Αρχιτεκτονικός σχεδιασμός και νέες τεχνολογίες: από την αναλογική διαδικασία - process στην ψηφιακή επεξεργασία - processing

Abstract

The doctoral thesis investigates architectural design and new digital technologies. New technologies are considered the context in which the research is placed. New digital technologies, the new medium of architectural design, have transformed the process of design, as well as the architectural outcome. New technologies are a medium of conception, elaboration, construction and use of the architectural object and the object is approached as a result of the medium with which it is designed.The hypothesis is that the process of architectural design, through new digital technologies and parallel philosophical and mathematical influences, is transformed from a linear and deterministic (analogue) process to a virtually perpetual geometrical (digital) processing. The result is an architectural object that is open-ended, that is in a constant “present continuous” state, as it represents the constantly open digital code.The research is organized in three chapters: the first chapter concerns the transition from analogue to digital design, the second chapter concerns analogue design/ process and the third chapter concerns digital design/ processing. The research is accompanied by the appendix Tag Cloud, the “digital body” of the thesis.The first chapter describes the transition from analogue design/ process to digital design/ processing, from the literate to the post-literate era, according to McLuhan. Digital technology is the catalyst in this transition that is enforced by two areas that traditionally influence and enforce architectural thinking and practice: philosophy and mathematics. Shifts and developments in the field of mathematics, with the use of topology, and in that of philosophy, with the concept of virtualization, combined with digital technology, transfer architecture to the postliterate era.The digital is approached through its relationship with the analogue, given that, through comparison and search for connections that are established between them, it is possible to understand both their characteristics and the strong bond that connects them. Digital technology is based on the characteristic of fabrication of mobile and interconnected models of information. This truly dynamic, interconnected intellectual landscape recreates reality with the form of mathematical relationships and procedures, subject to fluidity, mobility and lack of inertia.Developments in the field of mathematics gave the opportunity to explore forms that are described by functions of vector calculus (topological surfaces), apart from forms that are described by algebraic equations (plain surfaces). The mathematical shift was combined with a philosophical one, that is often noted as a shift from post-structural semiotics (established by Jacques Derrida's studies) to a study of recent developments in geometry, science and the transformations of political space (arisen by Gilles Deleuze).In the post-literate era, both the concepts of time and space have changed. The conception of reality undergoes a virtual ordeal, driven by the unity of time without unity of space phenomenon, due to interactions in real time through digital networks, live transmissions and telepresence. Time and space variability is expanded, as many proximity systems and practical spaces coexist. Limits are no longer obvious, as places and times are mixed. The general dymamic of virtualization influences the body, economics, collective forms of sensitivity and the exercise of intelligence, apart from information and communication. Digital networks form the rise of a new collective intelligence and a new notion of the object, as a social mediator, a technical basis and a cognitive node.The second chapter of the research describes the process of analogue design. This chapter describes the characteristics of the analogue model and the characteristics of the analogically constructed object. Artisanal hand-making and mechanical processes are the two largest eras of analogue design. The point of intersection was Alberti's distinction between design and building, that shaped a systematization in the design process and arose the notion of model.In the pre-orthographic era, before Renaissance, architectural drawings were rare, buildings were not perceived as a unified whole, the final outcome could not be foreseen and the notion of scale was unknown. Architectural forms very often resulted from imitation and reproduction of famous architectural forms in different variations, that were characterized by the notions of mimesis and similarity. In the preorthographic era, the geometrical order of architecture was found in intuition. Its language, lacking a syntax, was freed from any notion of rationalization or style and, overall, architecture was characterized by the notion of variability – a characteristic that will be retrieved in the digital era.The establishment of descriptive geometry and orthographic projections ensured architectural design with precision and control and architectural construction with its mechanization, as it stopped being a hand-made product. The analogue process of architectural design is linear and deterministic, as it consists in distinct stages (conception, design, construction, conservation) and constantly and consecutively increases in scale and elaboration. The relationships of the architectural elements, that are organized in coherent wholes, are basically geometrical.The analogically constructed object is characterized by the totality and stability that characterizes analogue media, from which it has been formed. The orthographic projection system favors cubic, rectangular, primary forms that intertwine with the orthogonal system. Moreover, the analogue, mechanical construction is characterized by the creation of mass produced, standard, mechanical and identical copies and it is based in visual identicality, repetition and industrial standardization. Overall, the plane emerges as the dominant constructive form and the object is characterized by the domination of hierarchy and analogy, that characterize the static and linear (consecutive and deterministic) process from which it has emerged.The third chapter describes the process of digital design/ processing. This chapter describes the characteristics of the digital “model” and those of the digitally constructed “object”. Digital models are as “real” as the objects themselves, as the object doesn't occur as the a static final result of the model (as was in the analogue process), but is in a dialogue with it, in its new condition of a co-producer of reality. The digital model is designed with software, sometimes a custom-made one, and apart from containing design information, it can express the continuity in all design faces, construction and life of the architectural object (BIM), it can be digitally produced (digital fabrication) in a continuous design - production process. The digitally constructed object is characterized by the notions of interaction, curvilinearity and variability.In the digital model, information is dynamic and interconnected, contrary to the analogue model, where information is static. The technology is time-based and the design system undergoes an infinite number of temporarily static situations, as it is immersed in a cloud of information that constantly changes. Parametric design software is characterized by coordinated correlations and changes of the designed object's elements. Animation software is non-linear and provides unpredictable, spontaneous and embedded results to their causes. The innovative use of digital technology is achieved by borrowing software from the aeronautics industry for Gehry & Partners Office and the CATIA software that was created for the French aeronautics company Dassault Aviation, and by inventing new software for Foster and Prtners Office that created the software Generative Components. The digital model can express the continuity of all the design, construction and life phases of an architectural object through the Building Information Model (BIM), that is more about content and less about graphic issues. Digital Fabrication, the continuous precess, where digital information is information regarding design, construction and use, re-unites architecture with construction.The digitally constructed object has the same characteristics as the digital code – it is open-ended, as the code is open. Computational logic promotes the creation of events and scenarios, instead of static programs and entities, with main consequence of this preeminence of time, the destabilization of form. The available repertoire of forms seems unlimited, as it includes non-geometrical forms, often called “free forms”, that can now be digitally scanned, measured and constructed. The surfaces' curvilinearity was digital design's trademark, as a result of the use of topology. With new technologies the construction changes, given that matter is defined, apart from mass and energy, also by information. Stability has become less important that speed, as the logic of movement enters construction. Interactive architecture reacts to external and internal stimuli and responds to the user's changing demands, like a living organism. Construction materials, products and processes, all change.The Tag Cloud appendix, that accompanies and completes the research, is a dynamic, interconnected, virtual network of concepts that has the structure of mosaic, has no beginning nor end and can be read as a hypertext, as it is immersed in a constantly changing cloud of information. Tag Cloud is an appendix because it escapes the established serial and analytical structure of a doctoral thesis, while it is part of it. The concepts in Tag Cloud are defined by the connections between them, they are not autonomous and they acquire meaning through the network that is formed by them. Tag Cloud, therefore, is more about connections and relationships between concepts, and less about the concepts themselves. Thus, a digital space is constructed in the research body, that has the structure of mosaic, of the cloud, of hypertext and follows the analogue space, with which it completes the research.

Το αντικείμενο της διδακτορικής διατριβής είναι ο αρχιτεκτονικός σχεδιασμός και οι νέες ψηφιακές τεχνολογίες, ένα θέμα σύγχρονο και επομένως, συνεχώς μεταλλασσόμενο. Οι νέες τεχνολογίες, που αποτελούν το νέο μέσο του αρχιτεκτονικού σχεδιασμού, έχουν μεταβάλει τόσο τη διαδικασία του σχεδιασμού, όσο και το αρχιτεκτονικό αποτέλεσμα. Αποτελούν μέσο σύλληψης, επεξεργασίας, κατασκευής και χρήσης του αρχιτεκτονικού αντικειμένου, το οποίο προσεγγίζεται ως αποτέλεσμα του μέσου με το οποίο σχεδιάζεται.Υπόθεση εργασίας είναι ότι η διαδικασία του αρχιτεκτονικού σχεδιασμού, μέσω των νέων ψηφιακών τεχνολογιών και παράλληλων φιλοσοφικών και μαθηματικών επιρροών, μετατρέπεται από μία γραμμική και αιτιολογική (αναλογική) διαδικασία/ process σε μία εν δυνάμει αέναη (ψηφιακή) επεξεργασία/ processing, με αποτέλεσμα το αρχιτεκτονικό αντικείμενο που προκύπτει από αυτήν, να είναι ένα α-τελές αντικείμενο, που βρίσκεται σε έναν “διαρκή ενεστώτα”, καθώς αποτελεί ανα-παράσταση του συνεχώς ανοιχτού ψηφιακού κώδικα.Η έρευνα οργανώνεται σε τρία κεφάλαια: το πρώτο κεφάλαιο αφορά τη μετάβαση από τον αναλογικό στον ψηφιακό σχεδιασμό, το δεύτερο κεφάλαιο αφορά τον αναλογικό σχεδιασμό/ process και το τρίτο κεφάλαιο αφορά τον ψηφιακό σχεδιασμό/ processing. Συνοδεύεται από το παράρτημα Tag Cloud, το “ψηφιακό σώμα” της διατριβής.Στο πρώτο κεφάλαιο περιγράφεται η μετάβαση από τον αναλογικό σχεδιασμό/ process στον ψηφιακό σχεδιασμό/ processing, από την αλφαβητική στη μετα-αλφαβητική εποχή. Η μετάβαση από την αναλογική διαδικασία του αρχιτεκτονικού σχεδιασμού στην ψηφιακή έχει ως καταλύτη την χρήση της ψηφιακής τεχνολογίας και ενισχύεται από δύο περιοχές που παραδοσιακά επηρεάζουν και ενισχύουν την αρχιτεκτονική σκέψη και πρακτική: τη φιλοσοφία και τα μαθηματικά. Οι εξελίξεις στον τομέα των μαθηματικών, με την χρήση της τοπολογίας και σε αυτόν της φιλοσοφίας, με την έννοια της δυνητικοποίησης, διεισδύουν στην αρχιτεκτονική και σε συνδυασμό με την χρήση της ψηφιακής τεχνολογίας, τη μεταφέρουν στη μετα-αλφαβητική εποχή. Η προσέγγιση του ψηφιακού γίνεται μέσω της σχέσης του με το αναλογικό, δεδομένου ότι, μέσω της σύγκρισης και της αναζήτησης των συνδέσεων που εδραιώνονται μεταξύ τους, φανερώνονται πολλές από τις ποιότητές τους και γίνεται κατανοητή η φύση του καθενός ξεχωριστά, αλλά και η ισχυρή σχέση που τα συνδέει. Η ψηφιακή τεχνολογία είναι βασισμένη στο χαρακτηριστικό της δόμησης κινητών και διασυνδεδεμένων μοντέλων πληροφορίας. Αυτό το δυναμικό, διασυνδεδεμένο νοητικό τοπίο επαναδημιουργεί την πραγματικότητα υπό μορφή μαθηματικών σχέσεων και διαδικασιών, υπό τους όρους της ροϊκότητας, της κινητικότητας και της έλλειψης αδράνειας.Η εξέλιξη της επιστήμης των μαθηματικών έδωσε τη δυνατότητα της εξερεύνησης μορφών που περιγράφονται με συναρτήσεις διανυσματικού λογισμού (τοπολογικές επιφάνειες), ενώ οι μέχρι τότε μαθηματικές δυνατότητες επέτρεπαν την εξερεύνηση μορφών που περιγράφονταν με αλγεβρικές εξισώσεις (επίπεδες επιφάνειες). Η μαθηματική αλλαγή συνοδεύτηκε από μία φιλοσοφική μετατόπιση, που συχνά σημειώνεται ως κίνηση από τη μετα-δομική σημειολογία (που είχε εδραιωθεί από τις μελέτες του Jacques Derrida) σε μία μελέτη πρόσφατων εξελίξεων στη γεωμετρία, την επιστήμη και τις μεταμορφώσεις του πολιτικού χώρου (που προέκυψαν στο κέντρο του ενδιαφέροντος από τον Gilles Deleuze).Στη μετα-αλφαβητική εποχή έχει αλλάξει η αντίληψη τόσο του χώρου, όσο και του χρόνου. Η θεώρηση της πραγματικότητας υφίσταται μία δυνητική δοκιμασία, καθώς παρατηρείται ενότητα χρόνου χωρίς ενότητα τόπου, χάρη στις αλληλοδράσεις σε πραγματικό χρόνο μέσω των ηλεκτρονικών δικτύων, στις ευθείες αναμεταδόσεις και στα συστήματα τηλεπαρουσίας. Η μεταβλητότητα χώρων και χρονικοτήτων του πολιτιστικού σύμπαντος του ανθρώπου διευρύνεται, καθώς πολλά συστήματα εγγύτητας, πολλοί πρακτικοί χώροι συνυπάρχουν. Τα όρια δεν είναι πια αυτονόητα, καθώς οι τόποι και οι χρόνοι αναμιγνύονται. Η γενικευμένη δυναμική της δυνητικοποίησης επηρεάζει το σώμα, την οικονομική λειτουργία, τις συλλογικές μορφές της ευαισθησίας και την ενάσκηση της νοημοσύνης, εκτός από την πληροφόρηση και την επικοινωνία. Μέσω των νέων μορφών επικοινωνίας, των δικτύων ψηφιακής επικοινωνίας, αναδύεται μία ανανεωμένη συλλογική νοημοσύνη και συγκροτείται μία νέα έννοια του αντικειμένου, ως κοινωνικού μεσολαβητή, τεχνικού ερείσματος και κόμβου νοητικών λειτουργιών.Στο δεύτερο κεφάλαιο της έρευνας περιγράφεται η διαδικασία του αναλογικού σχεδιασμού/ process. Περιγράφονται τα χαρακτηριστικά του αναλογικού μοντέλου και τα χαρακτηριστικά του αναλογικά κατασκευασμένου αντικειμένου. Η χειρωνακτική και η μηχανική διαδικασία αποτελούν τις δύο μεγάλες περιόδους της αναλογικής διαδικασίας του αρχιτεκτονικού σχεδιασμού, με σημείο τομής τη διάκριση του Alberti μεταξύ σχεδίου και κτηρίου, οπότε αρχίζει να διαμορφώνεται μία συστηματοποίηση στη διαδικασία του αρχιτεκτονικού σχεδιασμού και να υφίσταται η έννοια του μοντέλου.Στην περίοδο της προ-ορθογραφικής διαδικασίας, πριν την Αναγέννηση, τα αρχιτεκτονικά σχέδια ήταν σπάνια, τα κτήρια δεν γίνονταν κατανοητά στην ολότητά τους, το τελικό αποτέλεσμα δεν μπορούσε να προβλεφθεί εκ των προτέρων και η έννοια της κλίμακας ήταν άγνωστη. Οι αρχιτεκτονικές μορφές προέκυπταν, σε μεγάλο βαθμό, από μιμήσεις και αναπαραγωγές γνωστών αρχιτεκτονικών μορφών και δημιουργούσαν παραλλαγές, που χαρακτηρίζονταν από τις έννοιες της μίμησης και της ομοιότητας. Η αρχιτεκτονική της προ-ορθογραφικής περιόδου έβρισκε τη γεωμετρική της τάξη στη διαίσθηση. Η “γλώσσα” της, ελλείψει συντακτικού, ήταν απελευθερωμένη από κάθε έννοια ορθολογισμού ή στυλ και, συνολικά, χαρακτηριζόταν από την έννοια της μεταβλητότητας – χαρακτηριστικό που θα ανακτηθεί στην ψηφιακή περίοδο. Η εδραίωση της παραστατικής γεωμετρίας και των ορθών προβολών εξασφάλισε στον αρχιτεκτονικό σχεδιασμό την ακρίβεια και τον έλεγχο και στην αρχιτεκτονική κατασκευή τη βιομηχανοποίησή της, καθώς έπαψε να είναι χειροτεχνικό προϊόν. Η αναλογική διαδικασία του αρχιτεκτονικού σχεδιασμού είναι γραμμική (διαδοχική) και αιτιολογική, καθώς αποτελείται από διακριτά στάδια (σύλληψη, σχεδιασμός, κατασκευή, συντήρηση) και συνεχώς και διαδοχικά αυξάνει την κλίμακα και το βαθμό επεξεργασίας. Οι σχέσεις των αρχιτεκτονικών στοιχείων, τα οποία οργανώνονται σε συνεπείς ολότητες, είναι βασικά γεωμετρικές.Το αναλογικά κατασκευασμένο αντικείμενο χαρακτηρίζεται από την ολότητα και την στατικότητα, που χαρακτηρίζει τα αναλογικά μέσα, από τα οποία έχει διαμορφωθεί. Το σύστημα των ορθογραφικών προβολών ευνοεί τις κυβικές, ορθογωνικές, πρωταρχικές μορφές, οι οποίες συνυφαίνονται με το τρισορθογώνιο σύστημα. Επιπλέον, η αναλογική μηχανική κατασκευή χαρακτηρίζεται από τη δημιουργία μαζικά παραγμένων, τυποποιημένων, μηχανικών και πανομοιότυπων αντιγράφων και βασίζεται στην οπτική πανομοιότητα, την επανάληψη και τη βιομηχανική τυποποίηση. Συνολικά, το επίπεδο αναδεικνύεται ως η κυρίαρχη αντιληπτή κατασκευαστική μορφή και το αντικείμενο χαρακτηρίζεται από την ολότητα, την στατικότητα, την κυριαρχία της ιεράρχησης και της αναλογίας, που χαρακτηρίζουν την στατική και γραμμική (διαδοχική και αιτιολογική) διαδικασία, από την οποία προέκυψε.Στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφεται η διαδικασία του ψηφιακού σχεδιασμού/ processing. Περιγράφονται τα χαρακτηριστικά του ψηφιακού “μοντέλου” και τα χαρακτηριστικά του ψηφιακά κατασκευασμένου “αντικειμένου”. Τα ψηφιακά μοντέλα είναι εξίσου “πραγματικά” με τα αντικείμενα, καθώς το αντικείμενο δεν προκύπτει ως το στατικό, τελικό αποτέλεσμα του μοντέλου (όπως ήταν στην αναλογική διαδικασία), αλλά συνδιαλέγεται μαζί του, στην καινούρια συνθήκη του μοντέλου ως συν-παραγωγός πραγματικότητας. Το ψηφιακό μοντέλο σχεδιάζεται με λογισμικό, το οποίο πολλές φορές είναι custom-made και μπορεί εκτός από το να εμπεριέχει σχεδιαστική πληροφορία, να εκφράζει τη συνέχεια όλων των φάσεων σχεδιασμού, κατασκευής και ζωής ενός αρχιτεκτονήματος (ΒΙΜ) και να παράγεται ψηφιακά (digital fabrication) σε μία συνεχή διαδικασία σχεδιασμού – κατασκευής. Το ψηφιακά κατασκευασμένο αντικείμενο χαρακτηρίζεται από τις έννοιες της διαδραστικότητας, της πλαστικότητας και της μεταβλητότητας.Στο ψηφιακό μοντέλο η πληροφορία είναι δυναμική και διασυνδεδεμένη, σε αντίθεση με το αναλογικό μοντέλο, όπου η πληροφορία είναι στατική. Η τεχνολογία είναι χρονικά –εξαρτώμενη και το σχεδιαζόμενο σύστημα υπόκειται σε έναν απεριόριστο αριθμό από προσωρινά στάσιμες καταστάσεις, καθώς βρίσκεται βυθισμένο σε ένα σύννεφο πληροφορίας που συνεχώς αλλάζει. Τα λογισμικά παραμετρικού σχεδιασμού χαρακτηρίζονται από τον συντονισμένο τρόπο συσχετισμών και αλλαγών των στοιχείων του σχεδιαζόμενου αντικειμένου. Τα λογισμικά animation είναι μη-γραμμικά και παρέχουν αποτελέσματα μη-αναλογικά στις αιτίες τους, απρόβλεπτα, αυθόρμητα και ενσωματωμένα. Η πρωτοποριακή χρήση της ψηφιακής τεχνολογίας επιτυγχάνεται με την αναζήτηση εργαλείων από τις βιομηχανίες της αεροναυτικής για το γραφείο Gehry & Partners, με το πρόγραμμα CATIA, που είχε δημιουργηθεί για τη Γαλλική αεροδιαστημική εταιρία Dassault Aviation και με την εφεύρεση καινούριων σχεδιαστικών εργαλείων για το γραφείο Foster and Partners, που κατασκεύασε το πρόγραμμα Generative Components. Το ψηφιακό μοντέλο μπορεί να εκφράζει τη συνέχεια όλων των φάσεων σχεδιασμού, κατασκευής και ζωής ενός αρχιτεκτονήματος με το πληροφοριακό μοντέλο κτηρίου (ΒΙΜ), το οποίο αφορά περισσότερο το περιεχόμενο και λιγότερο γραφικά ζητήματα. Η ψηφιακή παραγωγή (digital fabrication), η συνεχής διαδικασία, όπου η ψηφιακή πληροφορία είναι πληροφορία σχεδιασμού (σύλληψης και επεξεργασίας), κατασκευής και χρήσης επαν-ενοποιεί την αρχιτεκτονική με την κατασκευή.Το ψηφιακά κατασκευασμένο αντικείμενο εμπεριέχει τα ίδια χαρακτηριστικά που έχει και ο ψηφιακός κώδικας – είναι α-τελές, όπως ο κώδικας είναι ανοιχτός. Η υπολογιστική λογική προωθεί τη δημιουργία συμβάντων και σεναρίων, έναντι στατικών προγραμμάτων και οντοτήτων, με βασική συνέπεια αυτής της υπεροχής της διάστασης του χρόνου, την αποσταθεροποίηση της μορφής. Tο διαθέσιμο ρεπερτόριο μορφών φαντάζει αχανές, καθώς περιλαμβάνει και μη-γεωμετρικές μορφές, οι οποίες συχνά ονομάζονται “ελεύθερες μορφές, που πλέον μπορούν ψηφιακά να σαρωθούν, να μετρηθούν και να κατασκευαστούν. Η καμπυλότητα των επιφανειών ήταν το χαρακτηριστικό σημάδι του ψηφιακού σχεδιασμού, ως αποτέλεσμα της χρήσης της τοπολογικής γεωμετρίας. Με τις νέες τεχνολογίες η κατασκευή αλλάζει, δεδομένου ότι η ύλη πλέον καθορίζεται εκτός από τη μάζα και την ενέργεια και από την πληροφορία. Η σταθερότητα έχει γίνει λιγότερη σημαντική από την ταχύτητα, καθώς η λογική της κίνησης εισέρχεται στην κατασκευή. Η διαδραστική αρχιτεκτονική αντιδρά σε εξωτερικά και εσωτερικά ερεθίσματα και ανταποκρίνεται σε μεταβαλλόμενες απαιτήσεις του χρήστη, σαν ζωντανός οργανισμός. Τα κατασκευαστικά υλικά, τα προϊόντα και οι διαδικασίες συνολικά αλλάζουν.Το παράρτημα Tag Cloud, που συνοδεύει και ολοκληρώνει την έρευνα, αποτελεί ένα δυναμικό, διασυνδεδεμένο, δυνητικό δίκτυο εννοιών, που έχει τη δομή του μωσαϊκού, δεν έχει αρχή και τέλος και μπορεί να διαβαστεί ως υπερκείμενο, καθώς βρίσκεται βυθισμένο σε ένα συνεχώς μεταλλασσόμενο σύννεφο πληροφορίας. Το Tag Cloud μπαίνει σε παράρτημα διότι ξεφεύγει από την καθιερωμένη σειριακή και αναλυτική δομή μίας διδακτορικής διατριβής, ενώ αποτελεί ουσιαστικό μέρος της. Οι έννοιες στο Tag Cloud προσδιορίζονται από τις συνδέσεις που υπάρχουν μεταξύ τους, δεν είναι αυτόνομες και αποκτούν νόημα μέσω του δικτύου που διαμορφώνεται μεταξύ τους. Το Tag Cloud επομένως, αφορά περισσότερο τις συνδέσεις και τις σχέσεις μεταξύ των εννοιών, παρά τις ίδιες τις έννοιες. Έτσι διαμορφώνεται ένας ψηφιακός χώρος στο σώμα της έρευνας, ο οποίος έχει τη δομή του μωσαϊκού, του σύννεφου, του υπερκειμένου και έπεται του αναλογικού χώρου, μαζί με τον οποίο ολοκληρώνει την έρευνα.