摘要：今天的美學已發展成為一個開放的體系，人們可以從不同層次，不同角度，不同途徑去研究發現它。既可以是哲學的追問，也可以是歷史的考量，更可以是科學的發現。本文把建筑美學擺在科學發現的位置上，從技術美學角度對其加以分析，研究建筑的材料、結構、功能、形態和建筑審美的關系，研究技術因素對它們的作用，從而揭示數字時代人們在創造和感受建筑的美的活動中所遵循的規律，把握數字時代設計理念的更新與發展。
　　關鍵詞：數字時代，建筑形態，建筑美學
　　眾所周知，建筑是一種三維空間藝術。但長期以來，建筑師的設計受制于二維的繪圖工具：繪圖板、圓規、三角板和丁字尺。建筑師對三維空間、形式的想象力無論有多豐富，都必須將其設想轉化為二維的圖形信息──即繪制成建筑圖紙，傳遞給建筑構件制造方和建筑施工方，最終建筑才能在三維世界中得以實施。數字時代計算機技術給建筑師的設計手段帶來了革命性的影響，給建筑形態帶來巨大的變化。目前對于數字時代建筑形態的研究已有相當數量，總的可以歸納為三大方面，即新材料——新形態、新功能——新形態、新思維——新形態。本章將在這些研究成果的基礎上，從計算機在建筑設計中發揮作用的發展促進建筑形態變化的角度，總結數字時代建筑形態的特征。
　　1從傳統手工時代、機器化大生產時代到數字時代
　　在手工生產時代，建筑形態呈現出手工產品形態，建筑形態的最大特點就是作品本身具有一定的藝術表現力。傳統建筑建造技術相對簡單、技術發展相對緩慢。各種建造技術、技巧很大程度上建立在直接經驗和直觀感受基礎上，這些純熟的技巧都可以看作是一種藝術。此時，技術與藝術天然的融為一體。
　　機器大批量生產時代初期，工業設計和手工制作徹底分離，建筑形態失去了了傳統手工作品那種與生俱來的藝術氣質。“需要一群有廣泛全面文化素養人員，既精通實際操作和機械方面的設計，又精通理論和形式創造方面的規律。”對于傳統的教學方法——把公認為典范的作品當作樣本來模寫學習，通過大量的表象的積累，進而學會變通的本領，在新的生產時代下得到了全面的更新。1919年德國包豪斯把基本造型、結構練習，以及構成課教育作為形式創作方面的基礎訓練科目，進行幾何形態、體積、色彩與設計的研究，形成了全新的形態構成原理。構成是現代設計的基本方法，受認為物質是無限可分的現代物理學，系統論的現代方法學等近現代理論的影響，設計領域形成新的思想。新思想認為把各種事物分析為基本因素，再找出新的連接關系是創造性思維的關鍵，這種思想和方法就是構成。所謂構成就是將要素進行組合。構成的建筑設計方法適應了現代工業生產方式，迅速普及到世界各地，使建筑與城市的形態發生巨大的變革。
　　如果說現代建筑產生于工業技術的迅猛發展的社會大背景之下，并且蓬勃發展了一個多世紀，那么今天種種跡象表面歷史正在展開新的篇章：計算機技術的突飛猛進正在建筑設計、制造和建造領域掀起新的革命。在新的技術推動下新的思維不斷涌現，建筑形式發生更大的變化，其未來的發展深度和廣度非我們目前能夠把握，這里旨在整理目前日漸清晰的脈絡。
　　2計算機輔助設計時期的建筑形式的特征
　　2.1數字時代早期人們對計算機的使用僅僅限于過程性的工作之中，其作用主要表現在繪圖、儲存圖紙和技術分析兩個方面。計算機在建筑師眼里更多的被看作是設計的輔助手段，如繪圖、儲存圖紙信息、技術分析；在構思創意方面它是不適用的。計算機對于建筑師來說主要解決了如何將頭腦中的構思表達出來，或者利用計算機完善建筑師的構思。F•蓋里是最早關注利用計算機作為設計手段的建筑師之一。他本人甚至不會使用計算機，計算機對他的幫助是將他的構思草圖精確的轉變為物理模型，以及作為建筑技術分析的手段。
　　隨著計算機在三維輔助設計上的發展，人們開始利用計算機致力于新的建筑形態的探究。如利用數碼技術對傳統建筑空間加以變異，改變建筑的圍合界面達到解放建筑形體的目的。仍以F•蓋里的設計方法為例，建筑在設計之初建筑師已經形成了意向造型如徒手草圖、工作模型等，設計結果是對雛形的修正、完善和具體化。F•蓋里的團隊還對快速定型技術進行實驗，模型、模型的局部都由數字模型中制作出來，通過這種方式明顯顯示出了數字信息準確性高的優勢，因為成果模型要直接用材料制作產生，將計算機用于創作過程模型的混合型創作方法使成果模型的精確性得到了數字技術的補充。圖1說明的是F•蓋里事務所經典的設計流程。
　　
　　圖1F•蓋里事務所設計流程
　　資料來源：朱濤，《計算推進建筑革命》•新地產，2/2004
　　如本章開頭所述，在計算機輔助設計時期，建筑形式變化呈現出兩種趨勢：
　　第一種趨勢是建筑形式復雜化，與傳統建筑形式相比顯得比較隨性，如美國麻薩諸塞州麻省理工學院斯塔特中心。設計師F•蓋里曾說，“如果你按賦格曲的秩序感、結構完善性和正統的定義出發來理解我的作品，你就會陷入完全的混亂。”
　　第二種趨勢是建筑的外形并不復雜，但它的某些技術分析的手段離不開計算機。如在波士頓大學的一個天窗設計中，傳統的媒介就無法滿足其幾何復雜性的要求了。它橫跨一個天井并在一幢新的矩形建筑物和現存的回旋鏢形建筑之間投下陰影。設計中Ericson說：“為了橫跨不同的建筑物，天窗不得不在每一個維度上都進行扭曲。幾何形式過于復雜，就是沒法組合到一起。”最后，在MicroStation軟件的幫助下，Ericson用十余種不同的方式天窗構造進行研究，而結果看起來出奇的簡單。它類似一個金屬網格，而不象是一種多向交叉的結構系統。在陽光明媚的日子，網格架會在天井庭院的墻壁和地板上投下陰影。利用專業軟件的太陽光源定位功能，能夠通過建模的構架直接投射陰影，產生一系列陰影透視。“這些研究幫助我們理解自己究竟需要怎樣的表面裝飾，以及我們能在多大程度上用陽光裝飾空間。”這樣，對光線的研究就如同構造幾何形式一樣，成為設計的判斷依據。
　　案例：水上展覽館WaterPavilion
　　1993-1997年荷蘭NOX
　　計算機作用：形態生成、結構計算、構配件定制等；建筑形態特征：有機化；
　　
　　該項目由荷蘭運輸部、公共工程部、水利資源部共同委托，位于荷蘭西南部的一個人工島嶼上。這一建筑是娛樂性的多媒體展覽建筑，用以展示和說明建筑、交互式媒體技術和其他高科技之間共同工作的狀況。設計人員用三年多的時間，將項目設計成集建筑、展覽與環境為一體的巨型交互裝置，用以說明建筑設計、交互式多媒體和信息技術與人之間的相互交織關系。
　　水展館(WaterPavilion，1997，圖2)是NOX事務所實現的第一個“液態建筑”。NOX認為現在的世界，語言、性別以及身體都體驗到外界的流動化，信息以混合的形式滲透到所有的形態中去。NOX把液體理解為可以變化的實體，以顯示它的中性和方向性，外界的影響和內在的結合力形成它的有形狀態。
　　在某種意義上，展覽館是一棟“聰明”的建筑，有著自身的內部邏輯和感覺能力，會對參觀者的行為活動做出反應，以達到與參觀者互動交流的目的。設計利用先進的動畫軟件和模擬軟件構造了一個復雜的結構模型，整個結構由相互交織的16根樣條（spline），半圓形和橢圓形的可伸縮鋼制截面沿著樣條構成蠕蟲狀的建筑。這些樣條不是一般構成曲面的固定軌跡，而是活性的、具有反應能力的樣條，樣條按照預先編制的程序統一變形，并由此帶動建筑內部空間發生變化，地板、墻面和天花板無縫地聯合在一起，沒有明確的界限和水平、垂直面之分。在室內，經過精心定位的感應器與一排65米長的聲控藍燈相連，室內地面隆起地帶的燈光和聲像會隨著來訪者的運動不斷地、有節奏地發生變化。因此，在這個建筑中，來訪者始終處于有方向的不平衡狀態，人們需要依靠人體的運動神經系統和觸覺本能來保持平衡。
　　2.2由“計算機輔助設計”到“計算機設計”是指上個世紀90年代計算機技術飛躍發展，隨著影像處理、電腦仿真和動畫能力的日趨健全，計算機在許多領域已經不再是“工具”，而成為思考和呈現設計理念與操作方式的“媒介”，成為了設計師大腦的延伸。正如DouglasGarofalo所說的：“先進的建模軟件影響了建筑師的視野——他們提示我們應該在設計中解決哪些問題，以及如何能夠建造得更加精確。”
　　此時的計算機軟件已經決不僅僅局限于造型的推敲和設計效果的再現，CATIA、eifform、L系統、（圖3）細胞自動控制、遺傳算法等其他科研領域的程序被借用到建筑領域，用來產生嶄新的形式。例如eifForm軟件就是一種優化生成的計算機程序，它可以在保持結構有效性的同時增加、刪除或修改原始點及其連接性。通過在設計無規則部位的無規則反復運用，該軟件可以確定無限的結構形式，生成的結果可以通過一種名為“模擬退火”（SimulatedAnnealing）的優化技術來測定其性能，并選擇接近最優的一個。應用eiForm軟件可以設計所有的單層網架結構的整體形式，還可以用三角形將其分解成結構原件和節點，并最終確定每一元件的尺寸。它還可以不斷反復修改設計，改進已有結構的性能。

　　圖3CATIA、L系統
　　它同時考慮眾多不同因素的影響，如結構的有效性、材料的經濟性、構件之間的協調與美觀，同時滿足結構可行性的限制。由于該軟件隨機的本質，任何初始條件都可以產生多樣化的，品質一致的設計。
　　計算機設計時期計算機技術對建筑業影響主要表現在兩個方面：一個方面就是計算機在一些新興的幾何學中的應用，促使了建筑師對歐幾里德幾何學統治地位產生了質疑，引發先鋒建筑師對非線性建筑形式的探索；另一方面是指計算機推動了復雜學科的興起，改變了人們的時空觀和自然觀念，從而開闊了人們對建筑的認識。
　　有關學者對于數字時代的建筑形式發展趨勢有兩支并行但時有交叉的新形態走向，這二者都與當代科學技術的發展有著密切的關聯，尤其是借助計算機的強大能力來發展形式和輔助設計：
　　其一，是以非線性的建筑形態為特征，其主要理論來源于分形幾何、拓撲數學和復雜科學理論的研究，其常用的折疊、分形、自相似、奇點等概念直接來源于這些學科。同時，這股潮流還與法國哲學家德勒茲的理論有關，并經由德勒茲與萊布尼茨和伯格森的學說產生關聯。
　　其二，是受有機形態啟發，具有仿生、擬態的手法特征。這種仿生的自然形態建筑不僅在表層形態上借鑒自然界事物的形象，更在設計理念的深層結構中考慮了人與自然的關系。
　　這一階段歐、美、日都涌生出一大批建筑師和建筑團體。和前一階段建筑師及其作品相比，他們無論在構思、設計還是建造階段對于計算機的依賴更加強烈，甚至試圖將設計過程更多地轉化為計算機的自動運算，從而盡量減少主體的預設和干預，獲得一種隨機的、動態的形式結果。FOA每次介紹方案時都以“我們和FrankGehry不同”作為開場白。雖然FOA與F•蓋里都有非線性的建筑形式特征，但從設計的理念來看，前者更多的是把建筑看作一種雕塑，評判的標準也基本上是傳統的建筑法則；而后者是一種面向過程的動態設計方法。他們將關于基地的數據、建筑的技術要求、委托人的要求等等一一輸入他們的計算機，并且看會發生什么。他們試圖忘記自己正在完成一座建筑，尋找一種沒有預設的狀態。FOA認為把草圖作為設計的開始具有很大的局限性。因為“當你畫草圖的時候，常會依賴于腦海中的虛擬的記憶，但只有當你忘掉這些的時候，你才可能給自己一個驚喜。”
　　
　　3傳統美學原則的局限
　　數字時代建筑師常常會拋棄傳統的美學標準，代之以一種光滑、柔軟、變形的美學價值取向，以至新的建筑形態通常表現為光滑的表面、復雜的曲面，柔軟的水滴般的形體，拉伸的表皮等等。他們一般由折疊、軟體、變形的盒子(flolds，blobs，morphedboxes)等構成。其中，軟體的建構(blobconstructions)可以從凱斯勒(FrederickKiesler)、勞特訥(JohnLautner)、伏勒(BuckminsterFuller)這些先驅者一直追溯到蓋里，以及善于軟體建筑構的年輕一代人(blobmeisters)，包括格雷格林(GregLynn)、噶羅伏婁(DougGarofalo)、司考特(IwamotoScott)、Jakob+MacFarlane，Kolatan/Macdonald，威廉•馬斯(WilliamMassie)、SHOP、UNStudio等等。蓋里設計的西雅圖體驗音樂工程(ExperienceMusicProjectinSeattle)曾被約瑟分•羅薩(JosephRosa)當作21世紀軟體建構的代表，而把埃森曼1997年設計的Staten島藝術與科學學院作為折疊建筑的代表。由于傳統審美原則諸如比例、尺度、色彩、均衡等已經無法對新建筑的全面評價，這些建筑形式給人們留下難于理解的印象。
　　新的時代呼喚新的審美法則，當代包含建筑藝術在內的藝術界隱含著一個強烈的愿望，即希望再有統一的審美理論把紛繁復雜的藝術現象重新納入到一個新的原則下。新的法則的建立無外乎兩種可能性，一種是在傳統美學法則下發展而來；另一種是拋棄傳統美學原則另起爐灶。無論是哪一種，在數字化的社會背景下都將打破原有的標準，建筑形象的創作不必再刻意追求依據。功能、環境、歷史文脈可能是形象產生的源泉，也可能不是。重要的是建筑最終是否使人產生審美愉悅，也正是這種情況，使建筑師的創作獲得了更大的自由。