袁烽 朱蔚然 高偉哲

同濟(jì)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院

廣義的“性能”（Performance）在二十世紀(jì)四五十年代首次演變?yōu)槿宋膶W(xué)科的概念，但其之前從未以一種包容的方式系統(tǒng)地應(yīng)用于建筑學(xué)。性能化的進(jìn)程不僅促進(jìn)了人類社會在哲學(xué)、藝術(shù)、科學(xué)及技術(shù)等方面的轉(zhuǎn)變，同樣也深刻地影響了建筑學(xué)的觀念。探討性能化建造，需要正視環(huán)境、物體與建造等角色在建筑學(xué)中脫離被動式背景的轉(zhuǎn)變，認(rèn)識到其與人類主體同等重要的事實(shí)。在當(dāng)今數(shù)字化與智能化的趨勢下，數(shù)字工具正在使真正的性能化建造成為可能，而思考性能化建造何為則更顯必要。一方面，理解建筑學(xué)如何轉(zhuǎn)至性能化并探討其定義與含義，能夠避免簡單地將其與能耗劃上等號而導(dǎo)致的對于性能化建筑的符號化理解；另一方面，在建筑學(xué)的語境下，重新探索性能化與建筑建造之間的潛力，有助于指明一個(gè)全新的從建筑設(shè)計(jì)到建造生產(chǎn)的閉環(huán)系統(tǒng)。

1 性能導(dǎo)向：歷史的范式轉(zhuǎn)變

在建筑學(xué)中，人（Human）與物（Object）的關(guān)系是學(xué)科歷史傳統(tǒng)的核心，故而物體導(dǎo)向（Object-oriented）的范式自然地成為建筑史論中具有統(tǒng)治地位的公理。時(shí)至今日，盡管物體導(dǎo)向仍在建筑學(xué)中占據(jù)著主導(dǎo)地位，性能化的趨勢卻也同時(shí)指引著物體導(dǎo)向的建筑學(xué)走向性能導(dǎo)向（Performance-oriented）的范式。

邁克爾·亨塞爾（Michael Hensel）支持對性能的新關(guān)注，并拒絕設(shè)計(jì)與建筑環(huán)境中的長期慣例，他倡導(dǎo)的是一種完全不同的建筑思維方式。亨塞爾認(rèn)為，建筑、環(huán)境與使用者都在以一種“活躍的機(jī)能”的相互關(guān)聯(lián)方式來展現(xiàn)“性能表達(dá)”的過程……建筑可以是“空白”的，但同時(shí)也“指向”一種“新的社會形態(tài)與制度形式”的可能[1]。在對性能的認(rèn)識上，戴維·萊瑟巴羅（David Leatherbarrow）則寫到，“在一棟建筑身上，就像在一個(gè)舞臺上那樣，其績效的經(jīng)濟(jì)性（Economy of Performance）總會暴露出力與反作用力之間的相互作用。[2]”上述二者的觀點(diǎn)均指向性能化概念中一個(gè)最基本的前提，即環(huán)境及處于環(huán)境中的事物并不是獨(dú)立或者靜止的，建筑中的各個(gè)要素之間也是如此。

人們對單一“物體”的關(guān)注，在布魯諾·拉圖爾（Bruno Latour）的行動者網(wǎng)絡(luò)理論（Actor-Network Theory，即ANT）[3]中得到了改變——物體不應(yīng)被獨(dú)立地看待，它喚起的應(yīng)當(dāng)是要素的集合。拉圖爾認(rèn)為，社會與自然的各種發(fā)展變化都是由各行動者之間的聯(lián)結(jié)互動及它們組成的網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成。人類（Human/Social）與非人類（Nonhuman/Technological）的行動者是廣義對稱的，他們的能動性（Agency）并無高下之分，且二者在塑造社會的過程中有著同等地位。建筑性能與建筑機(jī)能正是屬于非人類機(jī)能（Non-human Agency）中的一種，其重要性不亞于“物體”本身。

繼20世紀(jì)中葉發(fā)生在人文領(lǐng)域的性能化轉(zhuǎn)向后，曼紐爾·德蘭達(dá)（Manuel DeLanda）在20世紀(jì)90年代引入了新唯物主義（New Materialism）哲學(xué)思想，于是建筑學(xué)開始逐漸轉(zhuǎn)向?qū)τ谖镔|(zhì)性能的關(guān)注。新唯物主義提出，物質(zhì)自身具有屬性（Property）與能力（Capacity），其形式的出現(xiàn)是一個(gè)由規(guī)則迭代的生成過程，在受到特定外界因素的影響時(shí)，物質(zhì)會為了達(dá)到最優(yōu)的性能表現(xiàn)而不斷自我演變，以趨近于某種特定的形式結(jié)果[4]。但是能力（Capacity）一詞本身就代表著物質(zhì)擁有難以窮盡的發(fā)展方向，正如建筑中需要綜合眾多的考慮——力、能量、感受與使用等。

然而長久以來，建筑的設(shè)計(jì)范式都依賴于“預(yù)判”二字：建筑永遠(yuǎn)在為預(yù)期的空間使用方式做準(zhǔn)備。但是，自然及社會環(huán)境中的“力”從來都是不可預(yù)判的，因此設(shè)計(jì)意圖上的準(zhǔn)備也從來無法滿足所有需求。建筑并不能靜態(tài)地去觀看，在建筑建成后，自然環(huán)境中的地質(zhì)、結(jié)構(gòu)與聲、光、熱等，連同社會環(huán)境中的感知、語義與功能等，都需要被考慮進(jìn)去，才能把握建筑的真實(shí)（Reality）。而如何回應(yīng)“不可預(yù)判”的物質(zhì)能力（Capacity），亦即如何回應(yīng)建筑中的力、能量與感受等問題，正是建筑性能化進(jìn)程中的主線任務(wù)。

且不論捕捉物質(zhì)的屬性與能力的方法，性能導(dǎo)向的范式總是一種針對總體的、一致的、協(xié)同的模式，并且能夠指導(dǎo)設(shè)計(jì)到實(shí)踐的整個(gè)周期。以材料中的性能化為例，門格斯在關(guān)于材料機(jī)能（Material Agency）的認(rèn)識中總結(jié)道，“建筑學(xué)的材料實(shí)踐大多基于分層次的設(shè)計(jì)手段，即形式生成往往優(yōu)先于材料特性。當(dāng)材料系統(tǒng)的材料特性、幾何表現(xiàn)、加工限制和裝配邏輯被整合在—起時(shí)，材料系統(tǒng)的概念將得到延伸，設(shè)計(jì)得以由其系統(tǒng)內(nèi)在表現(xiàn)性能出發(fā)。[5]”建筑設(shè)計(jì)在性能導(dǎo)向的指引下成為通過形式操作提升物質(zhì)性能的過程，性能也重新被表述為設(shè)計(jì)的驅(qū)動概念，這有助于將現(xiàn)代主義中形式與功能的關(guān)系重新整合為與自然、文化和社會環(huán)境的動態(tài)協(xié)同關(guān)系。亨塞爾認(rèn)為，這不僅使得在設(shè)計(jì)中同時(shí)處理形式與功能成為可能，更重要的是它彌合了學(xué)術(shù)界與實(shí)踐界之間的差距。

2 性能認(rèn)知：從功能到性能的建筑

1955年，英國哲學(xué)家約翰·奧斯?。↗.L.Austin）在哈佛大學(xué)的課堂上指出，言論不是被動的做法，而是構(gòu)成一種“自我指涉”的行為，一種可以影響和改變現(xiàn)實(shí)的積極行為[6]。對此，艾利卡·費(fèi)舍爾·李希特（Erika Fischer-Lichte）表示，奧斯汀的思想影響了藝術(shù)中的“表現(xiàn)轉(zhuǎn)向”（Performative Turn），使得藝術(shù)的重點(diǎn)從“作品”逐漸轉(zhuǎn)移至更關(guān)注受者、聽眾和觀眾的“事件”；此外，奧斯汀的“表現(xiàn)”概念不僅適用于語言，還可以應(yīng)用于物質(zhì)行為[7]。從20世紀(jì)50年代的范式轉(zhuǎn)向后，我們已經(jīng)能夠認(rèn)識到，現(xiàn)實(shí)（Realities）的建構(gòu)依賴于人類機(jī)能體（Human Agency）與環(huán)境的反饋互動。同理，在表現(xiàn)性藝術(shù)（Performance Arts）中，藝術(shù)品與藝術(shù)品語境的關(guān)系也是如此。但是主體的這種相對自由并不意味著完全的無定形，恰恰相反，正如翁貝托·?？疲║mberto Eco）所說，“設(shè)計(jì)者必須指導(dǎo)以某種方式為主體構(gòu)建所有的可能性。[8]”從哲學(xué)到藝術(shù)、科學(xué)、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面的轉(zhuǎn)變，同時(shí)深刻地影響了建筑學(xué)觀念。作為范式的“表現(xiàn)/性能”使得建筑與環(huán)境（自然、社會、文化、生態(tài)與經(jīng)濟(jì)等）成為活躍的機(jī)能，而不再是被動的背景。

在各領(lǐng)域發(fā)生性能化轉(zhuǎn)向的同時(shí)，隨著現(xiàn)代主義建筑的發(fā)展，建筑師總是希望能夠通過對一個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行分門別類的操作來開發(fā)一套屬于建筑設(shè)計(jì)的程式性方法。將一個(gè)整體拆分為更小的子類的確更易于理解和工具化，但從1895年幾乎成為教條的“形式追隨功能”，到1908年的《裝飾與罪惡》，建筑學(xué)中的“形式”與“功能”被人為地分離，并在之后的幾十年被國際風(fēng)格所鞏固。然而二者并不是天然對立的關(guān)系，功能中有科學(xué)性工程性能，形式中亦有藝術(shù)性美學(xué)表現(xiàn)。但它們的分離，的確給20世紀(jì)的建筑理論與實(shí)踐帶來了最深刻的差異。功能主義的興起毫無疑問地引發(fā)了眾多批判，一方面是基于建筑學(xué)中符號學(xué)的逐漸興起，引發(fā)了表現(xiàn)在建筑意義中的定位問題，這就是所謂的后現(xiàn)代主義。其中，以查爾斯·詹克斯（Charles Jencks）等人為代表的語義性古典主義，是后現(xiàn)代主義中影響最大的一種類型。詹克斯將“非線性”這一術(shù)語引入建筑學(xué)，并強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)對于所有這些建筑物的建造是必不可少的（指蓋里和FOA的橫濱國際客運(yùn)中心），如果沒有數(shù)字工具的幫助，它們的幾何與緊縮的復(fù)雜性就無法實(shí)現(xiàn)。

在建筑學(xué)中，“功能”所指向的是一種靜態(tài)且單向的使用，而對于建筑移動性（Mobility）的認(rèn)知最終真正改變了建筑師對建筑的靜態(tài)認(rèn)識：建筑應(yīng)當(dāng)是一個(gè)處于變化過程中的生命實(shí)體，并將現(xiàn)實(shí)的各個(gè)方面聯(lián)系在一起。在靜止的空間及空間使用中加入動態(tài)的時(shí)間因素是思想跨越的一大步，羅西（Aldo Rossi）就曾指出，建筑無法隨著時(shí)間的推移去控制空間的使用；類似的觀點(diǎn)也出于屈米（Bernard Tschumi），他專注于空間與其使用之間的關(guān)系，并明確地提出了“事件”的概念——重要的不僅是空間，還有時(shí)間。而戴維·萊瑟巴羅則將時(shí)間概念置于他的注意力中心，他提出了建筑的性能化，并將建筑作為一種事件和行為來解釋，這種事件在空間和時(shí)間中不斷變化。如果從時(shí)間出發(fā)的同時(shí)將復(fù)雜系統(tǒng)納入考慮之中，從基于迭代邏輯的形式生成和演化來看，邁克爾·亨塞爾、邁克爾·溫斯托克（Michael Weinstock）與阿希姆·門格斯（Achim Menges）均將自組織原理應(yīng)用于建筑，將其描述為一個(gè)系統(tǒng)，甚至是一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，但他們同時(shí)也指出了建筑系統(tǒng)的復(fù)雜程度不同于自然系統(tǒng)，“計(jì)算”難以窮盡生命中“涌現(xiàn)”的復(fù)雜度，機(jī)械化生產(chǎn)的結(jié)果亦與自然有所差距。

3 實(shí)踐中的性能化建造

在建筑的系統(tǒng)中恒久存在著一個(gè)三角結(jié)構(gòu)，在這個(gè)結(jié)構(gòu)中“人”在很長一段歷史中占據(jù)著主要地位。經(jīng)過性能導(dǎo)向的范式轉(zhuǎn)變，人們已經(jīng)重新認(rèn)識到人、物體與環(huán)境實(shí)為平等關(guān)系，其中，長期被忽略的環(huán)境與物體實(shí)則擁有無盡的屬性與能力。例如，自然環(huán)境中的力內(nèi)化在建筑中，具象地體現(xiàn)為梁、板、柱等傳遞力與承受荷載的結(jié)構(gòu)構(gòu)件；能量（風(fēng)、光、熱等）的物化則主要體現(xiàn)在圍護(hù)結(jié)構(gòu)；而地域性等文化環(huán)境對應(yīng)的是建筑中的氛圍及感受。

同時(shí)，為了盡量捕捉、利用與物化這些屬于物體及環(huán)境中的能力（Capacity），人類需要借助數(shù)字工具的幫助，進(jìn)行生形（Formation）、模擬（Simulation）、迭代（Iteration）和優(yōu)化（Optimization）等一系列操作。這正是數(shù)字化建筑設(shè)計(jì)建造流程主要區(qū)別于傳統(tǒng)建筑學(xué)的一點(diǎn)。

在過去的20多年中，我們可以看到數(shù)字時(shí)代和數(shù)字工具是如何深切地影響著建筑設(shè)計(jì)的變化。如果說20世紀(jì)60年代皮埃爾·貝塞爾（Pierre Bézier）與保爾·德·卡斯特里奧（Paul de Casteljau）對于樣條曲線的研究，主要是出于將一般自由曲線轉(zhuǎn)換為方程式的數(shù)學(xué)雄心，在20世紀(jì)90年代中后期成為一種理論上的轉(zhuǎn)折，從而開啟了數(shù)字建筑的新時(shí)代，那么這種重要的范式轉(zhuǎn)變在當(dāng)代的版本則是大數(shù)據(jù)計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)、模擬和優(yōu)化。第一次數(shù)字化浪潮的標(biāo)志仿佛僅僅是復(fù)雜和動態(tài)的曲線造型，以及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中的互動與沉浸式體驗(yàn)。但是近年來在新唯物主義的影響下，建筑學(xué)可能更多地轉(zhuǎn)向數(shù)字化建造與性能化設(shè)計(jì)及其實(shí)驗(yàn)的領(lǐng)域，重新思考和研究物理材料，并尋求最大化的設(shè)計(jì)性能。而新的設(shè)計(jì)方式是為了建造和功能的實(shí)現(xiàn)對其合理化的創(chuàng)作方式，它鼓勵我們對現(xiàn)有追求可持續(xù)性與相應(yīng)功能高效性的機(jī)械化手段進(jìn)行基礎(chǔ)性的重新思考。

在性能化轉(zhuǎn)向的語境下，《Progressive Architecture》（PA）雜志在1967年8月刊里集中討論了“性能化建筑”的議題。期刊列出了系統(tǒng)性分析、系統(tǒng)性工程與運(yùn)營研究等專題，旨在解決復(fù)雜工程中的優(yōu)化與高效建模模擬等問題。對于具有相互改變能力的人類與非人類機(jī)能，性能化的工作需要一種系統(tǒng)的整體式方式，這不僅需要理論框架，更需要設(shè)計(jì)方法與建造模式。而出于環(huán)境條件的不可預(yù)判性，模擬和優(yōu)化就成為了建筑對環(huán)境最為重要的反饋機(jī)制。

在設(shè)計(jì)階段的模擬與優(yōu)化過程中所產(chǎn)生的性能化結(jié)果，作為對于復(fù)雜且不可預(yù)判的環(huán)境的回應(yīng)，將必然產(chǎn)生復(fù)雜的非線性結(jié)果，這就反過來要求特殊的建筑實(shí)現(xiàn)方式，于是數(shù)字建造平臺成為了連接性能化與建造的關(guān)鍵媒介。正如施工建造中數(shù)控加工技術(shù)的介入使得材料的性能從根本上發(fā)生了改變一樣，傳統(tǒng)材料以一種全新的幾何形態(tài)加入到實(shí)體建造中。無論是瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院（ETH）進(jìn)行的機(jī)器人搭建磚墻實(shí)驗(yàn)，還是哈佛大學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)院（GSD）進(jìn)行的水刀雕刻大理石實(shí)驗(yàn)，都為材料的革新提供了科學(xué)的例證[9]。而近年間，在傳統(tǒng)數(shù)字化軟件與工具的發(fā)展基礎(chǔ)上，一些新興的功能使得建筑師與建造者的角色再次交融，數(shù)字建造平臺的日益成熟使得新的工作模式的大規(guī)模推行成為可能。

在近20年的性能化實(shí)踐中，出于對建筑中最主要的幾個(gè)元素的關(guān)注，實(shí)踐也側(cè)重于從結(jié)構(gòu)、環(huán)境及行為三個(gè)方面去捕捉物體和環(huán)境的屬性與能力，因此常見的性能化方向有三個(gè)。其中基于結(jié)構(gòu)性能的設(shè)計(jì)及建造方式重新將結(jié)構(gòu)性能融入建筑形式的美學(xué)機(jī)能中，極大地彌補(bǔ)了建筑與結(jié)構(gòu)學(xué)科分離的狀態(tài)。

性能化建造并不僅是一個(gè)結(jié)果的呈現(xiàn)，它與生形（Formation）、模擬（Simulation）、迭代（Iteration）、優(yōu)化（Optimization）和建造（Fabrication）的一體化工作流程緊密相關(guān)。從生形階段開始，以結(jié)構(gòu)找形為基礎(chǔ)，數(shù)字化結(jié)構(gòu)性能改變了形式設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)計(jì)算的脫離，為創(chuàng)造高性能的建筑形式與結(jié)構(gòu)提供了契機(jī)。在多樣的結(jié)構(gòu)性能化探索中，謝億民（Mike Xie）的雙向漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化法（Bi-directional ESO,BESO）將多種維度的復(fù)雜結(jié)構(gòu)問題簡化為直觀的形式操作；菲利普·布洛克（Philippe Block）的推力網(wǎng)格分析法（TNA）運(yùn)用力密度生形使最終形式得以擺脫材料的限制；丹尼爾·派克（Daniel Piker）的Kangaroo工具包則是一種基于粒子—彈簧的動態(tài)平衡找形法，使模型能夠根據(jù)外部約束進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整；同濟(jì)大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)則提出將性能化設(shè)計(jì)與實(shí)際建造相結(jié)合，創(chuàng)建結(jié)構(gòu)性能化建筑機(jī)器人建造設(shè)計(jì)的方法。

1 上海西岸人工智能峰會B 館

2 不同材料及工藝下的機(jī)器人橋體建造實(shí)驗(yàn)

2018世界人工智能大會的主會館之一——上海西岸人工智能峰會B館（圖1），其庭院空間為大跨度的雙曲面鋼木復(fù)合網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)的雙曲面設(shè)計(jì)及建造的復(fù)雜性給網(wǎng)殼的實(shí)際應(yīng)用帶來了限制，但是通過數(shù)字找形及分析模擬分析工具使網(wǎng)殼形式的合理設(shè)計(jì)成為可能。在數(shù)字生形的過程中，運(yùn)用Kangaroo工具包將輸入的邊界條件與力學(xué)優(yōu)化參數(shù)關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)性能化找形，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化，確定了將網(wǎng)殼屋蓋系統(tǒng)與豎向支座系統(tǒng)分離的方案。該項(xiàng)目最終在兩個(gè)月內(nèi)完成了空間異形雙曲面網(wǎng)殼屋頂?shù)念A(yù)制加工及現(xiàn)場裝配。在這個(gè)項(xiàng)目中，數(shù)字工具以及建造模式共同保證了性能化設(shè)計(jì)的可行性。

隨著新技術(shù)與新工具的出現(xiàn)，以及建筑學(xué)對于材料與結(jié)構(gòu)性能逐漸深刻的理解，設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、材料與工具性能得到了更全面的全新耦合。四年后的2019年上海數(shù)字未來夏令營中的碳纖維編織橋（圖2），是同濟(jì)大學(xué)與一造科技聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)，通過復(fù)合的材料與結(jié)構(gòu)，使用機(jī)器人3D金屬打印與長絲纏繞技術(shù)，最大限度地提高了結(jié)構(gòu)性能，并減少了材料的使用，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了最短的制造與安裝時(shí)間。

在另一種基于自然環(huán)境性能的建筑設(shè)計(jì)中，對于環(huán)境基本三要素（光照、輻射和風(fēng)）的思考是最基礎(chǔ)的要求。基爾·摩（Kiel Moe）的研究關(guān)注最大性能設(shè)計(jì)；伍茲·貝格（Woods Bagot）團(tuán)隊(duì)將工程技術(shù)注入性能化設(shè)計(jì)；瓊·布瑞（Jane Burry）探索的是數(shù)字建造與模擬反饋來微調(diào)建筑中的聲學(xué)、熱學(xué)與空氣流動美學(xué)。西安建筑科技大學(xué)劉加平團(tuán)隊(duì)，采用宏觀模型進(jìn)行自然通風(fēng)房間熱環(huán)境模擬，分析了通風(fēng)模型與熱過程模型的藕合作用，建立了計(jì)算模型，給出了循環(huán)求解步驟和方法[10]。而哈爾濱工業(yè)大學(xué)孫澄團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，相較于直接應(yīng)用模擬軟件，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型與多目標(biāo)優(yōu)化模型、建筑環(huán)境信息模型的耦合能夠大幅縮減多目標(biāo)優(yōu)化過程耗時(shí)，提高了嚴(yán)寒地區(qū)辦公建筑形態(tài)節(jié)能設(shè)計(jì)效率[11]。盡管建筑師在環(huán)境性能化實(shí)踐中對于能動性的理解不盡相同，但無論是對于建筑和環(huán)境之間的能量交換、建筑內(nèi)的能量流動，還是建筑材料對于外部能量的存儲與過濾，建筑師都在尋找不同的策略來謀求一種可持續(xù)的穩(wěn)定關(guān)系。

對于環(huán)境性能的分析主要由光照、輻射熱與空氣流動等分析組成，對于其復(fù)雜交互方式的研究是建筑設(shè)計(jì)響應(yīng)環(huán)境的重要策略。由環(huán)境性能驅(qū)動的生成式建筑找形，也能夠更加貼合可持續(xù)建成環(huán)境的經(jīng)濟(jì)、長久與持續(xù)之道。環(huán)境性能化模擬軟件如Honeybee、Ladybug、CFD等，均能對建筑的風(fēng)、光、熱環(huán)境進(jìn)行有效分析與反饋，這些數(shù)字化環(huán)境性能模擬工具能夠在環(huán)境性能參數(shù)與建筑形式之間建立起算法邏輯關(guān)系，使這種分析方式衍生成為建筑形態(tài)的生成方式成為可能?；谶@種環(huán)境性能算法，建筑與環(huán)境之間不再是利用機(jī)械控制系統(tǒng)對環(huán)境進(jìn)行強(qiáng)行的應(yīng)對，也不再是一種消極的后評價(jià)關(guān)系，而是通過模擬和優(yōu)化手段使建筑形式對環(huán)境產(chǎn)生動態(tài)響應(yīng)（圖3）。

除了結(jié)構(gòu)與環(huán)境等物質(zhì)化性能因素，人與外界相互作用時(shí)的機(jī)體反應(yīng)，即人類的行為，同樣是建筑形式生成的驅(qū)動性因素。行為性能化是性能化設(shè)計(jì)中最易被忽視的部分，但是隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，人的行為也可以被預(yù)測并納入模擬與優(yōu)化之中?？臻g中的移動軌跡能夠依托定位系統(tǒng)得到記錄，行為數(shù)據(jù)也可依照時(shí)間序列對行為信息進(jìn)行存儲、計(jì)算、分析、組織、管理與調(diào)用。通過大量數(shù)據(jù)訓(xùn)練樣本的搜集，有助于建筑形式設(shè)計(jì)的確定改善以及空間與位置的分布規(guī)律的尋找，該研究可應(yīng)用于大型公共場所，或者應(yīng)用于已建成空間的分析、優(yōu)化及整改。在對行為性能化的研究中，比爾·希列爾（Bill Hillier）的空間句法影響深遠(yuǎn)，威廉·伊特爾森（William H.Ittelson）的行為標(biāo)記法亦不遑多讓。從二者的研究基礎(chǔ)出發(fā)，數(shù)字化技術(shù)支持下的空間定位與行為分析相繼涌出，人的行為時(shí)空模式與規(guī)律得以被掌握及運(yùn)用，繼而為行為性能化驅(qū)動的建筑添磚加瓦。

在2017年的上海數(shù)字未來工作營中，行為可視化小組采用UWB室內(nèi)（Ultra-Wideband）定位設(shè)備作為數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)工具，事先制定觀測方案，現(xiàn)場對游客觀展行為進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、傳輸與存儲，并結(jié)合行為可視化界面的設(shè)計(jì)與算法運(yùn)算，分析并呈現(xiàn)出展廳內(nèi)人員的行為規(guī)律與特征，包括行為熱力圖、流線軌跡、移動速度等聚類分析，為展廳空間設(shè)計(jì)的更新與后續(xù)的策展方案提供了數(shù)據(jù)支持與決策建議（圖4）。

3 “風(fēng)洞城市”生形裝置

4 游客觀展行為數(shù)據(jù)可視化分析

5 建筑設(shè)計(jì)建造流程

6 性能化建造實(shí)踐

4 建造性能化的新回路

在三種主流的性能化實(shí)踐中，仍能感知到以線性為主，部分往復(fù)循環(huán)的工作模式尚有不足之處，而這并不是性能化的終點(diǎn)。在對于整個(gè)工作流程的實(shí)踐與探索中，林波榮團(tuán)隊(duì)在面向設(shè)計(jì)初期的優(yōu)化之上，提出了反向優(yōu)化的思路，即在大量設(shè)計(jì)參數(shù)不確定的情況下，以能耗或單一性能參數(shù)為目標(biāo)，通過遺傳優(yōu)化算法反向?qū)?yōu)，得到性能最優(yōu)的建筑方案[12]。

若需同時(shí)且最大程度地發(fā)揮人類與非人類的能動性，使得物質(zhì)能力（Capacity）與建筑實(shí)體的銜接更加流暢，則需要將建造納入整個(gè)體系中，使其可以直接對設(shè)計(jì)意圖進(jìn)行反饋（圖5）。

這個(gè)思路的提出主要是由于建筑中主體的變化。數(shù)字化設(shè)計(jì)及建造平臺自然而然帶來一個(gè)問題——數(shù)字化工具是否威脅或削弱了建筑師的傳統(tǒng)作者角色，以及這種轉(zhuǎn)變帶來的未來將走向何方？哲學(xué)家安迪·克拉克（Andy Clark）認(rèn)為，人類在適應(yīng)新技術(shù)的過程中，將會不斷地受到技術(shù)的反饋?zhàn)饔茫M(jìn)而改變自我與工具的關(guān)系。如今的設(shè)計(jì)主體已經(jīng)不再局限于人類，機(jī)器同時(shí)承擔(dān)著建造與思考的雙重角色，人類與非人類的活躍機(jī)能（Active Agency）相互反饋并改變對方。

正如馬里奧·卡普（Mario Carpo）所說，“所有工具都會影響使用者的習(xí)慣，而在設(shè)計(jì)行業(yè)中，這種反饋通常會留下明顯的痕跡：當(dāng)這些痕跡在物體、技術(shù)、文化、人物與地點(diǎn)之間變得一致和普遍時(shí)，它們會融合到一個(gè)時(shí)代的風(fēng)格中并表達(dá)這個(gè)時(shí)代的精神。[13]”人們在使用機(jī)器的同時(shí)也將其整合到我們的身體行為圖示中，反過來塑造我們的思想，這種有機(jī)體與機(jī)器混合的主體被稱為“賽博格”（Cyborg）。時(shí)至今日，建筑已經(jīng)變成了一種群體性的實(shí)踐，不斷有包括設(shè)計(jì)軟件工具包到專門化的工藝研發(fā)參與到設(shè)計(jì)的流程中……[14]簡而言之，只有當(dāng)有非人類的能動性參與的建筑學(xué)才能稱之為性能化的建筑，而性能化建造作為性能化建筑行為的最后一個(gè)階段，其生產(chǎn)結(jié)果必須是性能化的結(jié)果，是建筑與環(huán)境之間反饋機(jī)制的最終實(shí)現(xiàn)。

在這個(gè)新的性能化工作回路中，“技藝”意味著設(shè)計(jì)流程的變革與設(shè)計(jì)意圖對建造中材料、工具和工藝的同步回應(yīng)。技藝作為建造與設(shè)計(jì)意圖之間的橋梁，可使二者無縫銜接并實(shí)時(shí)反饋互動，此時(shí)的“性能化”才達(dá)到了多個(gè)角色各盡所能。性能化的建造平臺能夠?qū)崿F(xiàn)開源化的建造方式，人類的設(shè)計(jì)意圖可以最大程度地實(shí)現(xiàn)，同時(shí)物體也能展現(xiàn)出更強(qiáng)的適應(yīng)性及靈活性。在這個(gè)平臺上，工具與人的角色已經(jīng)相互交融，技藝也深刻影響著設(shè)計(jì)的形式。

例如，在三維打印技藝指導(dǎo)下的實(shí)踐，工具、材料及工藝都是已知信息，而運(yùn)用層積式打印的設(shè)計(jì)師明顯更傾向于截面多變的設(shè)計(jì)；使用空間打印技術(shù)的設(shè)計(jì)師則傾向于利用材料的輕盈設(shè)計(jì)生成有限定感的空間形式。在機(jī)械臂切削技藝中，由于冷切削與熱線切割都適宜得到非標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)件或模塊，木材、石材甚至EPS材料均能得到性能化的延展，設(shè)計(jì)主體亦會考慮非標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件拼裝的設(shè)計(jì)形式。

同理，編織工藝常用于在骨架上纏繞，得到輕盈與結(jié)構(gòu)并重的形式。此外，砌筑、澆筑與彎折等工藝也有各自的形式傾向。這些性能化建造實(shí)踐中的設(shè)計(jì)原型（Prototype）有潛力發(fā)展為規(guī)模更大、功能更豐富的建筑，上述新回路的提出為我們打開了設(shè)計(jì)與建造的新可能，這種可能不僅將性能化建筑落地，更重要的是從思維模式上決定了建筑創(chuàng)作的起點(diǎn)（圖6）。

7 建筑系統(tǒng)的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)

5 性能化建造何為

數(shù)字建筑學(xué)早期對于建筑及“性能”概念之間的研究在某種程度上已無法為建筑設(shè)計(jì)提供更持久的理論與方法框架，亦不足以解決日益復(fù)雜的建筑需求與建設(shè)環(huán)境之間的脫節(jié)問題。因此我們需要在建筑學(xué)的語境下，從性能化概念的發(fā)展出發(fā)，重新探索性能化與建筑設(shè)計(jì)之間的潛力。

必須認(rèn)識到的是，性能化并不能簡單等同于“節(jié)能”或者“高效”等與前期設(shè)計(jì)脫節(jié)的后評價(jià)形容詞，建筑要素之間是平等并相互影響的。正如“性能化建筑”并不等于節(jié)省材料與降低能耗，而是希望通過建筑這個(gè)整體的性能來回應(yīng)自然與人文環(huán)境，以期一種長遠(yuǎn)的可持續(xù)關(guān)系。所以性能化不止是高效率的，而且是超越效率的，而性能化建造是實(shí)現(xiàn)建筑性能化的技術(shù)手段，是一種超越效率的技術(shù)性與生產(chǎn)性行為。

過去數(shù)字技術(shù)尚未發(fā)展時(shí)，人們依賴傳統(tǒng)建造，從高迪與奧托等人開始了對于結(jié)構(gòu)性能的摸索。而現(xiàn)在，在人機(jī)協(xié)作、數(shù)字工具與建造平臺發(fā)展日益成熟之后，人機(jī)混合的新主體經(jīng)過延展后的能力允許了真正性能化的建造。作為最末環(huán)節(jié)的性能化建造與最初環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)意圖形成閉環(huán)確實(shí)有其必要性，首末兩端相互促進(jìn)發(fā)展，能夠使建筑的性能與形式共同穩(wěn)步、長足且朝向多樣化發(fā)展。

“建造”在此不僅是動詞，也是名詞，是一個(gè)包含了材料、工具與技藝的整體。在建造中加入人、環(huán)境、物體三者之后，性能化建筑形成了一個(gè)新的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，關(guān)系網(wǎng)中的四者相互作用，并在它們所構(gòu)成的流程中形成閉環(huán)的工作模式（圖7）。如此，性能化何為，一是建筑學(xué)中的主客平等，各盡所能；二是建筑能夠在其生命周期內(nèi)與環(huán)境動態(tài)交互；三是可以促進(jìn)未來多樣化的建筑形式，而這樣的形式只有依賴性能化建造中的數(shù)字工具與建造平臺才能實(shí)現(xiàn)。由此，建筑從設(shè)計(jì)到建造，從概念到存于世間，鏈條的首末端得以相連，并促進(jìn)性能建筑循環(huán)往復(fù)、螺旋上升式發(fā)展。

回顧過去的十幾年，基于性能的設(shè)計(jì)到建造已經(jīng)成為數(shù)字設(shè)計(jì)實(shí)踐、研究以及開發(fā)的前沿，結(jié)構(gòu)、環(huán)境及行為成為影響建筑形式的驅(qū)動力。內(nèi)里·奧克斯曼（Rivka Oxman）認(rèn)為，隨著性能化建筑的發(fā)展與成熟，它有望超越人們對于從形式與幾何出發(fā)的新興數(shù)字技術(shù)的濃厚興趣[15]。正是在這種全新的實(shí)用主義背景下，性能化的設(shè)計(jì)與建造才為建筑學(xué)提供了如此巨大的希望與前景。從單純的基于算法得出形式（Form Making），到從各要素的能動性中找到形式（Form Finding），這個(gè)過程促成了建筑實(shí)踐范式的轉(zhuǎn)變。不斷發(fā)展的數(shù)字技術(shù)將融合性能原則與形狀、結(jié)構(gòu)與材料等相關(guān)的幾何原理，并在性能化建造中運(yùn)用幾何操作規(guī)則推動對于材料形式的定制化加工，這種性能化建造的研究與實(shí)踐，無疑將繼續(xù)推動數(shù)字設(shè)計(jì)、建造研究與專業(yè)變革。