פילוסופיה של מערכות מורכבות בתכנון אדריכלי

לקראת תהליכי תכנון א-לינאריים

מאמר זה בוחן את האופן שבו תהליכי תכנון ועיצוב אדריכליים אימצו תיאוריות ומחשבות א-לינאריות מתחומי המדע והפילוסופיה של המדע. המאמר ישאל מה הן ההשפעות של התפיסות הא-לינאריות על האדריכלות וכיצד השפיעו על מנגנוני התכנון האדריכלי המסורתי? מה ניתן ללמוד מהאדריכלות הא-לינארית, וכיצד הגדירה מחדש את מעמדו של האדריכל ואת תוצריו? כיצד פיתוחן של מתודות תכנון מבוססות תפישות א-לינאריות השפיע על מהות תהליך העיצוב האדריכלי כולו, ולאן האדריכלות הא-לינארית מכוונת את העתיד שלה ושלנו?

מערכות מורכבות/ עיצוב א-לינארי/ מודלים פרמטריים/ אדריכלות דיגיטלית/ תכנון ג'נרטיבי/ ארגון עצמי/ רשת דינמית/ תיאוריית הרשתות/ אדריכלות נחילית

הקדמה

העידן הנוכחי מאופיין בשינויים מהירים, דרמטיים, מרחיקי לכת, ובחוסר יציבות הנובעים מהתפתחותה המתמדת של הטכנולוגיה הגבוהה ומהשפעתה ההולכת וגדלה. גם האדריכלות העכשווית החלה לפתח כלים חדשים הבאים לבטא את התמורות החלות בה – שינויים צורניים, ובה בעת גם שינויים תפיסתיים ופילוסופיים. חשיבה א-לינארית בארכיטקטורה אינה תחום חדש (למשל, שימוש במעברים בין קני-מידה שונים בראשית שלבי התכנון). עם זאת, החל מאמצע המאה ה-20, הכלים הדיגיטליים והטכנולוגיות המתקדמות תרמו רבות להתפתחותן של תיאוריות ותפיסות פילוסופיות א-לינאריות. תיאוריות אלו השפיעו על הדרכים בהן ניתן להסביר ולהבין את מורכבותם של הטבע והחברה האנושית.

בדומה לדיסציפלינות אחרות, גם האדריכלות הושפעה מתיאוריות מדעיות של מערכות מורכבות ותיאוריות א-לינאריות, שהתפתחו מאמצע המאה ה-20. בעזרת תיאוריות, כגון גיאומטריות הפרקטל, תיאוריית הכאוס, תאוריות ארגון עצמי, תיאוריות הגחה ותיאוריית הקטסטרופה, החלו אדריכלים רבים משדה התכנון הדיגיטלי ללמוד וליישם תיאוריות מדעיות א-לינאריות. יישומן של תיאוריות אלה הביא לייצור סוגים חדשים של מבנים ותכנון עירוני, והחלו להגדיר מחדש את תהליך התכנון באדריכלות. מאמר זה יבחן שלושה מודלים אדריכליים, א-לינאריים, כפי שבאו לידי ביטוי בשלוש עבודות אדריכליות של קבוצת ONL ההולנדית, שהוקמה ע"י האדריכל קאס אוסטרהויס Oosterhuis)) והאומנית איונה לנרד (Lénárd), המגדירות את אופי תהליך התכנון הא-ליניאנרי ואת בניית הגשר בין תפיסות פילוסופיות א-לינאריות ובין יישומן כפרקטיקה עיצובית/ תכנונית-מעשית.

לינאריות

לינאריות היא מצב שבו שינוי במרכיב בודד במערכת יוצר שינוי,באותו יחסבתוצר הסופי. כך למשל, הכפלת אחד הרכיבים בפעולת כפל חשבונית תגרום להכפלת התוצאה. כך נוצר קשר ישיר בין הקלט לפלט במערכת, ובין סיבה לתוצאה. מערכת לינארית מתנהגת באופן צפוי (דטרמיניסטי, ( הכול קבוע מראש וההשפעה של כל מרכיב במערכת צפויה. המדע הלינארי מתאר יחסים בין מספר משתנים, בעזרת פונקציה פשוטה, ומשתמש ביחסים אלה על מנת לחשוף מערכות ואינטראקציות פנימיות בצורה הברורה ביותר. מודלים לינאריים היו נפוצים במשך אלפי שנים בתיאוריות המדע הקלאסי מאַוּקלידס, דרך ניוטון ועד לשנות ה-60 של המאה הקודמת. חוקי הפיזיקה של ניוטון התבססו על תפיסות סטטיות, רדוקציוניסטיות ודטרמיניסטיות של יציבות, סדר, אחידות ועקביות של היקום. החוקרים פנחס יחזקאלי ועפרון רזי מוסיפים כי הלוגיקה הלינארית מבוססת על מספר חוקים בסיסיים ביניהם, עיקרון ההוספה ((Additivity שבו התוצאה הסופית תהיה תמיד זהה לסכום המרכיבים שבה; עיקרון ההומוגניות שבו פלט המערכת (Output) יהיה תמיד ביחס פרופורציונלי זהה לקלט (Input) ועיקרון הסיבה והתוצאה המבוסס על ההנחה כי לכל תופעה יש סיבה אחת, שאם נדע רק אותה, נוכל לפתור אותה.1

קשרים לינאריים הם אינטואיטיביים מאוד ומשקפים ייצוגים פשוטים בלבד של אינטראקציות. הם ידחו תמיד את המורכבות הנוצרת מריבוי משתנים. בתפיסות לינאריות מסורתיות הזמן והחלל נתפסו כהומוגניים וכרקע להתרחשות אירועים. ככאלה, הם היו אמצעים נפרדים ועצמאיים, ללא התחלה או סוף. המדע המודרני מדגיש את הלמידה מתוך הניסיון, ומכאן ההנחה המרכזית של המתמטיקה הלינארית כי ניתן לחזות אירועים החוזרים על עצמם באופן רגולרי. חשיבה זו נסמכת על תפיסות גיאומטריות איקלידיות, ומתמקדת במערכות סגורות ובהקשרים לינאריים.

הפילוסוף והמתמטיקאי קלאוס מייזנר (Maizner) מצביע על הסיבות להיחלשותה של התיאוריה הלינארית במהלך המאה שעברה, וטוען כי "..מאמצע המאה הקודמת התפישה הלינארית כי השלם הינו סך החלקים המרכיבים אותו בלבד, הפכה ליותר ויותר מיושנת, ולא הצליחה להסביר בעיות אינטרדיסציפלינריות נוספות במגוון שדות המדע של החברה העכשווית. בעיותיה המרכזיות של האנושות נתפשו כגלובליות יותר, מורכבות יותר, א-לינאריות ולרוב רנדומליות". כך, לדידו, "עלתה הדרישה למודלים תיאורטיים חדשים המשקפים את מורכבות החיים הגדלה והולכת".2 מגוון תחומים במדעי הטבע תופעות דוגמת פיזיקת הלייזר, מכניקת הקוונטים, כאוס, התחממות גלובלית, מטאורולוגיה, כמו גם מודלים מולקולריים בכימיה וסימולציות תאיות בביולוגיה, לא יכלו עוד להיחקר באופן לינארי מסורתי.

תיאוריית המערכות ותיאוריית המערכות המורכבות

בשנת 1979 ניסח לודוויג פון ברטלנפי von Bertalanffy)) את יסודותיה של תיאוריית המערכות המורכבות Complex System Theory)) אל מול המדע הלינארי. תאוריית המערכות המורכבות ייצרה פרדיגמה חדשה המספקת פרספקטיבה מדעית רחבה כלפי הדינמיות של החיים, המדע, הפיזיקה, הביולוגיה, הכימיה, החברה, התרבות, הטבע והטכנולוגיה. לפי מיינזר, "תורות מורכבות (Complexity Theories) מעצבות באופן מוחלט את רוחה המדעית של המאה ה-21. תופעות מדעיות כמו התרחבות היקום, אבולוציית החיים, גלובליזציה כלכלית וחברות אנושיות - כולן מצויות ומעורבות בתוך דינמיקה של מערכות מורכבות".3

אולם, לפני שנתמקד במערכות מורכבות, עלינו לבאר תחילה מהי מערכת?  החוקרת מלני מיטשל (Mitchell) מגדירה מערכת כ: "אוסף של מרכיבים מוחשיים או מופשטים, הפועלים יחד כחלק ממכניזם ומייצרים הקשרים רשתיים עבור מטרה משותפת".4 מערכת מורכבת, להגדרתה, הינה מערכת בעלת מספר רב של מרכיבים, ללא שליטה מרכזית, המצייתים לחוקים בסיסיים ואשר נוצרים ביניהםהקשרים ברמות שונות של סדר או של אי-סדר המייצרים התנהגות קולקטיבית מורכבת. זוהי מתודולוגיה אינטרדיסציפלינרית, המאפשרת לנתח סיבתיות, המתמקדת בתהליכי חוסר סדר, אי-יציבות ואי-שוויון. קשרים א-לינאריים מתארים את הזמניות ואת הסיבתיות הנמצאות במגוון תופעות החיים והופכים אותם לכאוטיים, רנדומליים וקשים יותר לחיזוי.

בספרו Introduction to the Theory of Complex Systemsמביא הפיזיקאי סטפן ט'ורנר (Thurner) מספר דוגמאות למערכות הנחשבות מורכבות, ביניהן תורת הרשתות (Network Theory), מערכות ג'נרטיביות ( Networks Genetic Algorithm), מערכות ארגון עצמי (Self Organized Systems), אקוסיסטם (,(ecosystem תורת המשחקים (Game Theory) ורשתות נוירוניות (Neural Networks). ניתן להוסיף עליהן גם ארגונים חברתיים, חברות מודרניות, כבישים ומערכות תנועה, שווקים פיננסיים, מערכות צבאיות, רשתות חברתיות ואינטרנט, הנחשבות כמערכות מורכבות בעידן הנוכחי.

כיום, חוקרים של מערכות מורכבות תמימי דעים כי אין מדע מורכב אחד, אלא מגוון רחב של שדות החולקים עקרונות של מערכות מורכבות ועקרונות מורכבים. לכן, אין הגדרה כוללת אחת למושג "מערכות מורכבות", מדגישה מיטשל, ואין אפשרות מדידה של רמת המורכבות של המערכת.5 עם זאת, היא מדגישה כי ישנם שלושה מאפיינים בסיסיים משותפים למערכות מורכבות: התנהגות קולקטיבית מורכבת: מספר רב של חלקים / משתנים (כמו נוירונים, קני נמלים, שוק המניות), ללא מנגנון שליטה אחד מרכזי. במערכות אלו, כל מרכיב הינו אוטונומי, עצמאי ועוקב אחר משימות פשוטות באופן יחסי. מערכות היחסים המקומיות ברמת המיקרו, הנוצרות יחד עם מנגנוני ארגון עצמי והגחה (Emergence and Self Organization System), מייצרות התנהגות קולקטיבית מורכבת ודינמית ברמת המאקרו, שקשה לחזות את התפתחותה, והיא משתנה כל העת. המאפיין השני הוא התבססותה של המערכת המורכבת על אופני ייצור ועיבוד מידע, הן מסביבתם החיצונית והן מזו הפנימית. המאפיין השלישי הינו אדפטציה- מערכות מורכבות מסוגלות לשנות את התנהגותן ולייצר מנגנוני פעולה חדשים "מלמטה למעלה" (Bottom Up), על מנת לשפר, באמצעות למידה או תהליכי התפתחות אבולוציוניים, את סיכוייהן לשרוד ולהצליח.

א-לינאריות

א-לינאריות הינה תת-קטגוריה של תורת המערכות המורכבות ומהווה ממד נוסף שלה. מערכות, על המבנים, התהליכים וההתוויות שלהן, הינן א-לינאריות ובלתי צפויות, ועל כן אינן יכולות להיות מנותחות בכלים מסורתיים לינאריים. א-לינאריות נוגעת במגוון רחב של שדות מחקר והפכה במהלך המאה ה-20 לשחקן מרכזי ברוב תחומי המחקר המודרני: ביולוגיה, פיזיקה, כימיה, מתמטיקה, תקשורת והנדסה. א-לינאריות מייצגת תהליכים רנדומליים, כאוטיים וחסרי ודאות לגבי תנאי יצירתם, התהוותם והתפתחותם. זוהי משוואה בה הגרף המתאר אותה איננו עוקב אחר קו ישר, אלא אחר עקומה. במתמטיקה ובמדעים המדויקים מערכת א-לינארית מתארת מבנה שבו כל שינוי בפלט אינו פרופורציונלי לשינוי בקלט, וכל שינוי פנימי קטן בתנאיה הפנימיים או החיצוניים של המערכת עלול להוביל לשינויים משמעותיים בתוצאות המערכת.

רובן המכריע של המערכות בטבע- הסביבות האקולוגיות והחברתיות-אנושיות הינן א-לינאריות ביסודן. ככאלה הן מצליחות לייצר מערכת כוללת הגדולה יותר מסכום כלל חלקיה. מערכות א-לינאריות אינן מקיימות קשר חד-ערכי, וכל שינוי מזערי בתנאים הפנימיים של המערכת עשוי להוביל לתוצאות ולהשלכות שונות לגמרי. לכן  קשה, ולעיתים אף בלתי אפשרי, לחזות את התפתחותן וליצור מודל התנהגותי שלהן.

א-לינאריות במדעים המדויקים מקבילה למערכות אקולוגיות חיות וככאלה, הן עומדות בסתירה למתמטיקה ולפיזיקה הניוטונית המסורתית. המדע והמתמטיקה הא-לינאריים מתמקדים ביחסים כאוטיים, רנדומליים, חסרי סדר, לא יציבים, לא שוויוניים וזמניים, בשונה מהמדע הלינארי.  ככאלה, הם חוקרים את הסיבתיות שבתופעות החיים. מתמטיקה א-לינארית יכולה, למשל, לייצר דרכים למיפוי עננים, מפות סינופטיות, מערבולות, מערכות עצבים, תבניות מבניות ((Patterns ועוד. המבניות הנוצרת היא אינטראקטיבית, רשתית ובעלת יכולת תנועה ערה של המרכיבים בתוכה, הקשורים זה לזה  בדרכים רבות. הא-לינאריות מתארת את השאיפה להבין כיצד אירועים ותופעות מסוג זה מתרחשים בעולם הפיזי.         

full_1_5.jpgדימוי מס' 1 - מיפוי סינופטי- מתוך אתר השירות המטאורולוגי  http://www.ims.gov.il/ims/all_tahazit/ נדלה בתאריך 14.6.18
קושי בניבוי תוצאות עתידיות, ריבוי נתונים והתהוותה של מערכת מורכבת א-לינארית

כחלק מתיאוריות מערכות א-לינאריות מרכזיות, מתחום המדעים המדויקים, ניתן למנות את תיאוריות הקטסטרופות של רנה תום (Thom), תיאוריית הכאוס (שאת יסודותיה הניח המתמטיקאי הנרי פואנקרה [[Poincare ב"בעיית שלושת הגופים"), אפקט הפרפר (שניסח אדוארד לורנץ בשנת 1963) ותורת הפרקטלים (כחלק מ"תורת התבניות" [Pattern Formation Systems]). א-לינאריות במדעי החיים מאפיינת מנגנוני הגחה (Emergence Theory) החוקרים את היווצרותן של מערכות הכוללות מרכיבים רבים, בהן כל אלמנט מציית לחוקים פשוטים המייצרים יחד מערכת כוללת המורכבת מהפרטים היחידים שבה. אפשר להדגים זאת באמצעות להקת ציפורים המעופפת בשמים, בה כל ציפור מצייתת לחוקים בסיסיים ופשוטים, כגון מרחק קבוע מהעוף השכן ותנועה במהירות מסוימת. חוקר האינטליגנציה המלאכותית,  קרייג ריינולדס Reynolds)), ניסח ערכים אלה בתוכנה Boids שפיתח בשנת 1986 ואשר נועדה לדַמות התנהגות להקתית של עופות ודגים.

full_2_9.jpgדימוי מס' 2 - מתוך Boids. ריינולדס ניסח שלושה מרכיבים מרכזיים בלהק: הפרדה, יישור, התלכדות

בנוסף, ראויות לציון תיאוריות ארגון עצמי Self-Organized Theories)), אינטליגנציה נחילית Swarm Behavior)) ומערכות מבוססות סוכנים (Agent Based Systems), כפי שנוסחו בעבודותיהם של המתמטיקאים ג'ון פון נוימן(von Newman)  ואיליה פריגוז'ין Prigogine)). מערכות אלו הינן פתוחות קצה, דינמיות ובלתי צפויות. הן משתנות על פני ציר הזמן ולעיתים אף מנוגדות לאינטואיציה. החלקים המרכיבים מערכות אלה כה רבים, עד כי יחסים פשוטים כמעט ואינם קיימים ביניהם. במקומם מתפתחים מגוון קשרים ורשתות מבוססי היזון חוזר (Feedback Loop) ברמות שונות, בקני מידה שונים ובקצב שונה. בנוסף, מאפייניהן הצורניים של מערכות אלה יהיו, לרוב, מורכבים מאוד כיוון שהן מתפתחות, מתעדכנות ומשתנות בזמן אמת ומתוך עצמן.6

א-לינאריות באדריכלות

באשר לאדריכלות, כדיסציפלינה רב-תחומית המושפעת תמיד מדיסציפלינות אחרות, הופך תהליך זה של אימוץ גישות וקונספציות מדעיות עכשוויות למשמעותי, מפרה ומרתק במיוחד. תוצאותיו הינן יצירת מודלים אדריכליים א-לינאריים המסוגלים להסביר ולחקור יחסים דינמיים, כאוטיים, חסרי יציבות, חסרי איזון ומקריים, כפי שעולים מהמציאות החברתית, הפוליטית והכלכלית הקיימות בימינו.

עם ראשיתו של הגל הדיגיטלי הראשון באדריכלות, ראוי לציין את ספרו של צ'רלס ג'נקס (Jenks),?Non Linear Architecture: New Science = New Architecture משנת 1997 כנקודת מפנה בחקר הקשר שבין תיאוריות א-לינאריות לתיאוריות אדריכליות.7

ג'נקס מונה שלושה מבנים אותם הוא מכנה "א-לינאריים" : מוזיאון גוגנהיים בבילבאו, שתכנן פרנק גרי בשנת 1997 (דימוי מס' 3), המוזיאון היהודי בברלין, שתכנן דניאל ליבסקינד בשנת 1999 (דימוי מס' 4) ומרכז ארונוף, שתכנן פטר אייזנמן בסינסנטי, אוהיו בשנת 1996 (דימוי מס' 5).

full_3_3.jpgדימוי מס' 3 - מוזיאון גוגנהיים (בילבאו)

full_4_3.jpgדימוי מס' 4 - המוזיאון היהודי (ברלין)

full_5_1.jpgדימוי מס' 5 - מרכז ארונוף, (סינסנטי, אוהיו)

בחינתו של ג'נקס את האדריכלות הא-לינארית מבוססת, למעשה, על פרספקטיבה צורנית-גיאומטרית בלבד, תוך הדגשת הפן הדיגיטלי, מבוסס שימוש במחשב, על מנת לייצר פתרונות קונסטרוקטיביים מורכבים וחדשניים. תפיסה זו תואמת את רוח התקופה של שלהי הסגנון הדה-קונסטרוקטיביסטי (סוף שנות ה-80 של המאה הקודמת), במרכזה עמד הדיון הצורני והגיאומטרי. אולם כיום, ראוי לפתח תפישה רחבה יותר, הבוחנת תהליכי תכנון הן באמצעים תפיסתיים, והן באמצעות שימוש בתוכנות ובחומרה מורכבים ונרחבים יותר. בתקופתנו, המשופעת במהפכות טכנולוגיות ומדעיות, בקצב החיים הדינמי והמשתנה ובצרכים המורכבים יותר של בני האדם, אימוץ תיאוריות א-לינאריות באדריכלות רלוונטי ומורכב. על כן, ראיית הבניין או העיר, ולמעשה כל תהליך התכנון האדריכלי, כמערכות א-לינאריות המחייבות עבודה בעזרת תוכנות דיגיטליות ופרמטריות, תופסות יותר ויותר מקום בדיון האדריכלי העכשווי.

תיאוריית הקיפול (The Fold) שניסח דלז ((Deleuze בשנת 1987 הציגה חלל הנוצר באמצעות שלושה תהליכים מרכזיים- הקיפול, הגילוי והקיפול מחדש (Fold, Unfold and Refold), כך שהיעלמות השוני בין פנים וחוץ מייצר צורניות וחלל בעל תנועה מסוג חדש הבאה לידי ביטוי בתהליך הקיפול.8 המושגים עליהם דיבר דלז, דוגמת איכלוס משטחים, חשיבה טופולוגית, (חִבְרוּרִיּוּת interconnectivity), המשכיות, רשתיות, דינמיות ורעיון "המכונה האבסטרקטית", אומצו בהמשך על ידי דרכי העיצוב והחשיבה הא-לינארית. זאת, כאמור, מול האדריכלות הלינארית שקידשה את "הקופסה" המסורתית המודרניסטית, ולא סיפקה עוד את מורכבות המבנה הניזון מתיאוריה א-לינארית.

במאמרו "From Object to Field" מגדיר סטן אלן (Allen) בשנת 1996 "מצב שדה" כמטריצה פורמליסטית ומרחבית המסוגלת לאחד מרכיבים שונים תוך כיבוד ושמירה על הזהות של כל אחד מהם. הצורה הסופית, לדידו, מהותית פחות מן היחסים ומן המערכות הפנימיות של חלקיה אשר מהם נגזר לבסוף אופי השדה. שדות לא עובדים, לטענתו, באמצעות רשתות רגולריות וקשרים קונבנציונלים של ציריות, סימטריה או היררכיה.9 המהפכה המרכזית של תפיסת חלל, זמן וסטרוקטורה בתיאוריה הא-לינארית היא עצם הבנתה של האדריכלות כתהליך דינמי ובלתי יציב של ארגון עצמי. אימוצן של תיאוריות א-לינאריות של ארגון עצמי, ארעיות, ממד הזמן החדש, שיווי משקל, איזון עצמי וספונטניות, מתחילות להיתפס כרלוונטיות וכמפרות את השדה האדריכלי.

במהלך שנות התשעים החלו הוגים, ביניהם ניקוס סלינגרוס (Salingaros) וסנפורד קווינטר (Kwinter), להסביר ולפתח תהליכים אדריכליים במושגים א-לינאריים. קווינטר הציע לאחֵד מושגים כמו "מרחב" ו"זמן", שנתפסו כשתי ישויות נפרדות, למושג אחד המכונה "רצף-מרחב-זמן".10 הוגים נוספים, דוגמת אנרי ברגסון ,(Bergson) שפעל בראשית המאה ה-20 ,מנואל דה-לנדה (De-landa) ובריאן מסומי (Massumi), שעבודותיהם ידועות מראשית שנות ה-90 של אותה מאה. למרות שהוגים אלה לא כתבו ישירות על אודות  הארכיטקטורה, הם העניקו בחיבוריהם רקע תיאורטי משמעותי לתחום. באשר למושגים "צורה", "תנועה" ו"משך" ((durée טען ברגסון בשנת 1907 כי יש לראותם כיחסים זהים ומתפתחים, שאינם קפואים, משום שהם מייצגים אספקטים זהים ובלתי ניתנים להפרדה של אותה תופעה. הצורה, לדידו, היא רגע אחד מפורש בתהליך אבולוציוני התפתחותי, מתמיד ומשתנה.11

כאמור, מערכות מורכבות מכילות בתוכן חלקים רבים המייצרים ביניהם אינטראקציות ואיכויות חדשות. הכרה זו, כי ההתנהגות הקולקטיבית של המערכת כולה אינה יכלה להינתק מההבנה של התנהגות המרכיב היחיד, הובילה ליצירתן של תפיסות וכלים מורכבים. בנוסף, אדריכלים החלו לפתח מערכות מורכבות, תוכנות מתקדמות ואסטרטגיות שהביאו בחשבון את אופיים הבלתי צפוי ופתוח-הקצה של מערכות מבניות ואורבניות א-לינאריות. הם החלו לעצב ולתכנן אובייקטים בעלי מאפיינים אדפטיביים המבוססים על זמן.

לדוגמא, ברנרד קאש (Cache) שפיתח את רעיון האובג'קטיל ((Objectile ועקרונות הווריאציות הצורניות של התיאוריה הא-לינארית בספרו  Earth Moves משנת  2003 ובחיבורו "Towards a nonstandard mode of production" (2007),12 וגרג לין (Lynn), אשר בספרו Animate Form משנת 1999 החל לפתח את נושא האנימציה והאבולוציה בתכנון אדריכלי, כמנגנון לייצר אדריכלות דינמית וא-לינארית מבוססת עקרונות של זמן וזמניות.13

האדריכלות הא-לינארית תופסת את המציאות כמושפעת מגורמים חיצוניים ופנימיים רבים, כגון סביבה אורבנית בנויה, סביבה טבעית, תנאי אקלים ופרוגרמה, כשהאדריכלות עצמה היא התוצאה של מספר רב מאוד של גורמים אלה. כך, למשל, קונסטרוקציה יכולה להיחשב מערכת מורכבת אינהרנטית לבניין עצמו ולמעטפת. ככזו, היא נוצרת ומתוכננת באמצעים דיגיטליים מתקדמים ובטכניקות עיצוב וייצור פרמטרי. התיאוריה הא-לינארית משפיעה מאוד על צורניותו של המבנה, על המרחב הפנימי ועל החלל שלו. במילותיו של האדריכל מיכאל ווינשטוק ((Weinstock: "אדריכלות הנוצרת בסביבה דינמית ומורכבת, תציג תמיד צורניות דינמית א-רגולרית ונזילה בחלל ובצורה שלה".14

מכניזם של המבנה הא-לינארי מעשיר את מסגרת הדיון האדריכלי ומעניק לו היגיון רב. על מבנים אלה להיבנות בצורה מורכבת ובאמצעות מודלים פרמטריים ממוחשבים (ראו להלן). בין המרכיבים המרכזיים של התיאוריה הא-לינארית באדריכלות ניתן לציין מודעות לזמן, ארגון מערכות מרובות משתנים וקצב גדילה נטול סדר והיררכיה בפיתוחן של מערכות פיזיות ורשתות אורבניות. למעשה, ביסוד כל אלה מונחת ההבנה כי תכנון אדריכלי (בין אם הוא אורבני או בנייני) איננו דבר העומד בפני עצמו, אלא נוצר באמצעות מכלול של אובייקטים, מרכיבים, דימויים, ערכים, דאטה, קודים ומגוון עצום של תהליכים המרכיבים אותו.

הפוטנציאל הגלום בשילובן של תיאוריות א-לינאריות בתהליך התכנון האדריכלי הוא גדול. כאמור, מדע וטבע הזינו תמיד את הדיסציפלינה האדריכלית, ובמובן זה, התהליך של אימוץ מודלים ותיאוריות משדות חיצוניים לאדריכלות איננו חדש. עם זאת, תיאוריות א-לינאריות מניבות שאלות רבות: כיצד האדריכלות מתייחסת ומגיבה, הלכה למעשה, לתיאוריות א-לינאריות? מהו הבסיס לאינטגרציה בין התיאוריה לבין הפיתוח האדריכלי שלה, וכיצד נמתחים באמצעותה גבולותיה המסורתיים של הדיסציפלינה האדריכלית?

דימוי מטאפורי איננו מספיק

המונח "א-לינאריות" מתורגם ישירות מתחום המתמטיקה לגיאומטריה של האובייקט, ופירושו יצירת צורות מרחביות ומשטחים המתוארים באמצעות משוואות א-לינאריות. לרוב, אדריכלות א-לינארית תייצר צורניות מורכבת ביותר הניתנת לביצוע באמצעות תוכנות דיגיטליות למידול ולייצור דיגיטלי. לרוב, שפה פורמליסטית ופיגורטיבית זו אינה מועתקת לאינטליגנציה סטרוקטורלית או קונסטרוקטיבית אינהרנטית של המבנה משום שאלה עדיין מסתמכות על התנהגות מתמטית מסורתית.

א-לינאריות אינה יכולה להישאר בבחינת קונספט רעיוני (קווים וסכמות עקמומיים [Curves]), צורני או קונסטרוקטיבי בלבד. זוהי ראייה אדריכלית מוגבלת ביסודה, חלקית ומצמצמת את הדיון בכלל האפשרויות המרחביות שמציעה האדריכלות. כדי שהא-לינאריות  תהיה משמעותית בבניין עצמו, עליה לבוא לידי ביטוי מלא עוד בשלב התכנון, וביכולת שלה לייצר מערכת מבנית אחידה בין שלד, קונסטרוקציה, מעטפת וחומר, המוטמעת ומובעת באופיים הפנימי והאינהרנטי גם של כלל המרכיבים הבודדים שבה. פעולה זו אף קשה יותר ליישום בדיסציפלינה האדריכלית שבה התוצר הסופי חייב לבטא משמעות באמצעות ייצוגים פורמליסטים. הצורניות האדריכלית-מבנית היא סטטית במהותה, אולם ההשתנות מאפיינת מערכות דינאמיות. אם כן, היכן הדינמיות יכולה להיות מגולמת, ומהי הא-לינאריות שיכול מבנה, שמטבעו אינו מציג את ההתפתחות הזמנית, לייצג? האם, וכיצד, תיאוריה מדעית יכולה להיות מגולמת באובייקט אדריכלי?

סביבות מעבדות מידע - אדריכלות מבוססת תהליך

אדריכלים רבים, משדה התכנון הדיגיטלי, המבססים את תהליך העיצוב על יכולתו של המחשב לבצע פעולות חישוביות מורכבות, ולשלוט בכמות עצומה של מידע וטכנולוגיות ממוחשבות, התייחסו לשאלות כמו: כיצד מידע עובר במערכת? כיצד ניתן לייצרו וכיצד הוא מסוגל לבנות ולייצר מערכת פיזית בה האדריכל הופך להיות יותר ויותר מעצב של "עיבוד מידע" (Data Processing), ולאו דווקא מעבד של תוצר סופי מוגמר, החלטי וקבוע  (תכנון מבוסס אובייקט [Object Oriented Programming / Design]).

אדריכלי שנות ה-90 של המאה ה-20, בני הדור הראשון של המהפכה הדיגיטלית, ביניהם פרנק גרי, ברנהרד פרנקן, גרג לין, פיטר אייזנמן וזהה חדיד, החלו לעשת שימוש במחשב ולהטמיעו ככלי חישובי בעל כוח רב. זאת, על מנת לחקור ולייצר טכניקות דיגיטליות תלת-ממדיות ותהליכי תכנון חדשים (למשל, הדיון המרכזי של גרג לין בהבדלים שביןMotion  ו- Animationבספרו Animate Form),15 כמו גם עיצוב וייצור טופולוגיות מסוג חדש. אדריכלים אלה הציעו תהליכי תכנון חדשים להגדרת הצורה כנתונה לתהליכים אבולוציוניים של גדילה, הנעה, אנימיזם, התפתחות וריטואליות, המושפעים ממגוון תנאים סביבתיים, חיצוניים ופנימיים, ואשר בכוחם לייצר שפה מורפוגנטית מסוג חדש.

פרויקט דוגמת Port Authority של גרג לין משנת 1995 מדגים רעיונות של ייצור צורה באמצעות סימולציות וטכניקות מעולמות האנימציה והקולנוע (תוכנות כמו MAYA, dMax3). הצורה הנוצרת בדרך זו מושפעת מ"שדה כוחות" (Force Field) המייצג זרימת אנשים וכלי רכב באתר  על מנת לזהות ולאבחן אופני תנועה שונים במרחב (דימוי מס'6 ). פרויקט Vitra Fire Station (1994) של משרד זהה חדיד, גם הוא מציג אובייקט כתוצר המושפע ממידע דיגיטלי, כוחות (Forces), סוכנים ((Agent Based Systems ותנועה. זאת, על מנת לייצר גיאומטריה מורכבת וטופולוגיות א-סטנדרטיות המייצגות ערכים של דינמיות, זרימה, קישוריות ואקספרסיביות.

full_6_1.jpgדימוי מס' 6 - טרמינל Port Authority ,1995. הווקטורים שנוצרו שימשו רקע להגדרתן של סטרוקטורות תלת- ממדיות

בעשרים השנים האחרונות נוצר גוף עבודות משמעותי ומנעד רחב של פרויקטים אדריכליים העושים שימוש בתאוריות א-לינאריות ומאמצים תפיסות של המדע המורכב, באופן עמוק וברור.

מראשית המאה ה-21 השתנתה האדריכלות באופן רדיקלי. שילובן של תוכנות, חומרה וטכנולוגיות ייצרו עיצוב, תרבות וקהילה גלובלית חדשים, והאדריכלים נאלצים להתמודד עם השינויים העולמיים הללו. ההבדל המהותי בין האדריכלות הדיגיטלית הא-לינארית, כפי שהיא מנוסחת מראשית המאה ה-21, לבין זו שהתקיימה לפני כן נעוץ, לפי מרקוס נובק (Novak), במרכזיות הגדלה והולכת של המידע (Data) בתהליכים א-לינאריים: "כיום, כל מה שהינו פיזי הופך למידע. על כן, יש להביא ליצירתם של תהליכי עיבוד מידע מורכבים יותר, חדשים ופורצי דרך (Information Processing Environments)".16 כאן, לדעתי, טמון ההבדל המרכזי בין אדריכלי הדור הראשון לבין ממשיכיהם במאה ה-21 - המעבר מתפיסות פורמליסטיות לתפיסות של מערכות שהצליחו אלה לייצר.

בעולם המתפתח טכנולוגית באופן כה מואץ יש ביכולתו של המחשב לייצר שפה עיצובית מסוג חדש, הקרובה למערכות דינמיות. תהליכים אקספרימנטליים של ייצור צורה (Form Generation), אדריכלות אלגוריתמית, אדריכלות במרחב הווירטואלי, תהליכים מבוססי ביצוע ואופטימיזציה הכוללים טכניקות דוגמת Particle  Systems, Multi Agent Systems Network Analysis, החלו לקבל ביטוי גדל והולך. הם גם ייצרו את דמות "האדריכל החדש", אותו מכנה נובאק "TransArchitect", המסוגל לקחת על עצמו מגוון רחב של תפקידים במהלך תהליך התכנון, ולהרחיב באופן משמעותי את זהותו האדריכלית המסורתית.17

אדריכלים דוגמת מיכאל ויינשטוק ((Weinstock, אכים מנגס ((Menges ונרי אוקסמן (Oxman) מייצרים שיטות תכנון אקספרימנטאליות, אקולוגיות, א-לינאריות, הנסמכות על שאילת מודלים מן הטבע והביולוגיה, ברמת המיקרו (חומריות חדשה) והמאקרו (מנגנוני רשת המקשרים אנשים, אובייקטים ומרכיבים סביבתיים). שלושתם מייצרים מערכות וצורניות ביולוגיות אשר יכולות לבטא תהליכי אופטימיזציה, מודלים דיגיטליים למידול, ניתוח וייצור, ולייצר בעקבותיהם טכניקות עיצוב ותכנון הנסמכות על יעילותו של הטבע ואינטגרציה עימו. פרויקטים דוגמת Silk Pavilion (2013) וה- ICD/ITKE Pavilion ( (2014-15 מדגימים כיצד א-לינאריות ביולוגית יכולה לשמש מודל למערכת חומרית, מכנית, מרחבית ודיגיטלית.

רולנד סנוקס (Snooks), מייצר מכניזם מתמטי א-לינארי ללא מנגנוני התערבות מלמעלה. למשל, פרויקטSwarm Matter  ובו, בעזרת סימולציות Swarm מרובות סוכנים, נוצר היגיון א-לינארי סטרוקטורלי, חומרי וסביבתי ודיון חדש בנושאי טופולוגיה וטקטוניקה. אלוין הואנג (Huang) אינו מסתפק בהשראה של עולם הטבע וחיקויו, אלא נדרש להבנה עמוקה של עקרונות המערכות הג'נרטיביות והתנהגותן. תהליכי התכנון שייצר מבוססים על הליכי חיפוש צורה דיגיטלית, ומשקפים את התפיסה כי בעולם הטבע מורפוגנטיקה, צורניות וחומר אינם ניתנים להפרדה. קרל צ'ו (Chu) והאדריכלות האלגוריתמית שפיתח, סטפן פרלה (Perrella), נובאק וה"אדריכלות הנוזלית" (Architecture (Liquid מניעים מהלכים ג'נרטיביים, מורפוגנטיים ומורפו דינמיים, המותחים עד לקצה את שאלת האינטואיציה מול הליכים מבוססי אלגוריתם וקוד. כמו כן, ניתן לציין את המודלים האורבניים מבוססי מידע (Data Based Urbanism) של קרלו ראטי (Ratti) שבוחנים ערכים א-לינאריים בקנה מידה עירוני ובסביבות מרובות סוכנים, תוך שימוש נרחב בטכנולוגיות, חיישנים ומידע (דימויים 7-10).

full_7_1.jpgדימוי מס' 7 - אלבין הואנג

full_8_1.jpgדימוי מס' 8 - Silk Pavilion

full_9_1.jpgדימוי מס' 9 - Roland Snooks

full_10_1.jpgדימוי מס' 10 - ICD ITKE Pavilion

full_11_2.jpg

אימוץ תפיסות המדע המורכב לכדי אופני ייצוג פיזיים ווירטואליים של מערכות א-לינאריות מורכבות ואלגוריתמיות המותחות עד לקצה את שאלת האינטואיציה האנושית בעיצוב.

א-לינאריות ב-ONL

הבחירה בONL איננה מקרית. קבוצת ONL פועלת מזה כשלושים שנה בתחום האדריכלות הפרמטרית, ונמנית עם האבות המייסדים של התכנון הדיגיטלי- פרמטרי. הקבוצה נטלה חלק מרכזי בעשרות פרויקטים בנויים בכל העולם, תערוכות ומחקרים תיאורטיים וזכתה בפרסים רבים. מראשית ימיה ניסתה הקבוצה להגדיר מבניות מסוג חדש ולפרוץ דרך בתחומי התכנון והייצור הדיגיטאליים. במובנים רבים, סקירת הפרויקטים שלה יכולה לשמש נקודת התייחסות עבור האדריכלות העכשווית.

העבודות של ONL שונות מאלה של משרדים אחרים, בעיקר בעיסוק המתמיד שלהם במידע ובתהליכי תכנון ועיצוב מבוססי מידע (Data Driven Design), כמו גם בדרך בה המידע נאסף, מעובד ומעוצב באופן תלת-ממדי בקני-מידה משתנים. האדריכלות שלONL מוּנעת מתהליכים א-לינאריים כמו אדפטציה, גדילה, דינמיות, ארגון עצמי, אינטראקציות של סוכנים, הגחה, מורכבות גיאומטרית, נקודת משיכה, א-דטרמיניסטיות, דיפרנציאציה, התפתחות מערכתית, חוסר סדר, מקריות וחוסר יכולת חיזוי. אוסטרהויס מתאר את שאיפתו באשר לחזות המבנה: "הופעתו הוויזואלית הגלויה של כל מבנה, תהפוך במהרה לבלתי צפויה בדומה לחיזוי מזג האוויר".18

כחלק מתהליכי תכנון, ONL מפתחים מוצרי חומרה ותוכנה ייעודיים לצרכי כל פרויקט, על מנת לעצב ולייצר אלגוריתמים ייחודיים (Swarm Cad, Virtools) ולייצר סט חדש של טקטיקות אקספרימנטליות וטכניקות אבסטרקטיות ליישום ערכים אלה. באמצעות בחינתם של מספר פרויקטים של הקבוצה ניתן לבחון אם, אכן, שאיפתם לייצר מערכות רספונסיביות ואקטיביות באופן מלא, מיושמת, וכיצד? כיצד המידע המעובד על ידה הופך לתוצר דינמי, דינמי-בנייני, והאם שאיפתה לשנות מן הקצה את חווית הזמן והמרחב שלנו אל מול הסביבה הבנויה, צולחת? האם תפיסת מורכבות כביטוי של זמן יכולה להתקיים כחלל, וכיצד? האם גם האופן שבו נתפס ופועל האדריכל שונה מההגדרות המסורתיות של מעבר מ"אדריכל של מבנה", ל"אדריכל של תהליך". הכוונה לאדריכל מסוג חדש, שאיננו עוד מתכנן סביבות תלת-ממדיות בלבד, אלא הופך למתכנת תהליכי מידע של תהליכים מרחביים דינמיים. תפקידו של אדריכל מסוג זה, הוא לייצר שדה של השתנות ומודיפיקציה, שייצרו אפשרויות, במקום תנאים מוכתבים מראש.

האדריכלות של ONL מתבטאת בשלוש טכניקות א-לינאריות מרכזיות:
מבנה בתנועה Building in Motion)); אדריכלות נחילית
(Swarm Architecture)
בניין אחד- פרט אחד One Building -  One Detail))

מבנה בתנועה

בONL  הצליחו לפתח שלוש תוכנות-קוד-פיתוח ייחודיות , Concurrent-VersioningXiGraph ו- SwarmCAD, שמטרתן לייצר מנגנון תכנוני אחר וחדש, שיפעל בין ריבוי המומחים המקצועיים השונים, המשתתפים בפעולות התכנון והבנייה (כמו אדריכלים, מעצבים, מהנדסים ויועצי אקלים וסביבה). המנגנון מושתת על עקרונות של שקיפות ועבודה סימולטנית, בזמן אמת, על מודל תלת-ממדי, כך שנוצרת רשת מורכבת ושקופה של יחסים המאפשרת חשיבה משותפת. האופן השוטף, שבו כל החישובים נעשים, מייצר אובייקט תלת-ממדי הנמצא במערכת דינמית, משתנה ומתפתחת (Evolution-Based), אליו המידע מוזן ומתעדכן באופן שוטף. לתהליך זה קורא אוסטרהויס  (MPD)Multi Player Design.

ה-MPD מדגים את עיקרון ההיזון החוזר של המערכות הא-לינאריות (Feedback loop). ההיזון החוזר יוצר את האינטראקציה הבסיסית המבדילה מערכות לינאריות מא-לינאריות. הוא הערוץ, או הנתיב, הנוצר באמצעות "התוצאה" שחוזרת להיות "סיבה". הדיאלוג, שנוצר בין המתכננים השונים של המבנה, מייצר תנועה מתמדת בין הפלט לקלט, ובה, הצורה מייצגת כל העת את הכוחות השונים הפועלים עליה, תוך כבוד הדדי, סנכרון וסינרגיה.

אדריכלות נחילית

תפיסת המבנה ותהליך התכנון מתבססים על עקרונות הנחיל. כלומר, על ההבנה כי כל מרכיבי הבניין, החל מהקטנים והבסיסיים ביותר ועד הגדולים והמרכזיים, חייבים להיות מתוכננים ומעוצבים כשחקנים פעילים ודינמיים (Real Time Behavior), ולא כאובייקטים פסיביים, חסרי תנועה. אינטליגנציה נחילית (Swarm Intelligence), במובן המבני שלה, מתארת מערכת בה כל אובייקט מסוגל לתקשר עם אובייקט נוסף, כך שנוצרת לוגיקה כללית מסוג חדש (Swarm Logic). אינטליגנציה נחילית בונה מערכת שלמה חדשה המצייתת לחוקים ספציפיים פשוטים, כך שהתוצר הסופי המתקבל גדול מסך כל החלקים המרכיבים אותו.

על מנת לתכנן על פי אינטליגנציה נחילית, פיתחו אדריכליONL תוכנה הנקראת  SwarmCADהמאפשרת תכנון שיוצר רשת הקשרים בין המרכיבים השונים של הבניין, ובכך קובעת סדר קוהרנטי חדש של המערכת כולה. ברשת זו, כל אלמנט מגיב ומתייחס לאלמנט שלצידו בצורה מלאה, כך שנוצרת "מערכת חיה", אדפטיבית, אינטראקטיבית, שלמה ואחידה, המייצרת מגוון אינטראקציות פנימיות. למעשה, זהו תרגום של עיקרון א-לינארי נוסף והוא שכל המערכות קשורות לכל המערכות. הכול קשור להכול, ונוצרת אינטראקציה בין כל חלקי המבנה.

full_12_1.jpgעבודה דיגיטלית עם תוכנות ייעודיות המפותחות באופן פרטני עבור כל פרויקט, מראשית שלבי התכנון ועד לייצור הסופי. מתוך אתר קבוצת ONL http://www.oosterhuis.nl/?p=331 נדלה בתאריך 14.6.18

בניין אחד-פרט אחד

בבסיס עיקרון זה מונחת תפיסת הבניין ותכנונו, תוך התבססות על פרט אחד כולל לבניין כולו. כלומר, תכנון מודל פרמטרי אחיד, המוקרן על כל המשטחים בפרויקט, וייצור שפה אחידה (בעלת שינויי ארטיקולציה מתבקשים) בין המרכיבים השונים של הקומפוזיציה שלו. בתפיסה זו, כל מרכיבי הבניין חולקים עם המרכיבים האחרים כמה חוקים זהים, ויוצרים התנהגות קבוצתית במיקרו ובמאקרו. זו תפישה התנהגותית-לוגית חדשה של מבנה, המשקפת תהליך של אבולוציה בתכנון מבנה בו הרכיבים משמרים הגיון עקבי, מורפולוגי וגנטי, המאפשר להם להיות אדפטיביים ולייצר צורניות המבטאת את התהליך בדיוק ובאופן מלא. תהליך זה יוביל ליצירת מבנה מורכב ולא מסובך (Complex Vs Complicated), כשהמטרה לייצר עבור כל פרויקט מרכיבים ספציפיים, עבורו בלבד.

מקרי מבחן

כאמור, אין הגדרה אחת כוללת למערכות מורכבות, ואין דרך אחת למדוד ולייצר אותן. עם זאת, אנסה להדגים  איכויות נפוצות של מערכות מורכבות בתכנונן וייצוגם של שלושה פרויקטים אדריכליים של קבוצת ONL:
פביליון המים המלוחים (Salt Water Pavilion) - ניטל ג'אנס, הולנד, 1997
השריר  (Muscle NSA)- מרכז פומפידו, התערוכה לאדריכלות א-סטנדרטית, 2003
מחסום הקול (Sound Barrier) - אוטרכט, הולנד, 2006

פביליון המים המלוחים

פביליון המים המלוחים הוא מבנה המוקדש להעברת חוויה של נוזליות ומים. הפביליון עושה שימוש בטכנולוגיות וחומרים מתקדמים, ומייצג אבן-דרך משמעותית באדריכלות האינטראקטיבית. הרספונסיביות באה לידי ביטוי במבנה, עוד משלב התכנון, והעובדה שתוכנן מראשיתו כאובייקט פרמטרי תלת-ממדי ודיגיטלי, מאפשרת רמת אדפטיביות ומורכבות צורנית תלת-ממדית גבוהות. כל שינוי באחת העקומות של המבנה מוביל לשינוי במבנה כולו. בפביליון שזורים עשרות חיישנים המייצרים רשת כוללת, וקשורים לתחנת חיזוי מחוץ למבנה שתפקידה  לקלוט ולתרגם מידע ונתונים שונים באופן שוטף, כמו, שינויים במזג האוויר, טמפרטורת המים, רמת מליחות, גאות ושפל ומהירות הרוחות. כל הפרמטרים הללו, הנמצאים מחוץ למבנה, מתורגמים בעזרת חיישנים לפעולות אקטיביות של חלל פנים המבנה.

החיישנים מתרגמים את המידע למגוון התנהגויות עצמאיות לחלוטין של המבנה, ומביאים ליצירתה של אינטראקציה עם הנוכחים בחלל, בתהליך של היזון חוזר. הפביליון הופך למערכת רספונסיבית אינטראקטיבית המפתח "חיים משלו". גורמים חיצוניים למבנה מייצרים את "התנהגותו". עשרות מעבדים מתרגמים את המידע (למשל, בהאטות או זירוז מהירות האור והקול בפנים המבנה), ומשפיעות גם על צבעו. כך נוצרת (על פי המתכננים) תחושה של איבוד אוריינטציה במרחב.

המבנה מציג ובוחן אדריכלות שהיא נוזלית, דינאמית ומגיבה, ויוצרת מערכת יחסים דינמית בין המשתמש, הסביבה והמבנה עצמו. המבנה מתעדכן כל הזמן, ומרכיביו (הוויזואליים- צבעוניים) משתנים בהתאם, ממש כמו אורגניזם חי.

full_13_1.jpgמבט חוץ אל הסיטואציה הסביבתית

full_14_0.jpgסכמת הבניין הדיגיטלית כדיאגרמה א-לינארית

full_15_1.jpgמבט פנים אל תוך המבנה

השריר

השריר הינו פרויקט שהוצג בשנת 2003 על-ידי ONL בתערוכה של אדריכלות א-סטנדרטית במרכז פומפידו. המבנה מייצג אב-טיפוס של חלל פנים אינטראקטיבי המורכב מעשרות צינורות PVC גמישים באורך כולל של שמונים מטר, המסוגלים לשנות את אורכם, ובכך מאפשרים גמישות ונוקשות קונסטרוקטיבית במבנה. המעטפת עשויה לייקרה סינטטית המאפשרת אלסטיות רבה, כך שצורתו הפיזית-מרחבית של המבנה משתנה כל הזמן. מטרתו הסופית של המבנה, לפי אוסטרהויס, הינה לפתח מערכת אינדיבידואלית המדמה פעילות של שריר. מבנה השריר מתוכנת כולו, בעזרת תוכנת ,Virtools כמערכות איסוף מידע ועיבודו בזמן אמת. הוא משנה ומעדכן את צורתו הפיזית בהתאם לתנאי הסביבה המשתנים, ומייצר מערכת יחסים דו-כיוונית, רספונסיבית בין המשתמש והחלל.

עשרות החיישנים המצויים בחלל הפנים עושים שימוש במידע שנאסף מפנים המבנה, כמו כמות האוויר, לחץ האוויר ותנועת האנשים בחלל הפנים. כל אלה מאפשרים לייצר אינטראקציה עם המבנה בזמן אמת, כך שהמבנה מסוגל לייצר תגובה בה תנועת האנשים בחלל הופכת לפעולה של המבנה. קהל האנשים הנמצאים בתוך, ומסביב למבנה, לומדים במהרה כיצד מגיב השריר לפעולות שלהם בזמן אמת, ומייצרים מערכת אינטראקטיבית אדפטיבית ודינמית בזמן אמת. בנוסף, השריר מתוכנת כך שיוכל לייצר חיים משל עצמו, ובכך תוצאות האינטראקציה הופכות לבלתי צפויות.

full_16_0.jpgהרכבת הקונסטרוקציה של הפביליון. מבט פנים אל תוך המבנה

full_18_1.jpgהרכבת החיישנים על גבי המעטפת

full_17_1.jpgקונפיגורציה סופית, מבט חוץ על המבנה. מתוך התערוכה

מחסום הקול

זהו מבנה פלדה וזכוכית באורך 1.5 ק"מ שהוצב לאורכו של הכביש המהיר A2, בסמוך לשכונת ליידסה ריין (Leidsche Rijn), אוטרכט שבהולנד, על מנת לצמצם את רעשי הסביבה ולשפר את האקוסטיקה הסביבתית. צורתו של המבנה נובעת, באופן ישיר, מצורת הכביש ומתבססת על נקודת המבט המשתנה של האדם במכונית החולפת מולו במהירות ממוצעת של 120 קמ"ש.

המבנה מדגים את עיקרון ה - One Building - One Detail ומורכב מעשרות אלפי מרכיבים שונים זה מזה וחסרי כל אלמנט של חזרה. עיקרון ה-Rule Base Design מאחד את המערכת הגיאומטרית כולה, ובכך היא הופכת לאדפטיבית מבחינה צורנית. על-ידי כך מתאפשרת השגת צורניות ייחודית עגולה ורכה. המרכיבים הם עצמאיים, וכל שינוי באחד יביא לשינוי באחר. זאת, מתוך התפיסה כי במערכות מורכבות מתקיימות אינטראקציות רבות בין החלקים, עם יכולת לייצר איכויות קולקטיביות באמצעות תהליכי ארגון עצמי. כך, לא ניתן עוד להסיק את ההתנהגות הקולקטיבית של המערכת מתוך הבנת המרכיבים הבודדים שבה. הדרך שבה מיוצרים ומתוכננים מרכיבי הבניין הזעירים והבסיסיים ביותר שואפת ליצור מערכת שלמה וכוללת.

בראשית תהליך התכנון, ולאחר יצירת המערכת הפרמטרית (Max scripts), הופך המידע לחלל וירטואלי, ל"ענן נקודות" גיאומטרי (למעלה מ-7,000 נקודות), המייצג בצורה מרחבית, רשתית ותלת-ממדית את סך המידע הנצבר במבנה. שדה הנקודות מייצר אינטליגנציה של פעולות הגחה וארגון עצמי בהן כל נקודה "מסתכלת ומנתחת" את שכנותיה בזמן אמת (לפי עקרונות של מרחק וכיווניות, למשל). בתהליך של אינטראקציה פנימית, מתחילות להיבנות מערכות היחסים הקונסטרוקטיביות הנוגעות למעטפת הבנויה (למשל, מידות משולשי הפלדה והזכוכית, זוויות המחברים, עובי החומר). כל המרכיבים יחד מצליחים לייצר במבנה חוויה אסטטית וגיאומטרית קולקטיבית, חדשה ומורכבת.

עיקרון מרכזי נוסף במבנה מחסום הקול הוא האופן בו עובר המידע. המבנה מציג צורה אחרת של אינטראקטיביות המידע, כשהשינוי המיוצר קורה מבחוץ למבנה. המבקר הוא זה שמשתנה מבחינת יחסי הרְאות והקִרבה למבנה. המבנה נותר סטטי כל העת. מהירות הנסיעה והמֶשֶךְ שלה, הם שיוצרים את ההקשר למבנה עצמו ולאופן בו מרכיביו נחשפים.

full_19_0.jpgתכנון פרמטרי ייעודי ויצירתו של ענן הנקודות

full_20_0.jpgצורניות המבנה כולו נגזרת מן הכביש הסמוך לו

full_21_0.jpgקונפיגורציה סופית, הדמיית מבט חוץ על המבנה

אימוץ והשלכות אפשריות של א-לינאריות במרחב

בכוחו של אימוץ הגישה הא-לינארית לשנות ולהשפיע כמעט על כל אספקט (בנוי ולא בנוי) בחיי היומיום שלנו. תפישת המירקם העירוני, סביבות המגורים, מרחבים ומבנים ציבוריים כמערכות מורכבות היכולות לאמץ פרקטיות א-לינאריות, ובאמצעותן לייצר סביבות חדשות לאדם המשתמש, הינה דרישה מהותית בעידן בו אנו חיים. כך יוגדרו מחדש ערכים מהותיים בתפישות החלל, הזמן, החומר, הסטרוקטורה, הסובייקט והצורה האדריכליים.

א-לינאריות מציעה דרך חדשה להבנה ולמידה של אופני עיצוב הזונחים את הדטרמיניסטיות שבשיטות התכנון המסורתיות, ואת השאיפה המתמדת לשליטה מקסימלית בתהליך העיצוב ובתוצר הפיזי המוגמר. כתחליף, היא קוראת להתבסס על מערכות טבעיות, על תהליכי תכנון וחיפוש צורה (Form Finding) חכמים, מורכבים, חדשניים, זמניים ודינמיים,  והבנת חיוניותם. דוגמה לכך היא יצירתן של סביבות בנויות אינטראקטיביות מבוססות חיישנים, קולטנים, אמצעי מיפוי דיגיטליים ואלגוריתם המייצרות דיאלוג ממשי בין המשתמש ובין האובייקט האדריכלי. על-פי האדריכלות הא-לינארית, סביבות אינטראקטיביות ורספונסיביות (כמו גם קינטיות) אינן בשליטתו הבלעדית של האדריכל, ועל-כן הן יכולות להתפתח למגוון רחב של אפשרויות ותוצאות (הן אינן מוגבלות בקנה מידה ויכולות להיווצר מפרטים של סנטימטרים בודדים, ועד לאובייקטים בקנה מידה אורבני). סביבות אלה נוצרות ככלי ג'נרטיבי מתפתח, משתנה ומגיב לסיטואציות משתנות, כגון מזג-אוויר, כמות משתמשים וזמן. על כן, ברבים מן המקרים קשה לחזותן מראש.

ג'ון פרייז'ר ((Frazer, הגדיר את תפקידו של האדריכל/ המעצב בייצורן של סביבות א-לינאריות, בהדגישו כי על האדריכל לעקוב אחר הא-לינאריות המצויה בכל מקום בטבע, ובמקום לחפש ביטוי המתרכז כולו בתוצאה, להתמקד ביצירת התהליך עצמו. פרייז'ר קרא ליישום תהליכים המפקיעים את שליטתו המוחלטת של האדריכל על תהליך התכנון ותוצאותיו, ובמקום זאת, ליישם אדריכלות אבולוציונית שאיננה מחפשת את הפתרון האולטימטיבי, אלא נעשית מתוך כוונה ברורה, אך עיוורת, לתוצאה הסופית.19

אדריכל מסוג זה, השולט בתהליכים ובמידע, במקום האדריכל המסורתי ששולט בבניין, הוא שילובן של שתי קצוות. מחד גיסא, במחשבה מופשטת, תיאורטית, מדעית; ומאידך גיסא, באפשרות של המחשבה להתממש באופן הפיזי והקונקרטי ביותר הקיים בעולמנו. הבניין והפעולה האדריכלית יובילו לחשיבה מחודשת. בכוחם לייצור סט כלים חדש עבור המעצב/ אדריכל. משימתו של המעצב הינה להבין את הדינמיות המורפולוגית של המערכת, את האינטליגנציה הפנימית הקיימת בו, ובעיקר, את היכולת לראות הכול כהקשרים.

סיכום

פילוסופיה א-לינארית ותיאוריות של מערכות מורכבות, שהחלו להתפתח באמצע המאה הקודמת, יוצרות דרכים והקשרים חדשים המתמודדים עם אתגרים עכשוויים ועם הנחות מדעיות ותפיסות מסורתיות במגוון רחב של תחומים. המדע הלינארי, שהדגיש ערכים כמו דטרמיניזם, יציבות, סדר, היררכיה ושיווי משקל והתמקד במערכות סגורות, נתפס, החל מאמצע המאה ה-20, כלא-מספק עוד אל מול מגוון תופעות החיים. עקרונות א-לינאריים מופשטים ומחשבתיים, כמו אבולוציה, אדפטיביות, תהליכיות, א-דטרמיניזם, היזון חוזר, הקשרים מורכבים ואינטראקציות – מהרגע שהם מיושמים בתהליך העיצוב - מסוגלים לחולל בו (במנגנון העיצוב עצמו), וגם בתוצר הסופי, שינוי מהותי. מכניזם תכנוני א-לינארי מציע לוגיקה מסוג חדש, כדברי סנוקס (Snooks): "במקום בעיה, ישנו מצב A של מערכת. במקום פתרון, ישנו מצב B של מערכת. המתכנן והמשתמש הינם חלק מהמערכת כולה".20

העבודות של ONL ייחודיות באופן בו הן משלבות מערכות חישוביות (Computation) עם תהליך עיצוב מחקרי, טכנולוגי וחושי. תהליכי התכנון והבנייה של הקבוצה מדגימים רמה גבוהה יותר של חשיבה, כשאינם מסתפקים במטאפורות בלבד ובהשראות גנריות השאולות מעולם המדע, אלא יוצרים, הלכה למעשה, אדריכלות פתוחה, מגיבה, משתנה בזמן אמת, חופשית ונוזלית, שאי אפשר לחזותה מראש, המציעה למשתמש לעצב את הסיפור שלו בכל רגע ומסתמכת על סנסורים, על מידע בזמן אמת ועל חיישנים.

מאמר זה מבקש לבחון את עבודותיה של קבוצת ONL אל מול שיטות תכנון א-לינאריות, ולדון בהשפעתן על התהוות שיטות אלה. שלושת המבנים המתארים מערכות שונות לעיבוד מידע במבנה, מובאים במאמר כחלק מרשת של יחסים הנטווים בין המבנה, הסביבה והאדם.

השאלות המרכזית (אשר משקלן הולך וגובר כיום) העולות בעקבות פרויקטים אלה, הינן: מדוע אנו צריכים מערכות אינטראקטיביות? מדוע הן משמעותיות? במה הן יעילות יותר מאחרות? האם ניתן לראות בתופעה זו "אדריכלות מעבר" בין הפרדיגמה המכנית אל הפרדיגמה הביולוגית, הדורשת לא רק איכויות פרגמטיות, טכנולוגיות אלא גם אסתטיות, סביבתיות, קונספטואליות ופילוסופיות?

המערכות המורכבות שהוצגו במאמר מצליחות לקיים תהליכים תקשורתיים אינהרנטיים של יחסים אינטראקטיביים חווייתיים. בעוד פביליון המים המלוחים אוסף מידע סביבתי מחוץ למבנה, ומייצר אינטראקטיביות עם המשתמשים בתוך חלל המבנה, השריר אוסף מידע הקשור לאדם, אשר באמצעותו ניתן לייצר, באופן ישיר, אדפטציה ותגובה, והמחסום הקולי נותר סטטי, כשהאדם החולף על פניו הוא זה שמייצר את הדינמיות הא-לינארית. בבסיס שלושת מבנים אלה מונח תהליך תכנון ייחודי, המבוסס על התנהגות ומידע, המסוגל להגדיר מחדש הקשרים בין המרכיבים האדריכליים הבסיסיים ביותר ואין בו מערכות היררכיות הנקבעות מראש, אלא כאלה המתגלות ונוצרות תוך כדי התהליך, כמאפייני הגחה של המערכת.

עלינו להמשיך ולענות על שאלות ומרכיבים בסיסיים הנוגעים לא-לינאריות כמרכיב מרכזי של מערכות מורכבות. עלינו להמשיך ולהתגבר על השלב המכני ולחקור מהויות עקרוניות של א-לינאריות במושגים אדריכליים מרחביים תלת-ממדיים. רק באמצעות המשך המיזוג וחשיפת ההקשרים המתקיימים בין תפיסות פילוסופיות מדעיות א-לינאריות ושדה עיצוב, נוכל להמשיך ולהרחיב את תפיסת תהליך התכנון, העיצוב והייצור האדריכלי. זאת, כדי להמשיך ולעמוד באתגרים ובמציאות הרלוונטית לעידן שבו אנו חיים.

  • 1. פנחס יחזקאלי ועפרון רזי, העולם איננו לינארי (תל אביב: משרד הביטחון, 2007).
  • 2. כל המובאות המופיעות במאמר בציטוט ישיר תורגמו על ידי המחבר בתרגום חופשי: Klaus Maizner, Thinking in Complexity (New York: Springer, 2007), pp.87-117.
  • 3. שם.
  • 4. Melanie Mitchell, Complexity: A Guided Tour (New York: Oxford University Press, 2009), pp. 3-15.
  • 5. שם, עמ' 3-15.
  • 6. מכניזם של היזון חוזר במערכת מייצר אופרציות תגובתיות ואפשרויות לניתוחים נוספים של המערכת. כך, מידע שנאסף יכול להשפיע על המידע החדש שייכנס למערכת ולייצר הערכה לגבי פעולות עתידיות והתפתחויות של המערכת.
  • 7. Charles Jenks, Non linear Architecture: New Science = New Architecture? (London: AD Willey Press, 1997).
  • 8. Gil Deleuze and Felix Guattari, A Thousand Plateaus: Capitalism and Schizophrenia (Minneapolis: University of Minnesota Press, 1987).
  • 9. Stan Allen, From Object to Field: Field Conditions in Architecture and Urbanism (London: Routledge, 1996).
  • 10. Sanford Kwinter, Architecture of Time Toward a Theory of the Event in Modernist Culture (London: MIT Press, 2001).
  • 11. אנרי ברגסון, ההתפתחות היוצרת (תל אביב: מאגנס, 1975).
  • 12. Bernard Cache, "Towards a nonstandard mode of production" in Patrick Beaucé and Bernard Cache (eds.), Objectile,  Consequence Book Series on Fresh Architecture, vol. 6, Springer, 2007, pp.116-125.
  • 13. Greg Lynn, Animate Form (New York: Princeton Architectural Press,1999).
  • 14. Michael Weinstock, The Architecture of Emergence: The Evolution of Form in Nature and Civilization (London: Wiley, 2010), pp. 27-33.
  • 15. Greg Lynn, Animate Form, (New York: Princeton Architectural Press, 1999).
  • 16. Markus Novak, “Liquid Architecture in Cyberspace”, in: Michael Benedikt (ed.), Cyberspace First Steps (London: MIT Press, 1991), pp. 272-285.
  • 17. שם, עמ' 272-285.
  • 18. Kas Oosterhuis, Towards a new Kind of Building (Rotterdam: NAi Publishers, 2011), pp. 31-54.
  • 19. John Frazer, Evolutionary Architecture (London: Architectural Association Press, 1995).
  • 20. Ronald Snooks, Behavioral Formation (Melbourne: RMIT University Press, 2014), pp. 143-149.

רן שבתי

רן שבתי הוא אדריכל מייסד ומנהל Studio Chimera  המתמחה באדריכלות פרמטרית, עיצוב, תכנון וייצור דיגיטליים במגוון פרויקטים בארץ ובחו"ל. רן מרצה במחלקה לארכיטקטורה בבצלאל משנת 2014 ומלמד קורסים, סמינרים, סדנאות וסטודיו לאדריכלות מבוססת מחשב. לרן תואר מאסטר המתמקד באדריכלות דיגיטלית (M.Arch) מה-IAAC  (Universidad Politectico Catalonia UPC); תואר מאסטר + תזה (בהצטיינות יתרה) מביה"ס לאדריכלות באוניברסיטת תל-אביב; תואר בארכיטקטורה מאקדמיה בצלאל ((B. Arch ותואר ראשון (B.A) בהיסטוריה ופילוסופיה מאוניברסיטת תל- אביב. המחקר של רן מתמקד באופני יישום ותפיסות של אדריכלות א-לינארית, לימוד מכונה ומדע המערכות המורכבות באדריכלות אלגוריתמית. פרויקטים של רן זכו במספר פרסים והוצגו במגוון מוקדים בעולם, ביניהם: MAXII Rome, Venice Biennale.