crusader的日记

“ 涌现”的表皮（Courtesy MIT Emergent Design Group）

什么是“涌现“？

建筑理论家弗兰普顿（Frampton）曾经委婉的指出当今的建筑学社区已经失去了理论引擎。而建筑学的理论匮乏正导致了建筑设计实践的方法论饥渴。建筑创作对一个雄辩、强大的生成逻辑的空前渴望其实正暴露了建筑学的“道”与“器”的常态性的时空隔阂。在当前的方法论真空中，“涌现”（Emergence）理论乘虚而入，已经成为建筑师社区表达先锋性的技术暗语。那么，到底什么是“涌现”理论？它对建筑设计实践的方法论意义又在哪里？

“涌现”理论的主要奠基人与遗传算法的创始人密歇根大学电子工程与计算科学教授约翰.霍兰德（John Henry Holland）在《涌现：从混沌到秩序》（Emergence from Chaos to Order）一书中这样描述“涌现”现象，“在复杂的自适应系统中，‘涌现’现象俯拾皆是：蚂蚁社群、神经网络、免疫系统、互联网乃至世界经济等。但凡（一个过程）的整体的行为远比构成它的部分复杂，皆可称为‘涌现’。”通常说来，“涌现”指一个系统中个体间预设的简单互动行为所造就的无法预知的复杂样态（Complex Pattern）的现象。集群并不是组成部分的简单叠加，它是一种无法减简（irreducible）的复杂过程。

“涌现“理论已经被广泛应用于人工智能（Artificial Intelligence）、控制论（Cybernetics）、复杂科学（Complex Theory）、自组织（Self-organization），集群理论（Assemblage Theory），变形学（Morphology）等科学与社会学领域。而近年来致力于非标准形态研究的清华大学教授徐卫国对建筑设计中的“涌现”理念的阐释是：“涌现的概念是对建筑复杂性的一种研究，这种复杂性指的是远离平衡状态下的动态的、稳定的有序化结构。而这种结构表现出来的行为是无限的多样性。这种丰富的复杂性是可以被破解的，即组成集群的单体遵守共同的、非常简单的若干规则，最终产生复杂的集群有序行为。（当今建筑设计界关心的）重点是如何解释建筑的复杂性以及这种复杂性在建筑设计当中的应用，即试图展示一种新的设计方法，以及这种设计方法导致的不规则形体。”（《楼市·居住房产》2006年第7期）

被“涌现”理论包围的建筑学社区

自然界充满了自组织的“涌现”现象，海螺的近似斐波那契螺旋型（Fibonacci Helix），沙丘与海浪，松果与，花序的形态都是涌现的体现。“涌现“带来了一种全新的描述世界的方法。即以研究松果的形态为例，如果按照传统的几何描述方法对松果进行三维扫描将得到一堆离散的数据，因为有机世界显然不是这样来组织的，如果观察一个成熟的松果，可以发现这是一个多重螺旋结构形成的鳞状表面，进一步我们知道松果的表型（Phenotype）是它的基因编码决定的，这就像一个无穷复杂的电脑程序，每一个松果拥有类似的编码结构从而拥有同样的构形（Configuration），它们之间可能仅仅拥有编码参数上的微小差异，或者在生长过程中的某些偶然的因素也会导致一些个体差异。他们拥有无限的多样性但是却共享某些简单的生成规则。


松果的多重三维Fibonacci螺旋结构

“涌现”现象表现在社会行为上就是集群智慧，即海量的相对低级智能的个体通过简单的社会规则组织成为具有高阶智能的社会行为。细胞自动机就是一种最简单的集群智慧的体现。通过对初始状态（如黑白点阵图像）设定演进规则（往往是通过某一点与其四个相邻点的黑白状态比较来设定某一步操作）来观察图形点阵相对高级的“社会”行为。蚁群算法就是通过观察蚂蚁群优选路径的群体行为来研究集群智慧，即（蚂蚁的）低级智慧如何通过海量（蚂蚁）个体在一定长的时间中实现路径优选这一相对高级的智慧。近几年非常流行的神经元网络算法则是指用计算机 模拟人脑的结构，用许多小的处理单元模拟生物的神经元，用算法实现人脑的识别、记忆、思考过程。应用于图像、语言、声音等的识别，复杂的计算，以及趋势预测等领域。


细胞自动机

怀特海（Alfred North Whitehead）在《自然概念》一书中也曾说过，过程（Process）而非物质（Substance），才是构成世界的基本元素。在一个涌现的世界里，世界并非是匀质的笛卡儿坐标体系，而是具有非线性的无穷多的维度。“涌现”理论在城市地理学、城市变形学（Urban Morphology）等建筑学的相邻学科中已经得到了广泛的运用。城市作为边际社群行为的空间堆积必然拥有某种深层演变规律。于是研究者通过对城市的边际生长行为进行分形学（Fractal）研究，通过计算机模拟城市边界的变化并通过调节变化因子来预测城市的扩展趋势与整个动态规律。而正是“涌现”理论在城市学与城市设计中引发了建筑设计实践领域的无限想象。“涌现“建筑的推动者们将建筑与其他构筑物视为复杂混沌（chaotic）的社会行为所遗留的痕迹与造物（Artifact）。然而，传统几何学在当代建筑学理论中依然保持着微妙的核心地位，只是对对象的几何描述已经不再是关键，而对一个过程的边界条件与规则的描述才是当今的建筑重呈学（Architectural Representation）的核心问题。“涌现”既可以是一种对自然进化过程的解释与描述，也为创造一种具有简单人工智能的形式与行为的生成工具提供了方法论模型。而建筑师青睐的正是后者的强大力量。设计成为一个一旦启动便不需要借助外部控制的无穷演进的过程。建筑师在一个模拟形态发生学（Morphogenetic）的环境中进行设计，通过概括形式规律，激发变异，进行自然选择来优选最佳方案。这种设计方法提供了无穷的形式可能性，在某种程度上解放了建筑师的想象力。


Berlage学院的Synthetic Vernacular研究（Courtesy http://www.dysturb.net）


Digital Morris （笔者根据Processing程序所作）

“涌现”的建筑学阐释——雄辩还是诡辩

在2006年“‘涌现’——国家自然科学基金资助项目、‘非标准形体的生成与建构’研究课题活动暨ABBS2006青年建筑师及学生作品展新闻发布会上，马岩松的梦露大厦也被列入运用“涌现”理论进行设计的作品之一。实际上梦露大厦与“涌现”的理论与方法都无涉。充其量仅仅是对涌现现象的某种性状（Phenotype）的模仿。梦露大厦的设计初衷从本质上说仅仅是一种尼尔.里奇（Neil Leach）所指称的“伪装”（Camouflage），即通过符号化的隐喻，冀望利用模拟“所指”（Referent）的某种性状来达到与该对象同样的功能与行为。具体来说就是通过模仿植物的复杂螺旋结构来赋予建筑事实上并不存在的“复杂”、“有机”的意义与功能。当然对于这类宣教功能高于学术功能的新闻发布会我们可以不必穷究格致，但是我们无法不去追问“涌现”的设计方法论在建筑设计实践中的逻辑起点。无论包裹怎样的 “科学”的推理过程的外衣，过程的繁复与强大无法掩盖建筑设计中“涌现”方法论的逻辑起点的虚弱。即使城市是一个复杂的有机体，一个跨越时空的“涌现”的复杂城市发展现象同建筑形式本身的复杂性与矛盾性之间依然缺乏逻辑上的关联，此“复杂”不是彼“复杂”。“涌现”理论的吹鼓手有偷换概念，蒙蔽大众之嫌。这显然是所谓“涌现建筑学”的硬伤。


梦露大厦与“涌现”无涉

“建筑复杂性的根源，并不是来自借复杂性科学而可以无穷演绎的几何形体世界，也不是来自自主寻求的游牧空间（Normadic Space）形态中瞬间定格，对其进行精确描绘的计算机新三维技术。因为这些都还只是使建筑的复杂性能得以表现的外部条件或外部原因……从建筑语言学的角度讲，建筑的复杂性，就是指建筑语言所要表达的建筑语义系统方面所包含的复杂性：这种复杂性既表现在建筑对物质文化层面的要求上，也分别放映在建筑对艺术文化层面和精神文化层面的追求之中。我们现在所看到的复杂性，多半是所谓后现代时期文化观念与审美理想对建筑创作的冲击，以及由此给建筑的艺术文化内涵表达与精神文化内涵表达所带来的各种“麻烦”。

——布正伟

《复杂性建筑语言运用辨析——正视和应对信息时代建筑语言演进中的挑战》

即使“涌现”对建筑设计的指导意义在很多情况下仅仅是上层建筑领域的。虚拟空间中的“涌现”生成设计与运用数字切割塑性技术与手工结合的建造实践还是成为了许多“先锋”建筑学院的必修内容。密歇根大学自2006年起在建筑学设置“进程媒介”课程（Procedural Media），其中的一个重要部分就是教授复杂科学与涌现理论在形式发生学上的应用，并通过编程的可视化功能（Visualization）实现某种程度的“涌现”。而西扎在2005年伦敦的“蛇形艺术馆”项目中似乎触及了 “涌现”理论的核心部位。他的设计建造团队对起源于东方建造传统榫卯结构情有独钟，利用榫头与卯眼的拼合将短小的木构件组合成整体受力的大跨度空间网架结构。这是一种更深刻的对涌现理论的建筑实践解读。


Serpentine Gallery Pavilion 2005