Бионические формы отличаются сложностью конструкций и нелинейными формами.
Возникновение термина.
Понятие «бионика» (от греч. «биос» -- жизнь), появилось в начале ХХ в. В глобальном смысле оно обозначает область научного знания, основанную на открытии и использовании закономерностей построения естественных природных форм для решения технических, технологических и художественных задач на основе анализа структуры, морфологии и жизнедеятельности биологических организмов. Название было предложено американским исследователем Дж. Стилом на симпозиуме 1960 года в г. Дайтоне - «Живые прототипы искусственных систем -- ключ к новой технике», - в ходе которого было закреплено возникновение новой, неизведанной области знания. С этого момента перед архитекторами, дизайнерами, конструкторами и инженерами возникает ряд задач, направленных на поиск новых средств формообразования.
В СССР к началу 1980 гг., благодаря многолетним усилиям коллектива специалистов лаборатории ЦНИЭЛАБ, просуществовавшей до начала 1990 гг., архитектурная бионика окончательно сложилась как новое направление в архитектуре. В это время выходит итоговая монография большого международного коллектива авторов и сотрудников этой лаборатории под общей редакцией Ю. С. Лебедева «Архитектурная бионика» (1990 г.)
Таким образом, период с середины ХХ в. по начало ХХI в. в архитектуре ознаменовался повышением интереса к сложным криволинейным формам, возрождением, уже на новом уровне, понятия «органическая архитектура», своими корнями уходящего в конец XIX - начало XX века, к творчеству Л. Салливана и Ф. Л. Райта. Они считали, что архитектурная форма, как и в живой природе, должна быть функциональной и развиваться как бы «изнутри наружу».
Проблема гармоничного симбиоза архитектурной и природной среды.
Технократическое развитие последних десятилетий давно подчинило себе образ жизни человека. Шаг за шагом человечество вышло из своей экологической ниши обитания на планете. Фактически, мы стали жителями искусственной «природы», созданной из стекла, бетона и пластика, совместимость которой с жизнью природной экосистемы неуклонно стремится к нулю. И чем сильнее искусственная природа захватывает живую, тем более явственной становится потребность человека в естественной, природной гармонии. Наиболее вероятным способом возврата человечества «в лоно природы», восстановления равновесия между двумя мирами является развитие современной бионики.
Небоскреб-кипарис в Шанхае. Архитекторы: Maria Rosa Cervera & Javier Pioz.
Сиднейская опера. Архитектор: Jørn Utzon.
Учебный центр Rolex. Архитекторы: японское архитектурное бюро SANAA.
Архитектурная бионика - это инновационный стиль, берущий все самое лучшее от природы: рельефы, контуры, принципы формообразования и взаимодействия с окружающим миром. Во всем мире идеи бионической архитектуры успешно воплощены известными архитекторами: небоскреб-кипарис в Шанхае, Сиднейская опера в Австралии, здание правления NMB Bank - Нидерланды, учебный центр Rolex и музей плодов - в Японии.
Музей фруктов. Архитектор: Itsuko Hasegawa.
Интерьер музея фруктов.
Во все времена существовала преемственность природных форм в архитектуре, созданной человеком. Но, в отличие от формалистского подхода прошлых лет, когда архитектор просто копировал природные формы, современная бионика опирается на функциональные и принципиальные особенности живых организмов - способность к саморегуляции, фотосинтез, принцип гармоничного сосуществования и т. д. Бионическая архитектура предполагает создание домов являющихся естественным продолжением природы, не вступающих с ней в конфликт. Дальнейшее развитие бионики предполагает разработку и создание экодомов - энергоэффективных и комфортных зданий с независимыми системами жизнеобеспечения. Конструкция такого здания предусматривает комплекс инженерного оборудования. При строительстве используются экологичные материалы и строительные конструкции. В идеале, дом будущего - это автономная самообеспечивающаяся система, органично вписывающаяся в природный ландшафт и существующая в гармонии с природой. Современная архитектурная бионика практически слилась с понятием «экоархитектура» и напрямую связана с экологией.
Формообразование, переходящее из живой природы в архитектуру.
Каждое живое существо на планете является совершенной работающей системой, приспособленной к окружающей среде. Жизнеспособность таких систем - результат эволюции многих миллионов лет. Раскрывая секреты устройства живых организмов, можно получить новые возможности в архитектуре сооружений.
Формообразование в живой природе характеризуется пластичностью и комбинаторностью, разнообразием как правильных геометрических форм и фигур -- окружностей, овалов, ромбов, кубов, треугольников, квадратов, различного рода многоугольников, так и бесконечным множеством чрезвычайно сложных и удивительно красивых, легких, прочных и экономичных конструкций, созданных в результате комбинирования этих элементов. Подобные структуры отражают сложность и многоэтапность эволюции развития живых организмов.
Основными позициями для изучения природы в ракурсе архитектурной бионики являются биоматериаловедение и биотектоника.
Объектом изучения в биоматериаловедении являются различные удивительные свойства природных структур и их "производных" — тканей животных организмов, стеблей и листьев растений, нитей паутины, усиков тыкв, крыльев бабочки и т.п.
С биотектоникой все сложнее. В этой области знания исследователей интересуют не столько свойства природных материалов, сколько сами принципы существования живых организмов. Главные проблемы биотектоники заключаются в создании новых конструкций на основе принципов и способов действия биоконструкций в живой природе, в осуществлении адаптации и роста гибких тектонических систем на основе адаптации и роста живых организмов.
В архитектурно-строительной бионике большое внимание уделяется новым строительным технологиям. Так в области разработок эффективных и безотходных строительных технологий перспективным направлением является создание слоистых конструкций. Идея заимствована у глубоководных моллюсков. Их прочные ракушки состоят из чередующихся жестких и мягких пластинок. Когда жесткая пластинка трескается, то деформация поглощается мягким слоем и трещина не идет дальше.
Технологии архитектурной бионики.
Приведем в пример несколько наиболее распространенных современных направлений разработки бионических зданий.
1. Энергоэффективный Дом - сооружение с низким потреблением энергии или с нулевым потреблением энергии из стандартных источников (Energy Efficient Building).
2. Пассивный Дом (Passive Building) - сооружение с пассивной терморегуляцией (охлаждение и отопление за счет использования энергии окружающей среды). В таких домах предусмотрено применение энергосберегающих строительных материалов и конструкций и практически отсутствует традиционная отопительная система.
3. Биоклиматическая архитектура (Bioclimatic Architecture). Одно из направлений в стиле hi-tech. Главный принцип биоклиматической архитектуры - гармония с природой: "… чтобы птица, залетев в офис, не заметила, что она внутри него". В основном, известны многочисленные биоклиматические небоскребы, в которых наравне с заградительными системами, активно применяется многослойное остекление (double skin technology) обеспечивающее шумоизоляцию и поддержку микроклимата вкупе с вентилляцией.
4. Умный Дом (Intellectual Building) - здание, в котором при помощи компьютерных технологий и автоматизации оптимизированы потоки света и тепла в помещениях и ограждающих конструкциях.
5. Здоровый Дом (Healthy Building) - здание, в котором, наряду с применением энергосберегающих технологий и альтернативных источников энергии, приоритетными являются природные строительные материалы (смеси из земли и глины, дерево, камень, песок, и т. д.) Технологии «здорового» дома включают системы очистки воздуха от вредных испарений, газов, радиоактивных веществ и т. д.
История использования архитектурных форм в архитектурной практике.
Архитектурная бионика возникла не случайно. Она явилась результатом предшествующего опыта использования в том или ином виде (чаще всего - ассоциативном и подражательном) определенных свойств или характеристик форм живой природы в архитектуре - к примеру, в гипостильных залах египетских храмов в Луксоре и Карнаке, капителях и колоннах античных ордеров, интерьерах готических соборов и т. д.
Колонны гипостильного зала храма в Эдфу.
К бионической архитектуре зачастую относят здания и архитектурные комплексы, которые органично вписываются в природный ландшафт, являясь как бы его продолжением. К примеру, такими можно назвать сооружения современного швейцарского архитектора Петера Цумтора. Наравне с натуральными строительными материалами, он работает с уже существующими природными элементами - горами, холмами, газонами, деревьями, практически не видоизменяя их. Его сооружения словно растут из земли, а, порой, настолько сливаются с окружающей природой, что их не сразу можно обнаружить. Так, например, термы в Швейцарии со стороны кажутся просто зеленой площадкой.
Термы в Вальсе. Архитектор: Peter Zumthor.
С точки зрения одной из концепций бионики - образа эко-дома, - к бионической архитектуре можно отнести даже привычные нам деревенские дома. Они созданы из натуральных материалов, а структуры деревенских поселков всегда были гармонично вписаны в окружающий ландшафт (верхняя точка поселка - церковь, низина - жилые дома и т. д.)
Купол Флорентийского собора. Архитектор: Filippo Brunelleschi.
Возникновение данной области в истории архитектуры всегда связано с какой-либо технической новацией: так, зодчий итальянского Возрождения Ф. Брунеллески в качестве прототипа для конструирования купола Флорентийского собора взял скорлупу яйца, а Леонардо да Винчи копировал формы живой природы при изображении и конструировании строительных, военных и даже летательных аппаратов. Принято считать, что первым, кто начал изучать механику полета живых моделей «с бионических позиций», был именно Леонардо да Винчи, который пытался разработать летательный аппарат с машущим крылом (орнитоптер).
Галерея в парке Гюэль. Архитектор: Antonio Gaudi.
Портал Страстей Христовых Собора Святого Семейства (Sagrada Familia).
Успехи строительной техники в ХIХ-ХХ вв. породили новые технические возможности для интерпретации архитектуры живой природы. Это нашло свое отражение в произведениях многих архитекторов, среди которых, безусловно, выделяется Антонио Гауди -- зачинатель широкого использования биоформ в архитектуре ХХ в. Спроектированные и построенные А. Гауди жилые здания, монастырь Гюэль, знаменитый «Sagrada Familia» (Собор Святого Семейства, выс. 170 м.) в Барселоне и ныне остаются и непревзойденными архитектурными шедеврами и, одновременно, наиболее талантливым и характерным примером ассимиляции архитектурных природных форм -- их применения и развития.
Чердачное перекрытие Casa Mila. Архитектор: Antonio Gaudi.
Арочный свод галереи в Casa Batlló. Архитектор: Antonio Gaudi.
А. Гауди считал, что в архитектуре, как и в природе, нет места копированию. В результате его сооружения поражают своей сложностью - вы не найдете в его постройках двух одинаковых деталей. Его колонны изображают стволы пальм с корой и листьями, лестничные поручни имитируют завивающиеся стебли растений, сводчатые перекрытия воспроизводят кроны деревьев. В своих творениях Гауди использовал параболические арки, гипер-спирали, наклонные колонны и т.д., создавая архитектуру, геометрия которой превосходила архитектурные фантазии и зодчих, и инженеров. Одним из первых А. Гауди использовал также и био-морфологические конструктивные свойства пространственно-изогнутой формы, которая была воплощена им в виде гиперболического параболоида небольшого лестничного пролета из кирпича. При этом Гауди не просто копировал объекты природы, но творчески интерпретировал природные формы, видоизменяя пропорции и масштабные ритмические характеристики.
Не смотря на то, что смысловой ряд протобионических построек выглядит достаточно внушительно и оправданно, некоторые специалисты считают архитектурной бионикой только те здания, которые не просто повторяют природные формы или созданы из естественных природных материалов, а содержат в своих конструкциях структуры и принципы живой природы.
Сооружение Эйфелевой башни. Инженер: Gustave Eiffel.
Проект моста. Архитектор: Paolo Soleri.
Эти ученые скорее назвали бы протобионикой такие постройки как 300-метровая Эйфелева башня инженера-мостовика А. Г. Эйфеля, которая в точности повторяет строение большой берцовой кости человека, проект моста архитектора П. Солери, напоминающий свернутый лист злака и разработанный по принципу перераспределения нагрузок в стеблях растений и т. д.
Велотрек в Крылатском. Архитекторы: Н. И. Воронина и А. Г. Оспенников.
В России законы живой природы также были заимствованы для создания некоторых архитектурных объектов “доперестроечного” периода. Примерами можно назвать Останкинскую радиотелевизионную башню в Москве, Олимпийские объекты — велотрек в Крылатском, мембранные покрытия крытого стадиона на проспекте Мира и универсального спортивно-зрелищного зала в Ленинграде, ресторан в Приморском парке Баку и его привязка в г. Фрунзе — ресторан «Бермет» и др.
Среди имен современных зодчих, работающих в направлении архитектурной бионики, выделяются Норман Фостер (http://www.fosterandpartners.com/Projects/ByType/Default.aspx), Сантьяго Калатрава (http://www.calatrava.com/#/Selected%20works/Architecture?mode=english), Николас Гримшоу (http://grimshaw-architects.com/sectors/), Кен Янг (http://www.trhamzahyeang.com/project/main.html), Винсент Калебо (http://vincent.callebaut.org/projets-groupe-tout.htm l) и т. д.
Если какой-либо аспект бионики заинтересовал Вас, пишите нам, и мы расскажем о нем более подробно!
Архитектурное бюро «Inttera».
Выходные данные сборника:
ПРИРОДА КАК ОСНОВА АРХИТЕКТУРЫ
Фоменко Наталья Александровна
архитектор в ТОО “ USB - Group ”, магистрант казахского агротехнического университета им. С. Сейфуллина, Республика Казахстан г. Астана
NATURE AS A BASE OF ARCHITECTURE
Fomenko Natalya Alexandrovna
architect in “USB-Group” LLP, master student of S.Seifullin Kazakh Agro Technical University, Republic of Kazakhstan Astana
АННОТАЦИЯ
В данной статье рассмотрены методы взаимодействия природных образов и архитектуры. Отображены основные идеи формирования природных стилей на протяжении многих лет. Обозначены влияющие факторы на формирование архитектуры. Рассмотрены работы влияния методов работы природы на архитектуру. Представлен вариант сохранения природного облика.
ABSTRACT
The methods of nature image and architecture interaction are view in a matter. Basis ideas of nature style formation over extended time are image. The influence factors on the architecture formation are denote. Works of influence nature system methods on architecture are view. Variant of save nature image is present.
Ключевые слова: природа; человек; архитектурная форма; экология проектирования; гармония; адаптивность архитектуры; ландшафт.
Keywords: nature; man; architecture form; ecology of projecting; harmony; adaptability of architecture; landscape.
Связь человека и природы неразрывна, как бы человек не стремился к прогрессу он все равно возвращается к природным истокам. Природа это начало из которого на протяжении веков люди черпают вдохновение, создавая все новые архитектурные стили. Несомненно в них отображаются как достижения научно-технического прогресса так и духовные убеждения. Новые взгляды, новые изобретения позволяют человеку создавать жизнь вокруг себя. Особенности природы места, климатические условия, культурно-исторические особенности народа диктуют формы образования архитектуры рекреационных зон. Влияние природного облика на эстетическое воспитание, формирование живых ценностей. Возможность сохранить сегодня природу для будущих поколений является одной из важнейших задач.
Природа - проявление мира в многообразии форм. Уникальный организм с гармонично развитой системой взаимодействия всех ее элементов, одним из которых является человек. Общественное существо, обладающее сознанием, разумом; субъект общественно-исторической деятельности и культуры. Испокон веков строящий культуру на общении с духовными силами. Окруженный продуктами научно-технического прогресса человек не перестает черпать вдохновение у природы и все чаще стремится к духовному отдыху. Что не всегда может позволить архитектура рекреационных зон. Основным критерием в проектировании является экономический фактор, что несомненно важно но только грамотное сочетание архитектуры и ландшафта создают благоприятную рекреационную среду.
Изначально термин архитектура означал искусство строить здания, в наше время архитектура является отображением возможности человечества и достижения в области технологий. В последнее время самыми распространенными материалами являются бетон стекло и метал. Разрабатываются новые конструкции зданий. Все чаще фасады зданий украшают металлическими конструктивными элементами, используются грубые формы в архитектуре не только деловых и общественных центров города но и в архитектуре рекреационных зон. Заполнение природного пространства архитектурой с ярко выраженными конструктивными элементами ведет к разрушению образа природы как единого организма. Господствование человека становится причиной истребления природных памятников. Архитектура рекреационных зон должна служить не столько организацией жилых процессов, сколько быть проводником от мира человечества к миру природы, источникам энергии жизни. Для удовлетворения потребности психологического и энергетического отдыха важно доминирование природы. Важно быть в гостях у природы, а не являться ее хозяином. Занимая доминирующую позицию, природа приглашает, знакомится, общается, делится энергией, чувством жизни, в случае, когда доминирует человек, природа замирает, закрывается, отворачивается от человека, она как будто перестает дышать, в надежде что человек ее не заметит и пройдет мимо. Она ждет, когда наступит тот самый момент, когда человек покинет ее навсегда чтобы вздохнуть спокойно. В то время когда человек может поддерживать величество природы, быть частью экосистемы. Открыть новое дыхание в формировании архитектурных стилей зон отдыха.
Формирование архитектуры скрытой в природной среде, сохраняет первозданный облик природных памятников. В процессе формирования очень важно учитывать интересы окружающей среды, для получения благоприятного результата взаимодействия среды и человека. Большую роль играет месторасположение рекреационной зоны, климат и экология местности. Следуя принципам экологии, от месторасположения зависит визуальное решение архитектурной и пространственной среды. Климат влияет на выбор использующихся конструкций и материалов. Немало важен культурно-исторический фактор. Наличие природных памятников требует проявления большего внимания к ним, для сохранения их облика. Являясь природным сокровищем своего государства, они представляют большую ценность в своей уникальности. Учитывая исторические и культурные элементы в формировании архитектурной среды, сохраняются культурные ценности народа. С приходом цивилизации происходит упадок культуры - плата за прогресс, но оглянувшись назад в любой культуре можно заметить, что предки находились в тесном взаимодействии с природой, что формирование не только архитектуры, но и всего образа жизни исходило из природных процессов.
Связь человека и природы можно наблюдать во многих проявлениях человеческой деятельности. Стремление человека окружить себя живым движет созданием садово-парковых территорий, приручению животных и выращиванию маленьких садов на подоконниках. Отображение образов природы прослеживается и в формировании архитектурных стилей со времен ХХ века. Живые линии плавность и текучесть форм стали основными принципами стиля модерн, изображение цветочных узоров на паркете использование растительных форм в ковке. Стиль, где декор на стене плавно перетекает на потолок, явно показывая присутствие жизни внутри каждого элемента, застывшего только на миг. Архитектура экспрессионизма отображает природные формы в своих произведениях, чаще всего вызывая в памяти природные ландшафты: горы, скалы, пещеры, сталактиты . Появление направления органической архитектуры вызвано желанием, путем объединения архитектуры и ландшафта - формирования гармоничного пространства, где элементы не занимают доминирующих позиций, а наоборот тесно взаимодействуют, дополняя друг друга. Стиль, где архитектура, сохраняя конструктивность образа, является продолжением природной среды, подобно эволюционной форме естественных организмов. Заимствование форм живой природы наблюдается в новом стиле био-тек. Отличием является использование современных материалов, сочетание стекла и металлических конструктивных элементов. Но зачастую архитектура как конструктивный элемент несет функцию организации пространства для удовлетворения человеческих потребностей. Совсем другого рода функциональность архитектуры отображается в работах Майкла Полина . Применение методов работы природы, приводит к самым неожиданным результатам. Позволяет экономить энергию, ресурсы, создавать безотходное производство. Природой изначально задуман круговорот веществ в природе, что подразумевает гармоничное развитие всех ее элементов, но не всегда человек принимает это во внимание. Добывая ресурс, человек просто его растрачивает, извлекая самую малость прибыли и избавляясь от остатка. Так же происходит и с природой, зачастую при развитии зон отдыха, бесследно истребляется большая часть природного ресурса, потому как главной целью является, денежная прибыль. Оставшуюся природу убивает загрязнение. Человек считая себя владельцем земли и всего произрастающего на ней, не смотря на то, что знает, как сильно он от нее зависит. В настоящее время известны не многие проекты «природной архитектуры». Еще в древние времена в Индии и Японии использовали живые мосты, они создавались путем переплетения каучуковых деревьев, конструкция укреплялась за счет естественного роста. Известны случаи выращивания домов, используя метод арбоархитектуры. Направления зародившегося из направления арбоскульптуры, созданным Акселем Эрладсеном, смыслом которого являлось создание различных форм из растущих деревьев. Но это занимает большое количество времени.
Большое распространение в скандинавских странах имеют травяные крыши. Норвежскими учеными было доказано, что такой вид кровли обладает отличной тепло- и звукоизоляцией, что является не только экологичным но и экономично выгодным. В германии уже стало популярным украшение крыш композициями из цветов, что дарит не только гармонию с природой, но и особую индивидуальность зданию.
Большую часть жизни человек проводит в бетонных джунглях, которые создает сам, поэтому рекреационная архитектура требует особого подхода и внимания. Особую роль в экологической пропаганде и просвещении необходимо уделять пропаганде здорового образа жизни в гармонии с природой, развитию экологического туризма .
Идея существования человека в гармонии с природой отображается во многих религиозных направлениях. Язычество подразумевает полную связь человека с природой. Все живое имеет душу. Боги стоят за всеми явлениями природы. Общение с природой подразумевает, получение знания. Обретение мудрости - разумное и бережное отношение к своей живой планете, возвращая себя в равновесие с природным миром. Буддизм показывает соотношение процессов мира духовности, с процессами взаимодействий природы. Взаимодействие энергий рассматривается как физическое взаимодействие. Природа является эталоном, открытой книгой познания которому следует учиться. Даосизм, как и буддизм, предлагает сосредоточиться на настоящем моменте, поскольку в жизни нет ничего более постоянного, чем перемены. Мир таков, каков он есть, и если существует совершенство, оно вокруг нас, но не в нашем воображении. Исходя из этой посылки, любая попытка изменить мир является посягательством на его совершенство, обнаружить которое можно лишь в состоянии покоя. Возврат к совершенству - это движение от неестественного к естественному.
Архитектура является одним из важных элементов жизни человека, и с давних времен несет функцию защиты. Гармоничная организация пространства и внешнего облика является важным фактором для создания экологически благоприятной рекреационной среды. Формирование архитектуры как единого организма созданного человеком в гармонии с природой. Гармония - равновесие противоположных сил, равное сочетание взаимодействия, главный принцип природы. Равноценность сил основа гармоничного бытия. Позволение проникновения одного в другое и наоборот четко отображает символ инь-янь. Поиск архитектуры в природе и воплощение природы в архитектуре, является наивысшей степенью гармоничного взаимодействия.
Список литературы:
1.Концепция экологической безопасности Республики Казахстан на 2004-2015 годы, Указ Президента Республики Казахстан от 3 декабря 2003 года № 1241. - 19 с.
2.Полин М. Используя гений природы в архитектуре. 2010. [Электронный ресурс] - Режим доступа. - URL: http://www.ted.com/talks/lang/ru/michael_pawlyn_using_nature_s_genius_in_architecture.html (дата обращения: 11.03.2013).
Органическая архитектура - течение архитектурной мысли, впервые сформулированное Луисом Салливеном на основе положений эволюционной биологии в 1890-е гг. и нашедшее наиболее полное воплощение в трудах его последователя Фрэнка Ллойда Райта в 1920-е - 1950-е гг.
Органика (Бионика) (от греч. biōn - элемент жизни, буквально - живущий) - это наука, пограничная между биологией и техникой, решающая инженерные задачи на основе анализа структуры и жизнедеятельности организмов. Проще говоря, если вы вспомните Леонардо да Винчи, который пытался построить летательный аппарат с машущими крыльями, как у птиц, тогда сразу представите, что же такое органический стиль.
Первые попытки использовать природные формы в строительстве
предпринял еще Антонио Гауди
. И это был прорыв! Парк Гуэля,
или как говорили раньше "Природа, застывшая в камне" - ничего
подобного избалованная архитектурными изысками Европа, да и весь мир,
еще не видели.Эти шедевры великого мастера
дали толчок к развитию архитектуры в органическом стиле.
В 1921 году бионические идеи нашли отражение в сооружении Рудольфа Штайнера Гетеанум , и с этого момента зодчие всего мира взяли органику на "вооружение".
Со времен Гетеанума и до сегодняшних дней в органическом стиле было построено большое количество как отдельно взятых зданий, так и целых городов. Наиболее влиятельным представителем органической архитектуры в Европе был финн Алвар Аалто .
Особенности стиля:
●
Органическую архитектуру определяют формы, не основанные на
геометрии. Они динамические, неправильные
, возникающие
как результат контактов с реальностью. Вместе с тем каждую форму
органической архитектуры следует рассматривать как организм
,
который развивается в соответствии с законом своего собственного
существования, своего собственного особого ордера, в гармонии со
своими функциями и своим окружением, как растение или другие живые
организмы.
●
В противоположность функционализму, органическая архитектура видит
свою задачу в создании зданий и сооружений, раскрывающих свойства
естественных материалов и органично вписанных
в
окружающий ландшафт. Сторонник идеи непрерывности архитектурного
пространства, Райт предлагал подвести черту под традицией нарочитого
выделения здания и его составных частей из окружающего мира,
доминировавшей в западной архитектурной мысли со времён Палладио. По
его мнению, форма здания должна каждый раз вытекать из его
специфического назначения и тех уникальных условий среды, в которых
оно возводится. В практическом плане, спроектированные Райтом «дома
прерий» служили естественным продолжением окружающей природной среды,
подобно эволюционной форме естественных организмов. Индивидуализм
органической архитектуры неизбежно вступал в противоречие с
потребностями современного урбанизма, и неудивительно, что основными
памятниками этого направления были загородные особняки.
● В своей сущности бионика, как архитектурный стиль, стремится создать такую пространственную среду, которая бы всей своей атмосферой стимулировала именно ту функцию здания, помещения, для которой последние предназначены. В органическом доме спальня будет спальней, гостиная - гостиной, кухня - кухней. Рудольф Штайнер говорил: "Духовный аспект создания бионических форм связан с попыткой осознать предназначение человека. В соответствии с этим архитектура трактуется как "место", где раскрывается смысл человеческого бытия".
Попытки в начале XXI века перенести принципы органической архитектуры на более крупномасштабные сооружения и гармонично вписаться в природу, создав в городских условиях психологически комфортную среду породили такой стиль как Bio-tech (Био-Тек) . Этот стиль пока находится на стадии разработки манифестов, но уже начинает активно захватывать позиции .
Культура
Вестник ДВО РАН. 2006. № 5
В.В.ИСАЕВА, Н.В.КАСЬЯНОВ
Фрактальность природных и архитектурных форм
С целью выявления общности и специфических отличий морфогенеза в природе и архитектуре рассмотрены некоторые здания и сооружения в сопоставлении с природными формами и фрактальными моделями. Архитектурные формы более регулярны, чем природные, и вовлекают малое число повторов с их вариациями.
Fractal morphogenesis in nature and architecture. V.V.ISAEVA (A.V.Zhirmunsky Institute of Marine Biology, FEB RAS, Vladivostok), N.V.KASYANOV (Institute of the Theory of Architecture and Town Planning, Moscow).
Some buildings and constructions are considered in comparison with natural forms and fractal models in order to reveal common and specific features in architectural and natural morphogenesis. Architectural forms are more regular than forms of nature, and involve few iterations with variations.
В течение последних десятилетий стремительно развивается новая обширная область междисциплинарных исследований, включающая нелинейную динамику, фрактальную геометрию, теорию самоорганизации. Междисциплинарный подход существенно раздвигает рамки научных исследований, помогая выявить общие черты морфогенеза в живой и неживой природе. Фрактальные алгоритмы (правила построения) в природе и творчестве человека открыл Бенуа Мандельброт (B. Mandelbrot). Одна из важнейших характеристик фрактала - масштабная инвариантность (самоподобие в широком диапазоне масштабов). Дробное значение фрактальной размерности характеризует степень заполнения пространства фрактальной структурой, тогда как значение лакунарности представляет собой меру неоднородности структуры фрактала .
Множество процессов, происходящих в природе и обществе - от космических до социальных и физиологических, - характеризуется хаотической фрактальной динамикой . Фрактальность природных объектов подтверждается возможностью построения весьма правдоподобных компьютерных ландшафтов виртуального мира на основе простых фрактальных программ, в которых приближение к реальности достигается некоторой степенью нерегулярности путем введения случайных чисел. Морфогенез растений также успешно имитируется подобными программами. Моделирование морфогенеза животных на всех уровнях их организации - динамично развивающаяся область биологии. Биологические структуры сложной пространственной организации могут быть количественно охарактеризованы путем определения фрактальной размерности, служащей показателем морфологической сложности этих структур . Вовлечением фрактальных алгоритмов в биологический морфогенез обеспечивается сжатое генетическое кодирование. Фракталоподобные структуры живой природы характеризуются ограниченной шкалой повторов и менее хаотизированы по сравнению с фракталами неживой природы; как правило, это мультифракталы, т.е. неоднородные фракталы.
ИСАЕВА Валерия Васильевна - доктор биологических наук (Институт биологии моря ДВО РАН им. А.В.Жир-мунского, Владивосток), КАСЬЯНОВ Николай Владимирович - кандидат архитектуры (Институт теории архитектуры и градостроительства РААСН, Москва).
Использование подходов фрактальной геометрии позволяет выявить сходство ряда живых и неживых объектов - как природных, так и созданных человеком. Один из примеров такого параллелизма формообразования дает сопоставление конструкций геодезических куполов с организацией молекул фуллеренов, макромолекулярных комплексов клеток многоклеточных животных и скелетных структур радиолярий (рис. 1). Строительные конструкции геодезических куполов были запатентованы в 1954 г. Р.Б.Фуллером (1895-1983), американским изобретателем, архитектором и философом ; в нашей стране такими разработками занимался М.С.Туполев. Геодезические купола могут быть образованы сложной сетью треугольников, которые формируют поверхность, близкую к сферической (рис. 1а). Повторные подразделения на треугольники, характерные для геодезических куполов, образуют фрактальный алгоритм. Конструкции с таким триангуляционным разбиением оказались не только перспективными в архитектуре, но и очень сходными с природными формами. В 90-е годы прошлого века было получено новое вещество - фуллерит, состоящее из молекул углерода, фуллеренов (этимология названий фуллеренов и фуллерита весьма прозрачно связана с именем Фуллера). Фуллерит - аллотропная модификация углерода , третья кристаллическая форма углерода (две ранее известные формы - графит и алмаз). Молекулы фуллеренов представляют собой замкнутую поверхность в форме сферы или сфероида, на которой располагаются атомы углерода (рис. 1б). Конструкции геодезических куполов подобны и некоторым биологическим структурам, например макромолекулярным комплексам клатрина (рис. 1в), сети пучков актиновых филаментов клеток многоклеточных животных (рис. 1г) и скелетам некоторых радиолярий, одноклеточных организмов (рис. 1д).
Изобразительному искусству и музыке также свойственны фракталоподобные характеристики . Некоторые примеры использования художниками повторяющихся в разном масштабе элементов, т.е. фрактальных множеств, приведены Б.Мандельбротом . Исследования традиционной музыки Японии, Индии, народных песен России, американских блюзов, музыки Баха, Бетховена, Дебюсси, Штрауса привели к выводу о том, что музыка имеет общие черты с динамикой природных процессов, имитируя природные изменения нашего мира во времени . Произведение искусства приятно и интересно при условии, что оно не слишком однообразно и в то же время не таит в себе слишком много сюрпризов; музыка приятна, если в ней присутствуют изменения тональности во многих масштабах частот и изменения ритма хотя бы в нескольких масштабах времени . Компьютерное изображение множества Мандельброта можно перевести в звуки и получить музыку с повторяющимися и сменяющимися «темами». Переложение электрокардиограммы человека в звуки дает «песни сердца», музыку, синтезированную по алгоритму хаотических фракталов кардиограммы (см. ).
Применение повторяющихся в разном масштабе самоподобных форм, т.е., в сущности, фрактальных правил построения, широко распространено и в архитектуре. Известное уподобление архитектуры застывшей музыке (И.В.Гете) глубоко обоснованно: и музыка, и архитектура фрактальны. Произведения архитектуры включают в себя многие масштабы длины и элементы самоподобия: подобие частей и целого, подчиненность отдельных элементов целому (рис. 2). Архитектурные фрактальные структуры более упорядочены, чем природные. Фрактальность многих архитектурных форм весьма очевидна и лежит буквально на поверхности (как правило, на фасаде). Мандельброт первым написал о фрактальности архитектуры и привел архитектуру здания Парижской оперы, произведения «изящного» искусства (архитектор Ш.Гарнье), как пример фрактального творения . М.Шредер в качестве примера самоподобия в архитектуре называет замок Кастель дель Монте, построенный по собственному проекту императором Священной Римской империи Фридрихом II. Этот замок представляет в плане правильный восьмиугольник, к вершинам которого пристроены восемь мощных башен, каждая из которых также имеет в плане форму правильного восьмиугольника .
Рис. 1. Фрактальное разбиение: а - макет геодезического купола; б - строение молекул фуллеренов; в - клатриновая сфера ; г - система пучков актино-вых филаментов цитоскелета; д - скелет одной из радиолярий
Рис. 2. Самоподобие форм в архитектуре: а - здание Исторического музея в Москве; б - здание почтамта во Владивостоке; в - индийская храмовая архитектура, комплекс в Кхаджурахо Рис. 3. Фрактальные прообразы и архитектура пирамидальных фасадов, колоколен: а - «салфетка» Серпинского, построенная из квадратов ; б - фрагменты фасадов готических зданий Германии ; в - колокольня (г. Кашира) Рис. 4. Сходство очертаний графика функции Вейерштрасса (а) и силуэта Миланского собора (б)
Принципы фракталоподобного формообразования в архитектуре применяются с давних времен, но лишь к концу XX в., после появления книг Мандельброта, использование фрактальных алгоритмов в архитектурном морфогенезе становится осознанным. Ч.Дженкс описал переход к новой парадигме в архитектуре под влиянием наук о сложных системах, включающих фрактальную геометрию и нелинейную динамику. Несколько ключевых зданий, построенных Ф.Гери (Frank Gehry), П.Эйзенманом (Peter Eisen-man) и Д.Либескиндом (Daniel Libeskind), выглядят как первые проявления этой новой архитектурной парадигмы. Современные архитектурные течения, оперирующие образами сложных поверхностей, математически описываемых нелинейными уравнениями, можно условно называть нелинейной архитектурой. Ч.Дженкс и И.А.Добрицина писали о нелинейности и фрактальности архитектуры в общей декларативной форме. Фрактальная геометрия Б.Мандельброта в определенной мере использована для анализа архитектурных форм в книге К.Бовилла , единственной к настоящему времени монографии о фракталах в архитектуре, в которой собственно архитектуре посвящена меньшая часть книги. В ряде статей и сайтов Интернета отмечены повторяющиеся в разных масштабах элементы архитектуры готических соборов, стиля барокко, индийских храмов, проведен анализ повторов в классических ордерных формах.
Фрактальная формализация применена Бовиллом к рядам строений вдоль улиц и для определения фрактальной размерности некоторых архитектурных сооружений (в том числе Ф.Л.Райта и Ле Корбюзье) методом подсчета квадратов; такой анализ устанавливает эстетическое обоснование оценки архитектурного дизайна, позволяющее дать рекомендации для ухода от мертвящей монотонности стандартной архитектуры. Однако попытки количественным образом связать высокое значение фрактальной размерности (отражающее дробность деталировки) с архитектурной выразительностью не слишком много дают для понимания фрактальных правил построения архитектурных форм. Значение фрактальной размерности может служить лишь формальной характеристикой пространственной сложности объекта, не учитывающей более важные качественные характеристики. Хотя обычно с фракталами ассоциируется богатство форм, фракталы могут быть и эстетически неинтересны, даже скучны. Напротив, в архитектуре есть сооружения, практически лишенные фрактальных характеристик и при этом весьма выразительные - например, массивные нелинейные формы. Фрактальные прообразы архитектурных форм фактически еще не были показаны.
Целью нашей работы был поиск простейших графических фрактальных образов, визуализирующих некоторые архетипы фасадов, планов и трехмерных архитектурных форм, и привлечение имитационного компьютерного моделирования для качественного, а не количественного анализа фрактальных по существу алгоритмов архитектурных сооружений - как правило, не осознававшихся их архитекторами и строителями в терминах фрактальной геометрии. В более широком аспекте эта задача составляет часть проблемы выявления параллелизма формообразования в столь различных мирах, как неживая и живая природа, с одной стороны, и созданные человеком формы - и реальные архитектурные, и виртуальные (компьютерные) - с другой. Современный научный подход с применением фрактальной геометрии, а также топологии и нелинейной динамики способен выявить здесь множество сходных направлений и решений морфогенеза, включая не раскрытые ранее аспекты формообразования и создание потенциально новых архитектурных форм. Ссылаясь на Мандельброта: «графическое представление - чудесное средство для сопоставления моделей с реальностью» , рассмотрим некоторые графические фракталы в качестве прототипов архитектурных фасадов и планов.
Алгоритм Серпинского (так называемая салфетка Серпинского, построенная в данном случае из квадратов) на первых этапах построения дает прообраз таких культовых сооружений, как ступенчатые пирамиды; вытянутые по вертикали здания подобного архетипа -
храмовые и крепостные башни, колокольни (рис. 3 а-в). Разумеется, бесконечные повторы какой-либо структуры в архитектуре невозможны, реальная архитектура обычно содержит немногие повторы, поэтому фрактальные модели, имитирующие архитектурные сооружения (или раскрывающие «генетический код» архитектурных объектов), - это протофракталы (термин Мандельброта для фрактальных структур с немногими повторами). Кроме того, в архитектуре, как и в музыке, редко встречаются точные повторы, обычны же вариации темы, образа.
Для силуэта храмов с множеством вертикальных повторяющихся элементов неким метафорическим прообразом может послужить график функции Вейерштрасса (рис. 4 а, б) -классической фрактальной функции, не имеющей производных ни в одной точке (соответственно на графике нельзя провести касательную ни к одной точке), открытой в конце XIX в. Несомненно, архитекторы и строители Миланского и подобных соборов не ведали о функции Вейерштрасса, и мы не утверждаем, что силуэтные линии собора точно следуют графику функции - этот график дает лишь визуальную метафору подобных архитектурных форм.
Множество Кантора - еще один фрактальный алгоритм, пригодный для описания архитектурных форм с симметрично расположенными частями разной высоты, что весьма обычно в архитектуре (простейший архитектурный прием - в средней части здания возвышается уменьшенное подобие всего здания). Фрактальная структура классического множества Кантора дискретна, тогда как в качестве архитектурных прообразов более пригодны связные фракталы, например «салфетка» Серпинского. Соединение дискретных участков множества Кантора дает связный фрактал (гребень Кантора, рис. 5б) - прообраз «сталинской высотки» и подобных зданий. Множество Кантора с вариациями лакунарности (рис. 5в ) можно модифицировать простейшим образом, получив, например, графический морфотип (рис. 5 в, г), сходный с архитектурными формами индийских храмов. Фрактальный алгоритм построения дискретного множества Кантора сходен с алгоритмом формообразования дихотомически ветвящегося дерева - связного фрактала. Перевернутое дихотомическое дерево - обобщенный «архитектурный код» морфогенеза устремленных ввысь культовых сооружений, иерархичность построения которых выражает идею присутствия высших сил.
Морфогенез нелинейных фракталов порождает динамику образов, претерпевающих бесконечные метаморфозы в виртуальном пространстве, с возникновением сложных форм, сходных с биологическими и архитектурными. Архитектурный декор, узоры орнаментов решеток и оград нередко напоминают нелинейные фракталы (рис. 6).
Фрактальные черты церковного многоглавия могут быть рассмотрены на примере шедевра русского деревянного храмового зодчества - знаменитой Преображенской церкви Кижского погоста в Карелии (рис. 7а). Построенная одним из авторов компьютерная модель визуализирует расположение глав Преображенской церкви (рис. 7 б, в). Многоглавые деревянные церкви русского севера составляют морфологически родственный ряд: прототипом Преображенской церкви Кижского погоста (1714 г.) послужила Покровская церковь Вытегорского погоста в селе Анхимово Вологодской области, построенная в 1708 г. и погибшая от пожара в 1963 г. Расположение и размеры куполов многоглавых церквей, условно показанные в одной плоскости плана с осевой симметрией, в самом общем виде сводятся к простому фрактальному алгоритму варианта «салфетки» Серпинского (рис. 7г).
Один из универсальных фрактальных алгоритмов, спиральный, широко распространенный в неживой (от траекторий элементарных частиц до циклонов и галактик) и живой природе (раковины моллюсков, рога копытных, завитки побегов растений), а также в архитектуре и дизайне (рис. 8), дает множество сходных решений морфогенеза. Трехмерная реализация спирального декора в виде параллельных либо раскручивающихся во
встречных направлениях и пересекающихся спиралей воплощена главами храма Василия Блаженного (рис. 8а). «Храм Василия Блаженного являет собой причудливый фрактал золотого сечения, определяемый по меньшей мере восемью членами ряда золотого сечения» . Аккорды золотых пропорций и других фрактальных соотношений создают архитектурную симфонию этого храма.
Архитекторам известны такие реализации трехмерного спирального алгоритма, как башня Татлина (модель памятника III Интернационалу) и подобная конструкция спирального завершения здания на Патриарших прудах (рис. 8е).
Визуальная интерпретация «угла золотого сечения» дает фрактальный алгоритм, проявляющийся в живой природе, орнаментах и архитектуре. Построенное с помощью компьютера изображение «подсолнечника» (рис. 8б), где в качестве углового приращения используется шаг, равный «золотому углу», весьма близко к реальной картине расположения семян подсолнечника (рис. 8г), менее упорядоченной по сравнению с идеальной компьютерной моделью. Подобное расположение, называемое филлотаксисом (филло - лист, таксис - движение), характерно для листьев на стебле (или их производных), для чешуек шишек хвойных растений; при этом число рядов, закрученных в одном направлении, и число рядов, закрученных в другом направлении, составляют два соседних числа Фибоначчи . На субклеточном уровне подобная особенность проявляется в расположении димеров тубулина в микротрубочках - структурах цитоскелета .
Простейшей и наиболее общей трехмерной фрактальной моделью далеко не красивых типовых зданий-коробок может служить «губка» Менгера (рис. 9а), структура внутреннего пространства которой показана на рис. 9б. В самой общей форме можно сказать, что прямоугольники окон подобны целому прямоугольному зданию, а параллелепипеды внутренних помещений - всей «коробке» здания. Несомненно, даже самый примитивный панельный дом построен не в точности по алгоритму «губки» Менгера, однако фрактальная геометрия включает объекты, повторяемый в разном масштабе элемент которых может быть дополнительно деформирован, изменен в соответствии с мультифрактальной программой построения. Фрактальное здание может быть построено из брусков-параллелепипедов (и включать пустоты-параллелепипеды), которые можно сдвигать, поворачивать, сжимать: фрактальные алгоритмы допускают сжатие, поворот, нелинейные преобразования исходной формы. При хаотизации таких алгоритмов, некотором нагромождении преобразований возникают формы, сходные с архитектурой постмодернизма и деконструктивизма.
Итак, для разных типов архитектурных сооружений можно найти фрактальный аналог, двумерный или трехмерный, и тем самым выявить их фрактальный алгоритм. Такие модельные фракталы, как множество Кантора, губка Менгера, могут послужить вполне адекватными моделями архитектурного морфогенеза. Разумеется, в отличие от относительно простых и регулярных геометрических и компьютерных фракталов с бесконечным
Рис. 5. Множество Кантора как прообраз архитектурных форм: а - множество Кантора; б - гребень Кантора ; в - множество Кантора с различной лакунарностью ; г - его простейшее преобразование Рис. 6. Нелинейные фракталы и сходные с ними формы декора металлических оград: а, б - множества Жюлиа ; в - фрагмент множества Мандельброта ; г - узор решетки балкона Владивостокского ГУМа; д - решетчатая створка ворот в стиле рококо в Вюрцбурге, Германия
Рис. 7. Церковное многоглавие и фрактальная модель: а - Преображенская церковь Кижского погоста; б, в - компьютерная модель этой церкви: фрагмент фасада (б), фрагмент плана кровли (в); г - вариант «салфетки» Сер-пинского
Рис. 8. Спиральный алгоритм и формы природы, архитектуры и дизайна: а - собор Василия Блаженного; б - компьютерная модель филлотаксиса ; в - логарифмическая спираль; г - филлотаксис подсолнечника (для наглядности часть семян удалена); д - спиральный узор ограды (особняк Рябушинского в Москве); е - спиральное завершение здания на Патриарших прудах
Рис. 9. Трехмерная модель «губки» Менгера: а - внешний вид; б - структура внутреннего пространства
повторением одной и той же формы, в архитектуре применяются правила построения с использованием ограниченного числа повторов, сменой правил их построения, нарушением строгого подобия введением множества вариаций, т.е. используются протофракталы, мультифрактальные и нерегулярные алгоритмы.
Как правило, поиск формул гармонии и красоты архитектурных форм проводится в ходе анализа уже созданных выдающимися мастерами творений. Известно, что представление о знаменитом золотом сечении, примененном Фидием при возведении Парфенона, появилось два века спустя в «Началах» Евклида, а сам термин «золотое сечение» был введен Леонардо да Винчи более чем через тысячу лет. Как использование фрактальных правил построения в архитектуре с древнейших времен, так и применение золотого сечения, разумеется, не было осознанным в терминах более поздних концепций и далеко не всегда оказывалось математически выверенным; в поиске и создании художественно выразительных пропорций архитекторов вели их интуиция и чувство гармонии. И в наше время архитекторы далеко не всегда осознают повсеместность фрактального построения архитектурных форм подобно тому, как персонаж Мольера не знал, что говорит прозой.
Фрактальный подход - не панацея, как писал сам Мандельброт, и вовсе не новая эра в истории человечества, а лишь новый, но достаточно эффективный способ анализа, а потенциально - и проектирования архитектурных форм, который может существенно обогатить язык архитектурной теории и практики.
Знаменитый испанский архитектор А.Гауди дал новую интерпретацию готических форм в своем соборе Святого Семейства (Sagrada Familia) - форм, подобных природным; Гауди ушел от евклидовой геометрии, от симметрии и регулярности. Фракталоподобные формы собора, подобного песчаному замку, представлены хаотическими, нерегулярными фракталами, свойственными природе. Современные представления нелинейной науки порождают новую концепцию соотношения упорядоченности и хаоса как состояния, включающего элементы непредсказуемости, нерегулярности, таинственности, подобные богатству и неповторимости природных форм. Использование концепций нелинейной динамики открывает перспективу корректного анализа соотношения регулярности и нерегулярности, случайности, асимметрии. Эстетика нелинейных форм с элементами случайности формулируется Г.Айленбергом: «Почему все же силуэт изогнутого бурями дерева без листьев на фоне вечернего неба воспринимается как нечто прекрасное, а любой силуэт высокофункционального университетского здания таким не кажется, несмотря на усилия архитектора? ...Наше ощущение прекрасного возникает под влиянием гармонии порядка и беспорядка в объектах природы - тучах, деревьях, горных грядах или кристалликах снега. Их очертания - это динамические процессы, застывшие в физических формах, и определенное чередование порядка и беспорядка характерно для них. В то же время наши промышленные изделия выглядят какими-то окостеневшими из-за полного упорядочения их форм и функций, причем сами изделия тем совершеннее, чем сильнее это упорядочение. Такая полная регулярность не противоречит законам природы, но сейчас мы знаем, что она нетипична даже для весьма «простых» естественных процессов. Наука и эстетика согласны в том, что именно теряется в технических объектах по сравнению с природными: роскошь некоторой нерегулярности, беспорядка и непредсказуемости» .
Тенденция органического встраивания сооружений в природное окружение, интеграция природного и антропогенного ландшафта проявляются в подобии линий, поверхностей и форм в архитектуре и дизайне природным формам. Эта тенденция ярко выражена в стиле модерн и «органической» архитектуре. Широко применявшиеся в начале XX в. в архитектуре модерна пластичные, «текучие», асимметричные, биоморфные линии, поверхности, «струящийся» растительный декор, рельефные изображения голов придают зданиям сходство с живым развивающимся организмом, имитируют нерегулярность природных форм.
Архитектуре конца XX в. также свойственно использование биоморфных метафор - антропоморфных, зооморфных, фитоморфных, а также пластичных геоморфных форм, как бы вырастающих естественным образом из земли, с органичной интеграцией архитектуры и природного ландшафта. В наше время приходит более глубокое осознание единства природной и антропогенной среды и единства принципов формообразования в «живой» и «неживой» природе, подкрепляемое концепциями нелинейной науки. Современный научный подход может быть успешно применен для поиска архитектуры, адекватной гармонии порядка и хаоса природной среды, архитектуры, которая может стать смысловой доминантой в природном и историческом контексте, духом места (genius loci).
ЛИТЕРАТУРА
1. Волошинов А.В. Об эстетике фракталов и фрактальности искусства // Синергетическая парадигма. Нелинейное мышление в науке и искусстве. М.: Прогресс-Традиция, 2002. С. 213-246.
2. Газале М. Гномон: от фараонов до фракталов. М.; Ижевск: Регулярная и хаотическая динамика, 2002. 271 с.
3. Грубе Г.-Ф., Кучмар А. Путеводитель по архитектурным формам. М.: Стройиздат, 1995. 216 с.
4. Дженкс Ч. Новая парадигма в архитектуре // Проект International. 2003. № 5. C. 98-112.
5. Добрицина И.А. От постмодернизма к нелинейной архитектуре. М.: Прогресс-традиция. 2004. 416 с.
6. Заславский Г.М. Физика хаоса в гамильтоновых системах. М.; Ижевск: Ин-т компьютерных исслед., 2004. 286 с.
7. Золотухин И.В. Фуллерит - новая форма углерода // Соросов. образоват. журн. 1996. № 2. С. 51-55.
8. Исаева В.В. Синергетика для биологов: вводный курс. М.: Наука, 2005. 158 с.
9. Кроновер Р.М. Фракталы и хаос в динамических системах. М.: Постмаркет, 2000. 350 с.
10. Мандельброт Б. Фрактальная геометрия природы. М.: Ин-т компьютерных исслед., 2002. 856 с.
11. Орфинский В.П. К вопросу о национальном своеобразии культового зодчества России // Христианское зодчество. Новые материалы и исследования / ред. И.А.Бондаренко. М.: Едиториал УРРС, 2004. С. 125-180.
12. Пайтген Х.-О., Рихтер П.Х. Красота фракталов. Образы комплексных динамических систем. М.: Мир, 1993. 176 с.
13. Пенроуз Р. Тени разума. М.; Ижевск: Ин-т компьютерных исслед., 2005. 688 с.
14. Петрушевская М.Г. Радиолярии мирового океана. Л.: Наука, 1981. 405 с.
15. Смолина Н.И. Традиции симметрии в архитектуре. М.: Стройиздат, 1990. 344 с.
16. Шредер М. Фракталы, хаос, степенные законы. М.; Ижевск: Регулярная и хаотическая динамика, 2001. 527 с.
17. Baldwin J. Bucky works. N. Y.: Wiley, 1996. 243 p.
18. Blumenfeld R., Mandelbrot B.B. Levy dusts, Mittag-Leffler statistics, mass fractal lacunarity, and perceived dimension // Phys. Rev. 1997. Vol. 56, N 1. P. 112-118.
19. Bovill C. Fractal geometry in architecture and design. Boston; Basel; Berlin: Birkhäuser, 1996. 195 p.
20. Jencks Ch. New science = new architecture // Architect. Design. 1997. Vol. 67, N 9/10. P. 7-11.
Испокон веков архитекторы обращались к природе за вдохновением и привносили её изображение в отдельные элементы, как, например, листья аканта в коринфской капители, окно-роза в готическом храме, да и в любом другом стиле практически всегда присутствовал растительный орнамент.
Со второй половине ХХ века начали возникать новые течения и направления, где природные формы главенствовали над общей конструкцией здания. Метаболизм, как понятие, пришедшее из биологии, стал новым словом в архитектуре. Внешне постройку нельзя было сопоставить с каким-либо объектом живой природы, однако его внутреннее строение архитекторы создали по типу живого организма, состоящего из клеток, то есть из отдельных блоков, в которых может жить человек. В процессе жизнедеятельности клетки умирают и рождаются, так и в случае с архитектурой подразумевалось легкое замещение старых частей на новые. Появившись в 1950-х годах в Японии, метаболизм оставил главный памятник архитектуры - башню Накагин в Токио. В дальнейшем многие архитекторы брали за основу ячеистую структуру, однако не все задумки были воплощены в жизнь. Сейчас этот стиль ушел на второй план, но такие свойства, как замена деталей, многосложность в повторении жилых блоков ещё встречаются в современных проектах.
Башня Накагин в Токио, Япония
А. Исодзаки. Город в воздухе , 1961 г.
Дом в Бобруйске , Беларусь
Проект Filene"s Eco Pods, Höweller + Yoon, Бостон , США
Следующий стиль - органика - как и метаболизм, был разработан в противоположность функционализму. Помимо использования натуральных материалов и стремления к вписыванию здания в окружающую природную среду, отличительной чертой органической архитектуры также является подражание природным формам, но уже не на «клеточном» уровне, а в более широком понятии. Асимметрия, криволинейность, изгибы приближают конструкцию здания к биоморфным объектам. Здания напоминают такие элементы, как листья деревьев, морские волны и др.
В XXI веке органика переросла в бионику, что представляет собой не просто подражание отдельным элементам, а именно заимствование природных форм.
Как и предыдущие упомянутые стили, бионика находится в противостоянии. Современный ей хай-тэк с его прямыми неестественными урбанистическими конструкциями признается «неживой» архитектурой. Многие авторы начинают переходить от стиля, в котором они работали ранее к бионическому. Они всё чаще сотрудничают с биологами и инженерами, чтобы как можно сильнее приблизить свой проект к желаемому результату. Самыми известными архитекторами можно назвать Сантьяго Калатраву, Николаса Гримшоу, Винсента Каллебо.
Проект The Coral Reef, Винсент Каллебо
Город наук и искусства, Сантьяго Калатрава
Проект The Eden, Николас Гримшоу
Обращение не только к биоморфным формам, но и к способу жизнеустройства в природе также становится популярной темой в архитектуре. Пирамида Shimizu TRY 2004 Mega-City, разработанная для перенаселенного Токио, представляет собой аналог муравейника. Такое здание с развитой инфраструктурой дает возможность жителям не покидать границы пирамиды.
В 2006 году по проекту, разработанному мексиканским архитектором Хавьером Сеносьяном, было построено здание, по форме в точности повторяющее раковину моллюска наутилуса. Уникальностью такого проекта стало спиральное внутреннее строение, соответствующее естественному.
Проект испанских архитекторов Mozas Aguirre arquitectos в некотором смысле возвращается к теме метаболизма, так как план здания напоминает переплетение хромосом, которые делят экстерьер здания на ячейки, и отсылает к теме клеточного строения.
Новые проекты все больше удивляют своей приближенностью к живой природе не только за счёт заимствования форм, но и благодаря разработке концепций, в соответствии с которыми то или иное сооружение будет существовать как отдельный организм.
Подводя итог, можно сказать, что главным сходством в развитии архитектуры и биологии является эволюция - от метаболизма к бионике через клеточное строение к формам цельного единого организма. Все три стиля противостояли неестественной жесткой геометрии функционализма, а в дальнейшем - хай-тэка. Отличительные черты метаболизма, органики и бионики на сегодняшний день зачастую собраны воедино. Современные архитекторы не останавливаются на достигнутом, совершенствуя свои идеи как относительно визуального сходства, так и в плане конструкции.
