周鈴　鄒欣

摘 要：隨著電腦模擬技術(shù)的發(fā)展非線性參數(shù)化設(shè)計浪潮的興起，計算機在設(shè)計中開始從輔助應(yīng)用的角色轉(zhuǎn)變成主動參與的角色。這種角色的轉(zhuǎn)變使得設(shè)計開始由傳統(tǒng)的“自上而下”的設(shè)計方法逐漸演變成“自下而上”可調(diào)節(jié)的設(shè)計方法，設(shè)計中的影響因素也開始逐漸量化從而在整個設(shè)計過程中影響設(shè)計“生成”的結(jié)果。本文試圖將非線性參數(shù)化設(shè)計的思維和技術(shù)運用到科技館展示設(shè)計中，探索參數(shù)化設(shè)計與科技館展示設(shè)計工作流程的新途徑。

關(guān)鍵詞：非線性參數(shù)化設(shè)計；科技館；展示設(shè)計

0 引言

隨著科技的發(fā)展，國內(nèi)一些大型科技館逐漸改變，通過新的展示技術(shù)營造的“以人文本”的氛圍大大提高了觀眾的觀館體驗，但也存在展項沒有和整個環(huán)境完全融為一體、設(shè)計過程過于繁雜等問題。傳統(tǒng)展示設(shè)計方法主要依靠設(shè)計師的直接或間接的經(jīng)驗，是一個從整體到局部的過程，在設(shè)計過程中上一階段做完確認(rèn)之后才能進入下一階段，一旦其中的一步需要修改就要返回去，這樣就會引起很多額外的工作量，同時也影響設(shè)計工作的進度。

要解決這一問題需要我們從設(shè)計的開始階段就要考慮影響設(shè)計的因素，將這些因素進行參數(shù)化轉(zhuǎn)譯，建立算法模型作用于最后的設(shè)計方案，這一點傳統(tǒng)的設(shè)計方法不能達到。非線性參數(shù)化設(shè)計改變了設(shè)計師的思考方式，尋找“關(guān)系”及“規(guī)則”是設(shè)計的出發(fā)點，算法是設(shè)計的核心內(nèi)容，這與傳統(tǒng)的設(shè)計思維有天壤之別。[1]設(shè)計再也不是傳統(tǒng)的“頭腦風(fēng)暴”找尋靈感、草圖繪制大致的造型、三維建模確定方案的過程，而變成了基于設(shè)計需求、通過建立邏輯模型反復(fù)求解“找形”及形態(tài)優(yōu)化的過程。而設(shè)計與加工及施工之間的聯(lián)系信息將以數(shù)據(jù)及軟件參數(shù)模型為媒介進行傳遞，無可置疑，這將極大地提高設(shè)計師對加工及施工的控制程度，而它所包含的內(nèi)容遠遠不止設(shè)計的形式風(fēng)格。

1 非線性參數(shù)化設(shè)計技術(shù)

參數(shù)化設(shè)計就是在非線性科學(xué)理論的基礎(chǔ)上將影響設(shè)計的多方面的復(fù)雜因素量化作為參數(shù)，建立參數(shù)化模型，運用計算機技術(shù)來完成設(shè)計方案，它是實現(xiàn)非線性設(shè)計的不錯的平臺。在造型上的應(yīng)用，受到了德勒茲“生成”哲學(xué)概念的影響貫穿于整個過程，“生成”是一個運動過程不是具體的某一個“生成”結(jié)果，它不是由事物的狀態(tài)決定，而是一種事物的生長過程。[2]

由此我們知道“生成”的重要概念就是強調(diào)設(shè)計中的“過程”，我們將影響設(shè)計的因素作為參數(shù)X寫入關(guān)系式Y(jié)=F（X），給定不一樣的數(shù)值和曲線變化對應(yīng)的生成形態(tài)也不一樣，而這一過程的計算全交由計算機進行。

參數(shù)化設(shè)計軟件有很多，根據(jù)不同的專業(yè)和加工需求所使用的軟件也不一致，但大多參數(shù)化設(shè)計具體操作則是使用Rhino平臺下的Grasshopper插件建立與之相應(yīng)的參數(shù)化模型。它占用資源少，具有開源性，設(shè)計師能自己編寫所需得命令符。它的這些特性使得設(shè)計變成了“自下而上”可調(diào)控、多元化、隨機性、開放性的設(shè)計過程，改變了傳統(tǒng)的“自上而下”的設(shè)計方法，逐漸演變成了“自下而上”可調(diào)節(jié)的設(shè)計方法和流程。

在非線性參數(shù)化設(shè)計中泰森多邊形是一種較為常用的命令，由于每個泰森多邊形內(nèi)僅含有一個離散點數(shù)據(jù)，泰森多邊形內(nèi)的點到相應(yīng)離散點的距離最近，位于泰森多邊形邊上的點到其兩邊的離散點的距離相等，①因此能實現(xiàn)隨機而有效的控制，在建筑和產(chǎn)品設(shè)計中也成為了較為常見的設(shè)計元素。例如，水立方，參數(shù)化設(shè)計不僅能讓設(shè)計師控制以前無法實現(xiàn)的復(fù)雜形式而且能高效地“生成”多種備選方案，[3]這也增加了我們對建筑表皮和結(jié)構(gòu)的控制。

2 非線性科技館參數(shù)化設(shè)計應(yīng)用

CAD軟件對于標(biāo)準(zhǔn)幾何圖形的繪制比自由曲線容易很多，因此這種操作上的難易差距，使得設(shè)計師為了能夠迅速繪制方案而更喜歡把方案設(shè)計成容易用CAD畫出來的圖形，久而久之設(shè)計師對于方案的設(shè)計習(xí)慣就會因為軟件的限制而改變。[4]

2.1 科技館應(yīng)用流程

將非線性科技館參數(shù)化設(shè)計用于科技館中，在設(shè)計中通過確定設(shè)計需求將設(shè)計的影響因素數(shù)值化，確立基本樣式和形態(tài)基礎(chǔ)。通過構(gòu)建基礎(chǔ)邏輯模型調(diào)試反饋，確定算法模型，通過不同的參數(shù)調(diào)節(jié)得到多個方案，最后通過篩選得出最終方案，導(dǎo)出數(shù)據(jù)及圖紙并進行施工。

2.2 科技館應(yīng)用實例

以貴州畢節(jié)科技館展示設(shè)計其中一展項為例，該展項為萬靈之源展區(qū)生命的傳遞展項。項目中要求該展項以場景展示的形式容納展品，展區(qū)以人體內(nèi)部肌肉、血管、骨骼分布形態(tài)特點為靈感，意在打造一種強烈的“生命感”氛圍。展項以視頻介紹生命傳遞的主要過程、視頻圖文介紹生命傳遞的內(nèi)在秘密、各種圖文版的生命傳遞、綜合性地展示多媒體互動演示構(gòu)造，形成了以生命的形成過程——生命傳遞的內(nèi)在秘密——生命傳遞對于人類的意義的立體綜合展示。根據(jù)設(shè)計任務(wù)書，按照設(shè)計需求分析得出基本設(shè)計思路，根據(jù)設(shè)計流程展開設(shè)計。因為生長和遺傳是一個不斷發(fā)展的過程，于是總結(jié)出設(shè)計的特點關(guān)鍵詞：生命感、自然、不斷延續(xù)、肌肉、血管、骨骼。從而確定了設(shè)計方向。

根據(jù)設(shè)計流程進行歸納設(shè)計影響因素、確定基本形態(tài)及建立初步參數(shù)化邏輯模型。通過分析基本形態(tài)的特點，確定采用泰森多邊形為設(shè)計起點，根據(jù)設(shè)計思路進行建立初步參數(shù)化邏輯模型，設(shè)計的最初方案是說明整個空間采用異形的空間結(jié)構(gòu)展開展項，使得參觀者能夠游離其中。由于受到甲方資金和加工技術(shù)的影響，只好在原有的邏輯機構(gòu)上面進行修改，將三維的空間結(jié)構(gòu)變成二維形態(tài)方便加工以保證降低成本。

通過對數(shù)據(jù)分析查找參觀者人體工程學(xué)身高數(shù)據(jù)及人流量分析的數(shù)值，將這些數(shù)值作為影響設(shè)計因素用來控制展項空間尺寸。由于展項為一個通道式的空間結(jié)構(gòu)，人流量及內(nèi)部的空氣通風(fēng)問題會影響參觀者的行為，也會影響展項的外觀設(shè)計，采用通透的設(shè)計不僅能夠滿足通風(fēng)及參觀者視線問題還能夠比較形象地模擬血管的形態(tài)，復(fù)雜的有機結(jié)構(gòu)在形態(tài)語義上也能夠很好地說明生命傳遞的概念。采用隨機點生成的方式，用數(shù)值來控制隨機點分布及形狀，確定（下轉(zhuǎn)第頁）（上接第頁）每一個面的形態(tài)結(jié)構(gòu)不是單一的單元，使展項有不同的結(jié)構(gòu)，最后生成最終展項設(shè)計方案。最后導(dǎo)出圖紙進行實際施工。

3 結(jié)論

參數(shù)化設(shè)計出來的東西有它自身的特點，運用科技館參數(shù)化的設(shè)計流程不僅能夠幫助我們更快、更好地設(shè)計出優(yōu)選方案，還能解放設(shè)計思維，但是設(shè)計出的作品也有自身的局限性。從現(xiàn)實的現(xiàn)狀上來看對于地方性科技館展品展項來說每一個展品展項都有一定的預(yù)算，參數(shù)化設(shè)計出來的展品可以說很出彩，但如果不能夠?qū)⑵鋵崿F(xiàn)或是付出很大代價才能實現(xiàn)，這對于參數(shù)化設(shè)計運用于地方性科技館展示設(shè)計來說無疑是一大問題。非線性參數(shù)化是未來設(shè)計的趨勢，如何將非線性參數(shù)化設(shè)計與現(xiàn)有的問題結(jié)合起來運用于科技館展示設(shè)計中去，這就需要我們?nèi)ゲ粩嗟靥剿骱瓦\用。

注釋：①來源于百度百科。

參考文獻：

[1] 徐衛(wèi)國，羅丹，葉揚，路培，劉潔.“數(shù)字滲透”與“參數(shù)化主義”——關(guān)于“數(shù)字技術(shù)與建筑設(shè)計”的訪談與對話錄[J].世界建筑，2013（09）.

[2] 徐愔愔.參數(shù)化非線性建筑設(shè)計對建筑藝術(shù)的影響[D].中國藝術(shù)研究院，2010.

[3] 許英英.參數(shù)化·建筑空間——參數(shù)化設(shè)計技術(shù)影響下建筑空間形態(tài)的轉(zhuǎn)化[J].藝術(shù)設(shè)計，2014（09）.

[4] 王文棟.參數(shù)化設(shè)計的研究與探索[D].中央美術(shù)學(xué)院，2012.