Digital Technology in Architecture

Learn Uncategorized / 11 มี.ค. 2020

เรื่อง: สมรรถพล ตาณพันธ์ุ

ในปัจจุบันดิจิทัลเทคโนโลยีไม่เพียงเข้ามามีอิทธิพลต่อกระบวนการออกแบบสถาปัตยกรรมเท่านั้นแต่มีบทบาทครอบคลุมทุกขั้นตอนตั้งแต่ก่อนเริ่มกระบวนการออกแบบ การผลิตและก่อสร้าง ต่อเนื่องไปถึงช่วงการใช้งานอาคารจนกระทั่งการบำรุงรักษาอาคารเลยก็ว่าได้ จึงเป็นการยากอย่างยิ่งหากจะอธิบายให้เห็นบทบาทของดิจิทัลเทคโนโลยีต่องานสถาปัตยกรรมให้ละเอียดครอบคลุมโดยสมบูรณ์ บทความนี้จึงเลือกนำเสนอเฉพาะภาพสะท้อนของสายสัมพันธ์เทคโนโลยีดิจิทัลที่เกี่ยวโยงกับวิธีคิดการออกแบบสถาปัตยกรรมแบบคอมพิวเตอร์ไรซ์ (computerize) และคอมพิวเทชั่นนัล (computational) เป็นหลัก

The Peix sculpture by Frank Gehry

หากพิจารณารูปแบบของสถาปัตยกรรมในช่วงเวลากว่า 20 ปีที่ผ่านมา สถาปัตยกรรมมีรูปแบบที่มีความพิเศษน่าสนใจแตกต่างจากในอดีตอย่างมาก รูปทรงเรขาคณิตแบบนอนยูคลิด (non-Euclidean geometry) ถูกนำมาใช้ ปรากฎให้เห็นและกลายเป็นเรื่องปกติชินตาที่เราสามารถพบเห็นงานสถาปัตยกรรมที่มีรูปทรงพิเศษมีพื้นผิวอิสระไหลลื่นต่อเนื่องหลุดจากกรอบของรูปทรงพื้นฐานจากรูปทรงเรขาคณิตพื้นฐาน (Euclid’s elements)

Headquarters for Nationale Nederlander Hungary LTD by Erick van Egeraat

ดังที่เห็นได้จากผลงานงานออกแบบประติมากรรม Peix (Fish) ที่เมือง Barcelona ในปี 1992 โดย แฟรงก์ เกห์รี (Frank Gehry) งานออกแบบ Headquarters for Nationale Nederlander Hungary LTD and ING Bank ในปี 1994 โดย Erick Van Egeraat งานออกแบบ Art Museum in Graz เมือง Kunsthaus ในปี 2003 โดย ปีเตอร์ คุก (Peter Cook) งานออกแบบทั้งหมดของซาฮา ฮาดิด (Zaha Hadid) ตั้งแต่หลังปี 2000 เป็นต้นไป และสถาปนิกรุ่นใหม่อีกนับไม่ถ้วนที่สร้างสรรค์งานสถาปัตยกรรมที่มีรูปทรงซับซ้อนออกมาอย่างต่อเนื่อง

Graz Art Museum

องค์ประกอบ 2 ประการที่ผลักดันให้รูปแบบสถาปัตยกรรมหลุดจากรูปแบบเดิมคือ ความทะเยอทะยานของสถาปนิกนักสร้างสรรค์ ประกอบกับเครื่องมือดิจิทัล ด้วยการมาถึงยุคสมัยของดิจิทัลคือการมาถึงของระบบคอมพิวเตอร์ ซึ่งเป็นเครื่องมือช่วยในการออกแบบที่ทรงพลังที่สุดเท่าที่โลกเคยมี

การทำงานของระบบคอมพิวเตอร์ที่ใช้ในงานออกแบบสถาปัตยกรรมสามารถแบ่งได้เป็น 2 รูปแบบ คือ การทำงานแบบคอมพิวเตอร์ไรซ์ (computerize) และแบบคอมพิวเทชั่นนัล (computational) คำสองคำนี้แม้จะอ่านออกเสียงคล้ายกันแต่ความหมายแตกต่างกันโดยสิ้นเชิง กล่าวคือ การทำงานแบบคอมพิวเตอร์ไรซ์ (computerize) คือ การทำงานออกแบบในลักษณะเดิมตามรูปแบบที่เคยปฏิบัติกันมา เพียงแต่เปลี่ยนเครื่องมือการทำงานแบบดั้งเดิมมาใช้คอมพิวเตอร์ เครื่องมือเปลี่ยนแต่กระบวนการทำงานแทบไม่มีการเปลี่ยนแปลงไปจากเดิม ยกตัวอย่างเช่น การเขียนบทความแต่ก่อนเราอาจใช้เครื่องพิมพ์ดีดเป็นเครื่องมือในการเขียน แต่ปัจจุบันเราเปลี่ยนมาใช้คอมพิวเตอร์ แต่กระบวนการพิมพ์ไม่ต่างไปจากเดิม เช่นเดียวกันกับการเขียนแบบที่ในอดีตเราเพียรเขียนเส้นด้วยปากกาทีละเส้นจนก่อร่างขึ้นเป็นผังพื้น รูปตัดหรือ รูปด้าน ในปัจจุบันแม้ว่าจะมีโปรแกรมเขียนแบบที่ทันสมัยก้าวหน้าแต่หากพิจารณาที่พื้นฐานการทำงานแล้วจะพบว่าสถาปนิกส่วนใหญ่ยังคงเขียนเส้นขึ้นทีละเส้นด้วยเมาส์ซึ่งแทบจะไม่ต่างไปจากเดิมเลย

ในขณะที่กระบวนการทำงานแบบคอมพิวเทชั่นนัลแตกต่างออกไป สถาปนิกจำเป็นที่จะต้องเข้าใจกระบวนการทำงานแบบคอมพิวเตอร์หรือที่เรียกว่าอัลกอริทึ่ม (algorithm) และต้องสามารถเข้าใจภาษาคอมพิวเตอร์ (computer language) เพื่อใช้ในการเขียนสร้างชุดคำสั่ง (computer programming) เพื่อสั่งให้คอมพิวเตอร์ทำงานตามต้องการ สถาปนิกไม่ได้จับเมาส์ หรือ ปากกาเพื่อสร้างเส้นทีละเส้น แต่เป็นการสร้างชุดคำสั่งเพื่อสั่งให้ระบบคอมพิวเตอร์ทำงานอย่างแท้จริง กระบวนการทำงานแบบนี้แตกต่างจากความรู้ความเข้าใจของสถาปนิกเป็นอย่างมาก และไม่ใช่เรื่องง่ายสำหรับสถาปนิกที่จะเรียนรู้สิ่งเหล่านี้ได้ในระยะเวลาอันสั้น

การพัฒนาคอมพิวเตอร์เพื่อการออกแบบจึงเป็นการพัฒนาไปในทางการทำงานแบบคอมพิวเตอร์ไรซ์เป็นหลัก นับตั้งแต่ ปี 1963 โดย Ivan Sutherland ได้พัฒนาโครงการ SKETCHPAD ขึ้นที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาซูเซตส์ (MIT Massachusetts Institute of Technology) ถูกพัฒนาจากการดัดแปลงเครื่องคอมพิวเตอร์ TX-2 ซึ่งเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีขนาดใหญ่ที่ถูกสร้างขึ้นมาเพื่อใช้สำหรับทำงานในกองทัพสหรัฐอเมริกา มีจอแสดงผลขนาด 7 นิ้วทำงานร่วมกับปากกาแสง (light pen) ซอฟต์แวร์ถูกพัฒนาขึ้นมาโดยเฉพาะเพื่อให้สามารถใช้ปากกาแสงวาดเส้นลงบนหน้าจอได้โดยตรง กล่าวได้ว่า SKETCHPAD เป็นอุปกรณ์คอมพิวเตอร์เพื่อใช้ช่วยในการทำงานออกแบบก้าวแรกที่มีความก้าวหน้าเป็นอย่างยิ่ง SKETCHPAD คือภาพสะท้อนของการใช้คอมพิวเตอร์ในงานออกแบบของสถาปนิกที่พยายามเปลี่ยนแปลงเครื่องมือแต่ไม่เปลี่ยนกระบวนการการทำงาน อย่างไรก็แล้วแต่ ระบบคอมพิวเตอร์ในยุคสมัยนั้นไม่ได้สามารถเข้าถึงได้ง่ายดายอย่างเช่นทุกวันนี้ การใช้งานคอมพิวเตอร์จึงยังคงอยู่ในวงจำกัดอย่างมาก

Photo by Alex wong on Unsplash

ราวปี 1997 จึงนับได้ว่าเป็นจุดเริ่มต้นของการเข้ามามีบทบาทของคอมพิวเตอร์ช่วยในการออกแบบอย่างแท้จริงเนื่องจากเป็นช่วงเวลาที่คอมพิวเตอร์ทั้งในเชิงซอฟแวร์และฮาร์ทแวร์มีประสิทธิภาพสูงขึ้นแต่ราคาถูกลง ทั้งในสำนักงานสถาปนิกและโรงเรียนสถาปัตยกรรมต่างๆ เช่น คณะสถาปัตยกรรมศาสตร์ แห่งมหาวิทยาลัยโคลัมเบีย เปิดวิชาการออกแบบสถาปัตยกรรมขั้นสูงโดยเน้นการใช้คอมพิวเตอร์ในการเรียนการสอนแบบเต็มรูปแบบ กล่าวคือ ปฎิเสธที่จะใช้เครื่องมือเดิมๆ อย่างเช่นปากกา ดินสอ หรือแม้แต่กระดาษ การทำงานทุกขั้นตอนเริ่มบนคอมพิวเตอร์และจบบนคอมพิวเตอร์ จากนั้นจึงเริ่มมีการนำคอมพิวเตอร์มาทดลองใช้เพื่อช่วยในการออกแบบสถาปัตยกรรมมากยิ่งขึ้น มีการค้นหาศักยภาพและความเป็นไปได้ต่างๆ ของการใช้คอมพิวเตอร์เพื่อช่วยในการออกแบบ มีการใช้ซอฟต์แวร์ในการสร้างสรรค์รูปทรงทางสถาปัตยกรรมในมุมมองที่เปิดกว้างไร้ข้อจำกัด สถาปัตยกรรมที่เกิดขึ้นในช่วงนั้นเกิดขึ้นจากการทดลองใช้ซอฟต์แวร์ที่มีลักษณะเฉพาะเช่น การทดลองใช้ซอฟต์แวร์ที่ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อใช้ในการจำลองพื้นผิวประเภท NURBS (Non-uniform rational B-spline)1 เพื่อใช้ในการจำลองรูปทรงอิสระต่าง ๆ หรือการทดลองใช้ซอฟต์แวร์ที่สำหรับใช้ในงานภาพยนตร์อย่าง Alias Maya 2 หรือ SoftImage3 มาใช้ทดลองออกแบบงานสถาปัตยกรรมอย่างกว้างขวาง ผลลัพธ์ทางสถาปัตยกรรมที่เกิดจากการช่วยเหลือของซอฟต์แวร์เหล่านี้มีลักษณะเฉพาะที่น่าตื่นตาตื่นใจซึ่งลักษณะเหล่านั้นล้วนไม่สามารถถูกสร้างขึ้นมาจากการวาดหรือเขียนลงบนกระดาษ

Paramorph by Decoi Architects

มีงานออกแบบมากมายในช่วงเวลานั้นที่แสดงให้เห็นเด่นชัดถึงอิทธิพลของซอฟต์แวร์ที่มีต่อลักษณะของงานออกแบบอย่างยิ่ง เช่น งานทดลองที่ชื่อว่า Paramorph ออกแบบโดยกลุ่มสถาปนิก dECOi architects ในช่วงระหว่างปี 1998-1999 ลักษณะของชิ้นงานเป็นพื้นผิวโค้งที่ไหลลื่นต่อเนื่องอย่างอิสระในที่ว่าง 3 มิติ ซึ่งกล่าวได้ว่า เป็นรูปทรงหนึ่งที่เป็นไปได้ยากยิ่งหากต้องเขียนขึ้นด้วยมือโดยปราศจากการใช้ซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์ Lars SpruyBroek ผู้นำสำนักออกแบบ Nox Architecture นำเสนอสถาปัตยกรรมรูปแบบใหม่ซึ่งมีรูปทรงอิสระไหลลื่นต่อเนื่องจากการสร้างรูปตัดจากเส้น curve ที่แตกต่างกันจำนวนหนึ่งวางเรียงกัน จากนั้นจึงใช้คำสั่ง loft สร้าง surface ขึ้นจากเส้น curve เป็นผลให้รูปทรงที่เกิดขึ้นนั้น มีลักษณะคล้ายท่อหรืออุโมงค์ที่มีลักษณะบิดเบี้ยวไปตามรูปตัดที่สร้างขึ้นอย่างอิสระ

Paramorph by Decoi Architects

ในช่วงเวลาเดียวกันกับที่การทำงานแบบคอมพิวเตอร์ไรซ์พัฒนาอย่างต่อเนื่อง จนกลายเป็นรูปแบบการทำงานหลักของสถาปนิก แต่ยังมีสถาปนิกอีกหลายกลุ่มที่พยายามทำความเข้าใจการทำงานคอมพิวเตอร์ในลักษณะคอมพิวเทชั่นในงานออกแบบอย่างแท้จริง ในปี 1999 จอห์น มาเอดะ (John Maeda) ในขณะที่อยู่ที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาซูเซตส์ได้นำเสนอหนังสือเล่มสำคัญที่ชื่อว่า Design by Numbers ภายในหนังสือเล่นนี้นำเสนอการเขียนชุดคำสั่งอย่างสั้น (coding/scripting) เพื่อสร้างสรรค์ผลงานกราฟิกอย่างง่าย อย่างจุดเส้นและรูปทรงพื้นฐานต่าง ๆ ผ่านกระบวนการอัลกอริทึ่ม ผู้ใช้งานสามารถเขียนชุดคำสั่งและสั่งให้ซอฟต์แวร์ทำงานเพื่อดูผลลัพธ์ได้อย่างทันทีทันใด และเมื่อเปลี่ยนตัวแปรหรือตัวเลขภายใต้ชุดคำสั่งที่สร้างขึ้นส่งผลให้ได้ผลลัพธ์ที่ได้ต่างออกไปจากเดิม (parametric design) และเกิดความหลากหลายของผลลัพธ์ในรูปแบบที่ไม่รู้จบ

Design by Number by John Maeda

กระบวนการเช่นนี้เรียกว่าเจนเนอเรทีฟอัลกอริทึ่ม (generative algorithm) กระบวนการการทำงานของชุดคำสั่งและอัลกอริทึ่มทำให้เหล่าสถาปนิกและนักออกแบบหัวก้าวหน้ากลุ่มหนึ่งเข้าใจศักยภาพที่จริงของระบบคอมพิวเตอร์และการทำงานแบบคอมพิวเทชั่น หลังจากนั้นราวปี ค.ศ. 2005 Ben Fry และ Casey Reas ได้นำเสนอซอฟต์แวร์ที่ชื่อว่า “processing” ซึ่งเป็นโปรแกรมที่เปิดให้ผู้ใช้งานสร้างสรรค์ผลงานกราฟิกและทัศนศิลป์ด้วยการเขียนชุดทำสั่งอย่างง่ายแต่มีความสามารถสูงขึ้นกว่า Design by Number มาก ต่อมาซอฟแวร์ “processing” จึงกลายเป็นซอฟต์แวร์ที่สำคัญซึ่งวางฐานรากให้เหล่านักออกแบบ ศิลปิน และ สถาปนิกก้าวเข้าสู่การใช้กระบวนการเชิงคอมพิวเทชั่นนัล สร้างสรรค์งานออกแบบด้วยการเขียนชุดคำสั่งอย่างกว้างขวางในปัจจุบัน

Photo by Priscilla Du Preez on Unsplash

เบื้องหลังการทำงานของซอฟต์แวร์ทุกซอฟต์แวร์มีหลักการการทำงานแบบเดียวกับที่ซอฟต์แวร์ “processing” ทำงานดังนั้นโดยหลักการหากผู้ใช้งานซอฟต์แวร์เหล่านั้นมีความรู้เกี่ยวกับภาษาคอมพิวเตอร์ที่ใช้เขียนซอฟต์แวร์นั้น ๆ ขึ้นมา ย่อมสามารถสร้างชุดคำสั่งเพื่อสั่งให้ซอฟต์แวร์นั้นทำงานได้ตามที่ต้องการอย่างแทบที่จะไร้ข้อจำกัด ซอฟต์แวร์ส่วนใหญ่ที่นักออกแบบและสถาปนิกใช้งานอย่า Autodesk AutoCAD, Autodesk 3ds MAX, Autodesk MAYA, Rhinoceros3D, SketchUp หรือ แม้แต่ Photoshop เปิดให้ผู้ใช้งานสามารถเขียนชุดคำสั่งสั้น ๆ จนไปถึงชุดคำสั่งที่ซับซ้อน เพื่อสั่งการทำงานของซอฟต์แวร์ได้โดยตรง การเขียนชุดคำสั่งนั้นมีความยากมากหรือน้อยต่างกันไปตามแต่ละซอฟต์แวร์ว่าซอฟต์แวร์นั้น ๆ ใช้ภาษาคอมพิวเตอร์ใดในการทำงาน ความสามารถในการเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์ ความสามารถในการรู้และเข้าใจระบบการทำงานแบบคอมพิวเทชั่นนัลจึงเป็นอีกความสามารถหนึ่งที่สถาปนิกที่ต้องมีเพิ่มขึ้นนอกเหนือจากการใช้โปรแกรมเพื่อช่วยในการออกแบบในปัจจุบัน

Photo by ConvertKit on Unsplash

การทำงานแบบคอมพิวเทชั่น เป็นการสร้างชุดคำสั่งเพื่อสั่งให้คอมพิวเตอร์ทำงาน การทำงานนี้จะถูกทำโดยเครื่องคอมพิวเตอร์ซึ่งจะทำตามคำสั่งอย่างเที่ยงตรงไม่ว่าคำสั่งนั้นจะยากซับซ้อนเพียงใดหรือจะต้องทำซ้ำกี่พันกี่หมื่นครั้งก็ตาม ส่งผลให้กระบวนการทำงานซ้ำ ๆ ผลลัพธ์ของชุดคำสั่งผันแปรไปตามลักษณะของสมการคณิตศาสตร์ชนิดต่าง ๆ ที่ถูกจำลองถอดจากรูปแบบที่เกิดขึ้นทางธรรมชาติ เช่น Differential Growth, Aggregation, Fractals, Voronoi, Cellular Automaton, Genetic จนไปถึงกระบวนการเชิงฟิสิกส์ต่าง ๆ ที่สามารถเขียนออกมาเป็นสมการคณิตศาสตร์ต่างสามารถบูรณาลงบนชุดคำสั่งได้ทั้งสิ้น ซึ่งสิ่งนี้เองจึงเป็นการทำลายขอบเขตของการสร้างรูปแบบทางสถาปัตยกรรมที่แต่เดิมนั้นจำกัดเท่าที่มือของสถาปนิกจะสามารถสร้างสรรค์ได้ลงไปโดยสิ้นเชิง ยกตัวอย่างผลงานประติมากรรมลอยตัวขนาดใหญ่ Under Magnitude แสดงที่ Orange County Convention Center เมือง Orlando ออกแบบโดย Marc Fornes ซึ่งมีลักษณะเป็นโครงสร้างลอยตัวขนาดใหญ่ รูปทรงคล้ายโครงข่ายของสิ่งมีชีวิตที่มีความซับซ้อนอย่างมาก ซึ่งถูกพัฒนาขึ้นจากชุดคำสั่งซึ่งเขียนด้วยภาษาคอมพิวเตอร์ ไม่เพื่อให้คอมพิวเตอร์ทำการสร้างงานขึ้นมาแต่ยังรวมถึงการใช้ชุดคำสั่งในการสร้างแบบก่อสร้างและผลิตเพื่อส่งให้เครื่องเลเซอร์คัตทำการตัดชิ้นงานที่ไม่ซ้ำกันเลยหลายพันชิ้น

Photo by Haydn Golden on Unsplash

ทุกวันนี้สำนักงานสถาปนิกชั้นนำส่วนใหญ่ในโลก ไม่เพียงต้องการนักออกแบบที่สามารถใช้ซอฟต์แวร์ช่วยในการออกแบบ (CAD) เท่านั้น แต่ยังคงต้องการสถาปนิกที่มีความรู้ความเข้าใจในระบบคอมพิวเตอร์ สถาปนิกผู้ที่จะสามารถผสมผสานกระบวนการทำงานแบบคอมพิวเตอร์ไรซ์และคอมพิวเทชั่นเข้าด้วยกัน เพื่อผลักดันให้ขีดความสามารถ ขยายขอบเขตของศักภาพการออกแบบออกไป การเรียนการใช้ซอฟต์แวร์อย่างเดียวไม่เพียงพออีกต่อไป สถาปนิกกับการเรียนรู้การสร้างสรรค์คอมพิวเตอร์โปรแกรมมิ่งเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับการทำงานสถาปัตยกรรมในปัจจุบัน

โดย ASACREW
Facebook
Twitter
Pinterest

บทความที่น่าสนใจ

  • Learn

    Walk & Talk with an Architect @ Tiny Museum

    บรรยากาศกิจกรรม Walk & Talk with an Architect ครั้งที่ 1 เมื่อวันที่ 7 กันยายน พ.ศ. 2562 ที่ผ่านมา ณ วัดโสมนัสราชวรวิหาร ผู้เข้าร่วมกิจกรรมทั้ง 15 ท่านได้แลกเปลี่ยนพูดคุยอย่างใกล้ชิดกับคุณสุริยะ อัมพันศิริรัตน์ สถาปนิกผู้ออกแบบพิพิธภัณฑ์จิ๋ว (Tin…

    โดย ASACREW
  • Learn

    Co-Creation: กระบวนการร่วมสร้างสรรค์สถาปัตยกรรม

    เรื่อง : ดร. สุปรียา หวังพัชรพล ภาพ : เครดิตตามภาพ Co-creation เป็นคำที่เราได้ยินบ่อยครั้งมากขึ้นในช่วงปีที่ผ่านมา โดยเฉพาะในแวดวงธุรกิจ อาทิ แนวคิดเมืองค้าปลีกรูปแบบใหม่ “Co-creation” ในการเปิดตัว ICONSIAM กับตัวอย่างของพื้นที่ “สุ…

    โดย ASACREW
  • Learn

    เมื่อฉันไปเรียนสถาปัตย์ที่ฟินแลนด์ ประเทศที่มีการศึกษาดีที่สุดในโลก

    ก่อนอื่นขอเกริ่นว่าฉันเลือกเรียน Construction and Real Estate Management (ConREM) ซึ่งเป็นคอร์สของหาวิทยาลัย HTW Berlin เปิดร่วมกับ Helsinki Metropolia จัดระบบการเรียนการสอนประเทศละ 1 ปี หลักสูตรรวม 2 ปี โดยเริ่มเทอม 1-2 ที่เฮลซิงกิในปีแรก

    โดย asa