العمارة المحاكاة الحيوية

الهندسة المعمارية المحاكاة الحيوية هي فلسفة معاصرة للهندسة المعمارية تسعى إلى إيجاد حلول للاستدامة في الطبيعة ، وليس عن طريق تكرار الأشكال الطبيعية ، ولكن من خلال فهم القواعد التي تحكم تلك الأشكال. هو نهج متعدد التخصصات للتصميم المستدام الذي يتبع مجموعة من المبادئ بدلا من الرموز الأسلوبية. وهو جزء من حركة أكبر تُعرف باسم محاكاة الطبيعة ، وهي فحص الطبيعة ونماذجها وأنظمتها وعملياتها بغرض الحصول على الإلهام من أجل حل المشكلات التي من صنع الإنسان.

التاريخ
لقد استمدت الهندسة المعمارية طويلا من الطبيعة كمصدر للإلهام. التشكل الحيوي ، أو دمج العناصر الموجودة الطبيعية كمصدر إلهام في التصميم ، نشأ مع بداية بيئات من صنع الإنسان وما زالت موجودة اليوم. دمج الإغريق والرومان القدماء الأشكال الطبيعية في التصميم مثل الأعمدة المستوحاة من الأشجار. محراب الأرابيسك في أواخر العصر الأثري والبيزنطي هي منمنمة من نبات الأكانثس. أعاد Aviary Varro’s في Casinum من عام 64 قبل الميلاد عالمًا مصغرًا. أحاطت البركة بهيكل مقبب في أحد طرفيه كان يحمل مجموعة متنوعة من الطيور. كان للاحجار ذات الأعمدة الرخامية أعمدة وسيطة من الأشجار الحية.

كنيسة ساغرادا فاميليا التي بدأها أنطوني غاودي في عام 1882 هي مثال معروف لاستخدام أشكال الطبيعة الوظيفية للإجابة على مشكلة هيكلية. استخدم الأعمدة التي صممت المظلات المتفرعة من الأشجار من أجل حل مشاكل الثبات في دعم القبو.

تستخدم العمارة العضوية أشكالًا هندسية مستوحاة من الطبيعة في التصميم وتسعى إلى إعادة ربط الإنسان مع محيطه. تعتقد Kendrick Bangs Kellogg ، وهي مهندسة معمارية عضوية ، أنه “قبل كل شيء ، يجب أن تذكرنا العمارة العضوية باستمرار بعدم أخذ الطبيعة الأم من المسلمات – العمل معها والسماح لها بتوجيه حياتك. تمنعها ، وستكون البشرية هي الخاسرة. “وهذا ينسجم مع مبدأ توجيهي آخر ، وهو أن هذا الشكل يجب أن يتبع التدفق وليس العمل ضد قوى الطبيعة الديناميكية. يبرز تعليق المهندس المعماري دانيال ليبرمان على العمارة العضوية كحركة دور الطبيعة في البناء: “… فهماً أكثر حكمة لكيفية رؤيتنا ، بعقلنا وعيننا ، هو أساس كل شيء عضوي. لقد تطورت عين الإنسان ودماغه على مدار العصور ، وكان معظمها ضمن المناظر الطبيعية الشاسعة وغير المعبدة في المحيط الحيوي للمدينة. يجب أن نذهب إلى الطبيعة لنماذجنا الآن ، وهذا واضح! ”يستخدم المهندسون المعماريون حلولاً من صنع الإنسان بجماليات مستوحاة من الطبيعة لتحقيق الوعي بالبيئة الطبيعية بدلاً من الاعتماد على حلول الطبيعة للإجابة على مشاكل الإنسان.

وشدد العمارة الأيضية ، وهي حركة موجودة في اليابان بعد الحرب العالمية الثانية ، على فكرة التغيير الذي لا نهاية له في العالم البيولوجي. عزز الأيض بنية مرنة ومدن ديناميكية يمكن أن تلبي احتياجات بيئة حضرية متغيرة. تشبه المدينة بجسم بشري حيث يتم إنشاء مكوناته الفردية وتصبح قديمة ، لكن الكيان ككل يستمر في التطور. مثل الخلايا الفردية لجسم الإنسان الذي ينمو ويموت على الرغم من أن جسم الإنسان لا يزال يعيش ، والمدينة أيضا ، هي في دورة مستمرة من النمو والتغيير. منهجية الأيض (Metabolists) ترى الطبيعة ككناية مجازية للإنسان. تم تصميم نموذج Helix City من Kisho Kurokawa على غرار الحمض النووي DNA ، ولكنه يستخدمه كاستعارة بنيوية بدلاً من صفاته الأساسية لغرض ترميزها الجيني.

تتجاوز بنية المحاكاة الحيوية استخدام الطبيعة كمصدر إلهام للمكونات الجمالية للبناء ، ولكنها بدلاً من ذلك تسعى إلى استخدام الطبيعة لحل مشكلات عمل المبنى. تقليد الطبيعة يعني تقليد الحياة وينشأ من كلمات اليونانية السير (الحياة) و المحاكاة (التقليد). الحركة هي فرع من العلوم الجديدة التي عرفتها وشاعتها جانين بينيوس في كتابها عام 1997 “الإذاعية الحيوية: الابتكار المستوحى من الطبيعة” الذي يدرس الطبيعة ثم يقلد أو يستلهم تصاميمه وعملياته لحل مشاكل الإنسان. بدلاً من التفكير في المبنى كآلة للعيش فيه ، تطلب المحاكاة الحيوية من المهندسين المعماريين التفكير في مبنى كشيء حي لكائن حي.

مميزات
الهندسة المعمارية المحاكاة الحيوية تستخدم الطبيعة كنموذج وقياس ومعلم لحل المشاكل في الهندسة المعمارية. إنها ليست نفس الهندسة المعمارية المتجانسة ، التي تستخدم عناصر طبيعية قائمة كمصدر للإلهام للمكونات الجمالية للنموذج. وبدلاً من ذلك ، فإن بنية المحاكاة البيولوجية تتطلع إلى الطبيعة كنموذج لتقليد أو إلهام التصاميم والعمليات الطبيعية وتطبيقها على الإنسان. ويستخدم الطبيعة كإجراء يقصد به تقليد الطبيعة ويستخدم معيارًا بيئيًا للحكم على كفاءة الابتكارات البشرية. تعني الطبيعة كمرشد أن المحاكاة الحيوية لا تحاول استغلال الطبيعة عن طريق استخراج السلع المادية منه ، ولكن قيم الطبيعة هي شيء يمكن للبشر تعلمه منه.

الابتكارات المعمارية التي تستجيب للهندسة المعمارية لا يجب أن تشبه النبات أو الحيوان. عندما يكون الشكل جوهريًا في وظيفة الكائن الحي ، عندئذٍ قد ينتهي بناء نموذج على عمليات نموذج الحياة على شكل الكائن الحي أيضًا. يمكن للهندسة المعمارية محاكاة الأشكال والوظائف والعمليات الطبيعية. على الرغم من أن المفهوم المعاصر في العصر التكنولوجي ، لا يستلزم تقليد الطبيعة دمج التكنولوجيا المعقدة في الهندسة المعمارية. استجابة للحركات المعمارية السابقة ، تسعى بنية المحاكاة البيولوجية إلى التحرك نحو زيادة جذرية في كفاءة الموارد ، والعمل في نموذج حلقة مغلقة بدلاً من خطية (العمل في دورة مغلقة لا تحتاج إلى كمية ثابتة من الموارد لتعمل) ، والاعتماد على الطاقة الشمسية. الطاقة بدلا من الوقود الأحفوري. يمكن أن يعمل أسلوب التصميم إما من التصميم إلى الطبيعة أو من الطبيعة إلى التصميم. التصميم إلى الطبيعة يعني تحديد مشكلة التصميم وإيجاد مشكلة موازية في الطبيعة لإيجاد حل. مثال على ذلك هو سيارة دايملركرايسلر بيونيك التي بدت في صندوق السمك لبناء جسم ديناميكي. إن طبيعة تصميم الطريقة هي تصميم مستوحى من بيولوجيا يعتمد على الحلول. يبدأ المصممون بحل بيولوجي محدد ويضعونه في التصميم. مثال على ذلك هو طلاء ستو لوتسان ، وهو التنظيف الذاتي ، وهي فكرة مقدمة من زهرة اللوتس ، التي تظهر نظيفة من مياه المستنقعات.

ثلاثة مستويات من التقليد
يمكن لمحاكاة الطبيعة العمل على ثلاثة مستويات: الكائن الحي وسلوكياته والنظام البيئي. تحاكي المباني على مستوى الكائن الحي كائنًا معينًا. قد لا يكون العمل على هذا المستوى لوحده بدون محاكاة الطريقة التي يشارك بها الكائن في سياق أكبر غير كافٍ لإنتاج مبنى يتكامل جيدًا مع بيئته لأن الكائن الحي يعمل دائمًا ويستجيب لسياق أكبر. على مستوى السلوك ، تحاكي المباني كيفية تصرف كائن حي أو ارتباطه بسياقه الأكبر. على مستوى النظام البيئي ، يحاكي المبنى العملية الطبيعية ودورة البيئة الأكبر. تتبع مبادئ النظام البيئي أن الأنظمة البيئية (1) تعتمد على ضوء الشمس المعاصر. (2) تحسين النظام بدلاً من مكوناته ؛ (3) تتوافق مع الظروف المحلية وتعتمد عليها ؛ (4) متنوعة في المكونات والعلاقات والمعلومات ؛ (5) تهيئة الظروف المؤاتية للحياة المستدامة ؛ و (6) التكيف والتطور على مستويات مختلفة وبمعدلات مختلفة. ويعني ذلك أساسًا أن عددًا من المكونات والعمليات تشكل نظامًا بيئيًا ويجب أن تعمل مع بعضها البعض بدلاً من أن تكون ضارة لكي يعمل النظام البيئي بسلاسة. لكي يحاكي التصميم المعماري الطبيعة على مستوى النظام الإيكولوجي يجب أن يتبع هذه المبادئ الستة.

أمثلة على تقليد الطبيعة في العمارة

مستوى الكائن الحي
على مستوى الكائن الحي ، تتطلع العمارة إلى الكائن الحي نفسه ، بتطبيق شكله و / أو وظائفه على المبنى.

Related Post

نورمان فوستر برج غركين (2003) لديه جلد سداسية مستوحاة من اسفنجة زهرة زهرية فينوس. هذه الاسفنجة تجلس في بيئة تحت الماء مع تيارات مائية قوية و الهيكل الخارجي الشبكي والشكل المستدير يساعدان على تفريق هذه الضغوط على الكائن الحي.

مشروع عدن (2001) في كورنوال ، إنجلترا عبارة عن سلسلة من المناطق الأحيائية الاصطناعية ذات القباب المصممة على غرار فقاعات الصابون وحبوب اللقاح. Grimshaw المعماريين يتطلعون إلى الطبيعة لبناء شكل كروي فعال. وقد تم بناء الفقاعات الجيوديسية السداسي الناتج المتضخمة بالهواء من إيثيلين Tetrafluoroethylene (ETFE) ، وهي مادة خفيفة وقوية. والبنية الفوقية النهائية تزن أقل من الهواء الذي تحتوي عليه.

مستوى السلوك
على مستوى السلوك ، يحاكي المبنى كيف يتفاعل الكائن الحي مع بيئته لبناء بنية يمكن وضعها أيضًا دون مقاومة في البيئة المحيطة.

تلال النمل الأبيض ناميبيا
مركز إيستجيت الذي صممه المهندس المعماري ميك بيرس بالتعاون مع المهندسين في شركة Arup Associates هو مجمع كبير للمكاتب والتسوق في هراري بزيمبابوي. لتقليل التكاليف المحتملة لتنظيم درجة الحرارة الداخلية للمبنى ، نظر بيرس إلى تلال النمل الأبيض الإفريقي. لا يحتوي المبنى على تكييف أو تدفئة ولكنه ينظم درجة حرارته مع نظام تبريد سلبي مستوحى من تلال التوليد الذاتي للنمل الأبيض الأفريقي. ومع ذلك ، لا يتعين على الهيكل أن يبدو مثل تل نمل أبيض ليعمل كواحد ، وبدلاً من ذلك ، يجذب جمالياً من بناء زيمبابوي الأصلي.

مبنى “الصبار القطري” الذي صممه المهندسون المختصون في “كوزتيكس” في بانكوك لوزير الشؤون البلدية والزراعة هو مبنى متوقع يستخدم علاقة الصبار ببيئته كنموذج للبناء في الصحراء. تستلهم العمليات الوظيفية بصمت في العمل من الطريقة التي تحافظ بها الصبار على نفسها في المناخ الجاف الحارق. ظلال الشمس على النوافذ مفتوحة وتغلق استجابة للحرارة ، مثلما تخضع الصبار للشفاء أثناء الليل بدلاً من النهار للحفاظ على الماء. يتواصل المشروع مع مستوى النظام الإيكولوجي في القبة النباتية المجاورة له الذي يتبع نظام إدارة مياه الصرف العمليات التي تحافظ على المياه ولها الحد الأدنى من مخرجات النفايات. إن دمج الكائنات الحية في مرحلة انهيار مياه الصرف يقلل من كمية موارد الطاقة الخارجية اللازمة للوفاء بهذه المهمة. ستخلق القبة مناخًا محكومًا ومسيطرًا على الهواء يمكن استخدامه لزراعة مصدر غذائي للموظفين.

مستوى النظام البيئي
ينطوي البناء على مستوى النظام الإيكولوجي على محاكاة كيفية عمل العديد من المكونات مع بعضها البعض ، ويميل إلى أن يكون على النطاق المديني أو مشروع أكبر يحتوي على عناصر متعددة بدلاً من بنية فردية.

مشروع Cardboard to Caviar الذي أسسه Graham Wiles في ويكفيلد ، المملكة المتحدة هو نظام دائري مغلق يستخدم النفايات كمواد مغذية. يقوم المشروع بدفع ثمن المطاعم من الورق المقوى الخاص بهم ، وقطعها ، وبيعها إلى مراكز الفروسية لفراش الخيل. ثم يتم شراء الفراش المتسخة ووضعها في نظام التسميد ، الذي ينتج الكثير من الديدان. يتم تغذية الديدان لروث الأسماك ، والتي تنتج الكافيار ، والتي تباع مرة أخرى إلى المطاعم. هذه الفكرة من النفايات لأحد كمغذيات لآخر لديها القدرة على ترجمتها إلى مدن بأكملها.

مشروع غابة الصحراء الذي صممته شركة Exploration Architecture عبارة عن دفيئة تهدف إلى الاعتماد على الطاقة الشمسية وحدها لتعمل كنظام عدم وجود نفايات. المشروع على مستوى النظام الإيكولوجي لأن مكوناته العديدة تعمل معاً في نظام دوري. بعد العثور على أن الصحراء كانت مغطاة بالغابات ، قررت شركة Exploration التدخل عند حدود الغابة والصحراء من أجل عكس التصحر. يحاكي المشروع خنفساء الصحراء الناميبية لمكافحة تغير المناخ في بيئة قاحلة. وهي تعتمد على قدرة الخنفساء على ضبط درجة حرارة جسمها الذاتي عن طريق تراكم الحرارة خلال النهار وجمع قطرات الماء التي تتشكل على أجنحتها. يستخدم هيكل الدفيئة المياه المالحة لتوفير التبريد الترطيب والترطيب. يتكثف الهواء المتبخر إلى الماء العذب ليسمح للبيت الزجاجي بالتدفئة ليلاً. وينتج هذا النظام كميات من المياه تفوق ما تحتاجه النباتات الداخلية ، لذا ينفد الزائد حتى تنمو النباتات المحيطة. تعمل محطات الطاقة الشمسية على فكرة أن العلاقات التكافلية مهمة في الطبيعة ، حيث تجمع الشمس مع توفير الظل للنباتات. المشروع حاليا في مرحلته التجريبية.

لافاسا ، الهند هي مدينة مقترحة تبلغ مساحتها 8000 فدان من قبل HOK (Hellmuth ، Obata ، و Kassabaum) المخطط لها في منطقة من الهند تخضع لفيضانات الرياح الموسمية. قرر فريق HOK أن النظام البيئي الأصلي للموقع كان غابة رطبة نفضية قبل أن يصبح منظرًا قاحلًا. واستجابةً للفيضانات الموسمية ، قاموا بتصميم أسس البناء لتخزين المياه كما فعلت الأشجار السابقة. تحاكي أسطح المنازل في المدينة ورقة تين التاني التي تتطلع إلى نظامها الخاص بالتنقيط الذي يسمح للماء بالتسرب أثناء تنظيف سطحها في نفس الوقت. يتم استعارة استراتيجية نقل المياه الزائدة عبر القنوات من النمل المحلي للحصاد ، والتي تستخدم قنوات متعددة المسارات لتحويل المياه بعيدا عن أعشاشها.

الانتقادات
وقد تم انتقاد المحاكاة البيولوجية لإبعاده عن الإنسان من خلال تعريف المصطلحين باعتبارهما منفصلين ومتميزين عن بعضهما البعض. إن الحاجة لتصنيف الإنسان كتمييز عن الطبيعة تتمسك بالتعريف التقليدي للطبيعة ، وهو أن تلك الأشياء أو الأنظمة التي تنشأ إلى الوجود بمعزل عن النية البشرية. يجادل جو Kaplinsky كذلك أنه في أساس نفسها على تصميم الطبيعة ، مخاطر المحاكاة الحيوية يفترض تفوق الحلول التي تعطي الطبيعة على الإنسان. لا يمكن للبنى المحاكية البيولوجية أن تحافظ على البيئة التي يصنعها الإنسان ومشاكله ، وذلك في أنظمة الطبيعة المعبرة ، وتخفيض قيمة التصميم البشري. ويؤكد أن التطور داخل الإنسانية قائم على أساس ثقافي في الابتكارات التكنولوجية وليس التطور الإيكولوجي. ومع ذلك ، لا يعتمد المهندسون المعماريون والمهندسون على تصاميمهم بصرامة ، بل يستخدمون أجزاء منها فقط كمصدر إلهام للحلول المعمارية. بما أن المنتج النهائي هو في الواقع دمج للتصميم الطبيعي مع ابتكار بشري ، يمكن في الواقع قراءة تقليد الطبيعة على أنها تجلب الإنسان والطبيعة في انسجام مع بعضها البعض.

Share