Parametrikus tervezés: a jövő útja?
2022 októberében, szintén a Fenntarthatóság témakörének apropóján közöltük interjúnkat a parametrikus építészet két avatott ismerőjével. Ezt adjuk most újra közre, hisz a parametrikus, vagy generatív tervezés fogalma egyre gyakrabban bukkan fel az építészetről szóló diskurzusban. Az egyetemi oktatásba már több helyen beépült, mégis, talán nem én vagyok az egyetlen, aki nem tudja pontosan, mi fán terem a parametrikus építészet. Az alábbiakban a téma két alapos ismerője segít a homályt eloszlatni, és még az is kiderül, hogy ez az úttörő szemlélet a hónap témájához, a fenntarthatósághoz is szorosan kapcsolódik.
Mottó: „Az idea a gondolat feltétele, nem pedig következménye. Megragadja a gondolkodásomat, és az egyik formától elvezeti a másikig. Hasonlóképp ragadja meg a természetben a csalán ideája az anyagot úgy, hogy az az alakítóerő lenyomata lesz – ezer, és ezer változatban.” (Goethe: A növények metamorfózisa)
Beszélgetőpartnerek:
Botzheim Bálint építész, szakíró, kutató. 2009-től a Magyar Építőművészet szerkesztője. 2019-től a Soproni Egyetem, 2021-től a OE-YMÉK építésztanára. Szakterülete a parametrikus építészet, e tárgyban számtalan publikációja jelent meg, szakírói munkásságát 2021-ben Ezüst Ácsceruza díjjal ismerték el. Építész tervezőként 2007-től 2012-ig a Kapy és társai Kft. társtulajdonosa. 2013-tól 2020-ig a Mérték Stúdió, majd a Paulinyi-Reith and Partners munkatársa, ahol többek között a Budapest One és a Biodóm tervezésében vett részt. Közös pályázatokat készített Kapy Jenővel (Szervita tér 2006, Pécsi Koncert Központ – PKK 2007). Önálló munkái: Vác csillagvizsgáló torony 2007; Art-Universitas pályázat szoborterve, I. díj, 2008, Sopron. Jelenleg az Óbudai Egyetem Ybl Miklós Építéstudományi Karának oktatója
Kolba Mihály építész, a Kolba és Társai Építészstúdió Kft., cégvezető-tulajdonosa, korábban több különböző építészirodában dolgozott tervezőként illetve vezető tervezőként. (Mérték Építészeti Stúdió kft, Építész Stúdió kft – cégtulajdonos is, ÁÉTV, stb). A cég profilját a tervezői műfajok széles skálája jellemzi: intézményektől, középületeken, irodaházakon, szállodákon, lakóépületeken át egészen az ipari épületekig, szolgáltatásai kiterjednek a tervezési munkák teljes folyamatára a várostervezési léptéktől kezdve az építészeti és belsőépítészeti designon át az építési tevékenységek mérnöki feladatainak elvégzéséig és koordinálásáig. Személyes szenvedélye és érdeklődési területe az építészet gyakorlati problémáin túlmutató holisztikus, ökologikus szemlélet tudományos hátterének tanulmányozása, a legújabb eredmények nyomon követése. Lexikális tudásának, ismereteinek megosztását kiemelten fontosnak tartja, a parametrikus építészet témájában számos közérthető előadást tartott különböző médiumokban.
A parametria fogalma a matematikából érkezik, azt fedi, amikor paraméterek, matematikai jellemzők segítségével definiálunk egy geometrikus alakzatot. Annak idején a középiskolában tanultuk, hogyan írható le egy-egy alakzat, pl. a kör egyenlettel – itt is erről van szó: bizonyos formák matematikai leírásáról. Ami a dologban izgalmas, hogy ha egy formát matematikailag, paraméterekkel adok meg, akkor a digitális technológia segítségével ezek a paraméterek gyorsan és hatékonyan változtathatók. Ennek következtében a forma is változik, a szemünk láttára. Mivel a változók maguk matematikai tényezők, a változtatás módját is tudom matematikai képlettel definiálni – nagyon egyszerűen fogalmazva mondjuk mindig egy egységgel növekedjen az „X” paraméter – így egy szisztematikus, előre megtervezett tervezési folyamatot tudok generálni – és máris a generatív tervezéshez érkeztünk. Minderre persze a digitális technológia bizonyos fejlettsége ad lehetőséget, amikor bonyolult algoritmusok révén tudunk változást generálni, és ezzel olyan formákat előállítani, amelyeket azelőtt talán elképzelni se tudtunk, mégis bizonyos matematikai törvényszerűségen alapul a létezésük. A parametrikus tervezésben már nem feltétlenül matematikai képletekkel dolgozunk, hanem a geometriai műveleteket leíró algoritmussal generálunk formát.
Mikor és hogyan indult ez az irányzat?
Botzheim Bálint: Először a 2000-es évek elején bukkant fel a fogalom angolszász területen, ahol a Bentley építészeti szoftver használata elterjedt, ami az Autocad angol változata. Erre épült rá a parametrikus alapú modellezés lehetősége, a Generative Components, ami 2008-ban került kereskedelmi forgalomba, az elnevezés tőlük ered. 2008-ban jelent meg Patrick Schumacher kiáltványa a Velencei Biennálén a parametricizmusról – ő már izmusnak nevezte, mintha egy stílusról lenne szó, ami azt jelzi, hogy sokak szerint ez lesz a 21. század témája (Parametricism as Style – Parametricist Manifesto). 2008-ban a külföldi egyetemeken zajló folyamatok kutatása nyomán, azokat számba véve én is írtam egy cikket a témában Parametrikus építészet-kódra fel! címmel (Magyar Építőművészet 2008/1, Utóirat), ahol azzal indítottam:
Mi folyik itt? Mi ez a burjánzó forma-orgia? Növények módjára növekedő, önmagukat reprodukáló digitális épületek, melyekben DNS gyanánt programkód határozza meg a formát? Elengedték a gyeplőt a tanárok? Ha most ilyen az építészeti gondolkodás, akkor milyen lesz a jövő építészete? Egyszer csak valamelyik laborból kiszabadulnak a tébolyult formák, és vírusként felfalják a földet? Reméljük, ez nem fog bekövetkezni, de úgy tűnik, szembe kell néznünk a ténnyel: idáig jutottunk, összekapcsolódott az építészet, a design, az animációs világ, a biológia, a diszkrét matematika, a számítógépes geometria és a robotizált gyártás.
Ebben a figyelemfelhívó írásban amellett érveltem – és ezt most is vallom – hogy nem stílusirányzatról van szó, ami bizonyos formajegyek alapján azonosítható, hanem szellemi változásról: egyszerűen új módon gondolkozunk a tervezésről, amire a számítógép/parametrikus szoftverek megjelenése adott lehetőséget.
Az új impulzusok közül miket említenél?
A 90-es években a világ vezető egyetemein az akkor már elérhető animációs szoftverek révén forma-centrikus kísérletek kerültek előtérbe. Greg Lynn, Zaha Hadid, Patrik Schumacher például többek közt a Maya szoftverrel kísérletezett. Ezek nem építészeti szoftverek voltak, a filmgyártásban olyan gigaprodukciók használták őket, mint a Jurassic Park vagy a Terminátor. Egy másik irányt képviselt Frank O. Gehry, aki azt mondta: mért tervezzen egyenes falakat, ha az íveseket olcsóbban meg tudja építeni. Ő az extrém extrém formáinak síkba kiteríthető geometriájával kísérletezett, ehhez a járműgyártásban alkalmazott szoftvereket, például a CATIA-t használta, majd saját maga is forgalomba hozott egy építészeti elemekkel bővített tervező programot. Nem Cad alapú szoftverekről van szó, Pekingben a Madárfészek Stadion például ebben készült.
Hogy viszonyul ez az új szemlélet a kivitelezéshez?
Ahhoz, hogy ezek az újszerű formák kivitelezhetők legyenek, az építéstechnológiának is fejlődnie kell, de ez várhatóan be is fog következni, az építészettörténet ezt bizonyítja. Már megjelent az építésben a 3D nyomtatás, a PERI zsaluzóelem gyártó olyan nyomtatókat forgalmaz, ami betonból nyomtat házakat. Azonban mivel a kivitelezés technológiája folytán vas nincs az elemekben, ez korlátozza a tervezést, csak nyomott elemek készíthetők. Így készült például a Velencei Biennálén a Striatus híd. Egy plasztikus, ellenálló építőanyag kifejlesztésével, például olyan olyan adalék hozzáadásával, amivel a beton hajlítást is fel tud venni – mint például az üvegszál erősítésű beton – a lehetőségek kitágulnának.
A tervezői gyakorlatban hogy tud működni a parametrikus irány?
A parametrikus tervező szoftverek vizuális felületeket adnak, a műveleteket egy algoritmussal összefűzik, a generatív tervezés algoritmussal generált formák létrehozását jelenti. Maga tervezés, a forma változtatása, a kísérletezés épp az algoritmusok működése révén felhasználói szempontból nagyon egyszerű: ha a formát generáló algoritmus elkészült, mondhatni csak a csúszkákat kell tologatni a formai variációk felfedezéséhez. A paraméteres modellezés folyamatában a paramétereket a tervező definiálja. Ehhez új szoftverek állnak rendelkezésre – többek közt a már említett Generative Components, illetve a Grasshopper – amiknek az eredményét az építészeti szoftverek tudják használni.
Az eredmény, az így megtervezett geometria aztán az építészeti tervező szoftverekbe adaptálható és ott építészeti tartalommal – anyag, súly, stb. – megtölthető. A legelterjedtebb szoftver a Grasshopper, a Graphisoft is ehhez csatlakozott, az Archicad-del kompatibilis. A BIM révén a Grasshopper adatai átvihetők és tovább szerkeszthetők. Az elnevezés mókás és jól kifejezi a fejlődés irányát: grasshopper szöcskét jelent, a program a Rhinoceros 3D cad program, egy eredetileg hajókészítéshez használt felületmodellező szoftver plug in-je.
Nehézkes rinocéroszból könnyedén szökdécselő szöcskévé vált, ez az új tervezési metódus lényege.
|
A formai kísérletezésen túl még mire ad lehetőséget a parametrikus tervezés?
Az algoritmikus modellezéssel létrejövő épületmodell teljes egészében parametrikus, vagyis matematikai úton változtatható minden paramétere, és ezek kölcsönhatása. Az algoritmus segítségével ráadásul matematikai szabályok szerinti következetesség vihető a különféle változatokba, így a tervező egy „design space”-ben mozoghat, ahol szabadon választhatja ki a minden szempontból legoptimálisabb változatot. Hő-, fény-, hangtechnika szempontjából, statikai, vagy benapozási szempontból elemezhetők a modellek, és az összes elem változását egy kattintásra elvégzi az algoritmus. Könnyű belátni, hogy ez milyen határtalan lehetőségeket kínál egy minden szempontból a környezeti feltételekhez alkalmazkodó, gazdaságos épület kialakításában. Egyetlen algoritmussal sok forma hozható létre, a szempont pedig nem csak művészeti, de épületfizikai, indíttatású is lehet, egyszerre optimalizálhatunk, esztétizálhatunk – és végeredményben ez az építészeti tervezés célja.
Hogy tanulják mindezt a hallgatók az egyetemen?
A generatív tervezést Gyulai Levente kollégámmal együtt tanítjuk az Óbudai Egyetem Ybl Miklós Építéstudományi Karán. A tanítás tervezéssel együtt zajlik, mivel épülettervezést is tanítok, ezt kötöm össze a generatív tervezéssel. Azt vizsgáljuk, a generált forma milyen funkciót tud nyújtani, befogadni. Mivel a hallgatók az Archicad-hez szoktak, a parametrikus kísérletezés a szemléletüket is tágítja, kreatív formai gyakorlatot jelent. Ezután fontos azzal is foglalkozni, hogy köthető mindez vissza a tervezéshez, akár egy stadion formájáról, akár falburkolatról van szó. Mi is a Grasshopper programot használjuk, aminek van egy 90 napos ingyenes próbaverziója, ami egy féléves kurzushoz pont elegendő. Emellett a korábban említett animációs irányvonalat a Cinema 4D szoftver segítségével tanítjuk. A kézi rajz azonban szerintem továbbra sem nélkülözhető, érdekes oktatói tapasztalatom, hogy aki csak géppel modellez, kevésbé tudja a látványt térben elképzelni.
|
Mennyire elterjedt ez a szemlélet itthon a gyakorlatban?
A Mérték Stúdióban (jelenleg Paulinyi and Partners) töltött hét év során a Biodóm tervezésén dolgoztam, én ott mélyedtem el ebben a témában. Végigmodelleztem az épületet parametrikus rendszerrel – ezt a a folyamatosan több irányban görbülő épületformát például csak algoritmussal lehetett megalkotni. A geometriai modellezés adott például lehetőséget arra, hogy optimális helyre kerüljenek a szellőzők, amik csak meghatározott hajlásszögnél működnek. Az algoritmus révén azonnal meg lehetett keresni azokat az elemeket, ahol ez fennáll, és oda kellett tenni a szellőzőket. Az algoritmus segített az anyaghatékonyabb tervezésben is, ebben a formában például feleannyi vas van, mint egy ugyanilyen volumenű derékszögű épületben. Hasonlóan készült a Bálna, a Hungexpo területén a Finta Stúdió új F1 fogadóépülete, vagy legújabban a Magyar Zene Háza. De persze nem lehet minden íves meg kupolás, még csak az út elején járunk. Amikor a fenntarthatóság és gazdaságosság ennyire kiemelt szempont, akkor nem kétséges számomra, hogy ez a jövő útja. Nagy lehetőség, hogy az ilyen szempontból optimális biológiai struktúrákat lehet megmodellezni, ebbe az irányba folynak nagyon érdekes kísérletek – az építőanyagon múlik, hogy hogyan tud ház lenni belőlük.
|
A biológia tanulságainak hasznosítása valóban új terület, ami sokat ígér. Mit kell tudni erről?
Kolba Mihály: Én máshonnan közelíteném meg a kérdést. Amiről eddig beszéltünk, az a dolog gyakorlati oldala, amit valóban a digitális technika tett lehetővé az építészeti praxisban. Én a tudományos hátteret emelném ki, ebbe ástam bele magamat személyes érdeklődésem folytán. A nyugati világ építészete az euklideszi geometrián alapul, ami egy fiktív spekuláció, valójában nem a valóságot írja le, ezért aztán bármeddig finomítjuk, az ezen az alapon létrehozott épületek, a tektonika mindig idegen lesz az organikus környezet számára.
A természetben nincs semmi, ami magától az euklideszi elveken épülne fel. Viszont a tudomány ma már ad arra lehetőséget, hogy az organikus struktúrák spontán felépülését matematikailag leírjuk, és ha így van, akkor le is tudjuk másolni. Így olyan építészeti alkotások születhetnek, amik beleillenek az organikus világba. Számomra ez az organikus építészet fogalmának valódi tartalma, és ez a lehetőség forradalmasíthatja az építészetet és az egész környezetünket. Sajnos az organikus szót már annyian használták annyiféle fiktív értelemben, hogy az építészet világában teljesen elvesztette a biológia tudományában eredetileg használt konkrét jelentését, eltorzították az igazi értelmét.
Több 100 év múlva elképzelhető, hogy tényleg olyan építészet lesz, ami a Föld bolygónk ökológiáját már egyáltalán nem fogja befolyásolni, mert a történet arról szól, hogy ez a legzöldebb és a legökológikusabb építészet.
A parametrikus építészeti tervezés is emberi találmány, fikció. Nincs itt ellentmondás?
Igen, ez így van valóban, jelenleg csak ott tartunk, hogy kezdjük felfedezni nem csak ösztönösen, hanem ismeretelméleti alapon, a tudomány segítségével azt, hogy milyen metódus alapján jönnek létre a körülmények szeszélyeinek következményeiként a természeti és biológiai formák, milyen metódus szerint építkezik a természeti környezetünk. A két kulcs szó itt az az információ, illetve a körülmények állandóan változó véletlenszerűsége, vagyis a véletlen, mint egy nagyon fontos eleme ennek a történetnek.
Hogy ragadnád meg a kétfajta építkezés közti különbséget?
Ha megnézünk egy fát, hegyláncolatot, emberi testet, a felhők formáját, a Galaxisunkat, az atommagot és az azt körülvevő elektronfelhőt, nem is beszélve a kvantummechanika képződményeiről, ezek az igazán létező „nem szabályos geometriai” formák. Az emberiség történetében az emberek által nagyon kedvelt szakrális, mágikus szimmetria sem létezik a természeti világban. Azt látjuk, hogy minden „szabálytalan”, megismételhetetlen, egyedi, amorf. Vannak ismétlődések, de mindig máshogy, véletlenszerű mintázatokat, textúrákat láthatunk. Ezzel szemben milyen formák definiálják az euklideszi geometriát? Egyenes, derékszög, téglalap, téglatest, négyzet, kocka, tökéletes gömb forma…és még sorolhatnám tovább. A klasszikus nyugati építészet ezeket használta, járatta csúcsra, a parametrikus gondolkodás viszont a létező, valós természetből merít. Le Corbusier első elméleti állásfoglalása az urbanizmusról az egyenes vonal és a derékszög dicshimnuszával kezdődik, ezek olyan eszközök – mondja, amelyekkel az ember meghódítja a természetet. Csodálja a rómaiak városi rendjét, és elutasítja a középkori városok festői szabálytalanságához való szentimentális ragaszkodásunkat: A görbe romboló, nehéz és veszélyes, bénító dolog. Le Corbusier ragaszkodik ahhoz, hogy „a háznak, az utcának, a városnak ... rendezettnek kell lennie”.
|
A maga idejében ez is, mint minden építészeti gondolat és stílus válasz volt a saját korának problémáira és kihívásaira. Mire válasz a parametrikus gondolkodás?
Abból a szempontból jól működött, jól működik az euklideszi geometria, hogy ha pl. két oszlopot lerakunk és egy gerendát ráfektetünk, majd ezt megsokszorozzuk akkor nagyon jól használható fedett teret tudunk létrehozni, ez nagyon egyszerű, gazdaságos, praktikus. Mi hát a baj vele? Hogy brutális és szerintem rendkívül primitív beavatkozás a természeti környezetünkbe, elég egy pillantást vetni mondjuk egy organikusan nőtt középkori város légi fotójára, hogy érzékeljük a különbséget. Évezredekig ez nem zavarta az emberiséget, most olyan kort élünk, hogy fókuszba került – nem véletlenül – a természetes környezet és az adaptálódás.
A parametrikus építészet totálisan más szemlélettel közelít az építéshez, mint a korábbi: a természetben létező struktúrák működési modelljét másolja. Jó példa erre a modellre az evolúció folyamata, amely voltaképpen az egyedek alkalmazkodása az állandóan és véletlenszerűen változó környezetünkhöz a DNS-ben tárolt információk, algoritmus eszközével. Vagy a fa növekedése, ahol a fa a fraktál-geometria eszközével növekedése közben maximálisan tud alkalmazkodni az adott helyen a környezetéhez, ezért aztán minden fa más formájú. Izgalmasan rejtélyes az, hogy a fraktál-mintázat hány helyen jelenik meg a természetben: a fa rajzolatához hasonló tüdő, vese, a teljes érhálózat mintázatában, a hegyláncok sziluettjében, a partvonalak végtelen töredezettségének képén, és így tovább.
Mit várhatunk a jövőben az építészet terén az új szemlélettől?
Talán nem irreális az, hogy az eszközeink, pl. a számítógépes algoritmusok, az AI vagyis a mesterséges intelligencia fejlődésével, valamint a világunkról egyre bővülő ismereteink, tudásunk növekedésével a távoli jövőben ugyanezekkel a metódusokkal teremtsük meg a saját magunk által megalkotott környezetünket. Reményeink szerint ez egybe tud majd olvadni szinte tökéletesen a természeti környezettel. Ez lehet majd a legzöldebb építészet, és ennek a fajta építkezésnek lesz talán a legkisebb ökológiai lábnyoma, ahogy egy fa is a növekedése közben a lehető legtakarékosabban használja fel a környezetében rendelkezésre álló anyagokat és energiaforrásokat.
|
Végül említsünk néhány példát a gyakorlatban. Kikre hívnád fel a figyelmet:?
Zaha Hadid talán a legjelentősebb alkotó, aki megértette és kihasználta ezt a metódust, Patrik Schumacher, a parametrizmus kiáltványának szerzője is az ő irodájából indult. Nagy kár, hogy nem épült meg Budapesten a Szervita térre tervezett amorf épülete. Budapesten jó példa a Bálna, amely a klasszikus és parametrikus szemlélet kölcsönhatását is jól szemlélteti. Kas Oosterhaus és Lénárd Ilona épülete, amely rárepült a közraktárak régi házaira, szerintem nagyon jól bemutatja a múlt és a jövő építészetének a kontrasztját.
Az igaz, hogy jelenleg a parametrikus épületek megvalósítása még nagyon nehézkes, és rengeteg erőforrást igényel. Nem jött el még a technológiai váltás, amit pl. egy évszázaddal ezelőtt a vasbeton alkalmazása jelentett. Valószínűleg a robotika és a nanotechnológia fejlődése hozza majd el a fordulatot, az ebben a tudományágban folyó anyagszerkezeti kutatások extra erős, extra könnyű anyagokat ígérnek.
|
Meg kell említeni Neri Oxmant, aki 2010 óta vezeti az MIT médialaboratóriumának egyik kutatócsoportját, amely radikálisan új, teljességgel interdiszciplináris munkákat hoz létre, ő ezt a kutatási metódust anyagi ökológiának hívja. Számítógépes designt és építészeti elemeket, 3D-s nyomtatást, anyagmérnökséget és szintetikus biológiát használ, hogy kifejlessze megoldásait olyan problémákra, „amelyek talán még nem is léteznek”. Az általuk 3D nyomtatásra használt biokompozitok bolygónk legelterjedtebb anyagaiból, cellulózból, kitozánból és pektinből állnak. Ebből olyan tulajdonságokkal rendelkező anyagokat hoznak létre, amelyek a hő és a páratartalom hatására megváltoznak, sőt, ha úgy alakul akkor le tudnak bomlani a vízben, megszüntetve a hulladékképződést, ráadásul új életet táplálhatnak.
Neri Oxman kutatócsoportja olyan épületeket képzel el, amelyeknek 3D nyomtatással készült üveghomlokzata a napenergiát hasznosítja, és szabályozza a belső hőmérsékletet. Mi még itt nem tartunk, a megismerés folyamata zajlik, de saját házainkon kísérletezünk a parametrikus tervezéssel. A legfontosabb az Üllői úti szállodánk amelyik konkrétan számítógépes algoritmus segítségével készült parametrikus eszközökkel úgy, hogy a végső döntéseket mi tervezők hoztuk (Tervező munkatársaim: Gyulai Levente, Jobbágy Ágnes és Kern Anita), illetve a az Ó utcai szálloda terve (Munkatárs: Mészáros Ábel).
|
További képek a galériában!
Ha tetszett a cikk, és szeretnél előfizetni magazinunkra, itt teheted meg.
