Parametric Architecture - Kiến Trúc Tham số có gắn liền với thiên nhiên?

Parametric design - Thiết kế tham số là một phương pháp thiết kế trong đó các đặc trưng, chẳng hạn như các thành phần xây dựng (building elements) và các bộ phận kỹ thuật (engineering components), được định hình dựa trên các quy trình thuật toán (algorithmic processes) thay vì thao tác trực tiếp (direct manipulation).

Trong cách tiếp cận này, các tham số và quy tắc (parameters and rules) thiết lập nên mối quan hệ giữa mục đích thiết kế (design intent) và phản hồi thiết kế (design response). Thuật ngữ tham số dùng để chỉ các tham số đầu vào (the input parameters) được đưa vào thuật toán.

(Ảnh bên: Sharan Architecture+Design)

Mặc dù thuật ngữ này hiện nay thường đề cập đến việc sử dụng các thuật toán máy tính (computer algorithms) trong thiết kế, nhưng tiền lệ ban đầu có thể được tìm thấy trong tác phẩm của các kiến trúc sư như Antoni Gaudí. Gaudí đã sử dụng mô hình cơ học (mechanical model) cho thiết kế kiến trúc bằng cách gắn các vật nặng vào hệ thống dây để xác định hình dạng cho các đặc điểm của tòa nhà như mái vòm.

Mô hình tham số có thể được phân thành hai loại chính:

Các hệ thống dựa trên sự lan truyền (propagation-based systems), trong đó các thuật toán tạo ra các hình dạng cuối cùng không được xác định trước, dựa trên các tham số đầu vào ban đầu (initial parametric inputs).
Các hệ thống ràng buộc (constraint systems), trong đó các ràng buộc cuối cùng được đặt ra và các thuật toán được sử dụng để xác định các khía cạnh cơ bản (fundamental aspects) (như cấu trúc hoặc cách sử dụng vật liệu) đáp ứng các ràng buộc này. Quá trình tìm kiếm biểu mẫu (form-finding processes) thường được thực hiện thông qua các hệ thống dựa trên sự lan truyền (propagation-based systems). Các quy trình này tối ưu hóa các mục tiêu thiết kế nhất định dựa trên một tập hợp các ràng buộc thiết kế, cho phép "tìm thấy" hình thức cuối cùng (the final form) của đối tượng được thiết kế dựa trên các ràng buộc này.

Thiết kế Kiến trúc

Thiên nhiên thường là nguồn cảm hứng cho các kiến trúc sư và nhà thiết kế. Công nghệ máy tính đã cung cấp cho các nhà thiết kế và kiến trúc sư những công cụ để phân tích và mô phỏng (analyze and simulate) sự phức tạp quan sát được trong tự nhiên và áp dụng nó vào các hình dạng kết cấu tòa nhà và mô hình quy hoạch đô thị. Vào những năm 1980, các kiến trúc sư và nhà thiết kế bắt đầu sử dụng máy tính chạy phần mềm phát triển cho ngành hàng không vũ trụ và hình ảnh chuyển động (moving picture) để tạo ra "hình thức sống động" ("animate form").

Một trong những kiến trúc sư và nhà lý thuyết đầu tiên sử dụng máy tính để tạo ra kiến trúc là Greg Lynn. Kiến trúc đốm màu và nếp gấp của ông là những ví dụ ban đầu về kiến trúc do máy tính tạo ra. Nhà ga số 3 mới của Sân bay Quốc tế Bảo An Thâm Quyến, hoàn thành vào năm 2013, được thiết kế bởi kiến trúc sư người Ý Massimiliano Fuksas với sự hỗ trợ thiết kế tham số từ công ty kỹ thuật Knippers Helbig. Nó là một ví dụ về việc sử dụng công nghệ sản xuất và thiết kế tham số trong một tòa nhà quy mô lớn.

Sảnh khởi hành của Sân bay Quốc tế Bảo An Thâm Quyến. Một ví dụ về việc sử dụng công nghệ sản xuất và thiết kế tham số trong một tòa nhà quy mô lớn.

Cấu trúc dây căng của Frei Otto, được thiết kế cho Thế vận hội Mùa hè 1972 ở Munich, là một ví dụ về quy trình tham số phi kỹ thuật số.

Thiết kế Đô thị

Đô thị tham số tập trung vào việc nghiên cứu và dự đoán (study and prediction) các mô hình định cư (settlement patterns). Kiến trúc sư Frei Otto xác định việc chiếm giữ và kết nối (occupying and connecting) là hai quá trình cơ bản liên quan đến mọi quá trình đô thị hóa (urbanization). Các quy trình tham số có thể giúp tối ưu hóa sự lưu thông của người đi bộ hoặc phương tiện, định hướng hình khối và mặt tiền, đồng thời so sánh ngay lập tức các hiệu suất khác nhau của nhiều phương án thiết kế đô thị.

Kỹ thuật thiết kế tham số cho phép các kiến trúc sư và nhà thiết kế đô thị giải quyết và ứng phó tốt hơn với bối cảnh đô thị đa dạng (diverse urban contexts), các thách thức môi trường (environmental challenges) và các vấn đề xã hội (social issues). Bằng cách tích hợp dữ liệu và phân tích vào quá trình thiết kế, đô thị tham số cho phép đưa ra các giải pháp sáng suốt và thích ứng hơn (informed and adaptive solutions) với các thách thức thiết kế đô thị, cuối cùng dẫn đến môi trường đô thị bền vững và linh hoạt (resilient and sustainable) hơn.