本文關(guān)鍵詞：景觀設(shè)計與可拓學(xué)方法，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

可拓學(xué)在建筑設(shè)計領(lǐng)域中的應(yīng)用

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鄒廣天

哈爾濱工業(yè)大學(xué)建筑計劃與設(shè)計研究所，黑龍江哈爾濱 150001

email: zougt@etang.com

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1．可拓學(xué)與建筑學(xué)的關(guān)系

新學(xué)科，為解決從“不可能”到“可能”、從“不相容”到“相容”、從“不可行”到“可行” 等方面的問題提供了一整套思路、方法和定量化、形式化的描述工具，將為人工智能和決策領(lǐng)域帶來深遠的影響。可拓學(xué)的科學(xué)意義、方法論意義已經(jīng)超出了只解決矛盾問題的界限，其理論和方法十分有益于各種創(chuàng)新活動。

上述可拓學(xué)的性質(zhì)、特點和長處，恰恰是建筑學(xué)領(lǐng)域長期以來一直缺少的東西和不足之處。建筑學(xué)領(lǐng)域在城市、建筑、室內(nèi)、園林、景觀等諸方面的計劃、設(shè)計及建設(shè)過程中，經(jīng)常會遇到一些看似不相容的矛盾問題。如歷史文化名城的保護與發(fā)展、建筑傳統(tǒng)繼承與創(chuàng)新、建筑現(xiàn)代化與地域化等等。在以往的建筑設(shè)計實踐及其理論研究中，當(dāng)巧妙地解決了矛盾問題時，一般是將其歸結(jié)為靈感、構(gòu)思、創(chuàng)意、經(jīng)驗等，用自然語言寫成設(shè)計體會、構(gòu)思介紹、經(jīng)驗總結(jié)等文章加以記述和交流，缺乏科學(xué)的、形式化的模型表達；當(dāng)遇到難以解決的矛盾問題時，因缺乏行之有效的科學(xué)推導(dǎo)方法，有時會感到束手無策。在建筑設(shè)計教育中，沿襲傳統(tǒng)的“一對一”的師傅帶徒弟的教學(xué)模式，注重的是老師的經(jīng)驗傳授和學(xué)生的悟性。這些都非常不利于建筑設(shè)計理論和方法的科學(xué)化、數(shù)學(xué)化、計算機化，不利于建筑設(shè)計教育和建筑設(shè)計創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，不利于建筑學(xué)學(xué)科的發(fā)展。

因此，建筑設(shè)計領(lǐng)域十分自然地開始關(guān)注、研究、應(yīng)用可拓學(xué)�？赏貙W(xué)對于促進建筑設(shè)計領(lǐng)域各方面的發(fā)展均具有方法論層面上的重大意義。建筑學(xué)要走向科學(xué)化、智能化、計算機化，就必須走“定性化+定量化”之路，至少是必須走“定性化＋半定量化”之路。這就非常需要可拓學(xué)所提供的形式化模型表達工具。我們認為：可拓學(xué)完全能夠成為形成建筑設(shè)計領(lǐng)域新的學(xué)科增長點、豐富和完善建筑學(xué)的當(dāng)代橫斷學(xué)科之一。將可拓論和可拓方法應(yīng)用于建筑設(shè)計領(lǐng)域，把可拓學(xué)的基本理論和方法與建筑學(xué)的專業(yè)知識相結(jié)合，將形成若干個可拓學(xué)與建筑學(xué)相交叉的新的學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域和學(xué)科增長點。

2．應(yīng)用可拓學(xué)形成建筑學(xué)科的新增長點

2002年年底，哈爾濱工業(yè)大學(xué)建筑計劃與設(shè)計研究所決定將可拓學(xué)、創(chuàng)新學(xué)與建筑設(shè)計理論研究相結(jié)合進行學(xué)科交叉研究，決定將可拓學(xué)在建筑設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用研究確立為主要的研究方向之一，開始探討可拓學(xué)在建筑設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用，并在《首屆全國博士生學(xué)術(shù)論壇論文集》發(fā)表論文“論可拓策劃理論與建筑設(shè)計創(chuàng)新的方法”， 在《建筑學(xué)報》發(fā)表論文“景觀設(shè)計與可拓學(xué)方法”，探討了可拓學(xué)方法與景觀設(shè)計的關(guān)系、在景觀設(shè)計領(lǐng)域進行應(yīng)用的可能性和方法論意義。這些探索對于推進在整個建筑設(shè)計領(lǐng)域開展可拓學(xué)應(yīng)用研究具有重要意義。

我們認為，在建筑設(shè)計領(lǐng)域中應(yīng)用可拓學(xué)，雖然有一定的難度、有許多工作要做，但卻是完全可能的，是非常必要和有意義的。在建筑設(shè)計領(lǐng)域應(yīng)用可拓學(xué)，會有許多新的課題需要探索，這給建筑學(xué)科帶來了新的學(xué)科增長點。下面，我們就展望一下在建筑設(shè)計領(lǐng)域亟待開展的可拓學(xué)應(yīng)用研究課題及其前景。

2.1 可拓建筑策劃與設(shè)計的理論與方法研究

建筑策劃與設(shè)計在應(yīng)用可拓學(xué)之前還沒有建立一整套用形式化的模型描述建筑策劃與設(shè)計思維過程與創(chuàng)意的方法。目前，建筑計劃學(xué)的調(diào)查與分析為建筑設(shè)計的前期工作——狹義建筑計劃（建筑策劃）提供了一種定性、定量的可能性，可以為建筑設(shè)計提供科學(xué)的依據(jù)。一方面建筑策劃工作的成果一般以設(shè)計概念圖、功能關(guān)系圖、空間組織圖、交通流線圖表、往來頻度示意圖等圖示思維的方式來體現(xiàn)。另一方面，在建筑計劃學(xué)中由于引進了概率與數(shù)理統(tǒng)計等數(shù)學(xué)方法研究各種規(guī)模及使用者的利用行為問題，使建筑學(xué)科在數(shù)學(xué)應(yīng)用的道路上邁進了一大步�，F(xiàn)在常用的建筑設(shè)計方法，是在長期的建筑設(shè)計實踐中總結(jié)出來的，雖然實用、有效，但多帶有經(jīng)驗性的局限，一般靠自然語言解釋和看圖說話。

可拓學(xué)基于對事物的發(fā)散性、可擴性、相關(guān)性、蘊含性、共軛性的科學(xué)認識，提出拓展分析和共軛分析等理性的分析方法和邏輯的設(shè)計程序，為創(chuàng)意的生成指出了向內(nèi)、向外或平行的開拓思考方向。可拓學(xué)的理論和方法可以使建筑師掌握一種理性的設(shè)計方法與思考指向。如果在進行建筑策劃和建筑設(shè)計的過程中能夠運用可拓學(xué)進行分析、評價、構(gòu)思，就會得到更好的建筑策劃與設(shè)計。我們認為，將可拓學(xué)理論與方法與一般的建筑策劃方法、建筑設(shè)計方法相結(jié)合，可以建立一整套關(guān)于建筑策劃、建筑設(shè)計的可拓策劃方法和可拓設(shè)計方法。這些新學(xué)科增長點可以稱為“可拓建筑策劃”和“可拓建筑設(shè)計”。

（1）“可拓建筑策劃”研究

在“可拓建筑策劃”研究方面可以主要開展以下課題：

a．基于可拓學(xué)的建筑策劃基本理論與方法研究: 將可拓學(xué)、策劃學(xué)與建筑策劃相交叉，針對建筑設(shè)計的前期工作——建筑策劃，開展可拓學(xué)及可拓策劃理論的應(yīng)用研究，逐步形成可拓建筑策劃的基本理論與方法。

b. 基于可拓學(xué)的建筑設(shè)計分析理論與方法研究:在可拓學(xué)理論和方法的指導(dǎo)下，研究如何運用拓展分析和共軛分析進行建筑設(shè)計分析，使建筑設(shè)計分析方法更加科學(xué)和完善。同時，研究對古今中外的優(yōu)秀建筑設(shè)計作品進行可拓分析和提出可拓模型的理論和方法。逐步形成可拓建筑設(shè)計分析的理論與方法。

c. 基于可拓學(xué)的建筑設(shè)計評價理論與方法研究:運用可拓學(xué)的優(yōu)度評價方法，開展關(guān)于建筑策劃、建筑設(shè)計、建筑設(shè)計創(chuàng)新等方面的優(yōu)度評價理論和方法的研究。逐步形成可拓建筑設(shè)計評價理論與方法。

(2) “可拓建筑設(shè)計”研究

在“可拓建筑設(shè)計”研究方面可以主要開展以下課題：

a. 基于可拓學(xué)的建筑設(shè)計方法研究: 將可拓學(xué)與建筑設(shè)計方法論研究相交叉，針對建筑設(shè)計方法進行可拓學(xué)研究。以可拓工程方法中提出的構(gòu)思新產(chǎn)品的三種創(chuàng)造方法為基礎(chǔ)，研究在建筑設(shè)計中的應(yīng)用方法。研究可拓變換理論在建筑設(shè)計中的應(yīng)用方法。

《可拓工程方法》中提出新產(chǎn)品構(gòu)思的三種創(chuàng)造法。從實質(zhì)上說，建筑設(shè)計方案就是建筑師的產(chǎn)品，其顧客就是建筑的使用者和欣賞者。從建筑功能出發(fā)進行方案構(gòu)思，是建筑師進行設(shè)計的主要出發(fā)點和基本方法。因此，這三種創(chuàng)造方法也完全適用于建筑設(shè)計的場合。從這三種創(chuàng)造方法的具體步驟和框圖來看，大體上與現(xiàn)在的建筑設(shè)計方法相吻合，完全可以用來對建筑設(shè)計方法加以完善、對建筑設(shè)計方法進行形式化的模型闡釋，推進建筑設(shè)計創(chuàng)新方法的研究，非常有益于建筑設(shè)計實踐和建筑設(shè)計教育。

b. 基于可拓學(xué)的建筑設(shè)計創(chuàng)新研究: 建筑設(shè)計創(chuàng)新理論與方法的研究（或稱建筑創(chuàng)新學(xué)研究、建筑設(shè)計創(chuàng)新學(xué)研究）是我國建筑設(shè)計理論研究領(lǐng)域正在形成的一個新的學(xué)術(shù)領(lǐng)域。以可拓學(xué)、創(chuàng)新學(xué)、思維科學(xué)、建筑學(xué)相交叉，，以可拓學(xué)提出的菱形思維模式、逆向思維模式、共軛思維模式、傳導(dǎo)思維模式這四種創(chuàng)新思維模式為核心，可以研究其在建筑設(shè)計創(chuàng)新中的應(yīng)用，逐步形成基于可拓學(xué)的建筑設(shè)計創(chuàng)新的理論與方法�？梢哉f，可拓學(xué)為建筑設(shè)計創(chuàng)新研究帶來了新的理論和方法，帶來了新的形式化的模型描述工具。

2.2 基于可拓學(xué)的計算機輔助建筑策劃和計算機輔助建筑設(shè)計

目前所廣泛使用的AutoCAD、3D Max、PHOTOSHOP等計算機輔助建筑設(shè)計軟件，只不過是幫助人們進行建筑制圖、建模、渲染、效果處理的工具，不是真正意義上的人腦的能力的擴展和延伸，不能進行帶有人工智能要素的建筑策劃與設(shè)計，不能進行模擬建筑師進行設(shè)計方案的分析與評價，反倒是將建筑師降格為計算機畫圖匠。由于建筑師腦中的建筑設(shè)計思維過程存在著黑箱的特點，雖然在建筑策劃研究中已經(jīng)應(yīng)用計算機進行有關(guān)數(shù)據(jù)處理和模擬，但一直難以使用計算機模擬建筑師的思維和設(shè)計過程進行具有人工智能特點的建筑設(shè)計構(gòu)思。計算機輔助建筑策劃和計算機輔助建筑設(shè)計難以得到真正意義上的重大突破，其主要難關(guān)就在于一直難以將建筑師的策劃與設(shè)計思維過程、巧妙的構(gòu)思、精彩的創(chuàng)意加以形式化、模型化。

中國工程院院士李幼平先生曾經(jīng)指出：“可拓方法把人的智慧引入計算機，是整合定性語義和定量數(shù)據(jù)的工具�！保ㄈ珖诰艑每赏毓こ棠陼䦟W(xué)術(shù)報告，2002年，大連）�？赏貙W(xué)的基元理論將事物及其相互關(guān)系用物元、事元、關(guān)系元及其復(fù)合元等概念來進行形式化的模型描述，使之可以既定性化又定量化，“可以建立數(shù)據(jù)庫，可應(yīng)用計算機識別、運算、生成結(jié)果，計算機輔助方法的可用信息數(shù)量多，變換速度快；同時避免了人腦在選擇數(shù)據(jù)時由于主觀思維定勢造成的無意識干擾作用，可以生成出乎意料的、不拘一格的、數(shù)量較多的新穎方案，供人們選擇、發(fā)展，同時大大提高設(shè)計方案的生成效率，也能保證相應(yīng)的設(shè)計水準(zhǔn)�！�

運用可拓學(xué)對建筑設(shè)計所涉及的各種條件、各種矛盾問題和非矛盾問題、各種相互關(guān)系進行形式化的表達，可以對建筑設(shè)計思維過程進行形式化推導(dǎo)，幫助建筑師選擇建筑設(shè)計創(chuàng)新思維的方向，形成具有創(chuàng)意的建筑策劃與設(shè)計。將可拓學(xué)的原理和方法與建筑設(shè)計、計算機科學(xué)結(jié)合起來，利用可拓學(xué)的形式化模型的優(yōu)點，可以將計算機輔助建筑策劃（CAAP）和和計算機輔助建筑設(shè)計（CAAD）向前推進一步，逐步發(fā)展形成“計算機輔助可拓建筑策劃” （CAEAP）和“計算機輔助可拓建筑設(shè)計”（CAEAD），加快建筑策劃與設(shè)計的智能化進程。

2.3 基于可拓學(xué)的建筑設(shè)計教育理論與方法研究

可以將可拓學(xué)應(yīng)用于建筑設(shè)計教育的理論與方法研究，開展“可拓建筑設(shè)計教育”研究。

傳統(tǒng)的建筑設(shè)計教育主要通過案例分析、草圖設(shè)計、教師改圖、語言評述，從“啟發(fā)”、“示范”、“點化”、“自悟”等角度傳授建筑設(shè)計的方法。對于一般的大學(xué)生來說，領(lǐng)會起來難度較大，教學(xué)結(jié)果往往不盡人意。我們認為：可拓學(xué)的可拓模型可以為師生間的設(shè)計交流提供形式化的工具，將非形象性的、圖示方法難以表達的抽象內(nèi)容，由過去的“只可意會、難以言傳”發(fā)展為可以進行形式化交流，實現(xiàn)“既能意會，又可言傳”。同時，由于表達形式規(guī)范、嚴謹，將具有“黑箱”、“灰箱”性質(zhì)的設(shè)計思維過程“白箱”化，就避免了因缺少統(tǒng)一交流方法而受師生個體經(jīng)驗與能力的局限，避免了由此產(chǎn)生的交流工具與方法的不穩(wěn)定、難傳授的弊端。可拓學(xué)提出的發(fā)散樹、分合鏈、相關(guān)網(wǎng)、蘊含系等原理與方法，是學(xué)生易于掌握的、具有推演性的、可操作的方法。這些理性的方法可描述、可運算、可拓展、可傳達，可以為更多的人所掌握，擺脫了傳統(tǒng)設(shè)計教育方法對個體能力和悟性的依賴，使建筑設(shè)計教育的成果能夠達到一定的水平�？赏貙W(xué)方法對于初學(xué)者掌握良好的建筑設(shè)計方法，對于建筑師突破原有設(shè)計思維定勢的束縛，拓展建筑設(shè)計思路、實現(xiàn)建筑設(shè)計創(chuàng)新都具有重要價值。

總之，可拓學(xué)應(yīng)用于建筑設(shè)計領(lǐng)域，有很多研究工作要做，會帶來建筑設(shè)計領(lǐng)域的許多新變化，具有廣泛的應(yīng)用前景。希望能有更多的建筑界同行關(guān)注、研究、應(yīng)用可拓學(xué)。

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