Основные принципы архитектурно-бионического моделирования

Общее понятие модели в архитектурной бионике

В.А. Штофф пишет, что слово «модель» произошло от латинского слова «modulus», что означает: мера, образ, способ и т. п. Его первоначальное значение было связано со строительным искусством.

Обычно понятие модели употреблялось для обозначения образца, прообраза или вещи, сходной с другой вещью. Сейчас модель употребляется в качестве научного понятия в математических, технических, естественных и социальных науках, в искусстве, архитектуре, бионике, кибернетике и т. п.

Процесс моделирования связан со спецификой научного мышления, не отрицающего объективных законов существования мира. В живой природе имеет место самомоделирование живых видов, являющееся в большей мере выражением законов живой природы, но оно не абсолютно, учитывая все прогрессирующее вмешательство человека в жизнь живой природы.

Объективно процесс моделирования возникает и используется в трех направлениях мыслительной и практической деятельности человека.

Первое направление использования моделирования — выражение одной теории через другую, которая обладает структурным подобием (изоморфностью) по отношению к первой, что, например, характерно для абстрактно — математических методов моделирования.

Теория архитектурно — бионического моделирования также изоморфна по отношению к общей теории моделирования, поскольку она интерпретирует структурную схему общей теории моделирования и пользуется ее основными понятиями. Ей мы будем следовать и в нашем анализе, вскрывая, однако, специфику архитектурно — бионического моделирования и конкретизируя его в профессиональном аспекте.

Весь процесс архитектурно — биологического синтеза (гармоничного соединения законов формирования архитектуры и живой природы), осмысливаемой теоретически, также есть процесс изоморфного моделирования — сопоставления и нахождения «точек соприкосновения «между биологической и архитектурно — бионической теориями, отражающими объективные процессы, происходящие в живой природе и в архитектуре. Изоморфна теория архитектурной бионики и по отношению к общей теории бионики: первая моделирует общие законы второй.

Второе направление использования моделирования — отражение в мысленной или физической форме объективной реальности. В этом значении модели применяются в архитектурной бионике, например на стадии воспроизведения биологических объектов, что является лишь первым этапом архитектурно — бионического моделирования и называется биологическим моделированием.

Еще в древности развитие науки и философии сопровождалось созданием наглядных картин, образов действительности, воспроизводящих явления в космосе или микромире (модель Птолемея, показывающая вращение «мира» вокруг неподвижной Земли; представления Демокрита, Эпикура об атомах, их круглой или крючкообразной форме и т. д.). Такие модели отличаются от математической формализации явлений тем, что они стремятся раскрыть действительность в ее же готовых формах, хотя такие модели не лишены абстрактной формализации и не свободны от субъективности мышления.

Третье направление использования моделирования предполагает изображение одной области явления с пoмощью другой, более изученной, привычной, легче понимаемой. Например, физики ХУШ в. пытались изобразить оптические и электрические явления посредством механических, или сравнивали электрический ток с течением жидкости по трубам, строение атома со строением солнечной системы и т. п. Такое направление моделирования сливается с понятием о физической аналогии. Поэтому подобные модели часто называют моделями — аналогами (или аналоговыми моделями), независимо от того, воображаемые они или реальные.

Указанные направления моделирования и их смысловые значения можно представить в виде двух групп моделей: моделей научного представления mi, обозначающих конкретный образ изучаемого объекта или объектов (атом, молекула, хромосома), в которых отображаются реальные или предполагаемые свойства, строение и другие их особенности, и аналоговых моделей.

Этих двух групп моделей для решения научных и практических задач бионики явно недостаточно. Задача бионики синтезировать два явления — живую природу и технику, а архитектурной бионики — живую природу и архитектуру. Поэтому появляется необходимость включения в обиход третьей группы — синтетических моделей (СМ).

Если рассматривать применение указанных трех групп моделей (M 1, M 2 и СМ) в архитектурной бионике на фоне проводимых научных исследований (которые нельзя отождествлять с процессом моделирования), то получится следующая картина.

Схема 1. Структура моделирования.

7 — модели; 2 — проектные (предвещественные); 3 — идеальные (мысленные); 4 — эскизные; 5 — проектные задания; 6 — технический проект, рабочие чертежи; 7 — вещественные (материальные); 8 — образные (иконические); 9 — знаковые (символические); 10 — смешанные (образно-знаковые); 11 — изобразительные; 12 — действующие, функционирующие; 13 — смешанные; 14 — гипотетические модели: модели — аналоги (модели памяти), модели идеализации (общие представления), формально-структурные модели, рисунки; 15 — функциональные отношения: логико-математические структурные модели взаимосвязи функции, формы, экономики; технические и др.; 16 — схемы, графы, чертежи, графики; 17 — формально-геометрические подобные модели, афинные преобразования, плотные упаковки, макеты, муляжи, слепки с форм природы; 18 — физически подобные (конструкция, материал, организация пространства), функционально-подобные (механические изменения пространства, обмен энергии — влаго-газообмен, авто регуляция биохимического режима, инсоляция), живые модели, комплексные синтетические модели; 19 — исследование и изображение отдельных связей, геометрия и конструкции (закономерности тектоники), формы и размерности (пропорции), функция и формы (симметрия, асимметрия, ритмы) и др.

Обращение к живой при роде происходит на основе знаний архитектурной проблематики и сводится к изучению общих закономерностей развития живой природы, ее форм и технических средств с целью отбора полезных явлений для архитектуры. Сам процесс отбора неизбежно сопровождается умозрительными, а в необходимых случаях и другими видами предварительного моделирования (математического и т. д.) — этап «бионического «моделирования.

Выявленные закономерности или отобранные средства и формы живой природы подвергаются дополнительному, более точному анализу и моделированию, например форм живой природы с целью проведения экспери ментов. Здесь же могут быть использованы модели научного представления (Л / L), а также аналоговые модели в том смысле, как их понимают в общей теории моделирования (М 2).

Переход к архитектурно — бионическому моделированию осуществляется на этапе решения собственно архитектурных задач — вначале в принципиальном виде (например, моделирование какого-либо типа форм, потенциально способных участвовать в решении архитектурных задач), а затем на предпроектной стадии, в типологической форме (например, покрытие для бассейна, высотное здание). Этот этап моделирования можно назвать синтетическим (СМ).