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1.生成設計法簡介

生成設計是一種科學的藝術創作過程，這個過程能夠通過一種類似生物基因編碼的轉換最終形成一種人工的世界。這是一種設計活動，目的不僅僅是要獲得一個結果，更要形成一種可以操作的編碼，在演化過程中可以產生無可窮盡的變形體。這是一種鼓舞人心的經驗，借助這種經驗，我們能夠重讀20世紀60年代以前那些采用元設計方法（meta-designapproach）設計出來的建筑作品，那些作品在生成設計法中可以視為一種具體的三維模型，屬于這種設計法的一個種類。

與生成設計法相平行的設計方法叫做參數設計法。人們使用參數工具來產生和控制數量不多的變形體。盡管參數設計法具有易于控制的優點，但是，在表現復雜性和發展潛力方面，參數設計法不同于生成設計法。參數設計法在運用過程中較多地局限于設計模型的物件尺寸或者幾何變化。作為一個完整的形體，當每一個物件被附加上特定的維度約束以后，這種形體的變化才能夠被實現和認識。而運用生成設計法進行工作時，雖然每一個三維的物件也要采用參數設計法來進行，但是，參數的建立僅僅是系統結構中的元素之一，該系統結構可以產生無可窮盡的形象表現場景，這些物件都具有理想基因編碼的特征。所以說，生成設計法不是一個最終結果，也不是一個堆積物件或者形式的數據庫，而是一個設計行為模式的開放矩陣，這個開放矩陣會把存在于世的東西轉換成未來可能看得到的樣子。

生成設計法的特征和結構在于它能把基因編碼變成一個開放的形象體系，設計過程就好像是在操控一股可以聽憑擺弄的意識流（fluxusoperandi），隨時能夠把任何一個特征突出的形象作為最終定奪的結果。雖然這個形象會與眾不同，甚至不可名狀，但是卻可以被人們輕易地認知。最終形象都是互不相同的，都表現出獨一無二的個性；但是，最終形象又是互有聯系的。若把這組最終形象的特征放大去觀察，就會發現它們差不多來自同源的基因編碼。換句話說，生成設計法的設計作品就像有一個人工的DNA，從每一件設計作品中都會被認知，因為它們帶有基因的印記，那就是設計者的思想。

生成設計法不僅能夠作為一種技術手段來操作和發展，不僅是一種可以利用的工具，它更是一種具有強烈人文特征的設計方法。事實上，生成設計法的每個步驟均始于設計者的一種思維或假設，這種思維或假設被視為一個科學過程，設計之初就帶有一種主觀的或者想象的未來世界的形象。因此，這種設計方法決不能認為是一種人手可得的設計工具，而是應該被理解為一種設計的操作方法（modusoperandi）。對于建筑師、設計師、藝術家來講，生成設計法是可以發展的，可以發展成為一種異常靈敏的、有助于進行更為深刻的創造性設計的工作方法，這是因為這種設計方法發現了我們這個技術時代的工具—計算機—并與之有著良好的操作協同性。

事實上，當我們進行創造性工作時，我們會意識到我們的思想并不容易被轉譯成一個用物件或者圖樣來表現的結果。每一個輸出命令僅僅可能是設計者某種思想的表現，或者是某種思路的發展。我們設想并且試圖來塑造出一個能夠產生不同結果的完整思路，但是，最終我們獲得卻是綜合的多樣共時性（syntheticsimultaneityofpluralities）的東西，也可以說成是示意的差異共時性（schematicsimultaneityofdifferences）的東西。利用復雜性來創造美麗和諧的世界是可能的，生成設計法的運用是多種創造性思維的表現，能夠以一種毋庸置疑的魅力表達設計者的思想。

20世紀的80年代，我就嘗試著如何把設計思想作為一種視覺表達的動力來生成可能出現的結果，如何使得這種如泉噴涌的思想能夠把握和操作。設計的意識流（fluxus）在表現為物件和圖樣之前，它不但能夠表達我的建筑理念，還要能夠表達建筑理念得以實現的基本邏輯。這種新的設計方法的特征在于如何展望未來，如何掌握實驗，操作重復不斷的演化的設計過程，建構一個復雜的視覺世界。

由于計算機技術帶來的好處，可以把一個人的創造思維轉換成一種邏輯編碼。生成設計法需要大量地借助于計算機技術，計算機善于處理數據量大、周期長、重復性的工作，生成設計法正好利用計算機的這一特點。

2.基本概念和文化背景

利用人工基因編碼來制作符合我的建筑理念的場景，這是一個令人激動不已和充滿創造意義的工作。在進行這項實驗的過程中，我意識到這種方法可能是文藝復興時期科學與藝術相結合的時代精神的探索。當我利用計算機作為探索時代精神的工具時，我碰到許多始料未及的問題，例如幾何學、透視學和失真學的邏輯，建筑學的形狀與數字的編碼，這些都能夠表現基本的文化特征。通過探索這些特征的性質以及它們之間的和諧性，是尋找生成設計法進行建筑方案設計的路子。

和諧編碼不論在文藝復興時期還是在今天都是一種表現強烈的特征編碼。當我們置身于美麗、和諧與統一的自然環境中來用鏡子來反映自己的話，每一個人所具有的獨特的征象就會表現出來，這種獨特的征象就是特征編碼。同樣的道理，當我們精心制作的人工形體在自然環境中看起來很可愛，那么，這個不斷完善的過程就被稱為“生成藝術”。

文藝復興時期的建筑理論家曾提出過不少建筑法則，例如文藝復興時期的阿爾伯蒂和帕拉蒂奧，那些建筑法則是不盡相同的或者是各具特點的，因為它們表現了建筑師本人的思想、印象和想像力。我也在做建筑方面的效仿，提出自然的復雜性和物件的簡明性，并且試圖在作品中表現出我的這種建筑理念的獨特和完整。

為了實現這種復雜性和簡明性，就必須建立一個可以操作的邏輯系統，這個邏輯系統要有完整的結構，要能夠像鏡子一樣反映出設計者的想法和理念，哪怕是很細微的想法和理念。首先，復雜性的表達不是一蹴而就的事情。如果我們要描繪出一座城市，我們總是可以采用一種簡化的表現方法，或者在最大的程度上，采用一種能夠強烈地表現某個特殊的或者某種限定意義的關鍵方法。皮拉奈西[1]筆下“卡切利”系列雕版畫的城市形象，也許就是筆法簡練的城市和建筑復雜性的最好的視像表現?？墒牵だ挝鳛榱吮憩F復雜性也采取了疊加畫面的手法，在一層已經蝕刻好的版面上再疊加上另一層畫面，畫面上物體的透視關系也往往是不盡相同的，制造出一種含糊不清或者疊加出來的新的理解。這種畫面的特點是把不同時間和情感的關系相互混合起來，可是它們之間并不矛盾。

復雜性的實現總是要在不斷地合成和疊加后才會有結果，這個結果是借助一個變化多端的生成過程得來的，這個過程通常是非線性的。事實上整個過程并非這樣簡單，復雜性還取決于設計者產生想法或假設的能力，這種想法或假設要對應于在一個短暫的轉換過程中出現的不可預見的物件。假如設計者的想法或假設是對未來的一種視覺成像，那么，在系統生成的運行中一旦碰到阻礙，就必須克服這些阻礙，巧妙地解開復雜性纏繞的結扣。同時，克服那些不利于提高設計者對于想法或假設的視覺識別能力的阻礙，那就是每一個物件所具有的復雜特征。

2.1生成圖碼庫的結構

生成圖碼庫（Argenia）[2]的結構基本由兩種不同的要素組成，一個是基因轉換編碼，另一個是動態演化的范例組織，這兩種要素是運用生成設計法進行創作的最為基本的內容。

2.1.1轉換編碼

生成設計法的編碼系統就像自然生物結構中的DNA，那是一個復雜的結構系統，控制著生物演化過程中千變萬化的復雜性。換句話說，我們也可以把基因轉換編碼看成是一組能夠描繪和確定某種特殊設計行為的理念。我在第一年研究結構圖碼庫的時候，對文藝復興時期的藝術大師們有了更為深刻地認識和理解。生成設計法的規則反映了我對于自然美的認識，這些規則表現了我對于某些特殊的自然結構的主觀迷戀，然后又將這些特殊的自然結構轉譯成了一種操作系統的設計規則。

然而，這些設計規則不是客觀的，也不是產生于哪種哲學方法。總的來說，這些設計規則表現了我對于和諧之美的理解，這個理解一方面來源于我個人的社會和文化閱歷，另一方面來源于我讀到的那些描繪自然和人工世界中各種結構形態的作品，那些結構形態竟然能夠產生出一種新的“現實”場景。其實，這種做法與文藝復興時期的精神和挑戰非常接近，那就是：把對于自然的和諧之美的理解作為一種可以操作的基因編碼來表現一種人工的世界。在“理想的城市”這篇文章中論述了這些設計規則表現出的一種詩意的結構形態[3]。

一套具有演化邏輯的轉換編碼既源自于傳統文化，又反映出我的個人特征。甚至，它在藝術的與科學的方法之間還存有不可分割的協同關系呢！事實上，我們利用這個復雜系統的演化邏輯進行設計實驗時，就能夠尋找那些可能實現的和諧編碼的片斷，追求我們對美的理解。這個非線性的復雜系統以及它的那些出乎意料的生成結果，表現出美學研究領域中那些似乎無甚關聯的東西之間隱含著意想不到的協同關系。

在尋找和諧編碼的設計規則時，我曾利用過多種方法進行實驗，例如幾何編碼、透視編碼、數學編碼等，這些都可以通過計算機的操作變成可視圖形。更特殊的是，我還利用圖像數字技術進行編碼的轉換，這樣使我更清楚地認識到生成物件在這個復雜系統中的作用。這個復雜系統能夠通過子系統的變體和細部表現，沿著“優先路徑”進行轉換和演化，暗示了它是對設計對象在整體和特征方面進行范例控制的一種邏輯。我也曾利用多維細胞體自動生成系統（MCA,multidimensionalcellularautomata）編寫設計規則，這種規則能夠確定生成的建筑場景的拓撲結構。

為了建立每個單獨的生成物件，這種人工化的DNA需要一個演化系統，或者說是一種人工生命的演化系統。這個系統能夠發展和產生適合我們這個時代要求的復雜性，目標是能將那些復雜的生成物件最終賦形，使它們形成城市、建筑、工業制品。當然，僅把能夠產生美妙動人的形式作為目標是不夠的，盡管這些形式表現出來了未來可能環境中的自然復雜性，就像貝塞爾曲線[4]的整體數字公式中出現的那些不規則線段。我的研究要使最終賦形能夠表現出人工的個性化特征，這種個性化特征令人們在現存環境的復雜性中“可識別”。例如，意大利中世紀保留下來的歷史城市的特征，紐約城市濱海地段的特征，芝加哥城那些20世紀初期建筑的歷史特征，香港城中充溢著東西方混合風格的特征，凡此種種，不勝枚舉。1986年我開始進行生成設計法的實驗就是首先從意大利的中世紀城市著手。

2.1.2動態演化的范例

為了對復雜的物件進行賦形，就必須設計出能夠在系統的結構演化過程中使用和指導的范例，這樣產生的結果是各不相同的意大利中世紀城市的典型樣板（圖3、4）。為了能夠做出這么多可以組合的范例，我就需要像文藝復興時期的建筑師所做的那樣，對建筑的空間結構進行分門別類的組織。因此，我建立了一個系統，在這個系統中建筑的各個物件的關系是相互嵌套的，這個系統是建筑空間可演化結構和非演化結構的基礎。非演化結構也是值得重視的，因為在演化的過程中它可以完全推翻與其相同的結構。

這個系統是按照“生成物件—空間結構”的對應關系制作的，它的周圍設計了26個像神經元那樣的突觸（synapse），這些突觸能夠處理那些相鄰物件的拓撲界面，這樣，這個系統就有了第27種功能。兩個空間結構之間的單個直接聯系最大程度能夠激活9個復雜界面，這樣，在空間關系上，每個相鄰的物件之間在建立拓撲關系上就同時有了1∶9的可能性。每一個界面在運行演化—轉化時可以利用一系列平行的子系統來生成自己的特征，這些平行的子系統可以同時使用或者相互合成。每個子系統都有對應于用物件來說明和表現的特性，都有一個不同的幾何結構或者類型結構來代表它的特殊性。試舉例說明，對建筑的生成對象進行演化合成時可以采用三種平行的幾何系統，第一種是基于數字9的系統，例如9×9×9的形體與黃金分割法的關系，第二種是基于中軸線與對角線逐次劃分的系統，第三種是基于笛卡爾坐標中角度與圓心關系的系統，在這三個平行系統的合成和干涉下同時生成出來作品的復雜與和諧的特性。

除此之外，這個系統還有折疊功能，它能夠改變空間結構的拓撲關系，讓突觸產生的界面與每個物件剛好重合。而在折疊功能作用以前，界面與物件之間是分離的。在整個編碼轉換的過程中，時間作為惟一的不可預知的因素，在演化結構中可能會出現分歧（bifurcation）的決定性作用。每一個生成路徑的起始端在一開始就設定了時間量。很明顯，開始的時間總是不同的。伴隨著各自的加速或減速，系統的折疊功能控制著結果的不可預知性。同樣，這種方法使得相同的生成程序無法重復進行，這種獨特的性能是因為生成程序一經啟動就具有短暫性，這種性能只有通過調整或者重新設置時鐘來產生克隆體時才會被克服，當然，這樣的做法與生成設計法的主旨是相矛盾的。

一旦建筑空間的網絡系統組織好了，我就會針對每一個設計要求來制定一個有條理的計劃來檢查系統的演化動態，以使其能夠滿足設計委托人的要求。具體地引例來講，不論是設計洛杉磯的一棟多功能的摩天大樓，還是設計一個簡單的椅子，都必須運用和諧編碼來按部就班的進行工作，直至達到了所要求的目標。對于每一種設計工作來說，利用生成法來進行設計明顯是一件異乎尋常的（adhoc）工作，所以，從經驗的成熟程度來講，我們還沒有一種嚴格確認的技術。

生成設計法并非是一個能夠產生各種各樣可能方案的工具，也不適合所有從事創造性工作的人。生成設計法的運用需要一種主觀目的明確的方法，這種方法能夠對設計委托人的特殊要求做出回答，同時與社會的人文傳統相一致。最有可能的就是制定出一種可以操作的方法，這種操作方法可以通過各種規則來執行，就像我在教學中的實驗探索，這就需要進一步的驗證了。

2.1.3方法和技術

這里的問題是，生成設計法能否被認為是一項技術？能否被認為是一種類似于我們建筑師常用的CAD那樣的生成系統？根據我個人的試驗，答案明確是“不”！其他諸如參數設計法、隨機形式法等，只不過是簡化了設計的過程。

首先，讓我們來把生成設計變成參數設計來考慮問題，參數設計在可能有約束條件的變體參量下僅能產生被程序化的變化形體，物件不是被生成的而是被畫出來的。接下來，產生的變體不是與可能產生的結果發生相互作用，而是與同一結果在尺寸大小方面發生相互作用。因此，這種假設成參數設計的方法只能適用于復雜系統的“簡單”部分，這個結論并非是偶然的。復雜性不是通過增加、而是通過整合來實現的。因為建筑的相關要素是千變萬化的，所以，若是利用參數設計建筑的話，只有把建筑減少到只是體塊的程度時才有可能進行。無論如何，一個體塊不是建筑，它只表示某個量的體積。要成就建筑，就必須通過設計這樣一個階段。在當今的全球化時代，這種主觀目的明確而且具有創見性的設計方法的確能夠打開一扇看到強烈文化特征的門扉。

接下來，讓我們再以隨機產生形式的方法來考慮建筑設計的問題，這種方法有許多的支持者，也有不少人拿它來做實驗。這種方法的理念是讓計算機隨機產生出許許多多的建筑形式，建筑師只是在這些建筑形式中做出選擇罷了。但是，這種方法忽視了生成過程的主觀目的性，而只把它作為一種如何進行挑選的方法。

這樣就出現了兩個最基本的問題，真正的隨機狀態如何產生？對建筑如何做出選擇？

對于前一個問題可以這樣考慮，只有當形式以及產生形式的思想變得愈發不可預測或者令人驚訝的時候才是隨機的狀態。舉例子講，當一只瓶子的外緣沿著一根隨機變化的中軸旋轉360度的時候，瓶子輪廓產生出來的樣子是不可預測的嗎？設計者的思想是通過旋轉的構思和逐次的結果表現出來的，但是，僅僅拿出旋轉中軸的馬達類型或是應用的約束條件來說明設計者思想所產生的結果，能夠讓人信服嗎？無論如何，這個例子說明了不論生成設計內容的繁簡程度如何，即便是一個極其簡化的系統，都是一個相當可觀的矩陣。

另一方面，如果這種可辨識性沒有具體的形象，建筑師何必守在電腦前等著正確的建筑形式出現呢？如果建筑師真要這么做？那他是在做建筑師要做的事情嗎？我想會有這兩種不同的情況，其一是針對建筑師，其二是針對委托設計的業主。建筑師在業主的面前擺弄著電腦，不斷地把現存的世界轉換成將來可能的世界，把現存的環境朝著他的思想方向發展，什么未來的、美好的、有用的、和諧的等等，面對這種情況，業主只能去做選擇。建筑利用電腦工作靜候著他所希望的建筑形式出現，然后他再把這種形式附加上專業特征。對于這樣的做法，說到底建筑師還是像個業主。

對于后一個問題可以這樣考慮。不消針對一棟摩天大樓，只是針對建筑在結構、技術、配置、審美、形式等方面的復雜性，時下的設計方法常常提供的是一種相關的和綜合的多層面的系統。做出一條隨機變化的貝塞爾曲線，無疑是一個有趣的事，我相信我們所有從事建筑學這個領域的人都會非常欣賞這樣的曲線。但是，一項建筑設計就有所不同了，很可能會利用隨機的方式設計建筑的外表，或者設計建筑的內部，但是，我相信有必要在出現的建筑形式上加大表現建筑品質和特征的范圍，例如技術的、材料的、色彩的等等。目前可供選用的設計方法嚴重地制約了建筑表現的瀟灑自如（arbitrariness）。

無論如何，前面論述可以認為是針對業主的情況，不是針對建筑師的情況。某種形式之所以被選中，是因為它令人激動，具有一種特殊的效果。設計就是在建立和轉換那些能夠實現復雜性的編碼，把設計者幻境般的思想編錄成可操作的條理規則。這樣看來，僅僅利用隨機這個條件是不夠的。

那么，到底什么是生成設計法呢？它是一種能夠成為最終產品的思想，一種能夠產生無窮無盡的結果并令業主能從這些結果中進行挑選的思想。最終結果肯定不僅僅是形式的結果，例如貝塞爾曲線形成的那樣漂亮的形狀，而是一種具有實施可能性的直接賦形。因此，生成圖碼庫的建立是要把它作為一種人工的DNA，作為一種和諧編碼，作為一種可組織的范例，這種范例能夠以動態的方式檢查設計環節的特殊性。整個系統的運行由轉換規則和控制規則所決定，轉換規則是一種可以控制的運行方式，控制規則把握著關聯、干涉、合成和諧振等環節的運行，特別是諧振常常會出乎意料地出現在被激活的演化動態中。這里一點沒有數據庫的樣子。當我們研究達·芬奇繪畫作品的編碼時，我們知道了利用大量不同的創作思想作為試驗性假設的設計方法，每一種假設都限定于一個可操作的方法，而不僅僅是一堆零件的組裝。創新的目標一經設定，科學的探索總是不斷進行的。

根據我的做法，生成設計并不是把那些預先設計好的零件儲存起來，然后拿出來可以進行相互交換的設計方法，而是一大堆可能的物件在出生、形成、相互合成的過程中在系統中不斷地發生作用，直至生長成熟，這種過程與自然的生命現象很相似。不可預知性并不是固定在隨機形式的上面，而是與系統運行的人工生命相關聯的。人工生命愈是復雜、愈是不可預知，伴隨著不同時間的演化，就愈是能夠從和諧編碼的龐大矩陣中激發出令人激動的答案。這些答案將大大提高設計者波濤浪涌般創作思想在特征表現上的明確性和可識別性。

2.2生成設計的方法

人們的創造性活動發生了變化，不僅僅是因為使用了新出現的數字工具，更是因為人們對新領域的開發利用產生了新的哲學思想。設計也從重于成形改變到重于轉換。思想的表現在開放與包容的程度上向前邁進了一大步。當前，各種各樣的音樂變奏曲已經偏離了基本主題，在多樣形式并存的情況下，每一種形式都可以變成一種可轉換的模式，甚至是一種思想。

今天，我們掌握的技術工具不會像老式機器那樣，制造出來一堆一模一樣的產品，而是制造出各具特色的產品，這是一場新興的革命。在成本相同的情況下，數字化時代使我們能夠效仿大自然或者手工藝來制造出獨一無二的產品。獨具特色的產品已經成為對于當今文化需求的一種新的回答，這種文化需求把人們引導到這樣一個境地，那就是每一個人都希望自己的環境、建筑、人工制品都能反映出一種獨一無二或者舉世無雙的特點?？上В@種文化需求長期沒有得到正確的估計。在這樣一個時代中，我們發現了自然界的生物特征是通過克隆的方式來產生和傳遞的，那么，生成設計法可以在人工的世界中實現一種與之相應的發展趨勢，利用這種方法，通過人工智能、人工生命系統以及高科技，我們能夠再次體驗到大自然給予我們的審美和道德上的愉悅。

3.形態生成設計的作品

下面介紹利用生成設計法制作的一些形態生成實驗作品，我的第一個生成設計案例開始于1986年，主題是關于意大利中世紀城鎮的DNA，接下來做的是“巴西利卡”軟件。

3.1從二維到三維，對轉換編碼規則的理解

1984年，我的第一個生成實驗來源于我對一幅歷史圖畫產生的想法，作為一幅二維的筆記式印象速寫，即使這幅畫很抽象，假如我們很合適地觀察它，我們不能否認它是一種具有普遍可能性的三維模型的生成編碼。這個從二維到三維的過程不是一個自動演化的過程或者演繹的過程，實際上是一種主觀理解的過程，這種主觀理解表現出建筑師可能具有的某種思想。