بخشی از مقاله
علم بیونیک؛ اساس معماري معاصر
چکیده
در فراسوي ساختارهاي ناب طبیعت نظم، زندگی و کمال نهفته شده ا ست. مهارت در جذب و به کار گیري این خصوصیات و انتقال آن به درون آموخته هاي انسانی سرآغاز ظهور گرایشی است که ریشه هاي آن را از گذشته می توان مشاهده نمود. امروزه رهاورد این آموخته ها در غالب علم "بیونیک" بیان می گردد.در سالهاي اخیر الهام و استعاره از طبیعت وارد حوزه ي معماري نیز گردیده است تا دغدغه رسیدن به یک معماري کامل را هموار سازد. آنچه که امروزه به نام "معماري بیونیک" خوانده می شود ماحصل تلاش معمارانی است که با نگرش جدید به معماري و سازه در غالب هاي طبیعی سعی در بر طرف ساختن نقص ها و خطاهاي انسانی در امر ساخت و ساز دارند.
این مقاله سعی دارد ضمن معرفی این نوع از معماري و الهام گیري از طبیعت، نمونه هایی از مواجهه معماران و طراحان با مسایل سازه اي و معماري را بیان کند.
واژه هاي کلیدي: علم بیونیک، معماري بیونیک، سازه هاي طبیعت گرا
-1 مقدمه
در دنیاي امروز، هرگاه که سخن از فناوري و تکنولوژي به میان می آید، تصویر دستاورد هاي مهم تکنولوژیک که پاسخ نیاز هاي اساي بشر امروز و آینده است در ذهن تداعی می گردد. اما با کمی دقت می توان دریافت که منشاء بیشتر این پدیده ها چه در حوزه هاي صنعتی و چه ساختمانی الگوهاي زنده طبیعی هستند.
طبیعت؛ این معلم بزرگ همواره به انسان درس نظم و تکامل آموخته است. آنچنان که "گالیله" گفته است: » کتـاب طبیعت را به زبان ریاضی نوشته اند« و افزوده است که » الفباي این زبان مثلث ها، دایره ها و سایر اشکال هندسـی انـد که بدون آن ها در هزار توي ظلمانی سر در گم می شویم.«
سال هاست که محققان در پـی اثبـات علـت و موجودیـت ارتبـاط بـین تکنولـوژي و طبیعـت هسـتند تـا از طریـق آن چگونگی شکل گرفتن سیستم هاي مختلف زندگی را بررسی کنند و آن ها هستند که از رهاورد این تحقیقـات علـم
»بیونیک« را به عنوان دانشی که مسایل فنی را از راه حل هاي زیستی حل می کند بنا نهاده اند و این علم هرچنـد نوپـا به عنوان یکی از سه علم برتر جهان ( IT, NANI, BIONIC) معرفـی گردیـده اسـت. پـر واضـح اسـت کـه تقلیـد از طبیعت مزایاي بسیاري دارد. می توان اینگونه فرض کرد که هر جانـدار کنـونی، محصـول چنـد میلیـون سـال تکامـل است. در این فاصله زمانی بسیار زیاد طبیعت هر آنچه را کـه بـا هـدفش سـازگاري نداشـته از بـین بـرده اسـت و ایـن امیدواري را به وجود آورده که بشر بتواند بـا مطالعـه ي فـر آینـد تکامـل، مکانیسـم هـاي جدیـد فنـاوري را از روي موجودات زنده نسخه برداري کند.
در حوزه ي معماري نیز مانند سایر حوزه ها این امر تا حدودي تحقق یافته است. بشر از ابتدا سعی داشـته اسـت بـراي ساخت و طراحی مکان ها و وسایل خود از طبیعت و محیط زیست اطراف خود الهام گیرد.بـه عنـوان مثـال سـاختمان بدن خفاش براي» لئوناردو داوینچی« ایده اي بود که بتواند ماشین پرنده را طراحی کند. یا نیروي عضلانی و در عـین حال سرعت زیاد دلفین ها جرقه اي براي ساختمان زیر دریایی بود. یا تارهایی که عنکبوت ها می بافند براي سـاخت نماشگاه مونترال اثر»فراي اتو« به کار گرفته شد.
معماري بارها از ساختار ها و اشکال طبیعی و طبیعت الهام گرفته است که اخیرا ایـن رونـد بیشـتر در منطـق درونـی و مورفولوژي (ریخت شناسی) پروسه هاي طبیعی دیده می شود تا ظاهر آن ها، علاوه بر فضاهاي شبیه سازي شده بایـد به محیط هایی که معماري آن به عنوان بخشی از طبیعت نمود پیدا می کند توجه شود.
معماران بیونیک و طبیعت گرا نگاهی جدید به سازه و نما دارند. نگاهی که غریبه را آشـنا مـی کنـد و غیـر ممکـن را ممکن ساخته و راه حل هایی مبتکرانه براي حل مسائل و مشکلات سایت ابداع می کند.
این نوع نگرش ارتباط میان »سازه« و »معماري« را متعادل ساخته و در نهایت منجـر بـه همـاهنگی میـان » معمـاري« و »طبیعت« می گردد. [1] از آنجا که امروزه غالبا ارزش هاي معماري با رویکردي مصرف گرا به ساخت، فـرم هـاي قرار دادي و با دلمشغولی هاي شخصی و بدون توجه به محیط اطراف آن، گستره
فرم هاي طبیعی را به دست فراموشی سپرده است، دامنه آسیب ها به زندگی بشر و محیط طبیعی نیز وسیع تر گردیـده که نتیجه ي آن جز به ضرر انسان امروز و آیندگان وي نخواهد بود. این امر، اهمیت توجه بـه طبیعـت و بهـره گیـري همه جانبه از ایده هاي آن را صد چندان می کند.
-2 علم بیونیک :
واژه »بیونیک« نخستین بار در سال 1959 به وسیله ي افسر نیروي هوایی ارتش آمریکا جک اي. استیل به کار برده شد. وي علم سیستم هایی را که شالوده آن ها سیستم هاي زنده است یا خصوصیات سیستم هاي زنده را دارد و یا بـه آن ها شبیه است را علم » بیونیک« نامید.
در واقع هدف از ابداع نام »بیونیک«، شناساندن آن به عنوان علم رابط جدید براي بـه کـارگیري دانـش سیسـتم هـاي زنده در حل مسائل فنی است که به روابط موجودات زنده و ماشـین هـا از طریـق گـرد آوري پـژوهش هـاي زیسـت شناسان، روان شناسان و مهندسان و ریاضی دانان می نگرد.
بیونیک دانان معمولا به صورت گروه هایی متشکل از مهندسان و زیست شناسان کار می کننـد کـه هـدف مشـترکی دارند. این علم یک درس دانشگاهی به معناي متعارف نیست. در حـال حاضـر مرکـز اصـلی مطالعـات دانشـگاهی در زمینه بیونیک اجلاسیه ها،کنگره ها و سمپوزیوم هایی است که در آنها کار آزمایشـگاه هـاي گونـاگون مـورد بحـث قرار می گیرد و تبادل نظر ها انجام می پذیرد. در واقع علم بیونیک زبان مشترکی بین متخصصان رشته هاي گوناگون مانند زیست شناسی و مهندسی است. [1]
-3 معماري بیونیک:
با نگاه به طبیعت غالبا با شگفتی به کارکرد بی نظیر آن در شرایط مختلف پی مـی بـریم. شـاید پاسـخ در قابلیـت هاي شگفت انگیز طبیعت در پاسخ دهی به موقعیت هاي بحرانی باشد. اما در مقابل، بعـد از گذشـت هـزاران سـال از شروع ساخت و ساز بنا، آنچه انسان ها می سازند خود را در مقایسه با ساخته هاي طبیعـت بسـیار ناکـار آمـد و همـین طور از نظر سازه اي با میزان مصرف بسیار بالاي منابع طبیعی و ناتوان در مقابله با شرایط بحرانی جوي و طبیعی نشـان داده اند. ساخت و ساز هایی مضر براي سلامت انسان و محیط و در بسیاري از موارد نازیبا از لحاظ بصري و ناسازگار با محیط اطراف.
در مقابل رویکرد تکاملی بر مبناي کار آیی بهینه طبیعت بنا نهاده شده است که به ایجاد گسـتره ي وسـیع و جـالبی از فرم ها می انجامد و هیچکدام پایه سلیقه هاي عمومی، فرم هاي آشنا و تطـابق هـا سـاخته نمـی شـوند. ارگـانیزم هـاي گوناگون طبیعی از بدو پیدایش ملهم از نوعی بینش و آگاهی درونی دقیق، به درستی می دانند کجا بایـد سـاخت، از
چه مصالحی استفاده کرد و این مصالح چگونه باید با هم ترکیب شوند. در حالیکه انسـان هـا ظـاهرا فاقـد ایـن دانـش ذاتی در طراحی و ساخت هستند. آن ها باید فرا بگیرند.
در دنیاي ما هر ایده ي جدید ریشه در کشف تعدادي از زوایاي پنهان طبیعـت دارد کـه بـه گونـه اي شـگفت آور از طریق مشاهدات و بازتاب هاي طبیعی آشکار می شوند. منبع موج خلاقیت بی وقفه و تکاملی انسان ریشه در آگـاهی هاي عمیق طبیعت دارد. در حقیقت طبیعت و طراحی به نقاط پنهان ناخود آگاه انسان تبدیل شده اند. [2]
اکتشافات و پیشرفت هاي انسانی همگی به گونه اي به جنبه هایی از پدیده هاي طبیعی توجه داشـته انـد. آنگونـه کـه گائودي می گوید: »انسان خلق نمی کند، بلکه کشف می کند؛ بدین معنـی کـه چـون همـه چیـز در اشـکا ل طبیعـت پنهان است هنرمند باید به درن آن رفته و کشفش کند. همه جزئیات تولید چیزها در کتاب طبیعت مندرج است.«
عنکبوت ها با بافت تارهایی به استحکام پولاد خانه می سازند. زنبورها با رعایت کلیه قوانین هندسی پناهگاهی امن و مطمئن براي خود طراحی میکنند. موریانه هایی که خانه هاي خود را در بیابان و در هواي بسیارگرم می سازند، تلاش میکنند با کندن راهروهایی پیچیده در خاك با سیستم گرمایی و تهویه، داخل لانه هاي خود را خنک نگه دارند. ایـن ها همه معماران طبیعت هستند. امروزه بشر با ساخت مدل هاي واقعی معماري ملهـم از طبیعـت بـا قـدرت خلاقیـت و سازندگی طبیعت به رقابت برخاسته است.
معماري را می توان علم حیـات مصـنوع نامیـد. علمـی ماننـد آنچـه در جهـان طبیعـت و نظـام تکـرار و پاسـخ اصـول بیولوژیکی و ژنتیکی اتفاق می افتد. آرزوي رسیدن به یک معمـاري کامـل بـا بررسـی زنـدگی و رفتـار موجـودات؛ توازن متابولیسمی آن ها ممکن و در دسترس خواهد بود. ذهنیت معماري که عناصر سنتی آن فرم، فضا و سازه هستند پدیده اي است که در ذهن معمار شکل می گیرد. ذهنیت معماري از قوانین زایا پدید می آیـد، بنـابر ایـن تکامـل آن می تواند سریع و آزمایشی باشد. درست مانند آنچه در قوانین زبان ژنتیک وجود. در این زبان با استفاده از کد هـایی که با اشکال فرمی ایجاد می شوند به شرح روابط میان پدیده ها می پردازند. در مدل هاي کامپیوتري کـه بـراي شـبیه سازي روند تولید اشکال استفاده می شوند نیز از همین فرم هاي نمادین استفاده شده است که نسـبت بـه عملکردشـان در محیط، شبیه سازي و ارزیابی می شوند. در این روند در فاصله زمانی کوتاه تعداد بی شماري از مراحل تکاملی را می توان تولید کرد و اغلب نتیجه ي کار فرم هایی غیر منتظره است. «چارلی لوکستون« از پیشگامان عرصـه معمـاري بیونیک نقطه تمرکز معماران بیونیک را استفاده به جا از مواردي در طبیعت می داند که موجب استحکام سـاختمان و ایجاد تنوع و آرامش در فضا می شود.
-4 سازه و الهام از طبیعت:
به نظر می رسد کـه در میـان تمـام موجـودات، انسـان کمتـر از بقیـه از اسـتعدادي درونـی بـراي طراحـی هوشـمندانه
برخوردار باد. تمام موجوداتی که به نوعی در طبیعت به ساخت و ساز می پردازند، به صورت غریزي و با میزان دقـت
و درك بسیار بالایی از سیستم هاي این دنیاي خاکی که محدوده اي بس وسیع تر از موضع گیري آنها را شامل مـی شود، آن را انجام می دهند.
ظاهرا مکانیزم هاي طبیعی از جریان نیروهاي نامرئی اي بر روي سیاره ما آگاهی دارنـد. مـا انسـان هـا از میـزان بسـیار اندکی از این توانایی اعجاب انگیز سایر موجودات برخوردار هستیم. ما تنها می توانیم بیاموزیم و به این منظور کتاب گشوده ي طبیعت بهترین منبع براي یادگیري ماست.
سال ها تحقیق نشان داده است که طبیعت اصول پایه اي در ایجاد فرم هاي خلاقه و متنوع خود را دارد که می توان از آن میان به موارد ذیل اشاره نمود:
-1 استفاده بهینه از مصالح
-2 بیشینه سازي توان سازه اي
-3 بیشینه سازي حجم فضاي محصور
-4 ایجاد بالاترین نسبت استحکام به وزن سازه
-5 استفاده از تنش و کرنش به عنوان مبناي کارآیی سازه
-6 ایجاد محیط هاي کارا از لحاظ انرژي ،به خوبی عایق شده و راحت، بدون نیاز به استفاده از انرژي خارجی
-7 ایجاد فرم ها بر پایه ي بهبود سریع سیرکولاسیون
-8 استفاده از مصالح موجود در محل براي ساخت
-9 استفاده از فرم هاي منحنی شکل براي پراکنده سازي نیروهاي وارده چند جهتی
-10 افزایش کارآیی آئرودینامیکی توسط فرم هاي سازه
-11 عدم تولید مواد سمی و مضر
-12 طراحی سازه هایی که به تنهایی توسط یک ارگانیزم قابل ساخت باشند.
پیشرفت تکاملی آزمون و خطا، تداوم روش هاي موفق و جایگزین سیستم هاي نا کار آمد هستند که همه نشانه اي از نبوغ و خلاقیت برجسته معماري طبیعت به شمار می روند. [3]
روح بخشیدن به ساختمان یکی از تمایلات معماري بیونیک است که طراحان این رشته با توجه به قدرت سازه بـراي تضمین (زنده نمایی) به کنمک خطوط مستقیم یا منحنی خالص و القاء آهسته تمامیـت سـازه بـه آن دسـت پیـدا مـی کنند و مهمترین مسأله براي معماري بیونیک آن است که ساختمان بتواند زنده بودن خود را القاء کند.
معماري بیونیک در فضاهایی بروز پیدا می کند که در آنها تشبیه و استعاره و الهام از طبیعـت وجـود داشـته باشـد. در نتیجه می توان گفت که معماري به صورت مفهومی بخشی از طبیعت است. طبیعتی کـه محـیط سـاخت بشـر بخـش عظیمی از اکوسیستم جهانی آن را شامل می شود و بشر و طبیعت هر دو به یک اندازه در منـابع سـاختمانی آن سـهیم هستند. ذهنیت ارگانیک و بیونیک مهمتـرین رونـد قـرن بیسـتم بـوده و سـالیوان، رایـت و لوکوربوزیـه همگـی روي تشابهات بیولوژیکی کار می کردند.
بیشتر هنرمندان ، معماران و حتی مهندسان بدون تخیل اختراعات خود را خلق نمی کننـد. بـه گـواهی تـاریخ ذهـن و تخیل مؤثر ترین عامل در اختراعات است. پرسـش هـاي مطـرح شـده در ذهـن یـک معمـار بیونیـک او را در جهـت برگزیدن راه حل هاي کار آمد و طبیعی یاري می کند. به طـور مثـال: در سـاقه انـواع گیاهـان بنـد هـا و حلقـه هـایی قطعات و ساقه را به هم متصل نگاه می دارد. این قطعات در عین حفظ یکپارچگی سـاختار گیـاهی ، بـه گیـاه امکـان انحناي ملایم در محل بند و حلقه را می دهد مشابه این عمل در اسکلت هـاي جـانوري و در مفاصـل آن هـا مشـهود است. در ساختمان هاي بلند مرتبه نیز حلقه ي اتصال با تونل هاي باد یا دیافراگم تعبیه می شـود. یکـی از نمونـه هـاي بارز معماري با استفاده از الگوهاي زنده »برج بیونیک« در شانگهاي چین است.(شکل [4] (1 »خاویر جی پیروز« و »ماریا رزا سرورا« ، دو معماراسپانیایی ،این سازه غول پیکر را بر اساس قوانین حـاکم بـر طبیعـت
طراحی کرده اند. این دو معمار در ادامه پژوهش هاي خود در راستاي آموختن مسائلی چون انعطاف پذیري ، قابلیت سازگار شدن با محیط ، صزفه جویی انرژي و ... از طبیعت و در نتیجه کشف و ساخت نمونه سـازه اي جدیـد بـه نـام Bio Structure، برج بیونیک را به گونه اي طراحی کرده اند که تمام قسمت هاي آن ملهم از طبیعت باشد ، چراکـه آنها اعتقاد دارند طبیعت پاسخ تمام مشکلات را در خود دارد. (شکل (2
