這篇專訪篇幅相當長，我“大幅”簡略了其中部分以建築領域為主的論述，儘可能以衍生設計為主軸，我轉錄本文的目的在於突顯Soddu教授在衍生設計的定義中，對參數設計、設計運算的見解，以及衍生設計的操作方法，並修改成台灣地區習慣的閱讀邏輯以及用詞，想參照原譯的請連結http://forgemind.net/phpbb/viewtopic.php?f=24&t=5390。
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變化多端的建築生成設計法——針對表現未來建築形態複雜性的一種設計方法
摘自2004年《建築師》112期
作者 Celestino Soddu教授，劉臨安 譯
【摘要】衍生設計是一種針對如何表現未來建築複雜性的一種設計方法。這種設計方法基於生物學的基因理論，利用生成圖碼庫的設計要素，通過一種可以操作的程序編碼和步驟，讓電腦進行建築設計，將建築設計的過程變成一個開放的形象設計體系，以求充分表現未來建築的複雜性。這種設計方法的最大特點就是將電腦真正成為一種設計工具，幫助建築師提高建築設計的創造與表達的能力。
Abstract: The generative design is a scientific approach which focuses on the presentation of the complexity of future architecture. Based on the genetic concepts of biology, the system of computer could make use of the components from the Argenia, with the logical code and operational procedure, to produce an infinite matrix of architectural variations during the design process. The approach will develop the complexity of the future architecture. It makes the system of computer a real procedure of generative design. By the assistance of generative approach the architects can increase the ability of creativity and building a complex visionary world.
Key Words: generative approach, genetic code, argenia, architectural design, complexity
註：生成圖碼庫(Argenia)是作者自己設計的軟體。
1. 衍生設計法簡介
衍生設計是一種科技藝術創作過程，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個人造世界。這是一種設計方式，但目的不僅是獲得一個結果，更要形成一種可以操作的編碼，在演化過程中可以產生無窮盡的形體變化。
關於參數設計
與衍生設計類似的設計方法叫做參數設計(parametric design)。人們使用參數工具來產生和控制數量不多的變形體。儘管參數設計法具有易於控制的優點，但是，在表現複雜性和發展潛力方面，參數設計法不同於衍生設計法。參數設計法在運用過程中較多地局限於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後，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採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窮盡的形象表現可能性，這些物件都具有理想基因編碼的特徵。所以說，衍生設計不是一個最終結果，也不是一個累積大量物件或形式的數據庫，而是一個設計行為模式的開放矩陣，這個開放矩陣會把既存東西轉換成其他可能的結果。
衍生設計的特徵和結構在於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（fluxus operandi），隨時能夠把任何一個特徵突出的形象作為必要條件。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繫的。若把這組最終形象的特徵放大去觀察，就會發現它們差不多來自同源的基因編碼。換句話說，衍生設計的作品具有人工DNA，可以從每一件設計作品中認知出來，因為它們帶有基因印記，那就是設計者的思想。
衍生設計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徵的設計方法。事實上，衍生設計的每個步驟均始於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像的未來世界的形象。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模式（modus operandi）。對於建築師、設計師、藝術家來講，衍生設計是可以發展的，可以發展成為一種異常靈敏的、有助於進行更深入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—電腦—並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，我們意識到我們的思想並不容易被轉譯成一個可以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。我們設想並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（synthetic simultaneity of pluralities）的東西，也可以說成是示意的差異共時性（schematic simultaneity of differences）的東西。利用複雜性來創造美麗和諧的世界是可能的，衍生設計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。
由於電腦技術帶來的好處，可以把一個人的創造思維轉換成一種邏輯編碼。衍生設計法需要大量地借助於電腦運算，電腦善於處理數據量大、週期長、重複性的工作，衍生設計正好利用電腦的這一特點。
2. 基本概念和文化背景
利用人工基因編碼來製作符合我的建築理念的場景，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。當我利用電腦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，建築學的形狀與數字的編碼，這些都能夠表現基本的文化特徵。通過探索這些特徵的性質以及它們之間的和諧性，是尋找衍生設計法進行建築方案設計的路子。
複雜性的實現總是要在不斷地合成和疊加後才會有結果，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。事實上整個過程並非這樣簡單，複雜性還取決於設計者產生想法或假設的能力，這種想法或假設要對應於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，那麼，在系統生成的運行中一旦碰到阻礙，就必須克服這些阻礙，巧妙地解開複雜性纏繞的結扣。同時，克服那些不利於提高設計者對於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複雜特徵。
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範例組織，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
衍生設計的編碼系統就像自然生物結構中的DNA，那是一個複雜的結構系統，控制著生物演化過程中千變萬化的複雜性。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於自然美的認識，這些規則表現了我對於某些特殊的自然結構的主觀迷戀，然後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，也不是產生於哪種哲學方法。總的來說，這些設計規則表現了我對於和諧之美的理解，這個理解一方面來源於我個人的社會和文化閱歷，另一方面來源於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：把對於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於傳統文化，又反映出我的個人特徵。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係呢！事實上，我們利用這個複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。這個非線性的複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係。
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複雜系統中的作用。這個複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像在整體和特徵方面進行範例控制的一種邏輯。我也曾利用多維細胞體自動生成系統（MCA, multidimensional cellular automata）編寫設計規則，這種規則能夠確定生成的建築場景的拓撲結構。
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複雜性，目標是能將那些複雜的生成物件最終賦形，使它們形成城市、建築、工業製品。當然，僅把能夠產生美妙動人的形式作為目標是不夠的，儘管這些形式表現出來了未來可能環境中的自然複雜性，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徵，這種個性化特徵令人們在現存環境的複雜性中「可識別」。例如，意大利中世紀保留下來的歷史城市的特徵，紐約城市濱海地段的特徵，芝加哥城那些20世紀初期建築的歷史特徵，香港城中充溢著東西方混合風格的特徵，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動態演化的範例
為了對複雜的物件進行賦形，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範例，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）。為了能夠做出這麼多可以組合的範例，我就需要像文藝復興時期的建築師所做的那樣，對建築的空間結構進行分門別類的組織。因此，我建立了一個系統，在這個系統中建築的各個物件的關係是相互嵌套的，這個系統是建築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」的對應關係製作的，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繫最大程度能夠激活9個複雜界面，這樣，在空間關係上，每個相鄰的物件之間在建立拓撲關係上就同時有了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徵，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於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，對建築的生成對象進行演化合成時可以採用三種平行的幾何系統，第一種是基於數字9的系統，例如9×9×9的形體與黃金分割法的關係，第二種是基於中軸線與對角線逐次劃分的系統，第三種是基於笛卡爾坐標中角度與圓心關係的系統，在這三個平行系統的合成和干涉下同時生成出來作品的複雜與和諧的特性。
除此之外，這個系統還有摺疊功能，它能夠改變空間結構的拓撲關係，讓突觸產生的界面與每個物件剛好重合。而在摺疊功能作用以前，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，系統的摺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複進行，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剋隆體時才會被克服，當然，這樣的做法與生成設計法的主旨是相矛盾的。
一旦建築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划來檢查系統的演化動態，以使其能夠滿足設計委託人的要求。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。對於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（ad hoc）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。
衍生設計並非是一種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。衍生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託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
這裡的問題是，衍生設計法能否被認為是一項技術？能否被認為是一種類似於我們建築師常用的CAD那樣的輔助設計系統？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，讓我們來把衍生設計當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，物件不是被產生的而是被變更出來的。接下來，產生的變體不是產生結果發生相互作用，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於複雜系統的「簡單」部分，這個結論並非是偶然的。複雜性不是通過增加、而是通過整合來實現的。因為建築的相關要素是千變萬化的，所以，若是利用參數設計建築的話，只有把建築減少到只是體塊的程度時才有可能進行。無論如何，一個體塊不是建築，它只表示某個量的體積。要成就建築，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徵的門扉。
接下來，讓我們再以隨機產生形式的方法來考慮建築設計的問題，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築形式，建築師只是在這些建築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？對建築如何做出選擇？
對於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狀態。舉例，當一只瓶子的外緣線條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，僅用旋轉軸的變化或是應用線條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衍生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，建築師何必守在電腦前等著正確的建築形式出現呢？如果建築師真要這麼做？那他是在做建築師要做的事情嗎？我想會有這兩種不同的情況，其一是針對建築師，其二是針對委託設計的業主。建築師在業主的面前操作著電腦，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，什麼未來的、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。建築利用電腦工作靜候著他所希望的建築形式出現，然後他再把這種形式附加上專業特徵。對於這樣的做法，建築師還比較像業主。
對於後一個問題可以這樣考慮。不只針對一棟摩天大樓，只是針對建築在結構、技術、配置、審美、形式等方面的複雜性，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築學這個領域的人都會非常欣賞這樣的曲線。但是，一項建築設計就有所不同了，很可能會利用隨機的方式設計建築的外表，或者設計建築的內部，但是，我相信有必要在出現的建築形式上加大表現建築品質和特徵的範圍，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築表現的瀟灑自如（arbitrariness）。
無論如何，前面論述可以認為是針對業主的情況，不是針對建築師的情況。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複雜性的編碼，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。
那麼，到底什麼是衍生設計法呢？它是一種能夠產生最終產品的思想，一種能夠產生無窮無盡的結果並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，作為一種可組織的範例，這種範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。這裡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，每一種假設都限定於一個可操作的方法，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，衍生設計並不是把那些預先設計好的零件儲存起來，然後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。不可預知性並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。人工生命愈是複雜、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湧般創作思想在特徵表現上的明確性和可識別性。
2.2衍生設計的方法
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。設計也從重於成形改變到重於轉換。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，在多樣形式並存的情況下，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，製造出來一堆一模一樣的產品，而是製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製造出獨一無二的產品。獨具特色的產品已經成為對於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、建築、人工製品都能反映出一種獨一無二或者舉世無雙的特點。可惜，這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徵是通過克隆的方式來產生和傳遞的，那麼，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。
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