有一天，建筑會自造？

文/薩里·卡林（Sari Kalin）

有一天，建筑會自造？

文/薩里·卡林（Sari Kalin）

計算機改變了我們設計建筑的方式，但卻沒怎么改變我們組裝建筑的方式。如果可以用信息編碼材料并采用讓它們自己組織的設計，會發生什么呢？“我們總是認為材料既愚蠢又冷漠，”蒂比茨說?！拔覀儽仨殢娖人鼈內ピ撊サ牡胤?，必須告訴它們該怎么做?！彼箘P拉·蒂比茨（Sari Kalin）是麻省理工學院建筑系的研究科學家。他有個不同的觀點：“材料可以做決策，可以獲得信息，可以作出反應，可以有活性?！?/p>

蒂比茨說，這個想法不是讓建筑工人失業，而是指在智慧材料的幫助下，人類、機器和材料可以分別在自己最擅長的領域工作：“你可以問，人類擅長做什么？我們擅長創造，我們擅長做決策。機器擅長做什么？它們的優勢在于重復性和精確度。材料擅長做什么？響應性、順從性和轉化能力。”

蒂比茨的研究關注被他稱為“智慧組裝”的工作。智慧組裝包括了兩個關系密切的概念：智慧材料和自組裝（self-assembly）。智慧材料（有時指那些可編程，可重構和可轉化的材料）可以對光線、水，甚至是聲音等環境因素作出反應——改變它們的形狀或物理性質。讓材料改變形狀的指導原則本身就存在與材料中。自組織材料同樣在面對外部刺激是根據內在的性質作出反應。但這些材料是分開的部件，需要在按照預定程序結合之前首先找到自己的同類。

在材料科學、合成生物學和生物醫學領域，這兩個概念都不讓人感到陌生。比如像DNA這樣能迅速自組裝、復制和修復的復雜自然系統可以快速地復制30億個堿基對。如果在建筑環境尺度上也可以模擬和采用類似的原理，就能極大地節組裝時間。這些大尺度系統包括帶有數百萬個部件的大型建筑，或是像宇宙飛船這樣帶有250萬個部件的運輸系統。“區別我們和同一領域其他實驗室的，是尺度，”蒂比茨說?！八麄冴P注的是人類的尺度，我們是工業尺度?！?/p>

蒂比茨到目前為止最引人矚目的工作是4D打印。他和3D打印機制造商Stratasys和3D設計軟件開發商Autodesk合作，在2013年研發出了這一技術。整個過程建立在多材料3D打印的基礎上，并且使用隨時間改變形狀的特殊材料——也就是第四個維度。在2013年的麻省理工EmTech世界新興峰會上，他用一段普通的、可以彎折的黑色塑料條做了演示。把塑料條扔到魚缸的水里后，它就自己折疊出“M-I-T”三個字母，另一段塑料條折成了一個圓筒。為什么會這樣？因為每條塑料都由兩種材料制成：遇水會伸展的白色核心，以及較為堅固的黑色外殼。在打印材料的時候，可以為兩種材料“編程”出不同的厚度，在遇濕后塑料條就會折疊處特定的角度。在另一個演示中，一塊平板在浸入水中后卷成了筒狀，而一條50英尺長的材料在被投到麻省理工體育館的游泳池里后，在1小時內沿著長度方向折疊了75次。

蒂比茨的工作未來會是什么樣？“4D打印和3D打印相似，在短期內可能主要會應用在較小的物體和項目上，而不會應用在建筑尺度上，”Autodesk的副總裁和耶魯大學的講師菲爾·伯恩斯坦（Phil Bernstein）說?！暗矣X得這個想法會在更大尺度的項目（比如建筑）上進展迅速，以后可能可以在人或機器人不適合的情況下建造建筑?！崩?，一個“自我產生”的4D建筑計劃可以在偏遠地區、危險環境或不適合建筑工具或人類的地方被證實有用。

蒂比茨經常被問到自己的工作是否有一天能創造出適應環境條件的建筑，或是減少勞動力的消費電子設備產品。但是蒂比茨更愿意關注制造新物件的日常工作，并以此檢驗自己的想法。他還在和業界合作伙伴一起開發一些近期的應用。他的實驗室使用一臺3D打印機、一臺計算機控制的切割機CNC router，以及一臺激光切割機，每天可以制造出5到10個原型產品?！懊總€人都有好想法，”蒂比茨說。“但如果你沒有把它實實在在地制造出來，就無法證明任何東西。”

來源:MIT科技評論