Исследовательская работа на тему «Бионика в архитектуре: природа – строитель, человек – подражатель? Понятие бионики Бионические архитектурные объекты

Понятие бионики

Биомника (от греч. biфn - элемент жизни, буквально - живущий) - прикладная наука о применении в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структур живой природы, то есть формы живого в природе и их промышленные аналоги.

В англоязычной и переводной литературе чаще употребляется термин биомиметика (от лат. bios - жизнь, и mimesis - подражание) в значении - подход к созданию технологических устройств, при котором идея и основные элементы устройства заимствуются из живой природы. Одним из удачных примеров биомиметики является широко распространенная "липучка", прототипом которой стали плоды растения репейник, цеплявшиеся за шерсть собаки швейцарского инженера Жоржа де Местраля.

Различают:

биологическую бионику, изучающую процессы, происходящие в биологических системах;

теоретическую бионику, которая строит математические модели этих процессов;

техническую бионику, применяющую модели теоретической бионики для решения инженерных задач.

Тысячелетиями люди жили среди живой природы, миллионов оттенков цветов, несчетного многообразия форм, но в последнее время человек, почти насильственно погруженный в жесткую урбанистическую среду, научился восхищаться эстетикой металла и асфальта, синтетическими ароматами города, сизым смогом, оттеняющим яркие лучи предзакатного солнца. Эти и другие явления стали источником вдохновения фотографов, художников и модельеров, а также дизайнеров, благодаря которым хай-тек несколько лет оставался на пике интерьерной моды. Тем не менее, мы страдаем, порой неосознанно, от недостатка чистых сочных красок и причудливых форм живых растений. Частично восполнить хотя бы у себя дома нехватку природной красоты помогают элементы интерьера в стиле бионика.

Идея применения знаний о живой природе для решения инженерных задач принадлежит Леонардо да Винчи, который пытался построить летательный аппарат с машущими крыльями, как у птиц: орнитоптер.

Появление кибернетики, рассматривающей общие принципы управления и связи в живых организмах и машинах, стало стимулом для более широкого изучения строения и функций живых систем с целью выяснения их общности с техническими системами, а также использования полученных сведений о живых организмах для создания новых приборов, механизмов, материалов и т.п.

В 1960 в Дайтоне (США) состоялся первый симпозиум по бионике, который официально закрепил рождение новой науки.

Бионика тесно связана с биологией, физикой, химией, кибернетикой и инженерными науками: электроникой, навигацией, связью, морским делом и другими.

Бионика - это наука, изучающая принципы организации и функционирования биологических систем на молекулярном, клеточном и популяционном уровнях.

Бионика - наука междисциплинарная, "наука-перекресток", в ней отражаются особенности научно-технической революции в форме интеграции различных по своему назначению и методам наук.

Бионика синтезирует знания в биологии и кибернетике, физике и радиотехнике, математике и электронике, ботанике и архитектуре, биохимии и механике, психологии и биофизике и т.д.

Бионика соединяет разнородные знания в соответствии с законами единства живой природы.

Бионический подход, положенный в основу создания концепт-проекта "Апельсин", перекликается с идеями, выдвинутыми в свое время основоположниками "Русского Авангарда". В XX веке "бионические идеи" получили развитие в авангардных проектах многих деятелей различных видов искусства. В 1916 году классик "Русского Авангарда" Казимир Малевич отметил: "Предметы исчезли, как дым; во имя новой художественной культуры искусство стремится и к автономии творения - к приоритету форм природы". А в 1920-е годы Лазарь Хидекель, ученик Шагала и Малевича, автор первого в российской истории архитектурно-экологического манифеста "АЭРО", написал: "Зарождается новая, более высокая цивилизация, где будущая архитектура должна основываться на своих законах, не разрушающих естественную среду, а вступающих в благотворное пространственное взаимодействие с окружающей природой".

Так, например, гибкость, присущую человеческому телу, стали использовать не только художники и архитекторы, но и авангардисты сценического искусства, выстраивая из актеров живые декорации к своим спектаклям. Обращение к природным истокам нашло яркое выражение в актерской школе знаменитого режиссера Всеволода Мейерхольда. Его актеры проходили специальное обучение в экспериментальной мастерской, где основным предметом была биомеханика. Мейерхольд стремился придать зрелищу геометрическую точность формы, акробатическую легкость и ловкость, спортивную выправку. Эти же биомеханические принципы искусства он продолжал развивать в своем журнале "Любовь к трем апельсинам", где в ряде статей много внимания уделялось идее воспитания актера, уверенно владеющего своим телом, голосом, способного в нужном темпе и ритме выполнить любое задание режиссера.

В то же время бионические идеи начинают воплощаться и в балетных постановках. Импрессионистически размытые танцы, выражающие чувства цветка и строящиеся на подражании пластике цветущего вьющегося растения, стали настоящей сенсацией на Западе благодаря имени Сержа Дягилева - организатора ежегодных гастролей русских артистов в Париже, получивших название "Русские сезоны". Балеты "Нарцисс" и "Призрак розы" третьих "Русских сезонов" потрясали воображение зрителей натуральностью жеста и незаурядной пластикой. Бионические идеи, воплотившиеся в этих постановках, позволили Дягилеву утвердиться в жизнеспособности своего детища и снискали большую популярность на Западе. Ясность замысла и воплощения, броскость и предельный лаконизм образов, характерные для бионических концепций, стали важной составляющей творчества пионера советского фотоавангарда Александра Родченко, также создававшего эскизы для многих театральных постановок театра Мейерхольда. Но, безусловно, свое самое яркое воплощение бионические идеи нашли все-таки в архитектуре. Великий современник основоположников "Русского Авангарда" философ Рудольф Штайнер говорил: "Духовный аспект создания бионических форм связан с попыткой осознать предназначение человека. В соответствии с этим архитектура трактуется как "место", где раскрывается смысл человеческого бытия". И если следовать логике классиков, то выходит, что только здание, созданное в соответствии с принципами архитектурной бионики - будь это фостеровский "Апельсин" или же любой другой современный эко-комплекс, - способно стать наиболее органичным "домом" для произведений искусства, наполняющих человеческое бытие особым художественным смыслом.

Искусство как форма культуры

Термин «цивилизация» был введен в научный оборот французскими просветителями для обозначения гражданского общества, в котором царят свобода, справедливость, правовой строй. Позже это слово приобрело более широкий смысл...

История фотографии

Фотограмфия (фр. photographie от др.-греч...

Кино - как синтетический вид искусства

Чтобы вести разговор о кино - как о виде искусства, необходимо разобраться, что мы вкладываем в эти понятия. Современный толковый словарь определяет искусство - как художественное творчество в целом - литература, архитектура, скульптура...

Классический стиль дизайна в интерьере

Свою историю слово «Дизайн» берет от итальянского "disegno"- понятие, которым в эпоху Ренессанса обозначали проекты, рисунки, а также лежащие в основе работы идеи. Позднее, в XVI в. в Англии появляется понятие "design"...

Культура постсоветских времен

Культура - одна из важнейших областей общественной жизни, духовно-творческий потенциал общества на определенном этапе его развития. Культура (cultura) - слово латинское. Оно означает возделывание, обработка, улучшение...

Молодежные субкультуры и мода

Мода - неоднозначный и интересный социально-психологический, культурный феномен. До недавнего времени господствовало необоснованное мнение, что мода слишком несерьезный, прихотливый и изменчивый объект для строгого научного исследования...

Обрубовка глиняной головы Гудона

Скульптура, в широком значении слова, искусство создавать из различных пластических материалов пространственное, объёмное изображение различных вещей. Скульптура представляет собой вид изобразительного искусства...

Объемно-пространственная композиция

Слово «композиция» в переводе с латинского означает сочинение, составление, соединение, связь, построение, структура. Различают три основных вида композиции: фронтальную, объемную и глубинно- пространственную...

Основные черты и функции субкультур

Субкультура это специфический образ жизни, это реализация потребности человека в самовыражении, в развитии личности, в удовлетворении чувства прекрасного, в осмыслении своего назначения в мире...

Ритм в жизни и в искусстве проявляется через большую или меньшую периодическую повторяемость какого-либо элемента тождественных, аналогичных положений, дублируемых через некоторые интервалы...

Ритмика цвета как активное средство композиции графического объекта. Создание художественно-образного содержания

Понятие цвета применяется собственно для обозначения самого цветового пигмента или материала, которые поддаются физическому и химическому определению и анализу. Цветовое видение, возникающее в глазах и сознании человека...

Русская скульптура ХVIII – начала XIX веков

Скульптура (лат. sculptura, от sculpo -- вырезаю, высекаю), ваяние, пластика, вид изобразительного искусства, произведения которого имеют объемную, трехмерную форму и выполняются из твердых или пластических материалов. Скульптура, ваяние, пластика...

Специфика организации карнавала

Карнавал - народное гуляние, в котором происходит временная перемена ролей и разрушение обыденной реальности. Также на данный период отменяются словесные запреты, которые в других аспектах как раз употреблять публично не принято...

Технологии в поп-культуре на примере медиавирусов

Массовая культура или поп-культура, масскультура, культура большинства -- культура, распространенная, т.е. популярная и преобладающая среди широких слоев населения в данном обществе. Она включает в себя такие явления, как спорт, развлечения, быт...

Феномен контркультуры

Внутри различных общественных групп рождаются специфические культурные феномены, которые закрепляются в особых чертах поведения людей, их сознания, традиций и т.д. Люди реагируют на жизненные впечатления своеобразно...

Введение

Одно из научных направлений, которое оформилось относительно недавно, но уже успело прочно войти в повседневную жизнь, стала бионика. Бионика − это прикладная наука об использовании в технических устройствах и принципах организации различных систем свойств и функций природных объектов. С помощью бионики человечество пытается привнести достижения природы в собственные технические и общественные технологии.

Достигнув определённого потолка в развитии искусственных механизмов, люди для дальнейшего поступательного движения вперёд стремятся позаимствовать те принципы и методы, с помощью которых созданы и функционируют живые организмы.

Неофициальный титул «отца бионика» принадлежит Леонардо да Винчи. Этот великий гений в истории цивилизации первым попытался использовать опыт природы при построении рукотворных машин. Из его чертежей и записей ясно, что при разработке собственного летательного аппарата главная роль им отводилась воспроизведению того же механизма, с помощью которого птицы машут крыльями и создают подъёмную силу. Эти идеи да Винчи были невостребованными вплоть до прошлого столетия, когда под воздействием развития кибернетики учёные обратили пристальное внимание на деятельность так называемых «живых систем» (то есть объектов природы). Окончательно как наука бионика оформилась в 1960 году на симпозиуме учёных в Дайтоне.

На современном этапе выделяют три направления в бионике: биологическое, которое рассматривает процессы внутри биологических систем; теоретическое, занимающееся созданием математических (компьютерных) моделей этих процессов; и техническое, которое отвечает за использование созданных бионических моделей для воплощения в жизнь посредством создания инженерных сооружений или машин. На стыке теоретического и технического направлений бионики находится архитектура.

Пионером использования принципов бионики при сооружении зданий стал великий каталонский архитектор конца XIX − начала XX веков Антонио Гауди. Именно Гауди первым стал не просто привносить в архитектурные сооружения декоративные элементы природы, а придал постройкам характер окружающей среды. Профессиональные архитекторы, ландшафтные дизайнеры и просто ценители прекрасного до сих пор не перестают восхищаться гениальными архитектурными решениями Гауди при сооружении Парка Гуэля: чего стоит только своеобразная колоннада, выполненная в стиле античных портиков, представляющая из себя подобие сросшихся стволов деревьев.

Бионические принципы архитектуры в начале 1920-х годов воспринял и развил Рудольф Штайнер, после чего и началось широкое применение бионики при проектировании зданий и сооружений.

Благодаря развитию научных методов, расширению базы знаний и появлению возможности детального математического моделирования архитекторы прошлого пришли к выводу, что большинство архитектурных принципов и законов, над которыми человечество опытным путём проб и ошибок билось тысячелетиями, находилось у нас под самым носом, в природе. Поэтому главной задачей бионики в архитектуре является поиск в природных биологических системах оптимальных решений возникающих архитектурных задач. Идёт изучение законов формирования и структурообразования живых тканей, конструктивных систем живых организмов по принципу экономии материала, энергии и обеспечения надежности. Кроме того, изучение живой природы помогает архитекторам в создании новых, отвечающим современным требованиям и задачам, строительных материалов.

1. «ЗЕЛЕНАЯ» АРХИТЕКТУРА

Проблема экологии в архитектуре может стать ключевой в ближайшее десятилетие для всей строительной политики.

Свод принципов « зеленой» архитектуры:

Сохранение энергии.

Накопление энергии. Еще в ХIХ веке А. Гауди, устраивая световые шахты в многоэтажных домах, вводил в квартиры солнечный свет. В последние годы активно используются для накопления энергии солнечные батареи.

Сокращение объемов нового строительства, использование старых материалов, реконструкция существующих объектов.

Контакт с заказчиком, в рамках которого рождается оптимальное решение.

Уважение месту. Слияние архитектуры с природным окружением (подземные дома, зеленая кровля и т. п.).

Целостность. Взаимодействие всех перечисленных выше подходов.

В соответствии с принципами «зеленой» (органической) архитектуры каждую форму следует рассматривать как организм, который развивается в соответствии с законом своего собственного существования, особого «ордера» в гармонии со своими функциями и окружением, как растение или другие живые организмы.

Термин «органический» применяется преимущественно в трех значениях. В первом случае «органический» обозначает «следующий природе своего назначения и материалов» (тектоничный). При этом под назначением понимают не только практические, но и духовные потребности людей. Второе и наиболее характерное значение термина «органический» означает «подчиненный условиям природного ландшафта», т.е. климатическим условиям среды и совокупности ее эстетических качеств. Третье значение понятия - следующий природным формам как образцам (бионический). Такую интерпретацию термина необходимо принимать не как использование биологических метафор и натуралистического подхода. Прямое сходство форм противоречит явному различию функций. Ни растительные, ни биологические формы не могут быть образцами для копирования. В то же время нельзя исключать эстетического влияния природных форм на архитектуру: об этом говорит современная практика. Один из главных представителей органической архитектуры Ф. Л. Райт решительно отвергал архитектуру, способную «переехать в любое место». По мнению мастера «… каждое здание, предназначенное для человека, должно быть составной частью ландшафта, его чертой, родственной местности и неотъемлемой от нее. Мы надеемся, что оно останется там, где стоит, на долгое время. Ведь дом - не фургон…». Он постоянно подчеркивал необходимость связи с землей: земля уже имеет форму. Связи построек Ф. Л. Райта с ландшафтом строились также на использовании природных материалов. Поэтому он с огромным уважением относился к историческому опыту. Искусство архитектуры древних, по убеждению архитектора, было основано на применении местных материалов в соответствии с их свойствами. Кроме того, в органичном здании ничто не является законченным само по себе, но является законченным лишь как часть целого. Таким образом, по существу, Райт отвергал классицистический принцип организации целого из законченных по своей структуре элементов. Он отождествлял искусственные формы с человеческим организмом, уподобляя, например, электропроводку нервной системе. Однако на практике архитектурные формы Райта подчиняются собственным, специфическим законам формообразования, не имеющим ничего общего с миром биологических форм.

Безусловно, один из самых значительных представителей органической архитектуры - финский архитектор А. Аалто. Однако он обращается к природным формам не только как к контексту, но и как к образцам структурной организации и связей со средой. Их мастер обнаруживает на системном уровне, где налицо определенное единство всех целостных объектов, как природных, так и созданных человеком. Поэтому его произведения не имеют ничего общего с имитацией природных образцов. Здесь применяются гибкие принципы квазистандартизации, используемые живой природой. На одной из своих лекций в Осло А. Аалто заявил: « ... самым лучшим комитетом по стандартизации является сама природа. Но природа производит свою стандартизацию только на самых малых единицах измерения всего живого - на клетках. В результате работы природы появилось несметное количество живых, изменяемых форм, разнообразие которых не поддается описанию. Архитектура должна подражать неизмеримому богатству постоянно изменяющихся форм мира живой материи...».

Рисунок 1 − Алвар Аалто, Концертный зал «Финляндия» в Хельсинки

В постройках Аалто богато используется дерево.

Основными постройками Аалто являются:

1.Санаторий в Паймио

2.Выборгская библиотека

.Вилла Майре

.Бейкер-хаус

.Дворец «Финляндия»

.Политехнический институт в Отаниеми

Рисунок 2 − Алвар Аалто, чайный столик

Сегодня в Финляндии органическая архитектура представлена творчеством Р. Пиетиля, который не считает себя прямым последователем А. Аалто. Однако его обращение к природе, безусловно, спровоцировано мыслями его идейных предшественников. Пиетил Р. считает, что архитектура должна определяться микрогеографией, климатическими особенностями, материальными ресурсами данной местности. Это, по мнению мастера, делает замысел гуманным.

Рисунок 3 − Р. Пиетил, университетский центр Диполи

В то же время его творчество находится под несомненным влиянием мастеров других направлений, которые разделяли принципы органического развития архитектурных форм. К ним можно отнести, в первую очередь, экспрессионистов Б. Таута и Х. Херинга.

Наиболее важный аспект деятельности Р. Пиетиля связан со взглядом на природу как на определенный контекст. Здания должны стать его продолжением. Такое отношение к природе основано на философии, которую сам мастер называет «экологической семантикой».

Следуя за Ф.Л. Райтом, Р. Пиетил считает, что учет экологических факторов, а также их выражение в архитектурных формах, может привести к исчезновению противоречий между зданиями и природой. С другой стороны, архитектор пытается соединить свои идеи с культурными традициями. Например, он находит необходимым тщательное изучение культурного этнического наследия северных арктических районов Европы и Азии. При этом, правда, не уточняется, что подразумевается под сутью этого наследия. В отличие от А. Аалто, Р. Пиетил рассматривает природу как контекст, делая акцент на структурные особенности и стремясь найти ценности сооружения в связи с эстетическими особенностями места. Он считает, что до сих пор мы строили вопреки природе и теперь, наконец, наступило время строить так, чтобы архитектурные формы становились частью или продолжением природы. Одновременно отвергается и «Модулор» Л. Корбюзье, как концепция постоянных эстетических ценностей.

Для Р. Пиетиля эстетические качества архитектурной формы изменчивы, поскольку они определяются связями с изменчивым характером природной среды. Интеграция может быть решена двумя способами. В первом случае архитектура должна стремиться выразить единство и определенное тождество с природой. При этом тождественностью автор называет согласованность объемов и пространств. Другой способ интеграции, по мнению мастера, основан на том, что архитектура должна оставаться незаметной.

АРХИТЕКТУРНАЯ БИОНИКА

Архитектурная бионика в недавнем прошлом - осмысление природных форм в строительных конструкциях, новые возможности архитектурного формообразования. Архитектурная бионика сегодня (необионика) - попытка увязать экологические аспекты и высокие технологии с архитектурой.

Первые попытки использовать природные формы в строительстве предпринял А. Гауди, знаменитый испанский архитектор XIX века. Парк Гуэль, или как говорили раньше «природа, застывшая в камне», восхитительная архитектура частных вилл Каса Батло и Каса Мила.

Рисунок 4 − А. Гауди, парк Гуэль

Ничего подобного Европа и весь мир до А. Гауди не видели. Эти шедевры великого мастера дали толчок к развитию архитектуры в бионическом стиле.

В 1921 году подобные идеи нашли отражение в скульптурно-органическом сооружении Гетеанум, созданном по проекту немецкого философа Р. Штайнера.

Рисунок 5 − Р. Штайнер, Всемирный центр Антропософии − Гётеанум

С этого момента зодчие всего мира взяли бионику на «вооружение». Приверженцы бионики считают, что природа создала самые эстетически совершенные, прочные и оптимизированные конструкции. В одном из самых первых предложений немецкого архитектора Р. Дернаха предусматривалось погружение в морскую воду пузырчатых баллонов или мелкоячеистых сетей, играющих роль каркаса, обраставшего колониями микроорганизмов, которые постепенно должны были отвердевать. Эти полые известняковые формы предлагалось использовать для создания плавучих городов. Хилберц В. (США) исследовал возможность того же результата при помощи электричества (аналогия с образованием накипи).

К 100-й годовщине Великой французской революции в Париже была организована всемирная выставка. На территории этой выставки планировалось воздвигнуть башню, которая символизировала бы величие Французской революции и новейшие достижения техники. На конкурс поступило более 700 проектов, лучшим был признан проект инженера-мостовика Александра Г. Эйфеля. В конце ХIХ столетия 300 метровая башня, названная именем своего создателя, поразила весь мир ажурностью и красотой, стала своеобразным символом Парижа. Современные инженеры сделали неожиданное открытие: конструкция Эйфелевой башни в точности повторяет строение большой берцовой кости, легко выдерживающей тяжесть человеческого тела. Совпадают даже углы между несущими поверхностями. В области бионики известны также архитектурные опыты П. Нерви, С. Калатравы и др.

Рисунок 6 − П. Л. Нерви, Собор в Сан-Франциско

Сегодня бионика развивается во многих сферах. Архитектурно- строительная бионика изучает законы формирования, структурообразования живых тканей, занимается анализом конструктивных систем живых организмов, исследует принципы экономии ими материала, энергии и обеспечения надежности жизнедеятельности. Яркий пример архитектурно- строительной бионики - полная аналогия строения стеблей злаков и некоторых современных высотных сооружений.

Рисунок 7 − С. Калатрава, Павильон Квадраччи

Рисунок 8 − С. Калатрава, Телекоммуникационная башня Монжуик в Барселоне

В последние годы бионика подтверждает, что большинство человеческих изобретений уже « запатентовано» природой. Например, такое новшество ХХ века, как застежки «молния» и «липучки», было разработано на основе изучения строения пера птицы. В данном случае нити пера различных порядков, оснащенные крючками, обеспечивают надежное сцепление.

Известные испанские архитекторы М. Р. Сервера и Х. Плоз, активные приверженцы бионики, с 1985 года начали исследования различных динамических структур, а в 1991 году организовали общество поддержки инноваций в архитектуре. Группа под их руководством, в состав которой вошли архитекторы, инженеры, дизайнеры, биологи и психологи, разработала проект вертикального бионического города-башни. Через 15 лет он должен появиться в Шанхае (по прогнозам ученых, через 20 лет численность Шанхая может достигнуть 30 млн. человек). Город-Башня рассчитан на 100 тысяч чело-век. В основу проекта положен принцип конструкции дерева. Башня будет иметь форму кипариса высотой 1128 метров с обхватом у основания 133 на 100 метров, а в самой широкой точке - 166 на 133 метра. В башне планируется предусмотреть 300 этажей, расположены они будут в 12 вертикальных кварталах по 80 этажей. Между кварталами - перекрытия стяжки, которые играют роль несущей конструкции для каждого уровня − квартала. Внутри кварталов - разновысокие дома с вертикальными садами. Эта тщательно продуманная конструкция аналогична строению ветвей и всей кроны кипариса. Основой башни должен стать свайный фундамент, построенный по аналогии с корневой системой дерева. Ветровые колебания верхних этажей предполагается свести к минимуму, так как воздух может легко проходить сквозь конструкцию башни. В качестве облицовки будут использованы специальные пластичные материалы, имитирующие пористую поверхность кожи.

В архитектурно-строительной бионике большое внимание уделяется новым строительным технологиям. Например, в области разработок эффективных и безотходных строительных технологий перспективным направлением является создание слоистых конструкций. Идея заимствована у глубоководных моллюсков. х прочные ракушки состоят из чередующихся жестких и мягких пластинок. Когда жесткая пластинка трескается, то деформация поглощается мягким слоем и трещина не идет дальше.

Почему же при современном уровне развития техники природа настолько опережает человека? Во-первых, чтобы понять устройство и принцип действия живой системы, смоделировать ее и воплотить в конкретных конструкциях и приборах, нужны универсальные знания. Сегодня, после длительного процесса дробления научных дисциплин, только начинает обозначаться потребность в такой организации знаний, которая позволила бы охватить и объединить их на основе единых всеобщих принципов. Во-вторых, в живой природе постоянство биологических систем поддерживается за счет их непрерывного восстановления, поскольку в данном случае мы имеем дело со структурами, которые непрерывно разрушаются и восстанавливаются. Каждая клетка имеет свой период деления, свой цикл жизни. Во всех живых организмах процессы распада и восстановления компенсируют друг друга, и вся система находится в динамическом равновесии, что дает возможность приспосабливаться, перестраивая свои конструкции в соответствии с изменяющимися условиями. Основным условием существования биологических систем является их непрерывное функционирование. Технические системы, созданные человеком, не имеют внутреннего динамического равновесия процессов распада и восстановления, и в этом смысле они статичны. Тем не менее, на сегодняшний день уже имеется богатый опыт строительства бионических зданий, сооружений и целых городов. Современное воплощение органической архитектуры можно наблюдать в шанхайском «кипарисе», в здании правления NMB Bank (Нидерланды), здании Сиднейской оперы (Австралия), здании Всемирного выставочного комплекса (Монреаль), небоскребе SONY и музее плодов (Япония). Анализ построек позволяет понять, что спектр изучения этого направления расширяется.

Рисунок 9 − Архитектурные утопии (группа « Архигрем»)

Заключение

высотный постройка пиетил стебель

В последнее время политические и общественные деятели говорят о экологических бедах, которые захлестнули практически весь мир. И если ранее разговоры шли, к «общим местам» вроде цунами, тайфунов и ли же засухи, то год от года обсуждения становятся все более конкретными.

Действительно, извержение вулкана Эйяфьядлайёкюдль, разлив нефти в Мексиканском заливе, землетрясение в Японии и многие другие печальные события заставляют задуматься о будущем.

А кто, как ни архитекторы лучше всего воплощают, тенденции времени. Именно поэтому проектировщики и строители сосредоточили внимание на проектах, способных улучшить жизнь людей и состояние природы в недалеком будущем.

Попытка «договориться» с природой, как считают сами архитекторы, это не просто выполнение обычной стандартной работы. Скорее это самый существенный вклад в будущее. То, чем и призван заниматься каждый человек.

Глобальное потепление, а также другие насущные вопросы, вроде засухи и наоборот учащающихся наводнений, стали предметами архитектурного проектирования во всем мире.

Список использованной литературы

1.Бабицкий А. Бионика в архитектуре [электронный ресурс] / А. Бабицкий. Режим доступа: #"justify">2.Ильичев В.И. Бионика - синтез биологии и техники [Текст] - М. Наука, 1994. − С. 28-35.

.Левина Е.К. Архитектура в гармонии с природой [электронный ресурс] / Е.К.Левина, Е.В. Кузьминых. − Режим доступа: #"justify">.Леденева Г.Л. Теория архитектурной композиции: курс лекций / Г.Л. Леденева. − Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун- та, 2008. − 80с.

.Маслов В.Н. Пропорции и конфигурации в природе, архитектуре и дизайне: монография. − Ухта: УГТУ, 2007. − 55с.

Бионические формы отличаются сложностью конструкций и нелинейными формами.

Возникновение термина.
Понятие «бионика» (от греч. «биос» -- жизнь), появилось в начале ХХ в. В глобальном смысле оно обозначает область научного знания, основанную на открытии и использовании закономерностей построения естественных природных форм для решения технических, технологических и художественных задач на основе анализа структуры, морфологии и жизнедеятельности биологических организмов. Название было предложено американским исследователем Дж. Стилом на симпозиуме 1960 года в г. Дайтоне - «Живые прототипы искусственных систем -- ключ к новой технике», - в ходе которого было закреплено возникновение новой, неизведанной области знания. С этого момента перед архитекторами, дизайнерами, конструкторами и инженерами возникает ряд задач, направленных на поиск новых средств формообразования.
В СССР к началу 1980 гг., благодаря многолетним усилиям коллектива специалистов лаборатории ЦНИЭЛАБ, просуществовавшей до начала 1990 гг., архитектурная бионика окончательно сложилась как новое направление в архитектуре. В это время выходит итоговая монография большого международного коллектива авторов и сотрудников этой лаборатории под общей редакцией Ю. С. Лебедева «Архитектурная бионика» (1990 г.)
Таким образом, период с середины ХХ в. по начало ХХI в. в архитектуре ознаменовался повышением интереса к сложным криволинейным формам, возрождением, уже на новом уровне, понятия «органическая архитектура», своими корнями уходящего в конец XIX - начало XX века, к творчеству Л. Салливана и Ф. Л. Райта. Они считали, что архитектурная форма, как и в живой природе, должна быть функциональной и развиваться как бы «изнутри наружу».

Проблема гармоничного симбиоза архитектурной и природной среды.
Технократическое развитие последних десятилетий давно подчинило себе образ жизни человека. Шаг за шагом человечество вышло из своей экологической ниши обитания на планете. Фактически, мы стали жителями искусственной «природы», созданной из стекла, бетона и пластика, совместимость которой с жизнью природной экосистемы неуклонно стремится к нулю. И чем сильнее искусственная природа захватывает живую, тем более явственной становится потребность человека в естественной, природной гармонии. Наиболее вероятным способом возврата человечества «в лоно природы», восстановления равновесия между двумя мирами является развитие современной бионики.

Небоскреб-кипарис в Шанхае. Архитекторы: Maria Rosa Cervera & Javier Pioz.

Сиднейская опера. Архитектор: Jørn Utzon.

Учебный центр Rolex. Архитекторы: японское архитектурное бюро SANAA.

Архитектурная бионика - это инновационный стиль, берущий все самое лучшее от природы: рельефы, контуры, принципы формообразования и взаимодействия с окружающим миром. Во всем мире идеи бионической архитектуры успешно воплощены известными архитекторами: небоскреб-кипарис в Шанхае, Сиднейская опера в Австралии, здание правления NMB Bank - Нидерланды, учебный центр Rolex и музей плодов - в Японии.

Музей фруктов. Архитектор: Itsuko Hasegawa.


Интерьер музея фруктов.

Во все времена существовала преемственность природных форм в архитектуре, созданной человеком. Но, в отличие от формалистского подхода прошлых лет, когда архитектор просто копировал природные формы, современная бионика опирается на функциональные и принципиальные особенности живых организмов - способность к саморегуляции, фотосинтез, принцип гармоничного сосуществования и т. д. Бионическая архитектура предполагает создание домов являющихся естественным продолжением природы, не вступающих с ней в конфликт. Дальнейшее развитие бионики предполагает разработку и создание экодомов - энергоэффективных и комфортных зданий с независимыми системами жизнеобеспечения. Конструкция такого здания предусматривает комплекс инженерного оборудования. При строительстве используются экологичные материалы и строительные конструкции. В идеале, дом будущего - это автономная самообеспечивающаяся система, органично вписывающаяся в природный ландшафт и существующая в гармонии с природой. Современная архитектурная бионика практически слилась с понятием «экоархитектура» и напрямую связана с экологией.

Формообразование, переходящее из живой природы в архитектуру.
Каждое живое существо на планете является совершенной работающей системой, приспособленной к окружающей среде. Жизнеспособность таких систем - результат эволюции многих миллионов лет. Раскрывая секреты устройства живых организмов, можно получить новые возможности в архитектуре сооружений.
Формообразование в живой природе характеризуется пластичностью и комбинаторностью, разнообразием как правильных геометрических форм и фигур -- окружностей, овалов, ромбов, кубов, треугольников, квадратов, различного рода многоугольников, так и бесконечным множеством чрезвычайно сложных и удивительно красивых, легких, прочных и экономичных конструкций, созданных в результате комбинирования этих элементов. Подобные структуры отражают сложность и многоэтапность эволюции развития живых организмов.
Основными позициями для изучения природы в ракурсе архитектурной бионики являются биоматериаловедение и биотектоника.
Объектом изучения в биоматериаловедении являются различные удивительные свойства природных структур и их "производных" — тканей животных организмов, стеблей и листьев растений, нитей паутины, усиков тыкв, крыльев бабочки и т.п.
С биотектоникой все сложнее. В этой области знания исследователей интересуют не столько свойства природных материалов, сколько сами принципы существования живых организмов. Главные проблемы биотектоники заключаются в создании новых конструкций на основе принципов и способов действия биоконструкций в живой природе, в осуществлении адаптации и роста гибких тектонических систем на основе адаптации и роста живых организмов.
В архитектурно-строительной бионике большое внимание уделяется новым строительным технологиям. Так в области разработок эффективных и безотходных строительных технологий перспективным направлением является создание слоистых конструкций. Идея заимствована у глубоководных моллюсков. Их прочные ракушки состоят из чередующихся жестких и мягких пластинок. Когда жесткая пластинка трескается, то деформация поглощается мягким слоем и трещина не идет дальше.

Технологии архитектурной бионики.
Приведем в пример несколько наиболее распространенных современных направлений разработки бионических зданий.
1. Энергоэффективный Дом - сооружение с низким потреблением энергии или с нулевым потреблением энергии из стандартных источников (Energy Efficient Building).
2. Пассивный Дом (Passive Building) - сооружение с пассивной терморегуляцией (охлаждение и отопление за счет использования энергии окружающей среды). В таких домах предусмотрено применение энергосберегающих строительных материалов и конструкций и практически отсутствует традиционная отопительная система.
3. Биоклиматическая архитектура (Bioclimatic Architecture). Одно из направлений в стиле hi-tech. Главный принцип биоклиматической архитектуры - гармония с природой: "… чтобы птица, залетев в офис, не заметила, что она внутри него". В основном, известны многочисленные биоклиматические небоскребы, в которых наравне с заградительными системами, активно применяется многослойное остекление (double skin technology) обеспечивающее шумоизоляцию и поддержку микроклимата вкупе с вентилляцией.
4. Умный Дом (Intellectual Building) - здание, в котором при помощи компьютерных технологий и автоматизации оптимизированы потоки света и тепла в помещениях и ограждающих конструкциях.
5. Здоровый Дом (Healthy Building) - здание, в котором, наряду с применением энергосберегающих технологий и альтернативных источников энергии, приоритетными являются природные строительные материалы (смеси из земли и глины, дерево, камень, песок, и т. д.) Технологии «здорового» дома включают системы очистки воздуха от вредных испарений, газов, радиоактивных веществ и т. д.

История использования архитектурных форм в архитектурной практике.
Архитектурная бионика возникла не случайно. Она явилась результатом предшествующего опыта использования в том или ином виде (чаще всего - ассоциативном и подражательном) определенных свойств или характеристик форм живой природы в архитектуре - к примеру, в гипостильных залах египетских храмов в Луксоре и Карнаке, капителях и колоннах античных ордеров, интерьерах готических соборов и т. д.

Колонны гипостильного зала храма в Эдфу.

К бионической архитектуре зачастую относят здания и архитектурные комплексы, которые органично вписываются в природный ландшафт, являясь как бы его продолжением. К примеру, такими можно назвать сооружения современного швейцарского архитектора Петера Цумтора. Наравне с натуральными строительными материалами, он работает с уже существующими природными элементами - горами, холмами, газонами, деревьями, практически не видоизменяя их. Его сооружения словно растут из земли, а, порой, настолько сливаются с окружающей природой, что их не сразу можно обнаружить. Так, например, термы в Швейцарии со стороны кажутся просто зеленой площадкой.

Термы в Вальсе. Архитектор: Peter Zumthor.

С точки зрения одной из концепций бионики - образа эко-дома, - к бионической архитектуре можно отнести даже привычные нам деревенские дома. Они созданы из натуральных материалов, а структуры деревенских поселков всегда были гармонично вписаны в окружающий ландшафт (верхняя точка поселка - церковь, низина - жилые дома и т. д.)

Купол Флорентийского собора. Архитектор: Filippo Brunelleschi.

Возникновение данной области в истории архитектуры всегда связано с какой-либо технической новацией: так, зодчий итальянского Возрождения Ф. Брунеллески в качестве прототипа для конструирования купола Флорентийского собора взял скорлупу яйца, а Леонардо да Винчи копировал формы живой природы при изображении и конструировании строительных, военных и даже летательных аппаратов. Принято считать, что первым, кто начал изучать механику полета живых моделей «с бионических позиций», был именно Леонардо да Винчи, который пытался разработать летательный аппарат с машущим крылом (орнитоптер).

Галерея в парке Гюэль. Архитектор: Antonio Gaudi.

Портал Страстей Христовых Собора Святого Семейства (Sagrada Familia).

Успехи строительной техники в ХIХ-ХХ вв. породили новые технические возможности для интерпретации архитектуры живой природы. Это нашло свое отражение в произведениях многих архитекторов, среди которых, безусловно, выделяется Антонио Гауди -- зачинатель широкого использования биоформ в архитектуре ХХ в. Спроектированные и построенные А. Гауди жилые здания, монастырь Гюэль, знаменитый «Sagrada Familia» (Собор Святого Семейства, выс. 170 м.) в Барселоне и ныне остаются и непревзойденными архитектурными шедеврами и, одновременно, наиболее талантливым и характерным примером ассимиляции архитектурных природных форм -- их применения и развития.

Чердачное перекрытие Casa Mila. Архитектор: Antonio Gaudi.

Арочный свод галереи в Casa Batlló. Архитектор: Antonio Gaudi.

А. Гауди считал, что в архитектуре, как и в природе, нет места копированию. В результате его сооружения поражают своей сложностью - вы не найдете в его постройках двух одинаковых деталей. Его колонны изображают стволы пальм с корой и листьями, лестничные поручни имитируют завивающиеся стебли растений, сводчатые перекрытия воспроизводят кроны деревьев. В своих творениях Гауди использовал параболические арки, гипер-спирали, наклонные колонны и т.д., создавая архитектуру, геометрия которой превосходила архитектурные фантазии и зодчих, и инженеров. Одним из первых А. Гауди использовал также и био-морфологические конструктивные свойства пространственно-изогнутой формы, которая была воплощена им в виде гиперболического параболоида небольшого лестничного пролета из кирпича. При этом Гауди не просто копировал объекты природы, но творчески интерпретировал природные формы, видоизменяя пропорции и масштабные ритмические характеристики.
Не смотря на то, что смысловой ряд протобионических построек выглядит достаточно внушительно и оправданно, некоторые специалисты считают архитектурной бионикой только те здания, которые не просто повторяют природные формы или созданы из естественных природных материалов, а содержат в своих конструкциях структуры и принципы живой природы.

Сооружение Эйфелевой башни. Инженер: Gustave Eiffel.

Проект моста. Архитектор: Paolo Soleri.

Эти ученые скорее назвали бы протобионикой такие постройки как 300-метровая Эйфелева башня инженера-мостовика А. Г. Эйфеля, которая в точности повторяет строение большой берцовой кости человека, проект моста архитектора П. Солери, напоминающий свернутый лист злака и разработанный по принципу перераспределения нагрузок в стеблях растений и т. д.

Велотрек в Крылатском. Архитекторы: Н. И. Воронина и А. Г. Оспенников.

В России законы живой природы также были заимствованы для создания некоторых архитектурных объектов “доперестроечного” периода. Примерами можно назвать Останкинскую радиотелевизионную башню в Москве, Олимпийские объекты — велотрек в Крылатском, мембранные покрытия крытого стадиона на проспекте Мира и универсального спортивно-зрелищного зала в Ленинграде, ресторан в Приморском парке Баку и его привязка в г. Фрунзе — ресторан «Бермет» и др.
Среди имен современных зодчих, работающих в направлении архитектурной бионики, выделяются Норман Фостер (http://www.fosterandpartners.com/Projects/ByType/Default.aspx), Сантьяго Калатрава (http://www.calatrava.com/#/Selected%20works/Architecture?mode=english), Николас Гримшоу (http://grimshaw-architects.com/sectors/), Кен Янг (http://www.trhamzahyeang.com/project/main.html), Винсент Калебо (http://vincent.callebaut.org/projets-groupe-tout.htm l) и т. д.

Если какой-либо аспект бионики заинтересовал Вас, пишите нам, и мы расскажем о нем более подробно!
Архитектурное бюро «Inttera».

природа проявила себя в создании пространственных конструкций (как уже говорилось, в живой природе нет плоских элементов). Изучение строения природных форм (раковина, череп, оболочка яйца и др.) показывает необычайную проработанность конструкций, функциональную обусловленность. Им присущи восприятие распределенных нагрузок, перекрытие (торможение) трещин в целях недопущения разрушения ценного для организма материала (например, мозга), минимизация расхода материалов. Особой бионической конструкцией являются фундаменты, имеющие в живой природе многочисленные аналоги. Природные «фундаменты» чаще всего представляют собой структурные конструкции (корни), оболочки и мембраны (опорная часть ног животных и птиц). Поэтому весьма эффективно использование в строительстве корневых или корневидных свай, структурных фундаментов, оболочек и мембран. Фундаменты в форме пространственных конструкций - это новое материалосберегающее направление в современном фундаментостроении.
Сравнительно мало еще изучены природные конструкции ограждающих систем, защищающих живые организмы от внешних воздействий и выполняющих ряд дополнительных функций (размещение датчиков и др.). Строение «стен» живых организмов необычайно сложно и разнообразно, так как через них живые организмы обмениваются с окружающей средой энергией, информацией, веществами. Покровные ткани растений содержат наружные оболочки клеток, устьица для дыхания, воздушные полости и клетки. На основе природных решений предложены некоторые конструкции ограждений с дополнительной функцией вентиляции внутренней среды зданий через «устьица» . Круг этих разработок может быть расширен, если создать стены с биоподобным покрытием (подобным коре деревьев субстратом для обитания мелких насекомых), устьицами и клапанами для вентиляции, системой датчиков для автоматического реагирования на изменения погоды и состояние внутреннего воздуха.
Комплексные природоподобные конструкции, в которых сочетаются «активные» и «пассивные» материалы, наиболее перспективны. Оболочки из «пассивных» материалов должны воспринимать постоянные нагрузки, а конструкции из «активных» материалов - временные и динамические нагрузки. Они должны также придавать всему сооружению необходимую (любую заданную) жесткость.

БИОНИКА В МИРОВОЙ АРХИТЕКТУРЕ

Испокон веков великие умы зодчества ведут поиски новых архитектурных стилей. Начиная от Вавилонской башни и заканчивая архитектурными шедеврами Нового Парижа, человечество искало, находило, воплощало. Опять искало, опять находило и опять воплощало. И так по кругу, до бесконечности. Сегодня миру известно много архитектурных стилей: готика, ренессанс, барроко, модерн, классицизм, бионика и другие. Бесспорно, каждый из этих стилей по-своему интересен и достоин внимания.

Первые попытки использовать природные формы в строительстве предпринял еще Антонио Гауди, знаменитый испанский архитектор XIX в.

Архитектор Антонио Гауди. Парк Гуэля, Барселона

И это был прорыв! Парк Гуэля, или как говорили раньше «Природа, застывшая в камне», восхитительная архитектура частных вилл Каза Батло и Каза Мила – ничего подобного избалованная архитектурными изысками Европа, да и весь мир, еще не видели. Эти шедевры великого мастера дали толчок к развитию архитектуры в бионическом стиле. В 1921 году бионические идеи нашли отражение в скульптурно-органическом сооружении Гетеанум, созданном по проекту немецкого философа Рудольфа Штайнера.

Рудольф Штайнер с моделью западного фасада первого Гётеанума

Существует понимание органической архитектуры, как подражание живой природе. Биоморфные элементы осваивали многие архитекторы. Достаточно вспомнить дом Константина Мельникова в Москве, форма и расположение окон которого напоминают пчелиные соты, или творения итальянца Антонио Гауди.

Дом Константина Мельникова в Москве

Но жизнь не стоит на месте, и в середине XX века стал появляться серьезный интерес к бионике. Одним из ведущих архитекторов в области бионики был немецкий инженер Отто Фрай, собравший в 1961 году в Штутгарте единомышленников в группу под названием «Биология и строительство». Сам Фрай занимался легкими конструкциями. Вместе с биологами и инженерами из Политехнического института он хотел разобраться, как происходит строительство тканей и оболочек живых организмов, а потом соединить эти знания с существующими технологиями. Рассматривая диатомеи[Диатомеи - кремнистые водоросли, отдел водорослей. Одноклеточные одиночные или колониальные организмы. Клетки их имеют твердый кремневый панцирь, состоящий из двух половинок ] и паутину, исследователи обнаружили очевидное сходство с собственными разработками. Однако увидели они и важное отличие: живые объекты необычайно сложны и их конструкции не всегда оптимальны, поэтому точное воспроизведение их на практике чаще всего невозможно - такие проекты будут очень дорогими и тяжелыми. Фрай прославился в 1960-1970-х годах созданием павильона ФРГ на Всемирной выставке в Монреале и Олимпийского стадиона в Мюнхене, где он использовал мембранные и эластичные конструкции, главное достоинство которых - легкость и прозрачность.

Олимпийский стадион в Мюнхене. Арх.Отто Фрай

В 2006 году по проекту мексиканского архитектора Хавьера Сеносьяна был построен дом, напоминающий раковину моллюска наутилуса. Черты наутилуса повторяются не только во внешней форме дома, но также в его спиралеобразном внутреннем устройстве. А в 2007 году под его же руководством в Мехико был закончен дом «Змея»- здание в виде длинной трубы, плавно огибающей неровности ландшафта. Свои профессиональные взгляды Сеносьян изложил в книге «Биоархитектура». Он считает, что нужно строить небольшие соразмерные человеку дома в местах с красивой природой, используя при этом природные материалы местного происхождения.

Дои-змея. Арх.Хавьер Сеносьян

Сегодня современное воплощение органической архитектуры можно наблюдать в Нидерландах – здание правления NMB Bank, Австралии – здание Сиднейской оперы. В Монреале – здание Всемирного выставочного комплекса, Японии – небоскреб SONY и музей плодов в Яманаши.

Опера в Сиднее

Именно привлечение в архитектуру знаний бионики сделало возможным начало реализации самого, пожалуй, грандиозного строительного проекта современности, шанхайского «Города-башни». По заявлениям архитекторов, примерно к 2023 году в Шанхае должна быть сооружена содержащая все объекты городской инфраструктуры «башня», население которой составит не менее 100 тысяч человек. «Город-башня» приобретёт форму кипариса высотой более 1200 метров с шириной основания 133 на 100 метров.

Дом Кипарис в Шанхае, корневая система дома кипариса

Тщательно продуманная конструкция аналогична строению ветвей и всей кроны кипариса. Стоять башня будет на свайном фундаменте, рассчитанном по принципу гармошки, точно так же, как развивается и корневая система дерева. Устойчивость верхних этажей к воздействию ветра будет обеспечена тем, что воздух должен будет проходить сквозь конструкцию башни, не встречая сопротивления. Власти Шанхая, перед которым уже сейчас остро стоит проблема перенаселения, заявляют, что если опыт «Города-башни» окажется успешным, подобных сооружений будет построено несколько.

Бионика в архитектуре – от «принципа машин к принципу жизни, http://www.existenzia.ru/idea/bionika