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數位建築的發展

學生：廖尹榕

指導老師：楊裕富博士

一、前言

隨著時代的進步，人類文明進入到高科技的時代，建築也從三千年前古希臘起所形成的哲學性、藝術性、歷史性、建構性、社會文化性、科學科技性等領域，躍升到由電腦革命所引發的建築數位化。藉由電腦強大的運算能力，設計與想像的距離開始被拉近，建築的形式不再只侷限於垂直水平的線條，而建築師也由傳統的設計思維逐漸解放為數位化的設計表現。數位建築發展至今多時，已呈現多風貌發展，並引導設計教學，在建築實務上也有應用。然而對一般人而言，多數對於數位建築的觀念，僅認為數位建築是一種利用電腦科技，可創造出多變的型體、超炫的外殼、有機型態的建築，突破了傳統建築的幾何形體複雜度與大尺度自由形體精確度之諸多限制，但這些並非即能代表數位建築的全部。而究竟什麼是數位?怎麼數位？數位如何建築？這樣的建築與文化間又有什麼樣的關係存在?本文即是在探討數位建築的發展，以及就數位建築的發展方向與條件來了解什麼是數位建築，並藉由數位建築案例說明數位建築實踐的整合與問題，最後提出數位建築未來方向。

二、建築設計的數位化

１９８０年代後，設計行業因電腦網路資訊普及，人們使用電腦習慣越來越頻繁，而形成許多新興的設計行業。如：遊戲軟體設計、網頁網站設計、電子廣告設計、ｗａｐ站台設計，乃至數位繪畫創作、電子電影、電子動畫卡通 、虛擬畫廊（設計）、人工智慧的進階、電腦輔助設計的進階等等，有些更被視為設計行業的一種。而許多設計相關產業如：空間設計、工業設計、視覺傳達設計也由原本從手工製作、繪圖為主的設計方式成為以電腦化的設計為主。

2-1何謂數位設計

數位設計就是設計運算，在中文裡數位設計偏重設計，設計運算偏重運算（計算機科學、數理邏輯）(楊裕富，2002)。最主要是數理邏輯、資訊科學（計算機概論與人工智慧）、版面設計三樣的融會貫通與融合運用，以電子媒體與資訊流通。狹義的來說，數位設計就是指利用電腦來從事分析、模擬、設計、繪圖並擬定生產計劃、製造程序、控制生產過程，也就是從設計到加工生產，全部借重電腦的助力，來形成工業生產力。

2-2數位建築的定位

建築設計的數位化，就設計者的角度來看，即是建築設計與數位化的技術上的運用。意指凡將各種電腦數位媒材，關鍵性的運用在建築設計的過程中(設計概念、設計發展、細部設計、施工計畫、營造過程等任一階段或多個階段，甚至全過程)，並在機能、形式、量體、空間或建築理念上有關鍵性的成果的建築，均可廣義的視為數位建築。而就使用者的角度來看，數位建築是將最高深的科技，與生活相結合，即以整合虛擬與真實空間的概念，根據「遍佈運算」、「人本互動」、「無形的電腦」三大重點，從人性化的角度，將資訊科技導入建築空間中。在互動式空間設計過程中，將使數位資訊轉化為建築設計的素材。

2-3建築數位化

在建築設計電腦化發展的初期，主要是以電腦繪圖軟體來取代純手工的繪圖方式。由於電腦軟體與技術的快速發展，以及資訊化、網路化、E 化的趨勢，使的數位科技已經從第一代純粹性的運算(Computing) 應用，開始轉變為網路時代的信息溝通 (telecommunication) 。這個階段的設計電腦化，已經有別於傳統的電腦輔助繪圖應用於建築設計的後期階段。近年來，多數的建築設計事務所，漸漸的開始開發電腦在建築設計工作上的用途，從單純的利用電腦繪製各類平面、立面、剖面、細部等二度空間圖面的手法，改為提昇至另一個新的階段。而現今新一代的電腦輔助設計軟體，更是容許建築設計者將數位化工具與技術，運用於建築「設計概念的發展」階段，而不是單純的完稿的功能。形成全面化應用數位工具、數位技術進行建築設計過程，這樣的方式，使得設計者以往無法達成的的建築型態，以及非正交或非線性的造型，迅速的在電腦螢幕上呈現，並激發了建築設計者對於各項可能性的想像。

圖1 布魯熱音樂廳電腦概念模型

 圖2梅氏住宅平面與3D概念圖

三、數位建築的發展與方向

數位時代接軌於設計運動，延續著現代與後現代設計思潮，以增加了資訊的觀點進行切入。順應著資訊的發展，文化、社會、與工作各方面、甚至人與人之間的關係上，因應著通訊技術與電腦的結合，產生急速的變化。這樣的影響與轉變，也逐漸改變原有的生活習性，數位化也開始提供建築的想像空間。數位化的設計表現，使得二十一世紀以來的設計思潮變的多元而富變化，現代設計的核心邁向找尋一套全新的邏輯語言敘述系統，開發對設計思考新的表現形式。

3-1數位建築的發展

1940年代由許多科學家與工程師共同參與，發明了電腦，在當時電腦的作用主要在於數位的運算，稱為數位計算機(digital computer)。隨著電腦技術的增進，1960年代起，電腦的作用發展應用到建築設計思考中，設計者可藉由電腦繪圖的能力來記錄大量「建築圖文資料」。直至1963年電腦更開始具備畫圖的能力，將電腦在繪圖的能力運用建築設計，成為建築中的輔助繪圖用具。也就是我們常聽到的第一代CAD電腦輔助繪圖。

1990年起，電腦在數位影像處理與合成技術日漸成熟，在此時電腦不再全被視為「工具」，而是進一步成為思考與呈現設計意念與施作方式的「媒體」。而1993年網際網路的興起，形成所謂的網路輔助設計或網際設計。這種由網路所形成的網際空間，開始顛覆了我們建築向來以點、線、面等幾何關係構成的空間概念。至1995年起，電腦在自由形體的塑造與施作上漸趨成熟，加上建築的虛擬實境技術也更成熟，許多以往無法想像的空間逐漸被建構出來，甚至能被建造起來，形成虛擬建築與虛擬空間。至今由於數位電子時代的變革，對於電腦在數位時代的發展，更是進一步被稱為是數位性的建築，也就是我們常看到的數位建築一詞(digital architecture)。

3-2數位建築的發展方向

建築全面數位性的發展，對於建築設計、建築工業、建築社會文化、以及建築美學哲學等各層面都有影響。自1989年蓋瑞在「巴塞隆那魚」利用電腦解放建築設計與營建技術的束縛開始，並在另一位大師艾森曼的推波助瀾下，數位建築發展至今，至少有了下列四個明確的發展方向：建築形體的解放（Liberation of Form）、空間概念的演化（Evolving Concept of Space）、人工智慧的設計（Artificial Intelligence of Design）、數位類型的建構（Exploration of Digital Typology）。這四個方向，從1990年代末期至今，讓許多新銳的國際建築師積極創造具有新視野的數位建築(劉育東，2007)。以下將藉由案例說明數位建築的發展，以及實踐的整合與問題

1、建築形體的解放

設計師在設計創作時常會有無限的想像，但經常受到設計媒材及材料與營造技術的限制，而無法將所想的實現出來。數位時代的來臨，建築隨著營造技術與設計媒材的突破產生了變化，帶動了建築形體與空間的一再解放。

表1：建築形體的解放案例

2、空間概念的演化

建築由於必須顧及功能，因此空間概念必須比較單純而且易於建造。自二十世紀末，人類的空間概念，因網際網路的興起而產生變化。網際空間逐漸的與實質空間相並存。加上電腦模擬技術日漸發達，使得以往無法只能憑空想像卻無法建蓋的建物，開始有機會以電腦建造出來，形成虛擬空間。這種數位空間概念不但影響了設計的發展，也顛覆了人們以往對於空間既有的理論。建築的空間概念因而有逐漸豐富了起來。

表2：空間概念的演化案例

3、人工智慧的設計

在以往電腦在設計方面，僅僅是為輔助社記者畫出線條、完成設計稿的工具而已。隨著時代的進步，科技的增進，電腦是否能為建築做什麼？電腦是否能夠自行做設計嗎？開始逐漸成為人們思考的一個方向。美國葛瑞格‧林恩於1999年著作《動性形體》中，提出了「讓電腦自己做設計」的概念，強調如何揚棄手與腦做設計時根深柢固而又不自覺的習慣，以及改以電腦完全自發性的來從事早期設計空間的衍生。林恩將基地環境中包括人口、交通、商業活動等各種因子，轉化為電腦程式中的各項參數，使人工智慧程式可以自動的讓這些因子互相碰撞，並於碰撞的互動過程中，形成一系列連續的空間變化。而每一瞬間的變化，都是符合基地上人口、交通、商業等功能的設計替選方案，建築師可從中選擇一個自己最喜歡或是與自己最不同的方案，然後再繼續完成後半段的設計細部發展。這樣的做法產生了由電腦人工智慧設計前期，再由建築師接手設計後期的新的設計方法。

表3：人工智慧的設計案例

4、數位類型的建構

為了各種需要與方便，人們會將自然物與人造物做分類，而在各種分類中，會形成多個不同的單元，以及各單元間的關係。單元與單元間的組合及關係，形成了建築物的一種閱讀方式與思考方式，稱之為類型（typology）。

數位時代的來臨，建築在空間概念及思考媒材、營造技術等都產生巨大變化，空間定義可能不明且虛擬，如：牆可能不再只是牆；地板也可能不再只是地板，以往的「單元」定義與界限已逐漸模糊，而彼此間的「關係」則更是混雜。荷蘭的團體NOX，曾提出「織品構築」的理論，認為過去的建築所建立的一套單元與組合方法（建築領域稱之為構築），應在數位時代中，由剛轉柔，如同絲織品般。其方法均由柔性的「單元」與「組合」方式出發，形成新的建築。這樣的變化，是否影響了以往人們對於建築類型的概念？是否數位建築不需要類型？還是數位建築也會像其他概念一樣具有數位建築的類型？又或者是數位建築自有另一套建築的數位類型？這個問題不僅涉及設計單元，也與營建過程與方法有密切的關係，同時還讓很多新的感應科技與無線通訊科技（也稱為人機互動）能更進一步融入建築，所以是數位建築未來發展的重要方向之一。

表4：數位類型的建構案例

建築師在設計時，常常會使用困難的媒材，來呈現簡單的設計內容，以便能維持著建築專業知識的權力，而多數人不易看懂設計圖，看模型也常會產生不同空間感的假象。因此數位建築除了上述四個具體的發展方向外，在建築知識普遍化與專業化上等問題，也是一個值得探討的方向。另一方面，數位建築的發展，除了思考形式與空間的解放外，數位媒材也提供了建築師本身以及一般人，能夠十分清楚掌握空間的數位呈現媒材。這些數位呈現媒材的快速發展，到底會更強化建築師長期壟斷建築知識的條件，或者有助於建築師本身與一般人理解建築設計，也是值得在未來內持續觀察(劉育東，2007) 。

四、數位建築的未來展望

電腦科技的技術不斷在日新月異，人們日常生活中隨著這樣的變化也不斷的在改變，數位設計相關產業逐漸充斥於生活當中，如：智慧型家電、多媒體廣告設計等，甚至到功能性機器人、智慧型住宅的研發都已漸漸開始形成。但隨著全球性的經濟蕭條所造成社會消費力驟降，人民開始對於額外消費品較為精打細算，朝向必需品或物美價廉者等日常生活基本層面的消費。這樣的現象，有時會造成人們對於高科技的產業的銷量可能會減低，並可能導致產品的待滯的恐慌。然而數位設計的發展突破與創造了設計新的可能，數位建築的發展，就像是提出一個新觀念、新生活的構成思考，創造出另一種的思考方式。對於台灣目前的設計產業中，幾乎全已進入數位化的生產時代，以高效能、高思維方式創造當代時期的產業設計，嘗試著藉由數位化來對設計技術層面、表現形式等的突破。數位化的產生，使得設計再溝通上不在是問題，傳達上也能更加深入不在只是表面化。藉由數位化設計運動發展的了解與匯整，我們仍可以推測出設計運算在未來的生成地位，設計的數位化讓設計產業透過設計運算平台來輔助當代設計產生更深遠的國際觀。

五、結論

現今電腦及網際網路已成為人們生活的必需品，而數位化也已在各個領域被廣泛的運用，電腦已成為數位化必須使用的工具。同樣的，建築設計的領域中，電腦也已成為不可缺乏的工具。由早期電腦做為只是輔助用的製圖工具至今演變為可以進行對建築虛擬表達，甚至發展到可以輔助設計者進行設計，藉由互動式的整合操作，使得成果之豐碩，雖然目前仍有許多成果僅在研究發展的階段，其技術雖已較為成熟但仍然還為能充分的運用。但若是數位化在建築設計中藉由設計者及使用者兩向度的切入，由數位建築、資訊建築兩種不同的概念發展及成果相並行、相結合，或許能使得數位化更加的完整、完善。

參考書目

1、邱茂林，2003，設計運算向度，田園城市文化出版社。

2、彭慶東，2004，數位媒體設計之趨勢探討。

3、楊裕富，2002，設計領域技職教育的知識與技術體系(一) 。

4、楊裕富，2002，設計電腦化議題。

5、劉育東，2004，數位建築多樣性，田園城市。

6、劉育東，2007，數位建築與東方實驗，天下遠見出版股份有限公司。

圖片來源

1、劉育東，2007，數位建築與東方實驗，天下遠見出版股份有限公司。

2、準建築人手札http://www.forgemind.net/xoops/modules/news/print.php?storyid=593

3、數位建築發展與應用http://g9733713.pixnet.net/blog/post/23624908

4、藝術家這麼說http://www.ylib.com/art/artist/200211/artist01-11.html

5、藝術國際http://review.artintern.net/html.php?id=2188

6、設計電腦化-數位建築脈絡http://140.125.151.167/g9733718/g-2.htm

7、ART218+BBS http://www.art218.com/bbs/thread-48177-1-15.html