11:08
TEDGlobal 2012

Michael Hansmeyer: Building unimaginable shapes

マイケル・ハンスマイヤー: 想像できない形を造る

Filmed:

細胞分裂にヒントを得てマイケル・ハンスマイヤーが作ったアルゴリズムで、何百万もの面を持ち、物凄く面白い形がデザインされました。手作業で描くことは誰にも出来ませんが、実際に構築することは可能です。この方法で私達の考える建築の形に革新を起こすかもしれません。

- Computational architect
Michael Hansmeyer is an architect and programmer who explores the use of algorithms and computation to generate architectural form. Full bio

As an architect, I often ask myself,
建築家の私は
しばしば自問します
00:16
what is the origin of the forms that we design?
我々が設計する形の
起源は何だろう
00:18
What kind of forms could we design
過去の建築を
参照しないとしたら
00:21
if we wouldn't work with references anymore?
どんな設計ができるだろう
00:24
If we had no bias, if we had no preconceptions,
偏見も先入観も
なかったとしたら
00:27
what kind of forms could we design
どんな形を
作りだせるだろう
00:30
if we could free ourselves from
今までの経験を
00:32
our experience?
全く考慮しないとしたら?
00:34
If we could free ourselves from our education?
今まで受けてきた教育に
囚われないとしたら?
00:36
What would these unseen forms look like?
見たこともない形が
造り出されるだろうか
00:41
Would they surprise us? Would they intrigue us?
びっくりするような形?
魅力的な形?
00:44
Would they delight us?
見て嬉しくなるような形?
00:48
If so, then how can we go about creating something that is truly new?
どうやったら全く新しいものを
創れるでしょうか
00:50
I propose we look to nature.
自然に注目してみましょう
00:54
Nature has been called the greatest architect of forms.
自然は最も偉大な建築家である
と言われています
00:56
And I'm not saying that we should copy nature,
自然をそのままコピーしたり
生物そのものを模倣せよと
01:01
I'm not saying we should mimic biology,
言っているわけではありません
01:04
instead I propose that we can borrow nature's processes.
過程を借りたらどうかと
提案しているのです
01:07
We can abstract them and to create something that is new.
自然のプロセスにならい
新しいものを創るのです
01:10
Nature's main process of creation, morphogenesis,
自然の主な創造過程である
形態形成とは
01:15
is the splitting of one cell into two cells.
一つの細胞が
2つに分裂することを指しますが
01:18
And these cells can either be identical,
同じ形に分裂したり
01:22
or they can be distinct from each other
非対称な細胞分裂なら
01:24
through asymmetric cell division.
違う形になったりします
01:26
If we abstract this process, and simplify it as much as possible,
この過程を採用し
出来るだけ単純化してみるなら―
01:29
then we could start with a single sheet of paper,
1枚の紙を用意し
01:32
one surface, and we could make a fold
半分に折り
01:35
and divide the surface into two surfaces.
2つの面に分けます
01:37
We're free to choose where we make the fold.
どこで折ってもかまいません
01:40
And by doing so, we can differentiate the surfaces.
こうやって面を区別します
01:42
Through this very simple process,
このように
ごく単純な過程から
01:47
we can create an astounding variety of forms.
驚くほど多様な形を
創る事ができます
01:49
Now, we can take this form and use the same process
同じ過程を使って
この形から
01:53
to generate three-dimensional structures,
立体構造を造ることができます
01:55
but rather than folding things by hand,
でも手で折るのではなく
01:57
we'll bring the structure into the computer,
コンピューターに取り入れ
02:00
and code it as an algorithm.
アルゴリズムとして
コード化します
02:02
And in doing so, we can suddenly fold anything.
そうする事で 今や
何でも折ることができます
02:05
We can fold a million times faster,
百万倍も早く
02:08
we can fold in hundreds and hundreds of variations.
ものすごい種類の形を
折ることができます
02:11
And as we're seeking to make something three-dimensional,
立体的な物を造るために
02:14
we start not with a single surface, but with a volume.
面からではなく
立体から始めます
02:16
A simple volume, the cube.
単純な立方体です
02:19
If we take its surfaces and fold them
この面を折っていくと―
02:21
again and again and again and again,
何度も何度も
02:22
then after 16 iterations, 16 steps,
16回繰り返して折ると
02:25
we end up with 400,000 surfaces and a shape that looks,
40万の面を持った形になります
02:27
for instance, like this.
こんな感じです
02:31
And if we change where we make the folds,
折り目を変えて
02:34
if we change the folding ratio,
面の比率を変えると
02:36
then this cube turns into this one.
このような形になります
02:38
We can change the folding ratio again to produce this shape,
面の比率の変化により
こんな形にも
02:42
or this shape.
こんな形にもなるのです
02:46
So we exert control over the form
折り目を変えることで
02:48
by specifying the position of where we're making the fold,
形をコントロールできるのですが
02:49
but essentially you're looking at a folded cube.
基本的には折った立方体です
これでちょっと
02:53
And we can play with this.
遊んでみましょう
02:57
We can apply different folding ratios to different parts
異なる部分を
異なる面比率で折ると
02:58
of the form to create local conditions.
部分的に
紙の状態を変えられます
03:01
We can begin to sculpt the form.
形の微調整ができるわけです
03:04
And because we're doing the folding on the computer,
コンピューターで折っているので
03:06
we are completely free of any physical constraints.
物理的に何の制限もありません
03:09
So that means that surfaces can intersect themselves,
つまり 紙を交差させて
ありえないほど
03:12
they can become impossibly small.
面を小さくできるのです
03:15
We can make folds that we otherwise could not make.
その方法でしかできない
折り目が作れます
03:17
Surfaces can become porous.
表面は穴だらけになります
03:20
They can stretch. They can tear.
伸縮可能だし
裂くこともできます
03:22
And all of this expounds the scope of forms that we can produce.
以上の方法で
幅広い形を造れるようになります
03:25
But in each case, I didn't design the form.
でも
私はどの形も設計していません
03:30
I designed the process that generated the form.
形を造る過程を設計したのです
03:32
In general, if we make a small change to the folding ratio,
通常は 面比率を少し変えると
03:37
which is what you're seeing here,
ご覧のように
03:41
then the form changes correspondingly.
それに応じて形が変わります
03:43
But that's only half of the story --
でも実を言うと―
03:47
99.9 percent of the folding ratios produce not this,
99.9%の場合 このような
ちゃんとした形にはなりません
03:49
but this, the geometric equivalent of noise.
こうなってしまいます
「ノイズ」つまり失敗作です
03:53
The forms that I showed before were made actually
お見せした形はすべて
試行錯誤の結果
03:58
through very long trial and error.
やっとできたものです
04:00
A far more effective way to create forms, I have found,
形を創る もっとずっと
効率的な方法は
04:02
is to use information that is already contained in forms.
形に既に含まれた情報を
使うことだとわかったのです
04:05
A very simple form such as this one actually contains
この画像のような
とても単純な形でも
04:09
a lot of information that may not be visible to the human eye.
実際は 目には見えない沢山の
情報を含んでいます
04:12
So, for instance, we can plot the length of the edges.
例えば辺の長さを
決められます
04:15
White surfaces have long edges, black ones have short ones.
白い面には長い辺
黒い面には短い辺
04:18
We can plot the planarity of the surfaces, their curvature,
また 面の平面度や
湾曲率や半径など―
04:21
how radial they are -- all information that may not be
即座には目に見えないような
04:25
instantly visible to you,
これらの情報を
04:29
but that we can bring out, that we can articulate,
この方法で引き出して
イメージ化し
04:31
and that we can use to control the folding.
折り方を決めることが
できるのです
04:33
So now I'm not specifying a single
ここでは
折り目ひとつひとつの
04:37
ratio anymore to fold it,
比率ではなく
04:39
but instead I'm establishing a rule,
折る規則を定義します
04:41
I'm establishing a link between a property of a surface
ある面の設定と
その面の折り方を
04:43
and how that surface is folded.
関連付けます
04:46
And because I've designed the process and not the form,
形ではなく
過程を設計するので
04:49
I can run the process again and again and again
何度も何度も
その過程を繰り返して
04:52
to produce a whole family of forms.
形の集合を
生み出すことができます
04:54
These forms look elaborate, but the process is a very minimal one.
これらの形は精巧に見えますが
過程は最小限です
05:09
There is a simple input,
私はいつも
05:13
it's always a cube that I start with,
単純な立方体から始めます
05:14
and it's a very simple operation -- it's making a fold,
とても単純な動作です
一回折って
05:16
and doing this over and over again.
そして何回も何回も
同じことを繰り返すだけです
05:20
So let's bring this process to architecture.
この過程を建築に適用しましょう
05:24
How? And at what scale?
どうやって?どんな規模で?
05:26
I chose to design a column.
円柱の設計にしました
05:28
Columns are architectural archetypes.
円柱は建築術の原型です
05:29
They've been used throughout history to express ideals
歴史上 美や技術の理想を
05:33
about beauty, about technology.
表すために使われてきました
05:36
A challenge to me was how we could express
さて どうすれば
05:41
this new algorithmic order in a column.
この新しいアルゴリズムで
円柱が造れるでしょうか
05:43
I started using four cylinders.
四つの円筒から始めます
05:46
Through a lot of experimentation, these cylinders
たくさん実験した結果
これらの円筒は
05:49
eventually evolved into this.
このように進化しました
05:53
And these columns, they have information at very many scales.
これらの円柱には 非常に
多種多様な情報が含まれます
05:56
We can begin to zoom into them.
ズームしてみましょう
06:01
The closer one gets, the more new features one discovers.
近づけば近づくほど
新しい特徴が見つかります
06:03
Some formations are almost at the threshold of human visibility.
人の目に見えるか限界に
近い形もあります
06:07
And unlike traditional architecture,
伝統的な建築方法と違って
06:10
it's a single process that creates both the overall form
たった1つの過程で
全体の形と
06:12
and the microscopic surface detail.
顕微鏡サイズの細部の
両方が創れます
06:15
These forms are undrawable.
ペンで描くことはできません
06:21
An architect who's drawing them with a pen and a paper
建築家が
ペンと紙で描こうとすれば
06:23
would probably take months,
細部を含め 全体を描くのに
06:27
or it would take even a year to draw all the sections,
何か月 いや
1年かかるかもしれない
06:28
all of the elevations, you can only create something like this
結局アルゴリズムでしか
06:31
through an algorithm.
このようなものは創れません
06:33
The more interesting question, perhaps, is,
もっと面白い質問をするなら―
06:35
are these forms imaginable?
これらの形は
想像可能でしょうか?
06:37
Usually, an architect can somehow envision the end state
建築家は 普通
造っているものの
06:40
of what he is designing.
最終状態を思い描けますが
06:42
In this case, the process is deterministic.
私のやり方の場合
過程で結果が決まります
06:44
There's no randomness involved at all,
無作為な部分は存在しませんが
06:47
but it's not entirely predictable.
完全に予測することもできません
06:50
There's too many surfaces,
面が多すぎますし
06:52
there's too much detail, one can't see the end state.
細部があまりにも多くて
出来上がった状態が見えません
06:53
So this leads to a new role for the architect.
ここで建築家に
新しい役割が生まれます
06:57
One needs a new method to explore all of the possibilities
全ての可能性を探るために
07:00
that are out there.
新しい方法が必要です
07:04
For one thing, one can design many variants of a form,
1つの形から様々な
バリエーションが創れますし
07:05
in parallel, and one can cultivate them.
同時に
発展させることもできます
07:09
And to go back to the analogy with nature,
最初にお話しした
自然に例えれば
07:11
one can begin to think in terms of populations,
関連する形の群や
07:13
one can talk about permutations, about generations,
バリエーション
系列などを考慮し
07:16
about crossing and breeding to come up with a design.
かけあわせて
形を生み出すのです
07:19
And the architect is really, he moves into the position
こうなると 建築家はもう
07:24
of being an orchestrator of all of these processes.
オーケストラの指揮者的な
位置づけになります
07:26
But enough of the theory.
理論を話すのはやめましょう
07:30
At one point I simply wanted to jump inside
このイメージに入り込みたくて
07:32
this image, so to say, I bought these red and blue
赤と青の3Dメガネを
買ったこともありました
07:35
3D glasses, got up very close to the screen,
スクリーンに触れるほど
接近しましたが
07:38
but still that wasn't the same as being able to
中で歩き回ったり
手で触ったり
07:41
walk around and touch things.
出来るわけではありません
07:43
So there was only one possibility --
残された可能性は―
07:46
to bring the column out of the computer.
コンピューターから
円柱を取り出すことです
07:48
There's been a lot of talk now about 3D printing.
3Dプリントなんかが
今話題ですね
07:51
For me, or for my purpose at this moment,
でも 現時点で
私の目的にとっては
07:54
there's still too much of an unfavorable tradeoff
イマイチでした
妥協を強いられるからです
07:57
between scale, on the one hand, and resolution and speed, on the other.
小さいが細かく速く作れるか
大きくて遅いかのどちらかなので
08:00
So instead, we decided to take the column,
代わりに
08:07
and we decided to build it as a layered model,
薄い層を何層も重ね
08:09
made out of very many slices, thinly stacked over each other.
積み上げて
円柱を造り上げました
08:11
What you're looking at here is an X-ray
これは先ほどの
08:15
of the column that you just saw, viewed from the top.
円柱を上から見ている
X線の写真です
08:17
Unbeknownst to me at the time,
この時点まで
08:20
because we had only seen the outside,
外からしか見ていなかったのですが
08:22
the surfaces were continuing to fold themselves,
中側がどんどん折られて
08:24
to grow on the inside of the column,
無数の細かい構造が
できていました
08:27
which was quite a surprising discovery.
これが分かったときは
かなり驚きました
08:29
From this shape, we calculated a cutting line,
この形から切断面を計算し
08:31
and then we gave this cutting line to a laser cutter
レーザーで切り取ります
08:35
to produce -- and you're seeing a segment of it here --
一部お見せしますと
個別に切れた
08:38
very many thin slices, individually cut, on top of each other.
沢山の薄い層が
重なりあっていますね
08:42
And this is a photo now, it's not a rendering,
これは実際の写真です
CGではありません
08:49
and the column that we ended up with
多くの手間をかけて
08:52
after a lot of work, ended up looking remarkably like the one
完成した実際の円柱と
コンピューターで
08:53
that we had designed in the computer.
デザインした円柱は
驚くほど似ていました
08:57
Almost all of the details, almost all of the
細かく入り組んだ
表面のディテールの
09:00
surface intricacies were preserved.
ほとんどが
そのまま実現しました
09:02
But it was very labor intensive.
大変な労力がいりました
09:08
There's a huge disconnect at the moment still
現状では
バーチャルと現実の差は
09:10
between the virtual and the physical.
まだまだ大きいです
09:13
It took me several months to design the column,
円柱作りには
数ヶ月かかりましたが
09:16
but ultimately it takes the computer about 30 seconds
コンピューターで
1600万の面を
09:18
to calculate all of the 16 million faces.
計算するのは30秒です
09:20
The physical model, on the other hand,
その一方
実際作ったモデルには
09:23
is 2,700 layers, one millimeter thick,
1ミリの層が2700枚重なり
重さは700キロ
09:25
it weighs 700 kilos, it's made of sheet that can cover
この会場いっぱい覆えるほど
大きな一枚の
09:29
this entire auditorium.
シートからできています
09:34
And the cutting path that the laser followed
それを
レーザーで切った長さは
09:36
goes from here to the airport and back again.
ここから空港までの往復の
距離と同じくらいでしたが
09:38
But it is increasingly possible.
作りやすく
なってきた方です
09:43
Machines are getting faster, it's getting less expensive,
機械はより速く
より安く
09:45
and there's some promising technological developments
技術発展の面でも
この先期待できそうな
09:47
just on the horizon.
開発が行われています
09:50
These are images from the Gwangju Biennale.
グワンジュ ビエナル展での
写真です
09:52
And in this case, I used ABS plastic to produce the columns,
円柱を造るのに
ABSプラスチックを使い
09:55
we used the bigger, faster machine,
より大きくて速い
機械を使いました
09:58
and they have a steel core inside, so they're structural,
中には鋼鉄の核があり
10:00
they can bear loads for once.
柱の重量を支えています
10:03
Each column is effectively a hybrid of two columns.
柱はそれぞれ
二本の円柱でできていて
10:06
You can see a different column in the mirror,
円柱の後ろに鏡があると
10:08
if there's a mirror behind the column
錯覚を起こしたように
10:12
that creates a sort of an optical illusion.
違う円柱が見えます
10:14
So where does this leave us?
さて ここから何が言えるでしょうか?
10:17
I think this project gives us a glimpse of the unseen objects that await us
建築家が 皆
ものを設計するのではなく
10:19
if we as architects begin to think about designing not the object,
ものを生み出す過程の設計に
注目し始めれば
10:23
but a process to generate objects.
誰も見たことのないものを
創り出せるということです
10:27
I've shown one simple process that was inspired by nature;
自然がヒントになった
簡単な過程をお見せしましたが
10:30
there's countless other ones.
他にも数えきれないほどの
過程が存在します
10:34
In short, we have no constraints.
制限するものは何もありません
10:37
Instead, we have processes in our hands right now
それどころか
想像もしなかったような構造を
10:40
that allow us to create structures at all scales
大小あらゆる規模で設計できる
そんなプロセスを
10:44
that we couldn't even have dreamt up.
私たちは 今もうすでに
手にしているのです
10:48
And, if I may add, at one point we will build them.
そして そんな建築が
きっといつか実現するでしょう
10:51
Thank you. (Applause)
ありがとうございました (拍手)
10:56

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About the Speaker:

Michael Hansmeyer - Computational architect
Michael Hansmeyer is an architect and programmer who explores the use of algorithms and computation to generate architectural form.

Why you should listen

Classical architecture is defined by "orders" -- ways to connect a column to a building, to articulate the joining of materials and structural forces. Colloquially, these orders are based on elemental forms: the tree trunk, the plank, the scroll, the leaf. Michael Hansmeyer is adding a new elemental form: the subdivision algorithm. He turns his math and programming skills to making ornate, organic, hyperdetailed columns generated from lines of code and then comped up in cross-sections of cardboard, almost as if they're being 3D printed.

His recent work with cupolas and domes is even more mesmerizing, like looking deep inside an organic form of near-unbearable complexity. See images at digital-grotesque.com >>

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