设计进化论：建筑与实用艺术中的生物学类比pdf/txt下载_在线阅读全文

当前位置:首页 > 艺术 > 设计 > 设计进化论：建筑与实用艺术中的生物学类比

编辑推荐

自1979年《设计进化论》**版出版之后，人们对生物学类比的兴趣再度萌发，部分因为20世纪八九十年代设计领域引入了计算机辅助设计方法，可以借助“遗传算法”等编程技术设计出新型的“生物形态”建筑。这本经典著作的全新修订版新增了一篇“后记”，补充介绍上述的近代发展成果。

内容简介

　　《设计进化论：建筑与实用艺术中的生物学类比（修订版）》讲述了有机体的进化与人工制品（尤其是建筑）的人类生产之间诸多类比的历史，考察了类比对建筑设计理论的影响，并探讨了近代生物学思想对设计的启发作用。自1979年《设计进化论：建筑与实用艺术中的生物学类比（修订版）》第一版出版之后，人们对生物学类比的兴趣再度萌发，部分因为20世纪八九十年代设计领域引入了计算机辅助设计方法，可以借助“遗传算法”等编程技术设计出新型的“生物形态”建筑。这本经典著作的全新修订版新增了一篇“后记”，补充介绍了上述的近代发展成果。

作者简介

菲利普·斯特德曼（Philip Steadman）是英国伦敦大学学院巴特利特学院（建筑环境学院）“城市与建筑形态研究”教授。

目　　录

致谢
修订版前言
1 引言
2 有机体类比
3 分类学类比：建筑类型与自然物种
4 解剖学类比：工程结构与动物骨架
5 生态学类比：人工制品和有机体的环境
6 进化论类比：有机体和人工制品进化中的试验-纠错过程
7 装饰的进化
8 工具：器官或躯体的附加物
9 如何加快工艺进化？
10 设计：生长过程
11 “生物技术”：动植物发明家
12 层级结构与适应过程：亚历山大《形式综合论》中的生物学类比

显示全部信息

前　　言

修订版前言
　　我在本书1979年版引言中说过，自19世纪初生物科学启蒙以来，生物学类比在设计理论中比比皆是，而当时居然没有一本书专门论述建筑与应用艺术中的生物学类比历史，着实奇怪。唯有彼得?柯林斯在1965年出版的著作《现代建筑设计思想的演变》中单列一章，将生物学类比作为众多类比之一加以论述，但除此无他，并无详尽介绍。这一情形延续至今，毫无改观，更令人称奇，也正因为如此，劳特利奇出版社认为本书值得再版。卡罗琳?冯?艾克的《19世纪建筑学中的有机体说》与本书的第3章、第4章和第5章的某些主题相同，如森佩尔、维奥莱-勒-杜克、爱德利兹的著作，以及歌德与居维叶的影响。冯?艾克的书还论及罗斯金和约翰?威尔伯恩?路特，本书则略过。不过，冯?艾克的书顾名思义只涵盖1900年以前的思想，内容囿于建筑学，而且回顾的是更为古老的有机体隐喻——始于亚里士多德的哲学及阿尔伯蒂的“和谐”概念——而非严格的生物学类比和科学类比。譬如该书几近末尾才提及达尔文，仅有寥寥数笔，对斯宾塞则只字未提。
　　书中绝大部分观点，我还是坚持原见，只有几点需要稍加说明，有些也会在新增的“后记”中提及。原书忽略了几个历史话题，如恩斯特?海克尔对青年风格与新艺术运动的影响，19世纪的胚胎学和犯罪学与阿道夫?洛斯著作《装饰与罪恶》之间的关系，以及20世纪德国有机建筑学派等。虽然抱憾，但是维持原文未改。

修订版前言 
　　我在本书1979年版引言中说过，自19世纪初生物科学启蒙以来，生物学类比在设计理论中比比皆是，而当时居然没有一本书专门论述建筑与应用艺术中的生物学类比历史，着实奇怪。唯有彼得?柯林斯在1965年出版的著作《现代建筑设计思想的演变》中单列一章，将生物学类比作为众多类比之一加以论述，但除此无他，并无详尽介绍。这一情形延续至今，毫无改观，更令人称奇，也正因为如此，劳特利奇出版社认为本书值得再版。卡罗琳?冯?艾克的《19世纪建筑学中的有机体说》与本书的第3章、第4章和第5章的某些主题相同，如森佩尔、维奥莱-勒-杜克、爱德利兹的著作，以及歌德与居维叶的影响。冯?艾克的书还论及罗斯金和约翰?威尔伯恩?路特，本书则略过。不过，冯?艾克的书顾名思义只涵盖1900年以前的思想，内容囿于建筑学，而且回顾的是更为古老的有机体隐喻——始于亚里士多德的哲学及阿尔伯蒂的“和谐”概念——而非严格的生物学类比和科学类比。譬如该书几近末尾才提及达尔文，仅有寥寥数笔，对斯宾塞则只字未提。 
　　书中绝大部分观点，我还是坚持原见，只有几点需要稍加说明，有些也会在新增的“后记”中提及。原书忽略了几个历史话题，如恩斯特?海克尔对青年风格与新艺术运动的影响，19世纪的胚胎学和犯罪学与阿道夫?洛斯著作《装饰与罪恶》之间的关系，以及20世纪德国有机建筑学派等。虽然抱憾，但是维持原文未改。 
　　原书出版至今，已有30余年，其间建筑和设计领域的新理论层出不穷、百花齐放，不仅力求理解、模仿自然的形态，而且还深入探究生物生长过程的奥秘，以供设计师推导出模型与方法，用于设计。师法自然的步伐在近20年来有所加快，原因有二：一则环境危机日趋严重，绿色可持续设计应运而生，人们深信建筑要与自然更为和谐地共存，就需要从自然的有机形态和有机系统中汲取经验教训；二则计算机普及，工程师、建筑师和工业设计师的日常工作须臾不可或缺。 
　　从1963年伊凡?萨瑟兰发明画板系统至1979年，计算机辅助设计只有短短16年的历史。那时，计算机笨拙而又昂贵，计算机用户多为政府部门和大型公司，建筑设计的重点是预制的工业构造系统。设计方法则侧重借助图纸和虚拟三维模型对设计进行静态表征，结构、热能等物理性能的自动评估，以及造价估算。许多学者潜心研究借助计算机自动生成建筑形态的方法，但实效寥寥。 
　　20世纪80年代，计算机得以普及，出现功能强大的新型制图软件和建模软件，设计师可以设计、探索各种复杂的、流体的、曲线的“生物形态”形状，建筑设计也因之面貌一新。（将“生物形态”与“非矩形形态”等量齐观有时不免过于简化。）某些计算机程序可以模拟不同机制和结构的各种特性，工程师可以借助这些程序通过“进化式”设计方法优化性能。为了解决棘手的计算问题，实现半自动地生产软件，早在20世纪60年代，计算机科学家就开始着手研究“遗传算法”，而遗传算法的运作方式酷似自然进化。自20世纪90年代以来，设计研究人员就一直设法将遗传算法植入实验计算机系统，“进化”出房屋等人工制品的设计式样。在“后记”中，我会详细介绍这些发展成果，并列出一些经典文献供读者查阅。 
　　有关文化进化与技术进化，理论探讨颇多，也一直影响着设计和建筑理论的发展。1976年，生物学家理查德?道金斯提出“模因”概念，即人类文化中人际传播的信息单位——类似生物遗传基因的精神产品。模因理论在人工制品设计的历史嬗变研究中应用最多，而在其他学术领域，如经济史和技术史，传统的进化思想仍有用武之地。同样，我在“后记”中会对这些现象进行概述，并推荐相关文献。生物学范畴内，出现了遗传学、发展学和生物学等全新研究，而发展学包括发展进化，这些都可能影响建筑设计理论的发展。 
　　虽然设计理论与实践所吸收的许多近代“生物学”思想是过去未曾有过的，但本书却经常重复早先的生物学类比思想，抑或对这些思想进行重新诠释。现代“仿生学”研究（对生物及其习性进行工程学分析，并将分析发现的生物学原理用于设计）崛起之后，20世纪二三十年代“生物技术”旗下的研究便顺理成章地都归入仿生学名下。人类学家指出，道金斯的模因学与19世纪至20世纪初进化人类学的“文化传播论”颇有渊源，言辞中颇有几分恼怒。全新的适应系统——生物或人工制品——层级结构理论依据20世纪四五十年代诺伯特?维纳和威廉?罗斯?阿什比的控制论发展而来。由此可见，再次出版《设计进化论》（上述论题在书中均有表述）还有一个目的：希望当今的生物学类比学者能从前人经验中获得启迪，吸取前人之鉴，避免重蹈覆辙。 
　　本书的行文风格也有一点需要说明：原书写于20世纪70年代，提及设计师、建筑师时，通篇都只以“他”相称，而且大概受19世纪人类学影响，书中土著居民都称为“原始人类”或“野蛮人类”，还望当今的读者见谅。 
　　我在本书第一版“致谢”中表达过对莱昂内尔?马奇的无比感激之情，这里再次致谢，感谢他1979年慧眼识珠，相信本书的价值，也感谢他对本书新版的慷慨支持。

显示全部信息

媒体评论

　“一本令人叫绝的书。”
　　——斯蒂芬·杰伊·古尔德
　　

　　“时隔25年，这本书仍然是该领域的权威论著。”
　　——莱昂内尔·马奇

在线试读部分章节

1980年以来的进展
　　这篇后记，意在回顾一下1980年以来生物学类比在建筑和设计领域的进展，并向读者推荐一些新近的文献。当然，篇幅有限难以尽述，若要巨细靡遗，须得另著新书方可。故而，这里只是总结一下主要的主题和观点，推荐相关书籍和论文；这些书籍论文包含详细的解释和大量的参考书目，读者可以参阅。这篇后记的主题编排大体沿循本书的章节顺序，提及原文的章节和页码时以黑体示之，方便读者前后对照。
　　过去30年间，新型“有机”建筑有如百花绽放，争奇斗艳，极其丰富多彩。不过，要说清这些有机建筑的共性是什么或者这些建筑的“有机性”究竟体现在哪些方面，并非易事。如果说这是一场运动，这场运动的宣言或纲领必定不止一条。或许，不循常规和另辟蹊径的这种叛逆本身就是有机建筑与众不同的所在。我无意于连篇累牍地描述有机建筑师的理念及其设计的建筑，因为这些建筑师的思想基本上属于“有机体类比”的旧传统（参见第2章），大多与生物科学无涉。他们的思想根基是更加散漫芜杂的、关于建筑适应环境的“生态学类比”或隐喻（参见第5章）——这里的“类比”一词取其广义。有几本书列举了一些有机建筑并外加建筑师的评论，详见参考书目：ArchitecturalDesign1993；Pearson2001；Aldersey-Williams2003；Senosiain2003；Jodidio2006。
　　当然，有机建筑师经常会借鉴动植物形式的组成和结构（休·奥尔德西-威廉斯就写过有关“仿生建筑”的书）。有机建筑设计可以借鉴自然界里的一些几何构造原理，如斐波纳契数列及其在贝壳、松果和向日葵的螺旋型生长习性中的体现（参见第18页），或数学家伯努瓦·曼德尔布罗关于分形图案的著述。还有一些设计师，虽然设计的是所谓“有机”建筑，但在运用生物学方法模仿生物的发展或进化的设计过程中却借助计算机。这些设计师的著述有待在后文详述。至于其他，这里且选出一些有关当代有机建筑的典型思想和主题，略述一二。
　　新型有机建筑的另一个非常普遍特点是摒弃矩形，改用非直角正交的形状或曲线形状。有人认为这是以发现形式为宗旨的创作方法使然。用哈林的话说，“用这种方法设计建筑，墙壁不太可能是直角的，也不可能设计出矩形的建筑”（转引自Kuz2003，第29页）。不过，除此之外，还有其他原因。其中一个原因当然是设计师有意地借鉴自然界的形式——不只是动物或植物的形式，还有当地的地势形态。另一个原因是设计师希望建筑的内部规划连贯流畅，消解传统的房间界限，使各个区域的空间相互交叠。弗兰克·劳埃德·赖特仍旧沿用矩形实现这种效果，而阿尔瓦·阿尔托则提出“生物动态”的概念，追求空间格局的流畅性，因此摒弃直角。

1980年以来的进展

	 
　　这篇后记，意在回顾一下1980年以来生物学类比在建筑和设计领域的进展，并向读者推荐一些新近的文献。当然，篇幅有限难以尽述，若要巨细靡遗，须得另著新书方可。故而，这里只是总结一下主要的主题和观点，推荐相关书籍和论文；这些书籍论文包含详细的解释和大量的参考书目，读者可以参阅。这篇后记的主题编排大体沿循本书的章节顺序，提及原文的章节和页码时以黑体示之，方便读者前后对照。


	　　1.新型有机建筑 
　　过去30年间，新型“有机”建筑有如百花绽放，争奇斗艳，极其丰富多彩。不过，要说清这些有机建筑的共性是什么或者这些建筑的“有机性”究竟体现在哪些方面，并非易事。如果说这是一场运动，这场运动的宣言或纲领必定不止一条。或许，不循常规和另辟蹊径的这种叛逆本身就是有机建筑与众不同的所在。我无意于连篇累牍地描述有机建筑师的理念及其设计的建筑，因为这些建筑师的思想基本上属于“有机体类比”的旧传统（参见第2章），大多与生物科学无涉。他们的思想根基是更加散漫芜杂的、关于建筑适应环境的“生态学类比”或隐喻（参见第5章）——这里的“类比”一词取其广义。有几本书列举了一些有机建筑并外加建筑师的评论，详见参考书目：ArchitecturalDesign1993；Pearson2001；Aldersey-Williams2003；Senosiain2003；Jodidio2006。 
　　当然，有机建筑师经常会借鉴动植物形式的组成和结构（休·奥尔德西-威廉斯就写过有关“仿生建筑”的书）。有机建筑设计可以借鉴自然界里的一些几何构造原理，如斐波纳契数列及其在贝壳、松果和向日葵的螺旋型生长习性中的体现（参见第18页），或数学家伯努瓦·曼德尔布罗关于分形图案的著述。还有一些设计师，虽然设计的是所谓“有机”建筑，但在运用生物学方法模仿生物的发展或进化的设计过程中却借助计算机。这些设计师的著述有待在后文详述。至于其他，这里且选出一些有关当代有机建筑的典型思想和主题，略述一二。


	　　首先是由内而外的创作方法，先从设计方案或用户的需求和期望入手，然后设计外观。这是德国浪漫主义学派和塞缪尔·泰勒·科尔里奇提出的创作原理，他们认为有机形式是“从材料中生发出来的东西”（参见第9页）。乌戈·哈林的功能主义哲学也流露出这一思想，他认为形式并非先验地套加于建筑之上，而是经过仔细地分析未来居住者的活动和目标、建筑地块的特性及广义的建筑环境才能发现。哈林说道：“我们必须唤醒事物，令其展现出自身的形式。将形式套加于事物之上、从外部决定事物、施以任何规律、居高临下、发号施令，这些都有违我们的本性。”（H?ring1925，转引自BlundellJones1999，第78页）哈林的有机理念影响在第二次世界大战之后的德国延续不断，在汉斯·夏隆、奥托·弗雷和冈特·班尼希的著述里皆有体现。许多有机建筑师十分重视与客户协商，甚至让客户亲自参与施工过程，室内设计尤其如此。设计有可能会随着施工进展随时修改。 
　　新型有机建筑的另一个非常普遍特点是摒弃矩形，改用非直角正交的形状或曲线形状。有人认为这是以发现形式为宗旨的创作方法使然。用哈林的话说，“用这种方法设计建筑，墙壁不太可能是直角的，也不可能设计出矩形的建筑”（转引自Kuz2003，第29页）。不过，除此之外，还有其他原因。其中一个原因当然是设计师有意地借鉴自然界的形式——不只是动物或植物的形式，还有当地的地势形态。另一个原因是设计师希望建筑的内部规划连贯流畅，消解传统的房间界限，使各个区域的空间相互交叠。弗兰克·劳埃德·赖特仍旧沿用矩形实现这种效果，而阿尔瓦·阿尔托则提出“生物动态”的概念，追求空间格局的流畅性，因此摒弃直角。 
　　最后一个原因是设计师在设计有机建筑时，刻意地回避现代主义运动的直角方框和网格。有人则明确地区分“几何”形式和“有机”形式——希格弗莱德·吉迪恩（Giedion,1967,p.872）曾表示：“我必须提出一个基本问题：几何形式和有机形式之间——理性和非理性形式之间——的关系。”这一立场并不一定与功能主义相左，甚至会认同设计师若对建筑使用者的活动和材料的性能进行较为全面而适当地功能分析，就可能设计出呈非直角正交形状的房间和围护结构。虽然我知道曲线形状颇具表现力，但我对设计师若信奉完全彻底的建筑功能主义就不得不摒弃矩形几何形状的看法表示怀疑（斯特德曼2007）。不过，主张有机建筑或生物形态建筑的现代建筑师确实对矩形格外贬抑，而对曲线褒扬有加。


	　　现代有机主义的第三个常见主题是希望与自然和谐共处。人类与自然和谐共处需要特别注意朝向问题，尤其是住宅规划格外讲究这一点。住宅和景观可以互相渗透，其间的界限变得模糊难辨。（加利福尼亚州或墨西哥等气候温暖地区的有机住宅尤其如此。）流畅的规划可以使住宅内外贯通一气，如布鲁斯·戈夫设计的“巴文杰氏”住宅，林地在住宅蘑菇状的外伸阳台底下一路铺展，毫无挂碍。树木或岩石出露等建筑地块独特的美丽风貌可以保留，使之与建筑浑然一体，如赖特的落水山庄便是一例。建筑物也可以完全地隐藏在地下，如墨西哥建筑师贾维尔·赛诺西设计的有机住宅，故而地面看起来似乎丝毫未曾动过（而且建筑周围的泥土可以起保温作用）。18世纪和19世纪的设计师在园艺暖房里测试建筑的环境控制系统，而弗赖·奥托和沃尔克·吉恩克等20世纪的设计师则在集园艺、建筑于一身的新式建筑中采用轻质琉璃瓦屋面施工技术。就连尼古拉斯·格里姆肖也因其设计的伊甸园项目植物园和园内根据富勒思想安排的“生物群落”，而颇有些匪夷所思地加入有机建筑设计的行列。 
　　至于建筑材料，新有机主义大多择用三类材料。第一类是自然材料，可以就地取材，如木头、竹子、草捆、石头、现场烧制的砖块、甚或废弃回收的物品等。选用这些材料可以少费些搬运功夫，而且建筑与环境可以融为一体。第二类是可以形成自由形态和曲线形状的材料，如喷到金属丝网上的发泡胶或混凝土——如加州建筑师崔悦君设计的狂野昆虫状房屋，或赛诺西和印度建筑师柏克瑞斯·多西设计的荒野穴居结构材料。曾与布鲁斯·戈夫共事的巴特·普林斯运用铺盖板瓦的木制结构创造出连贯的波纹状屋顶形式。第三类材料是轻质结构，如帐篷、弯曲的空间框架或充气结构，这两种结构的用料都非常节省，且借鉴了自然界的高效结构——详见第6节。（有机建筑内部有一个奇怪的反差，有时遵循亘古不变的价值观和传统方法，有时又追求变化无常、转瞬即逝的事物。）


	　　新型有机建筑和“绿色”设计之间的关系极为密切——“绿色”设计本身就是一个宏大的课题——两者在哲学和政治层面有着明显的渊源：都关心生物圈遭受污染和破坏、全球变暖和化石燃料供应即将减少等问题，都排斥现代化和城市，渴望回到旧时的田园乡野生活。至于绿色技术、能源供应等公共设施的新形式及节能措施对有机建筑实际形式的影响，更是值得推敲。建筑可以半埋于地下，这样保温隔热效果更好；采用最理想的朝向，便于采光；窗户的面积尽量最小化，减少热量流失；有遮蔽，防止过热；废水流入附近的芦苇畦地，接受自然净化；诸如此类。有些安装于楼宇上的可再生能源技术明眼可见，如太阳能集热器、小型风力涡轮机或自然通风设备等，从建筑形式上就可以表现出来。许多建筑师都采取这种办法设计建筑，加利福尼亚州的建筑师西姆·范·德·莱恩就是其中的代表人物。不过，有些措施可能就不怎么明显，如传统的绝缘隔热、良好的锅炉控制或低能耗的灯具和电器等。个别建筑物的热电联产或可再生能源发电等供电技术可能会发生变化。奥尔德西-威廉斯（2003，第21页）说过：“……‘绿色’建筑其实并不需要自然写实”。或许有朝一日，所有建筑的供能、节能效率都大大地提高——这是大势所趋——建筑师便不必如此急切地在建筑形式上标榜节能高效了。 
　　我在本书第1版中遗漏了“生理学类比”这一章，甚至还说过（参见第6页）“建筑、机器和器具都是毫无生气的物体”——错就错在我使用了“毫无生气”这个词。（我怎么能把计算机看成“毫无生气”呢？）不过，我后来在讨论建筑可以像有机体的体内平衡或自我调节一样，积极地应对所处的环境——如自动冷暖空调系统对外界温度的反应——（参见第168-172页，以及第46页）时，稍稍纠正了我的错误。约翰·约翰森和丹尼斯·多伦斯等当代有机建筑师研究了如何利用现代控制技术拓展这种反馈，使之不但可以调节温度，而且还可以根据外部照明条件移动百叶窗或遮帘，甚或通过控制灵活的支柱和薄膜等机械手段改变整个结构的形状（Johansen2003，Dollens2005）。 
　　最后，现代有机主义者对于自然形态在建筑中的象征作用，以及这种象征能够唤起人们源远流长的文化和审美反应，怀有一种强烈的自然主义乃至泛神论的信念。匈牙利建筑师伊姆雷·马科韦茨便通过鲁道夫·斯坦纳的通神论和斯坦纳自己设计的建筑将建筑与神性联系起来。保罗·波多盖希就这些问题写了一本格外精彩、深刻而全面的书，《自然与建筑》（2000），书里配有很多丰富而独特的图片。波多盖希主要围绕一系列建筑形式和有机形式的独立类比展开论述，这些类比的意义并不限于功能方面的类似。“象征性模仿实际上吸收并拓展了‘功能模仿’的概念，功能模仿往往把自然与建筑之间的关系归结为解决实际问题所需的务实之举而已”（Portoghesi2000，第34页）。波多盖希举例说，建筑的窗户就像眼睛，穹顶就像天空，高塔就像茎秆或花簇，柱子就像树木，拱顶就像镶嵌了血肉的肋骨或树冠——最后一点还辅以他自己设计的建筑为证。他指出，建筑的日常用语蕴含着各种解剖学隐喻：“皮肤”和“骨架”，柱子的“头”和“脚”，建筑物的“侧翼”等等。但是，若认为波多盖希的论述都是回顾历史，那就大错特错了。除此之外，他还研究如何通过自然形态的新型数学——分形学，或曰借助计算机运算的新型平面几何学——从建筑界目前的“严峻身份危机”中脱身。 
　　（限于篇幅，以下略）

显示全部信息

设计进化论：建筑与实用艺术中的生物学类比下载

设计进化论：建筑与实用艺术中的生物学类比

发布书评

相关图书推荐