muitas vezes sem sofrer danos. Depois disso, uma estrutura foi criada a partir de camadas finas, cujas propriedades anisotrópicas permitem que a placa se torça rapidamente em uma direção. Assim, a reação da casca às mudanças nas propriedades do ambiente é fisicamente programada. [9].
Vídeo HygroScope - Centre Pompidou Paris:
O exemplo mais recente é a instalação BLOOM criada pelo estúdio de arquitetura dO | Su. A superfície é composta por elementos do mesmo tipo, que são placas bimetálicas. O bimetal, quando aquecido pela luz solar direta, começa a se curvar, abrindo os poros da casca, permitindo que o ar fresco penetre sob a estrutura.
Vídeo BLOOM Surface:
Neste e no projeto anterior, o princípio da morfogênese digital funciona simultaneamente, em que cada elemento é ligeiramente diferente de seus vizinhos, pois sua formação utiliza dados ligeiramente diferentes daqueles que formam os vizinhos. Mas este elemento também muda de forma sob a influência não de dados, mas de energias ou propriedades do ambiente. Este princípio permite que um objeto arquitetônico seja integrado ao sistema ecológico de forma natural.
Se a arquitetura anterior era inspirada nas formas naturais, agora a natureza fornece aos arquitetos seus métodos e tecnologias para trabalhar com a forma e a matéria. Agora, a morfogênese é tão essencial para a morfologia arquitetônica quanto para a biologia. Os processos de polimorfismo, proliferação, evolução, auto-organização já são um verdadeiro kit de ferramentas para um arquiteto, cuja utilização permite construir de forma mais correta as relações entre o homem, o ambiente artificial e a natureza. E, talvez, se mudarmos o ângulo de visão, veremos que de fato avançamos muito mais na construção de coisas vivas do que pensamos. Apenas os seres vivos aparecem não na engenharia genética, mas na arquitetura.
Notas de rodapé
[1] Hensel, Michael, Towards Self-Organizational and Multiple-Performance Capacity in Architecture. Techniques and Technologies in Morphogenetic Design, Architectural Design Vol. 76 No.2, p. 8.
[2] Wiley, John Morphogenetic Urbanism. Projeto de Arquitetura: Cidades Digitais, p. 65
[3] Hensel, Michael, Menges, Achim, Weinstock, Michael. Morfogênese computacional, tecnologias emergentes e design, 2009, pp. 51-52.
[4] Porous Cast, URL:
[5] MuscleBody - KasOosterhuis, 2005, URL:
[6] Muscle Non-Standard Architecture, Centre Pompidou Paris, URL: https://protospace.bk.tudelft.nl/over-faculteit/afdelingen/hyperbody/publicity-and-publications/works-commissions/muscle-non-standard-architecture- center-pompidou-paris /
[7] MuscleBody, 2005
[8] ShapeShift, documento PDF, URL:
[9] Menges, Achim, Reichert, Steffen Material Capacity: Embedded Responsiveness, Architectural Design: Material Computation: Higher Integration in Morphogenetic Design. Volume 82, Edição 2, pp. 52–59, 2012
Cronologia dos eventos do projeto BRANCH POINT:
2010, julho. O primeiro workshop e palestras sobre o Ponto de Ramificação da Flecha
Janeiro de 2011. Workshop e palestras no festival Artery 2010
Janeiro de 2011. Workshop e palestras no festival ARQUITETURA DO MOVIMENTO 2010 (YAROSLAVL)
2011, Agosto. Instalação de BranchPointActSurf
2011 r., Maio. Uma série de palestras "5.5 branches" no ArchMoscow 2011
2011, Outubro. Workshop composto por 4 grupos e palestras PONTO DE FILIAL: INTERAÇÃO
2011, novembro. Workshop no festival White Tower 2011 em Yekaterinburg
2012 de fevereiro. Workshop conjunto e palestras SO-SOCIETY_2 no festival "Golden Capital 2012" em Novosibirsk.
2012, março. Processamento de oficina. "Arquitetura paramétrica" na galeria VKHUTEMAS, Moscou
archi.ru/events/extra/event_current.html?eid=6060
2012, Março. Workshop e palestras em Krasnoyarsk a convite do 1ln group 2012
branchpoint.ru/2012/04/03/vorkshop-digital-fabrication-v-krasnoyarske/
