Bio-Nano-Robo-Archi...tektūra? (Video)  (3)

Genetinės, interaktyviosios, intelektualiosios, robotinės architektūros, biomimetikos ir kitos sąvokos sparčiai skinasi kelią į mūsų gyvenimus. Kaip gi šiuolaikinė architektūra atrodo dabartiniame moksliniame kontekste, kuriame neįmanomi dalykai tampa įmanomais laboratorijose dirbančių žmonių, savo gyvenimus pašventusių fundamentaliems tyrimams, dėka?

2010 m. gegužės mėn. pasaulį privertė suklusti J. Craig Venter institutas, pristatęs pirmą dirbtiniu būdu sukurtą gyvybės formą, kurios tėvas – kompiuteris (J. Craig Venter, 2010). Mokslinė bendruomenė bei žiniasklaida įvertino laimėjimą, kuris yra pasiektas po 15 J. Craig Venter komandos triūso metų ir visos mokslinės bendruomenės pastangų. Per 140 metų DNR istorijos (DNR pirmą kartą izoliuota Friedrich Miescher‘io 1869 m.) biologijoje buvo tik keli tokie lūžiai, kurie lėmė tolimesnes taikomųjų tyrimų bangas. Tiesa, laimėjimas kelia nemažai etinių dilemų, tačiau abejingų pasiekimui, atrodytų, nėra. Visam šiam bendradarbiavimo, eksperimentų, tyrimų, hipotezių ir klaidų taisymo procesui prireikė didžiulių pastangų ir ryžto, tačiau realybė tokia – ląstelė, kurios kompiuteriu suprogramuotą genomą sudaro apie 1 mln. bazių porų (žmogaus genome jų yra apie 3 mlrd.), sugeba savarankiškai daugintis ir gaminti medžiagų apykaitai reikalingus junginius. Daugiau apie šį laimėjimą galima sužinoti, pažiūrėjus video siužetą bei paskaičius žemiau pateiktus straipsnius:


JCVI.org – “First Self-Replicating Synthetic Bacterial Cell” 2010-05-20
Technologijos.lt – “Kompiuteriu sukurta pirmoji sintetinė gyvybės forma” 2010-05-21
NewScientist.com – “Immaculate creation: birth of the first synthetic cell” 2010-05-20
BBC.co.uk – “‘Artificial life’ breakthrough announced by scientists” 2010-05-20

Žurnalas „New Scientist“ gegužės 26 d. išspausdino dar vieną straipsnį, kuriame atskleidžiami ateities planai, susiję su dirbtinės gyvybės kūrimu (NewScientist.com – “Special report: Where next for synthetic life?”). Pateikti iššūkiai, kurie turės būti įveikti, yra intriguojantys, tačiau dabartinė Venter‘io išsikelta užduotis skamba neįtikėtinai: norima sukurti įrankių dėžę, kurioje tilptų nuspėjamai veikiantys genetiniai komponentai – „BioPlytos“, paruoštos surinkimui į bet kokių norimų savybių kombinacijas. Apie tolimesnę tokių tyrimų ir bandymų ateitį kalbėti galima labai daug, tačiau kol kas egzistuoja apie 2500 „BioPlytų“, iš kurių apytiksliai tik 10 proc. yra visiškai suprastos, ir įvairių jų konfigūracijų sukuriamos savybės gali būti nuspėjamos pakankamai tiksliai. Nors tai ir nėra didelis skaičius (apie 250), tačiau pats faktas, jog tokių „plytų“ žmonija turi, dažną gali sutrikdyti. Viena žinomiausių “BioPlytų” kaupimo bazių yra “The BioBricks Foundation” – MIT, Harvardo ir UCSF mokslininkų įkurta pelno nesiekianti organizacija. Tyrimai šioje srityje dar tik įgauna pagreitį, tačiau prognozuojama, jog informaciją, kurią neša genų ACGT sekos, mokslininkams pavyks programuoti ne tik ląstelių bet ir organizmų lygmenyje. Tai sukurtų beprecedentį gyvybės ir materijos kontroliavimo bei kūrimo būdą, kuriuo milijardus natūralios evoliucijos metų naudojosi tik motina gamta. Šis, kai kurių mokslininkų skeptiškai vertinamas, tačiau dėl to ne mažiau reikšmingas mokslo pasiekimas gerai parodo dabartinį žmonijos sukauptų žinių ir intelekto lygį. Detaliau apie dirbtinę gyvybę bei prognozes, ką tokia gyvybė gali reikšti žmonijai, rasite 2008 metais Ian Pearson publikuotame straipsnyje, kuris tiksliai išpranašavo dabartinio Craig Venter instituto pasiekimo laiką bei aplinkybes:

Nature.com – “The future of life. Creating natural, artificial, synthetic and virtual organisms”

Iš pirmo žvilgsnio sunku pasakyti, kaip susiję šie laimėjimai su architektūra, kadangi miestai ir pastatai nuo neatmenamų laikų statomi iš plytų, masyvių, sunkių betoninių blokų ar kitų stacionarių konstrukcijų, tačiau sritis gana sparčiai keičiasi ir perima iš modernaus mokslo daug idėjų (kol kas populiaru kalbėti tik apie protingus namus, ekologiją). Būta nemažai architektūros termino apibrėžimų. Dažniausiai ji suprantama kaip žmogaus gyvenamosios aplinkos, pastatų, kitų fizinių struktūrų projektavimo bei statymo menas ir mokslas. Svarbu atkreipti dėmesį, jog apibrėžime minimos ir “kitos” struktūros, kurios dabartiniame sąvokos vartojime tampa vis reikšmingesnės. Terminas pradėjo plėstis ir komplikuotis – jis yra pritaikomas daugeliui mokslo sričių, nagrinėjančių struktūras, jų susidarymo ir veikimo būdus. Mokslininkams gilinantis į gamtos veikimo principus, buvo suprasta, jog augimui ir egzistavimui gyvoji materija save organizuoja nelinijiniais (genotipo-fenotipo) ryšiais, todėl šiuos organizavimosi būdus ir atitinkamas struktūrų visumos charakteristikas pavadino genetine architektūra. Programuotojai savo kuriamų sistemų struktūrinę sandarą atitinkamai vadina programų architektūra. Ryškėja tendencija architektūra vadinti ne tik pastatų, interjerų ar urbanistinių kompleksų vystymo ir kūrimo procesą, bet ir kitų struktūrų sandarą, jos sudarymo ar susidarymo būdus bei komponentinę visumą. Ši termino plėtros ir taikymo evoliucija lemiama natūralių pokyčių, kurie vyksta ir dabartinėje architektūros disciplinoje.

Mūsų gyvenamosios aplinkos kūrimo būdai iš esmės nesikeitė per visą architektūros istoriją: tobulėjo medžiagos, vystėsi stiliai, evoliucionavo inžineriniai principai, keitėsi požiūriai, tačiau tuo, jog pastatai turi būti statiški, nemąstantys ir apatiški žmogui objektai rimtai suabejota visai neseniai. Gyvos erdvės svajonė egzistavo futuristų, vėliau kai kurių dekonstruktyvistų galvose (jų darbai sustingę judesy, iškreipta geometrija byloja apie formalią dinamiką, troškimą atgyti ir judėti). Nuo 1960 metų buvo pradėta kalbėti apie intelektualios – protingos aplinkos (Intelligent Environment – IE) kūrimo galimybes, kurios buvo inspiruotos sparčios skaitmeninių technologijų pažangos. Šios kalbos vedė į sąveikaujančios (interaktyvios) architektūros disciplinos atsiradimą. Interaktyvi architektūra suprantama kaip architektūros laukas, kuriame objektai ir aplinka turi galimybę keistis ir atitikti evoliucionuojančio individo, visuomenės bei gamtinės aplinkos poreikius. Interaktyvios architektūros sričiai reikalingą pirminę teorinę bazę sukūrė kibernetikai. Vieni žymiausių buvo Gordon Pask, Norbert Weiner, kurių idėjas plėtojo architektai William Brody, Nicholas Negroponte (MIT Media Lab), mokslininkai Charles Eastman, Andrew Rabeneck ir daug kitų. Tačiau tik prasidėjus sparčiai robotikos, kompiuterių, informatikos, dirbtinio intelekto, sensorių ir kitų technologinių mokslų revoliucinei sintezei, galimybės atlikti taikomuosius tyrimus šioje srityje ir realizuoti veikiančius prototipus rimtai pasikeitė. Intelektualių struktūrų kūrimo principų supratimas ir įvaldymas mokslininkams ir architektams atvėrė praktiškai neribotą kūrybinio išradingumo potencialą. Kadangi neseniai atsiradusi interaktyvios architektūros šaka architektūros termino vartojimą išplečia iki labai plačių horizontų, du amerikos architektai – Michael Fox (MIT) ir Miles Kemp (California Institute of Architecture) savo knygoje “Sąveikaujanti Architektūra” siūlo nustoti klausinėti, kas yra architektūra, ir pradėti klausti, ką ji gali. “Mūsų erdvės ir aplinkos – patys pastatai – tampa robotais, Rosie (humanoidinė “The Jetsons” tarnaitė) persikūnija į mus supančią architektūrą, beprecedentis aplinkos reagavimas ir sąveikavimas (su žmogumi) tampa realybe” [M. Kemp, 2009]. Apačioje pateiktos nuorodos į straipsnius ir tinklalapius šia tematika:

Tinklalapis Robotecture.com Jame galima rasti daug naudingos informacijos robotinės interaktyvios architektūros tematika.
M. Kemp – Interactive Interfaces in Architecture: The New Spatial Integration of Information, Gesture and Cognitive Control – ACADIA 2008: Silicone and Skin, 2008
M. Kemp – Augmented Realities 2.0, Icon Magazine, October 2009
M. Kemp – Challenges in Modular Spatial Robots, Archibots Conference 2009, UbiComp 2009, October 2009
M. Kemp – Our Adapting Future, Seed Magazine, December 2009
Michael Fox straipsniai gali būti rasti sekant šias nuorodas

“Atsiranda daugybė lygiagrečių technologijų ir įžvalgų, kurios turės didžiulį poveikį sąveikaujančios aplinkos ateičiai” [M. Kemp, 2008]. Jau dabar yra sukurta nemažai eksperimentinių robotinių struktūrų, kurios sugeba susirinkti iš atskirų dalių į kompleksinius organizmus, taisytis, gydytis, visiškai save regeneruoti bei sąveikauti su aplinka:

UK ir Europos mokslininkų eksperimentai modulinės robotikos srityje

Cornell universiteto inžinierių besitransformuojantis robotas

ModLab su Mark Yim Pensilvanijos universitete eksperimentuoja regeneracinės robotikos srityje

Taip pat yra bandoma sukurti intelektualias konstrukcijas, kurios gali keisti savo formą – išnykti ir atsirasti. Tokie eksperimentai yra naujos – kintančios, judančios bei reaguojančios – architektūros pranašai.

Kosuke Bando baigiamasis darbas Harvard GSD

Kol kas beveik visi sąveikaujančios architektūros prototipai yra tyrimų stadijoje, o realybėje taikomos sistemos neišnaudoja visų galimybių, kurias suteikia dabartiniai mokslo pasiekimai, tačiau netgi dalinis kinetinių sistemų realizavimas keičia architektūros veidą:

Giselbrecht + Partners – Dinaminis fasadas

Festo Interaktyvi siena

Dabar suvokiama, jog mechaninė dinamika, kinematika, programavimas ir kiti materialių struktūrų valdymo būdai, įskaitant dirbtinės gyvybės potencialą, gali būti taikomi ne tik kuriant (projektuojant, statant) bet ir naudojant intelektualią gyvenamąją aplinką. Įvairūs moksliniai institutai ir tyrimų grupės dirba, kurdami naujo tipo sąveikaujančią architektūrą, tirdami jai realizuoti reikalingas medžiagas bei procesus (Architectural Association Design Research Laboratory (DRL), SCI-ARC, Responsive Systems Group Cornell universitete, MIT Materialecology su Neri Oxman, TU Delft Hyperbody ir daug kitų). Pastatai, jų dalys ar net visi urbanistiniai kompleksai tokiame kontekste iš statiško pasyvo turi galimybę tapti reaguojančiu aktyvu – organizmu (suprantamu tiesiogine, o ne perkeltine prasme), kuris integruotais sensoriais jaučia, dirbtinėmis smegenimis supranta ir robotinėmis – mechaninėmis savo dalimis reaguoja į kintančius parametrus erdvėje ir laike.

Hyperbody bokštas

Kol kas robotika, kaip mechaninė disciplina yra atskirta nuo “sintetinės” biologijos, tačiau suprantat, jog tobulėjant technologijoms skirtumai tarp natūralių biologinių ir žmogaus kurtų struktūrų vis mažės, galima daryti prielaidas, jog mūsų gyvenamosios aplinkos ir tuo pačiu architektūros kūrimo, realizavimo bei gyvavimo principai stipriai keisis. Dabar nanotechnologijas pirmiausia norima panaudoti žmogaus ligų gydymui, naujų medžiagų kūrimui, tačiau nanorobotika gali būti taikoma ir dirbtinių struktūrų, kurių transformavimosi galimybės būtų beveik neribotos, sudarymui. Kadangi nano mastelyje sąveikauti gebančius robotinius komponentus kurti yra labai sudėtinga, kol kas apsiribojama eksperimentais su didesniais prototipais. Tiriami būdai, kaip intelektualūs mechaniniai moduliai gali bendrauti vieni su kitais, suprasti padėties, formos ir kitus parametrus, judėti kompleksinėje robomaterijos terpėje ir t.t. Pirmieji žingsniai žengti “Claytronics” programuojamos materijos tyrimų projekte, vykdomame Carnegie Mellon universiteto ir Intel mokslininkų. Šie mokslininkai kuria ateitį, kurioje robotiniai intelektualūs komponentai bus gerokai mažesni (kol kas nesieks nano mastelio). Teigiama, jog netolimoje ateityje bus nesudėtingai atkurtiami trimačiai modeliai iš mažų dirbtinių komponentų catomų (claytronic atoms), kurie, veikdami tarpusavyje, gali formuoti trimačius objektus. Kaip tai atrodytų, galima pasižiūrėti video siužetuose – ištraukoje iš Discovery NextWorld dokumentikos serijos bei NewScientist vaizdo pranešime, o detaliau pasiskaityti žemiau pateiktuose straipsniuose.

NextWorld – Discovery Documentics – “Claytronics – prgramuojama materija”


NewScientist.com – Claytronics

“Catoms: Moving Robots Without Moving Parts,” Kirby, Campbell, Aksak, Pillai, Hoburg, Mowry, Goldstein, American Association for Artificial Intelligence, 2005
NewScientist.com – “Shape-shifting robot forms from magnetic swarm”

Nanorobotikos ir dirbtinės gyvybės laimėjimai neaplenks architektūros lauko, kadangi jau dabar chemijos, biologijos, fizikos ir kitų mokslų laimėjimai padeda architektams generuoti ekologinio pobūdžio koncepcijas, vizijas ir idėjas. Magnus Larsson savo TED kalboje išsako mintį, kaip pritaikyti bakterijas, “stingdančias” smėlį, dykumų plitimo mažinimui. Specialiomis injekcijomis nukreipiant bakterijas į gilesnius smėlio sluoksnius, dykumos kopos po kurio laiko natūralaus vėjo būtų paverčiamos architektūrinėmis erdvėmis, kurios veiktų ne tik kaip smėlį stabdanti siena, bet ir kaip edvė gyvenimui. Kalbą galima pažiūrėti žemiau pateiktame video:

Magnus Larsson TED

Rachel Armstrong, dėstanti Barlett, kelia regeneracinės architektūros idėją kaip darnios disciplinos iššūkį. Žemiau pateiktame video ji kalba apie metabolines reakcijas atliekančių medžiagų trūkumą, poreikį jas kurti ir naudoti statybos pramonėje, atnaujinant ateities miestus, mūsų gyvenamąją aplinką.

Rachel Armstrong TED

Kaip matosi iš Magnus Larsson ir Rachel Armstrong teiginių architektūroje pradeda skleistis idėjos, kurios skatina visus specialistus, įskaitant mokslininkus, architektus ir inžinierius tirti medžiagas, struktūrų susidarymo principus, skaitmeninius algoritmus, savo kūryboje pasitelkti biomimetiką, naudotis fizikos, chemijos, informatikos, biologijos, kompiuterių ir kitų mokslų žiniomis bei pasiekimais. Neri Oxmanskaitmeninės morfogenezės šalininkė, gavusi pirmąjį “Žemės apdovanojimą (The Earth Award)” savo paskaitoje kalba apie “Nature 2.0″ idėją, ribas tarp skaitmeninės formos generacijos ir medžiagų inžinerijos, kaip tos ribos gali būti peržengtos praktikoje, ką gamta yra pajėgi padaryti, ko ne ir kt.:


Neri Oxman paskaita

Neri Oxman tyrimai gerai atspindi organinės architektūros kūrimo principus bei siekius, kurie maišydamiesi su sąveikaujančios architektūros idėjomis keis žmogaus gerbūvį. Paradoksalu, bet šių naujų architektūros judėjimų didžiausia bendrininkė yra visa mokslinė bendruomenė, iš kurios architektai tik pradeda semtis idėjų ir įkvėpimo. Mokslininkų, kurie ilgai ir kantriai dirbo bei tebedirba laboratorijose, kūryba suteika šiuolaikiniams architektams galimybę svajoti apie darnesnius miestus, kurti intelektualesnę ir sveikesnę gyvenamąją aplinką. Grįžtant prie pradžioje aprašytos dirbtinės gyvybės, galima pasvajoti, jog “BioPlytos” tolimoje ateityje virs statyboje naudojamais komponentais. Biotechnologijos ir genų inžinerija turi galimybę atverti kelią natūraliai augančioms konstrukcijoms, struktūroms ir pastatams. Kol kas į tokius teiginius reikia žiūrėti atsargiai, tačiau mokslo pergalės jau ne kartą įrodė, kad fantastiką nuo realybės dažnai skiria tik laikas.

Apibendrinant, galima teigti, jog architektūra, kaip akademinis laukas, stipriai auga, intensyvėja, daugėja debatų ir naujų idėjų, ieškoma būdų, kaip kurti programuojamas ekologiškas medžiagas, kurios pačios augtų formuodamos erdves, reaguotų ir klausytų instrukcijų, geriau atitiktų žmogaus bei gamtinės aplinkos poreikius. Šie ekstremaliai tarpdisciplininiai sąveikaujančios bei organinės architektūros užmojai žavi išsikeltais tikslais, nusimatančiais iššūkiais, galimais pralaimėjimais ir pasiekimais. Tai jaunos architektūros sritys, kurių ištakos glaudžiai siejasi su šiuolaikinio mokslo laimėjimais, todėl architektai sparčiai mokosi, gerbia ir vertina dirbančius laboratorijose mokslininkus, bando tartis ir bendradarbiauti su kitų sričių specialistais. Praktiškai visos straipsnyje minėtos asmenybės yra labai įvairialypės, besidominčios tyrimų ir mokslo naujovėmis, dirbančios su plačiu įvairių specialistų spektru – programuotojais, biologais, medikais, inžinieriais, geografais, informatikais, fizikais, matematikais, chemikais ir kt. Pamažu kolektyvai iš hierarchinės struktūros persiskirsto į organiškai veikiančius intelekto tinklus. Rengiami projektai, kuriuose dalyvauja didelis skaičius skirtingų institutų, universitetų, įmonių bei pavienių žmonių. Architektai šiuose kolektyvuose dažniausiai neatlieka lemiančio ar diktuojančio vaidmens. Tai santarvėje kuriantys ir gebantys save globaliai koordinuoti žmonės, rimtai žiūrintys į savo ir kitų darbą, jo reikšmę žmogaus aplinkos dabarčiai ir ateičiai.

Straipsnyje paliesta tik labai nežymi dalis įvykių, kurie dabar vystosi architektūros mokslo erdvėje. Ateityje bus įmanoma apžvelgti daugybę egzistuojančių technologinių galimybių bei žmogiškos sąveikos su architektūra aspektų – aplinkos ir žmonių tiesioginės sąsajos potencialą, dirbtinio intelekto tobulėjimą, virtualių architektūrų dabartį, ateitį ir reikšmę, saugumo problemas, etines tokios disciplinos dilemas, ekologinius sąveikaujančios aplinkos aspektus ir daug kitų temų.

Straipsnio autorius: Matas Ubarevičius

Norėdami diskutuoti panašia tematika, galite ne tik rašyti komentarus, bet ir susirasti mane skype tbq35d vartotojo vardu. Taip pat maloniai kviečiame apsilankyti http://brain-grid.lt tinklapyje, pasidomėti jo veikla, prisijungti publikuojant savo mintis, darbus, idėjas ir kt...

Aut. teisės: www.technologijos.lt
Autoriai: Matas Ubarevičius

(0)
(0)
(0)

Komentarai (3)