园林景观设计_可拓学在建筑设计领域中的应用

  本文关键词：景观设计与可拓学方法，由笔耕文化传播整理发布。

可拓学在建筑设计领域中的应用

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邹广天

哈尔滨工业大学建筑计划与设计研究所，黑龙江哈尔滨 150001

email: zougt@etang.com

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1．可拓学与建筑学的关系

新学科，为解决从“不可能”到“可能”、从“不相容”到“相容”、从“不可行”到“可行” 等方面的问题提供了一整套思路、方法和定量化、形式化的描述工具，将为人工智能和决策领域带来深远的影响。可拓学的科学意义、方法论意义已经超出了只解决矛盾问题的界限，其理论和方法十分有益于各种创新活动。

上述可拓学的性质、特点和长处，恰恰是建筑学领域长期以来一直缺少的东西和不足之处。建筑学领域在城市、建筑、室内、园林、景观等诸方面的计划、设计及建设过程中，经常会遇到一些看似不相容的矛盾问题。如历史文化名城的保护与发展、建筑传统继承与创新、建筑现代化与地域化等等。在以往的建筑设计实践及其理论研究中，当巧妙地解决了矛盾问题时，一般是将其归结为灵感、构思、创意、经验等，用自然语言写成设计体会、构思介绍、经验总结等文章加以记述和交流，缺乏科学的、形式化的模型表达；当遇到难以解决的矛盾问题时，因缺乏行之有效的科学推导方法，有时会感到束手无策。在建筑设计教育中，沿袭传统的“一对一”的师傅带徒弟的教学模式，注重的是老师的经验传授和学生的悟性。这些都非常不利于建筑设计理论和方法的科学化、数学化、计算机化，不利于建筑设计教育和建筑设计创新人才的培养，不利于建筑学学科的发展。

因此，建筑设计领域十分自然地开始关注、研究、应用可拓学。可拓学对于促进建筑设计领域各方面的发展均具有方法论层面上的重大意义。建筑学要走向科学化、智能化、计算机化，就必须走“定性化+定量化”之路，至少是必须走“定性化＋半定量化”之路。这就非常需要可拓学所提供的形式化模型表达工具。我们认为：可拓学完全能够成为形成建筑设计领域新的学科增长点、丰富和完善建筑学的当代横断学科之一。将可拓论和可拓方法应用于建筑设计领域，把可拓学的基本理论和方法与建筑学的专业知识相结合，将形成若干个可拓学与建筑学相交叉的新的学术研究领域和学科增长点。

2．应用可拓学形成建筑学科的新增长点

2002年年底，哈尔滨工业大学建筑计划与设计研究所决定将可拓学、创新学与建筑设计理论研究相结合进行学科交叉研究，决定将可拓学在建筑设计领域的应用研究确立为主要的研究方向之一，开始探讨可拓学在建筑设计领域的应用，并在《首届全国博士生学术论坛论文集》发表论文“论可拓策划理论与建筑设计创新的方法”， 在《建筑学报》发表论文“景观设计与可拓学方法”，探讨了可拓学方法与景观设计的关系、在景观设计领域进行应用的可能性和方法论意义。这些探索对于推进在整个建筑设计领域开展可拓学应用研究具有重要意义。

我们认为，在建筑设计领域中应用可拓学，虽然有一定的难度、有许多工作要做，但却是完全可能的，是非常必要和有意义的。在建筑设计领域应用可拓学，会有许多新的课题需要探索，这给建筑学科带来了新的学科增长点。下面，我们就展望一下在建筑设计领域亟待开展的可拓学应用研究课题及其前景。

2.1 可拓建筑策划与设计的理论与方法研究

建筑策划与设计在应用可拓学之前还没有建立一整套用形式化的模型描述建筑策划与设计思维过程与创意的方法。目前，建筑计划学的调查与分析为建筑设计的前期工作——狭义建筑计划（建筑策划）提供了一种定性、定量的可能性，可以为建筑设计提供科学的依据。一方面建筑策划工作的成果一般以设计概念图、功能关系图、空间组织图、交通流线图表、往来频度示意图等图示思维的方式来体现。另一方面，在建筑计划学中由于引进了概率与数理统计等数学方法研究各种规模及使用者的利用行为问题，使建筑学科在数学应用的道路上迈进了一大步。现在常用的建筑设计方法，是在长期的建筑设计实践中总结出来的，虽然实用、有效，但多带有经验性的局限，一般靠自然语言解释和看图说话。

可拓学基于对事物的发散性、可扩性、相关性、蕴含性、共轭性的科学认识，提出拓展分析和共轭分析等理性的分析方法和逻辑的设计程序，为创意的生成指出了向内、向外或平行的开拓思考方向。可拓学的理论和方法可以使建筑师掌握一种理性的设计方法与思考指向。如果在进行建筑策划和建筑设计的过程中能够运用可拓学进行分析、评价、构思，就会得到更好的建筑策划与设计。我们认为，将可拓学理论与方法与一般的建筑策划方法、建筑设计方法相结合，可以建立一整套关于建筑策划、建筑设计的可拓策划方法和可拓设计方法。这些新学科增长点可以称为“可拓建筑策划”和“可拓建筑设计”。

（1）“可拓建筑策划”研究

在“可拓建筑策划”研究方面可以主要开展以下课题：

a．基于可拓学的建筑策划基本理论与方法研究: 将可拓学、策划学与建筑策划相交叉，针对建筑设计的前期工作——建筑策划，开展可拓学及可拓策划理论的应用研究，逐步形成可拓建筑策划的基本理论与方法。

b. 基于可拓学的建筑设计分析理论与方法研究:在可拓学理论和方法的指导下，研究如何运用拓展分析和共轭分析进行建筑设计分析，使建筑设计分析方法更加科学和完善。同时，研究对古今中外的优秀建筑设计作品进行可拓分析和提出可拓模型的理论和方法。逐步形成可拓建筑设计分析的理论与方法。

c. 基于可拓学的建筑设计评价理论与方法研究:运用可拓学的优度评价方法，开展关于建筑策划、建筑设计、建筑设计创新等方面的优度评价理论和方法的研究。逐步形成可拓建筑设计评价理论与方法。

(2) “可拓建筑设计”研究

在“可拓建筑设计”研究方面可以主要开展以下课题：

a. 基于可拓学的建筑设计方法研究: 将可拓学与建筑设计方法论研究相交叉，针对建筑设计方法进行可拓学研究。以可拓工程方法中提出的构思新产品的三种创造方法为基础，研究在建筑设计中的应用方法。研究可拓变换理论在建筑设计中的应用方法。

《可拓工程方法》中提出新产品构思的三种创造法。从实质上说，建筑设计方案就是建筑师的产品，其顾客就是建筑的使用者和欣赏者。从建筑功能出发进行方案构思，是建筑师进行设计的主要出发点和基本方法。因此，这三种创造方法也完全适用于建筑设计的场合。从这三种创造方法的具体步骤和框图来看，大体上与现在的建筑设计方法相吻合，完全可以用来对建筑设计方法加以完善、对建筑设计方法进行形式化的模型阐释，推进建筑设计创新方法的研究，非常有益于建筑设计实践和建筑设计教育。

b. 基于可拓学的建筑设计创新研究: 建筑设计创新理论与方法的研究（或称建筑创新学研究、建筑设计创新学研究）是我国建筑设计理论研究领域正在形成的一个新的学术领域。以可拓学、创新学、思维科学、建筑学相交叉，，以可拓学提出的菱形思维模式、逆向思维模式、共轭思维模式、传导思维模式这四种创新思维模式为核心，可以研究其在建筑设计创新中的应用，逐步形成基于可拓学的建筑设计创新的理论与方法。可以说，可拓学为建筑设计创新研究带来了新的理论和方法，带来了新的形式化的模型描述工具。

2.2 基于可拓学的计算机辅助建筑策划和计算机辅助建筑设计

目前所广泛使用的AutoCAD、3D Max、PHOTOSHOP等计算机辅助建筑设计软件，只不过是帮助人们进行建筑制图、建模、渲染、效果处理的工具，不是真正意义上的人脑的能力的扩展和延伸，不能进行带有人工智能要素的建筑策划与设计，不能进行模拟建筑师进行设计方案的分析与评价，反倒是将建筑师降格为计算机画图匠。由于建筑师脑中的建筑设计思维过程存在着黑箱的特点，虽然在建筑策划研究中已经应用计算机进行有关数据处理和模拟，但一直难以使用计算机模拟建筑师的思维和设计过程进行具有人工智能特点的建筑设计构思。计算机辅助建筑策划和计算机辅助建筑设计难以得到真正意义上的重大突破，其主要难关就在于一直难以将建筑师的策划与设计思维过程、巧妙的构思、精彩的创意加以形式化、模型化。

中国工程院院士李幼平先生曾经指出：“可拓方法把人的智慧引入计算机，是整合定性语义和定量数据的工具。”（全国第九届可拓工程年会学术报告，2002年，大连）。可拓学的基元理论将事物及其相互关系用物元、事元、关系元及其复合元等概念来进行形式化的模型描述，使之可以既定性化又定量化，“可以建立数据库，可应用计算机识别、运算、生成结果，计算机辅助方法的可用信息数量多，变换速度快；同时避免了人脑在选择数据时由于主观思维定势造成的无意识干扰作用，可以生成出乎意料的、不拘一格的、数量较多的新颖方案，供人们选择、发展，同时大大提高设计方案的生成效率，也能保证相应的设计水准。”

运用可拓学对建筑设计所涉及的各种条件、各种矛盾问题和非矛盾问题、各种相互关系进行形式化的表达，可以对建筑设计思维过程进行形式化推导，帮助建筑师选择建筑设计创新思维的方向，形成具有创意的建筑策划与设计。将可拓学的原理和方法与建筑设计、计算机科学结合起来，利用可拓学的形式化模型的优点，可以将计算机辅助建筑策划（CAAP）和和计算机辅助建筑设计（CAAD）向前推进一步，逐步发展形成“计算机辅助可拓建筑策划” （CAEAP）和“计算机辅助可拓建筑设计”（CAEAD），加快建筑策划与设计的智能化进程。

2.3 基于可拓学的建筑设计教育理论与方法研究

可以将可拓学应用于建筑设计教育的理论与方法研究，开展“可拓建筑设计教育”研究。

传统的建筑设计教育主要通过案例分析、草图设计、教师改图、语言评述，从“启发”、“示范”、“点化”、“自悟”等角度传授建筑设计的方法。对于一般的大学生来说，领会起来难度较大，教学结果往往不尽人意。我们认为：可拓学的可拓模型可以为师生间的设计交流提供形式化的工具，将非形象性的、图示方法难以表达的抽象内容，由过去的“只可意会、难以言传”发展为可以进行形式化交流，实现“既能意会，又可言传”。同时，由于表达形式规范、严谨，将具有“黑箱”、“灰箱”性质的设计思维过程“白箱”化，就避免了因缺少统一交流方法而受师生个体经验与能力的局限，避免了由此产生的交流工具与方法的不稳定、难传授的弊端。可拓学提出的发散树、分合链、相关网、蕴含系等原理与方法，是学生易于掌握的、具有推演性的、可操作的方法。这些理性的方法可描述、可运算、可拓展、可传达，可以为更多的人所掌握，摆脱了传统设计教育方法对个体能力和悟性的依赖，使建筑设计教育的成果能够达到一定的水平。可拓学方法对于初学者掌握良好的建筑设计方法，对于建筑师突破原有设计思维定势的束缚，拓展建筑设计思路、实现建筑设计创新都具有重要价值。

总之，可拓学应用于建筑设计领域，有很多研究工作要做，会带来建筑设计领域的许多新变化，具有广泛的应用前景。希望能有更多的建筑界同行关注、研究、应用可拓学。

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  本文关键词：景观设计与可拓学方法，由笔耕文化传播整理发布。