參數(shù)化設(shè)計與公共雕塑藝術(shù)關(guān)系研究

文/鄒鋒、曾紹庭 by Zou Feng、Zeng Shaoting

（北京工業(yè)大學教授、北京工業(yè)大學藝術(shù)設(shè)計學院教師）

后工業(yè)時代，以信息數(shù)字范式為背景，藝術(shù)設(shè)計和計算機技術(shù)的結(jié)合，將設(shè)計師與藝術(shù)家直觀的設(shè)計思維和藝術(shù)概念從形態(tài)和功能體現(xiàn)出來的傳統(tǒng)設(shè)計過程，轉(zhuǎn)變?yōu)槭軘?shù)學、物理運算支持的工程設(shè)計的創(chuàng)新流程，這種數(shù)字技術(shù)與設(shè)計及藝術(shù)的結(jié)合，即參數(shù)化設(shè)計（Parametric Design），它是一種將設(shè)計思維和數(shù)理邏輯結(jié)合起來的計算設(shè)計（Computational Design）方法，也是一種自下而上、自組織的生成式設(shè)計（Generative Design）方法論。參數(shù)化設(shè)計的參與性、可控性、多樣性和逆向可調(diào)節(jié)性等特點，使參數(shù)化設(shè)計成為藝術(shù)創(chuàng)作的新的方法和手段。

公共雕塑不僅是城市的象征，更是城市文化魅力的體現(xiàn)，是當代公共藝術(shù)的重要載體。隨著城市化進程的快速推進，城市更新和新建導致大量公共發(fā)展空間的出現(xiàn)。為了營造一種共同的文化，提升空間的文化氛圍，公共雕塑受到了熱切的需求。目前我國公共雕塑的設(shè)計理念和小型雕塑的普及，與西方等發(fā)達國家相比存在差距，傳統(tǒng)的雕塑制作方式已經(jīng)越來越不能滿足現(xiàn)代社會市場需求的效率化、個性化、多元化特點。

一、參數(shù)化設(shè)計的發(fā)展

1.數(shù)字化設(shè)計理念

“數(shù)字化”一詞源于美國麻省理工學院的尼古拉斯·內(nèi)格羅蓬特(Nicholas Negroponte)教授撰寫的《Being Digital》。經(jīng)過幾十年的研究，數(shù)字技術(shù)得到飛速發(fā)展，在社會各個層面都產(chǎn)生了影響，尤其是在設(shè)計領(lǐng)域具有更大的發(fā)揮空間。參數(shù)化設(shè)計以數(shù)字化設(shè)計為基礎(chǔ)，并作為其發(fā)展過程中的一種類型，在當代藝術(shù)與設(shè)計中發(fā)揮著重要作用。參數(shù)化最初出現(xiàn)在現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計中，強調(diào)輸入和輸出之間的對應(yīng)關(guān)系。參數(shù)化設(shè)計更側(cè)重于參數(shù)關(guān)系的建立，而不是所輸出的設(shè)計形式。參數(shù)化設(shè)計作為一種創(chuàng)新高效的設(shè)計思維，對傳統(tǒng)的設(shè)計方法有著巨大的意義。

2.非線性設(shè)計

“非線性”是相對于“線性”的概念而出現(xiàn)的，非線性系統(tǒng)表示變量的變化既不均勻也不成比例，自變量之一的微小變化將轉(zhuǎn)化為因變量的突變。由每個變量和元素組成的整體性能不等于簡單疊加。各個子系統(tǒng)相互獨立又相互滲透，相互協(xié)調(diào)又相互制約，因此系統(tǒng)中存在不確定性、隨機性和偶然性。

“線性”更類似于一種簡單的、有先后順序的思維方式，線性是穩(wěn)定的、帶有確定性的一種有規(guī)律的存在，而“非線性”則代表某種不穩(wěn)定的、帶有不確定的無規(guī)律的事物。非線性的背后是事物的復(fù)雜性，這種復(fù)雜性更貼近真實世界的本來面目。

3.參數(shù)化設(shè)計研究動態(tài)

圖1 扎哈.哈迪德事務(wù)所參數(shù)化3D打印公共雕塑作品Thallus

圖2 “云層”參數(shù)化公共雕塑

參數(shù)化設(shè)計技術(shù)發(fā)展于90年代中后期。最初的研究始于一些建筑學院，例如哥倫比亞大學建筑學院、英國建筑協(xié)會建筑學院、麻省理工學院建筑學院等。該技術(shù)由一些年輕的新銳建筑師和設(shè)計師探索和掌握，應(yīng)用于實際項目。SOM、NormanFosterFirm等世界著名建筑事務(wù)所開展專項研究，并獲得了大量有影響力的作品，其中最具代表性和影響力的建筑師是扎哈·哈迪德(ZahaHadid)。2010年扎哈·哈迪德事務(wù)所的合伙人帕特里克·舒馬赫提出了“參數(shù)化主義”的概念，將參數(shù)化設(shè)計的一系列理論與方法向世人普及，也正是在這一時候扎哈·哈迪德以及她的事務(wù)所被推向風口浪尖，成為當時設(shè)計界以及建筑界最為炙手可熱的話題。時至今日，扎哈事務(wù)所仍然活躍在參數(shù)化設(shè)計以及數(shù)字設(shè)計領(lǐng)域的前沿地帶，圖1所示為扎哈事務(wù)所創(chuàng)作的公共藝術(shù)3D打印作品。

二、參數(shù)化設(shè)計在公共雕塑藝術(shù)中的應(yīng)用

參數(shù)化設(shè)計是一種新的創(chuàng)作方式，也是藝術(shù)家的創(chuàng)造性思維工具。在參數(shù)化建模過程中，創(chuàng)作者會看到自己形狀的每一步，這對于某種形式的建立來說是高效而直觀的。參數(shù)化設(shè)計使建模過程變得更具交互性，為創(chuàng)建結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜的雕塑提供了便捷的方法。比如2014年美國新奧爾良市，一個13人的藝術(shù)團隊創(chuàng)作了雕塑“云層(Cloud Formatins)”（圖2），這件作品可以說是的一個徹頭徹尾的參數(shù)化雕塑作品。從初稿到最終結(jié)果，都是由參數(shù)化軟件設(shè)計并實現(xiàn)的。平面曲線作為初始參數(shù)引入?yún)?shù)化設(shè)計軟件，這些曲線可能是光變化的來源或風的流動方向，這些參數(shù)化曲線是生成的地圖“云”形狀與環(huán)境相互作用形成的。

與參數(shù)化設(shè)計緊密相關(guān)的數(shù)字化制造方式便是3D打印，它是基于數(shù)字建造技術(shù)的快速原型制作方法。其制造過程是將搭建好的三維模型逐層分割成截面，然后通過3D打印機逐層立體化。3D打印技術(shù)在國外雕塑設(shè)計中得到了廣泛的應(yīng)用，傳統(tǒng)的雕塑設(shè)計包括很多方面的人工成本，其制作鏈條也非常復(fù)雜。但通過3D打印技術(shù)硬件和軟件的結(jié)合，藝術(shù)家可以通過使用計算機和高精度3D打印機來完成許多方面的工作。進而，當計算機生成參數(shù)化的數(shù)字虛擬模型時，設(shè)計師可以打印出不同體積的實體模型，以滿足不同雕塑創(chuàng)作項目的需要。藝術(shù)家Michael Rees和Richard Dupont創(chuàng)作的3D打印雕塑（圖3），聳立在紐約曼哈頓的哥倫布區(qū)，與傳統(tǒng)的公共雕塑不同，它們是由3D打印機制作的藝術(shù)品。

三、參數(shù)化設(shè)計與公共雕塑藝術(shù)的關(guān)系研究

1.藝術(shù)創(chuàng)作與參數(shù)化設(shè)計的關(guān)系

清華大學美術(shù)學院的邱松教授基于“設(shè)計形態(tài)學”理論體系，將以參數(shù)化設(shè)計為核心的數(shù)字形態(tài)界定為“第二自然”的人工設(shè)計形態(tài)。以雕塑為代表的藝術(shù)創(chuàng)作正是人工形態(tài)的典型代表，藝術(shù)作品中不僅包含藝術(shù)家的主觀美學決策，還包括藝術(shù)作品欣賞者對于藝術(shù)作品的接受美學，藝術(shù)的創(chuàng)作和欣賞以及全生命周期，均離不開主觀的人工干預(yù)。

圖3 紐約曼哈頓3D打印公共雕塑

參數(shù)化設(shè)計的整個過程是一個人工形態(tài)生成的過程，它與公共雕塑等藝術(shù)創(chuàng)作活動形成了最直接的關(guān)系。參數(shù)化設(shè)計的方法論有兩大重要組成部分，即可分為“參數(shù)關(guān)系”和“設(shè)計參數(shù)”。基于參數(shù)關(guān)系，通過定義可調(diào)節(jié)的設(shè)計參數(shù)，利用算法（Algorithm）構(gòu)建設(shè)計空間，進行設(shè)計形態(tài)的生成，即設(shè)計空間的探索，創(chuàng)造出豐富的設(shè)計幾何體和大量富有創(chuàng)意的形態(tài)方案。

2.公共雕塑與參數(shù)化設(shè)計的關(guān)系

傳統(tǒng)造型是一種藝術(shù)行為，以審美為目的，以創(chuàng)作者的主觀經(jīng)驗和藝術(shù)手法為基礎(chǔ)，完成傳統(tǒng)的藝術(shù)造型，是創(chuàng)作者藝術(shù)思維和個人魅力的展現(xiàn)。在傳統(tǒng)的造型過程中，創(chuàng)作者通過觀察和對比，使用視覺思維來反復(fù)修改雕塑形態(tài)。參數(shù)化建模最重要的特點是密切關(guān)注建模背后的數(shù)理邏輯結(jié)構(gòu)，每一種形式背后都有準確的數(shù)學表達。因此，由邏輯節(jié)點組成的邏輯鏈可以說是創(chuàng)造者的創(chuàng)作意圖和創(chuàng)意思維。每一次參數(shù)的修改和調(diào)整，都會帶來建模結(jié)果和雕塑形態(tài)的巨大變化，然而這種變化中也存在不變的部分，即參數(shù)邏輯關(guān)系的不變，無論參數(shù)如何改變，參數(shù)模型如何變化，只要其內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)不變，其形狀的總體趨勢和藝術(shù)精神內(nèi)核是不變的。

四、結(jié)論

公共雕塑藝術(shù)與參數(shù)化設(shè)計的結(jié)合，必然會產(chǎn)生一種與數(shù)字語境相匹配的藝術(shù)邏輯。參數(shù)化設(shè)計將為當代公共藝術(shù)帶來更多的自由和機會；同時，隨著人們生活方式和生活方式的巨大變化，它很可能會提出新的藝術(shù)觀念、衡量標準和語言標準。利用參數(shù)化設(shè)計，在當代公共藝術(shù)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成中，可以產(chǎn)生新的美的語言，表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)和表面設(shè)計中的形式和表現(xiàn)方面。我們可以在許多新的藝術(shù)形式中看到數(shù)字技術(shù)及參數(shù)化設(shè)計方法的應(yīng)用，例如本文所列舉的一系列公共雕塑的實際案例。

與此同時，3D打印等新型的數(shù)字智能制造技術(shù)，跨越了傳統(tǒng)藝術(shù)模式以藝術(shù)家為中心的傳統(tǒng)智慧，使得藝術(shù)創(chuàng)作的過程變得更加合理，更具有邏輯操作性，在滿足藝術(shù)家和藝術(shù)參與者的需求的同時，也對社會、對客觀自然界萬物進行進一步的探索，為我們豐富了公共藝術(shù)提供了可能。