在上篇,我们主要叙述了参数化在计算机之前的发展过程,它有严谨的数学逻辑,科学的物理积淀与悠久而系统的生成历史。参数化并非形式主义,而是种设计方法,它基于性能、基于材料、基于算法,更基于设计师的想法。它赋予了当今的每一个设计师、工程师更多的设计可能性和更高的工作效率。
Sketchpad
高迪和奥托的模拟化参数模型上无法完成的计算在数字化计算的帮助下成为了可能。使用与高迪和奥托借助物理规则来加速参数方程计算的方式相类似的方法,Ivan Sutherland尝试运用计算机来加速所有参数方程的运算。Sutherland(1963,8)希望创建一个系统,使“人和机器可以进行交流”。在那时,计算机使用批处理语言,编程和“写信”差不多。“人机交互”数字模型的概念是一个大胆的设想。Sutherland 利用TX-2型计算机的计算能力创建了Sketchpad,第一款交互式的计算机辅助设计程序。通过使用光笔,设计师可以绘制直线和圆弧,然后将他们通过被Sutherland(1963,18)称作“原子性约束”的功能链接在一起。Sutherland从来没有在他的论著中使用过参数化这个词,但是“原子性约束”这个功能具有所有参数等式所具有的特性:每一个约束都具有一系列由独立参数通过显函数运算得出的结果。与高迪和奥托的模型不同,这些参数方程与物理定律无关,所以可以计算诸如平行,正交和重合之类的关系。
计算机Tip:
原子性,指事物具有ACID属性:事物由一个或多个行为绑在一起,是一个单独的工作单元。即最小的不可分割的性质;文中指软件的最基础的操作。
Sutherland(1963,附录A)的关于Sketchpad中十七种“原子性约束”中六种的图表。每种约束都有一系列输入变量和一个显函数,通过计算使变量输出为需要的结果。
Sketchpad提供了一条探索参数方程的新途径,和高迪及奥托的模型相似,设计师可以通过改变参数,使Sketchpad自动重新计算并绘制图形。但在Sketchpad中,设计师更可以重新定义模型,这也将导致重新计算和重新绘图。这样建筑师对Sketchpad的控制,与大多数参数化建模软件一样,不仅可以改变模型参数,也可以改变模型内在的基本关系。我之后会论述到,对于参数化模型内在关系的管理,是很多建筑项目(不被经常提及)的难点之一。但首先,我将简要地谈谈在Sutherland发明了Sketchpad后的五十年中,参数化建模是怎样发展的。
计算机时代
在众多发明中脱颖而出的电子计算机,没人会(包括Sutherland)意识到参数化设计在接下来的五十年中将对建筑实践产生的影响。二十世纪六十年代和七十年代是对计算机的十分乐观的年代,Sutherland对于计算机替代绘图桌的愿望却是十分悲观的,与同时代的发展自动建筑设计(Whitehead and Elders 1964;Cross 1977),由遗传算法辅助的设计(Frazer1995),自复制几何和元胞自动机(Neumann 1955),计算机辅助设计(Conns 1963[Sutherland的导师];Mitchell 1977),形式语法(Stiny and Grip 1972)和贝塞尔曲线(由Casteljau 1959和Bézier 1962独立发展)的呼声相比
Itek公司的电子化绘图机器(上图)和简化示意图(下图)。这套设备每台在1962年价值五十万美金,相当于2012年的三百五十万美金。