Бионическая архитектура — это современное движение, изучающее физиологические, поведенческие и структурные адаптации биологических организмов как источник вдохновения для проектирования и строительства выразительных зданий. [1] Эти структуры спроектированы так, чтобы быть самодостаточными, способными структурно изменяться в ответ на изменяющиеся внутренние и внешние силы, такие как изменения погоды и температуры. [2]
Хотя этот стиль архитектуры существует с начала 18 века, движение начало развиваться только в начале 21 века, после растущей обеспокоенности общества по поводу изменения климата и глобального потепления . [3] Эти влияния привели к тому, что бионическая архитектура стала использоваться для того, чтобы отвлечь общество от его антропоцентрической среды, создавая ландшафты, которые допускают гармоничные отношения между природой и обществом. [3] Это достигается за счет глубокого понимания сложных взаимодействий между формой, материалом и структурой [4] для того, чтобы гарантировать, что проект здания поддерживает более устойчивую окружающую среду. [5] В результате архитекторы будут полагаться на использование высокотехнологичных, искусственных материалов и методов для того, чтобы экономить энергию и материалы, [6] снижать потребление строительных материалов [7] и повышать практичность и надежность своих строительных конструкций. [5]
Слово «бионическая архитектура» происходит от греческого слова «bios» (жизнь) [4], а также от английского слова «technics» (изучать). [8] Первоначально этот термин использовался для описания научной тенденции «перевода технологий в формы жизни». [1] Термин «бионика» впервые был использован в 1958 году полковником армии США Джеком Э. Стилом и советским ученым Отто Шмиттом во время астрономического проекта, который был сосредоточен на исследованиях в области робототехники. [1] В своем проекте оба исследователя изначально осознали концепцию бионики как «науки о системах, основанных на живых существах». [9] Затем в 1997 году эта идея была расширена Джанин Бениус , которая ввела термин « биомимикрия », который относился к «сознательному подражанию гению природы». [ требуется ссылка ]
В 1974 году Виктор Глушков опубликовал свою книгу «Энциклопедия кибернетики», в которой изучение бионики было применено к архитектурному мышлению, и утверждал, что: « В последние годы возникло еще одно новое научное направление, в котором бионика сотрудничает с архитектурой и строительной техникой, а именно архитектурная бионика. Используя в качестве образцов модели природы, такие как стебли растений, живые жилки листьев, яичную скорлупу, инженеры создают прочные и красивые архитектурные сооружения: дома, мосты, кинотеатры и т. д.» [ требуется ссылка ] Позже, в 1983 году, И. С. Лебедев опубликовал свою книгу «Архитектура и бионика » [1] , в которой сосредоточился на классической теории архитектуры. [10] В ней исследовалась возможность изучения поведения различных биологических форм жизни и интеграции этих наблюдений в строительство и дизайн. [8] Он также предположил, что бионическая архитектура решит многие проблемы, связанные с проектированием и строительством, поскольку она позволит обеспечить «идеальную защиту» путем имитации тех же механизмов выживания, которые используются организмами. [1] К концу 1980-х годов архитектурная бионика окончательно оформилась как новое направление архитектурной науки и практики. [10] Это повлияло на создание Центральной научно-исследовательской и опытно-конструкторской лаборатории архитектурной бионики, которая стала основным научно-исследовательским центром в области бионической архитектуры в СССР и ряде социалистических стран. [10]
Застроенная среда способствует образованию большинства отходов, производству материалов, использованию энергии и выбросам ископаемого топлива. [11] Таким образом, существует ответственность за разработку более эффективного и экологически безопасного строительного проекта, который по-прежнему позволяет осуществлять повседневную деятельность в обществе. [ необходима ссылка ] Это достигается за счет использования возобновляемых источников энергии, таких как солнечная энергия , энергия ветра , гидроэнергия , а также природных источников, таких как древесина, почва и минералы. [11]
В своей книге «Биомимикрия: инновации, вдохновленные природой» (1997) Джанин Бениус сформулировала ряд вопросов, которые можно использовать для установления уровня биомимикрии в архитектурном проекте. Чтобы гарантировать, что архитектурный проект следует принципам бионики, ответ должен быть «да» на следующие вопросы: [ необходима цитата ]
Классификации бионической архитектуры следующие: [12]
Археологические данные свидетельствуют о том, что первые формы бионической архитектуры можно проследить до Древней Греции , и они были в первую очередь сосредоточены на анатомических наблюдениях. Это связано с тем, что греки были очарованы особенностями человеческого тела, что повлияло на симметричный дизайн их архитектуры. [ требуется ссылка ] Бионическую архитектуру можно также наблюдать по использованию ими растительных элементов в их лепнине. [3] Говорят, что эта идея возникла у одного из учеников Поликлета , который наблюдал за листьями аканта, украшенными на коринфской могиле. [3] Это послужило вдохновением для дизайна капители коринфской колонны, которая была окружена листвой аканта. [3]
После подъема промышленной революции многие теоретики стали беспокоиться о глубинных последствиях современных технологических достижений и, таким образом, заново исследовали идею «архитектуры, ориентированной на природу». [ требуется цитата ] Большинство бионических архитектур, построенных в эту эпоху, можно увидеть отходящими от обычных железных конструкций и вместо этого исследующими более футуристические стили. [ требуется цитата ] Например, дизайн интерьера Саграда Фамилия Антонио Гауди черпал свое вдохновение из различных форм и узоров растений, в то время как его колонны отражали структуру человеческих костей. [ требуется цитата ] Такие влияния были основаны на осознании Гауди потенциала имитации природы с целью повышения функциональности его зданий. [8] Хрустальный дворец Джозефа Пакстона также использует решетчатые сетки, чтобы имитировать структуру человеческих костей и, таким образом, создать более жесткую конструкцию. [ требуется цитата ] Хрустальный дворец также имитировал ткани вен, обнаруженные в кувшинках и человеческой бедренной кости. Это уменьшило поверхностное натяжение здания, тем самым позволив ему выдерживать больший вес без использования чрезмерного количества материалов. [ необходима цитата ]
Из-за растущей обеспокоенности глобальным потеплением и изменением климата, а также роста технологических усовершенствований, архитектурная бионика стала в первую очередь фокусироваться на более эффективных способах достижения современной устойчивости. [ требуется ссылка ] Примером современного архитектурного бионического движения является 30 St Mary Axe (2003), который во многом вдохновлен «Губкой Венеры Цветочной Корзины», морским существом с решетчатым экзоскелетом и круглой формой, которая рассеивает силу водных потоков. [ требуется ссылка ] Конструкция здания представляет собой стальную диагональную сетку с алюминиевым покрытием. [ требуется ссылка ] Это обеспечивает пассивное охлаждение, отопление, вентиляцию и освещение. [ требуется ссылка ] Проект «Эдем» (2001) Николаса Гримшоу представляет собой набор естественных биомов с несколькими геодезическими куполами, вдохновленными пузырями, соединенными вместе . [ необходима цитата ] Они сделаны из трех слоев этилентетрафторэтилена ( ЭТФЭ ), формы пластика, которая обеспечивает более легкий стальной каркас и позволяет большему количеству солнечного света проникать в здание для выработки солнечной энергии. [ необходима цитата ] Его подушки также сконструированы так, чтобы их можно было легко отсоединить от стального каркаса, если в будущем будет найден более эффективный материал. [ необходима цитата ]
.nnw.jpg/1280px-IBA_Hamburg_BIQ_(2).nnw.jpg)
Главное преимущество бионической архитектуры заключается в том, что она позволяет создать более устойчивую среду обитания за счет использования возобновляемых материалов. [11] Это позволяет увеличить экономию средств за счет повышения энергоэффективности. [11] Например:
Бионическую архитектуру часто критиковали за то, что ее трудно поддерживать из-за ее чрезмерной техничности. [14] Например:
С ростом технологических достижений полный потенциал бионической архитектуры все еще изучается. Однако из-за быстро растущего спроса на более эффективный, экологически устойчивый подход к проектированию, который не ставит под угрозу потребности общества, было выдвинуто много идей:
По сути, это подразумевает создание плавучих зданий, вдохновленных плавучестью айсбергов и формами различных организмов. [11] В частности, его внутренняя структура будет основана на форме ульев и микропал-радиолярий для размещения различных жилых и офисных помещений. [11] Предлагаемый проект позволяет зданию быть самодостаточным и устойчивым, поскольку оно будет направлено на выработку энергии из различных источников, таких как ветер, биомасса, солнечная энергия, гидроэнергия и геотермальная энергия . [11] Более того, поскольку океанский скребок предполагается построить на воде, его проектировщики изучают идею извлечения и выработки электроэнергии из новых источников, таких как подводные вулканы и энергия землетрясений. [11]
Эта идея исследует возможность создания области, которая требует меньше времени на поездки между местами, тем самым сокращая количество выбросов ископаемого топлива и загрязнение CO2 . [15] Поскольку этот проект предназначен для мест, которые «уже являются крупным центром активности», [15] он будет особенно полезен для средних школ, колледжей и продуктовых магазинов. [15] Архитектурный проект также очень компактен и направлен на увеличение количества зеленой зоны, тем самым позволяя в полной мере использовать преимущества пространства. [15]
Эта идея фокусируется на создании набора взаимосвязанных жилых единиц, которые «могут быть объединены в сеть, чтобы делиться и извлекать выгоду из коммунальных услуг друг друга». [15] Конструкция также должна быть самодостаточной и может быть изменена в зависимости от потребностей пользователя. Например, крыша может быть изменена так, чтобы быть наклонной для сбора солнечной энергии, наклонной для сбора дождевой воды или сглаженной для обеспечения лучшего воздушного потока. [15]