TEDGlobal 2012
Michael Hansmeyer: Building unimaginable shapes
Michael Hansmeyer: Budowa niewyobrażalnych kształtów
Filmed:
Readability: 4.1
927,090 views
Zainspirowany podziałem komórek, Michael Hansmeyer tworzy algorytmy, które budują fascynujące kształty oraz wielopłaszczyznowe formy. Nikt nie potrafiłby naszkicować ich ręcznie, lecz można je zbudować i tym samym zrewolucjonizować nasz sposób myślenia o formach w architekturze.
Michael Hansmeyer - Computational architect
Michael Hansmeyer is an architect and programmer who explores the use of algorithms and computation to generate architectural form. Full bio
Michael Hansmeyer is an architect and programmer who explores the use of algorithms and computation to generate architectural form. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:16
As an architect, I often ask myself,
0
470
2449
Jako architekt często zadaję sobie pytanie,
00:18
what is the origin of the forms that we design?
1
2919
2840
skąd pochodzą formy, które projektujemy?
00:21
What kind of forms could we design
2
5759
2905
Jakie kształty moglibyśmy projektować,
00:24
if we wouldn't work with references anymore?
3
8664
2823
gdybyśmy odcięli się od wszystkich odniesień?
00:27
If we had no bias, if we had no preconceptions,
4
11487
3385
Bez żadnych tendencji i uprzedzeń,
00:30
what kind of forms could we design
5
14872
2207
jakie kształty moglibyśmy projektować,
00:32
if we could free ourselves from
6
17079
1600
mogąc uwolnić się
00:34
our experience?
7
18679
2136
od własnych doświadczeń.
00:36
If we could free ourselves from our education?
8
20815
4734
A gdyby odciąć się od własnego wykształcenia?
00:41
What would these unseen forms look like?
9
25549
3027
Jak wyglądałyby te nieznane formy?
00:44
Would they surprise us? Would they intrigue us?
10
28576
3711
Czy by nas zaskoczyły? Zaintrygowały?
00:48
Would they delight us?
11
32287
2415
Może zachwyciły?
00:50
If so, then how can we go about creating something that is truly new?
12
34702
3921
Jeśli tak, jak można stworzyć coś naprawdę nowego?
00:54
I propose we look to nature.
13
38623
2392
Spójrzmy na naturę.
00:56
Nature has been called the greatest architect of forms.
14
41015
4264
Natura zwana jest najlepszym architektem.
01:01
And I'm not saying that we should copy nature,
15
45279
3588
Nie chodzi mi o to, żeby ją kopiować
01:04
I'm not saying we should mimic biology,
16
48867
2380
Nie mówię, że trzeba imitować biologię,
01:07
instead I propose that we can borrow nature's processes.
17
51247
3448
ale można "pożyczać" naturalne procesy,
01:10
We can abstract them and to create something that is new.
18
54695
4454
abstrahować je i tworzyć rzeczy całkiem nowe.
01:15
Nature's main process of creation, morphogenesis,
19
59149
3878
Podstawowym procesem twórczym w naturze
01:18
is the splitting of one cell into two cells.
20
63027
3829
jest morfogeneza, dzielenie komórki na dwie.
01:22
And these cells can either be identical,
21
66856
2057
Powstałe komórki mogą być takie same,
01:24
or they can be distinct from each other
22
68913
2175
lub różnić się od siebie,
01:26
through asymmetric cell division.
23
71088
2064
poprzez podział asymetryczny.
01:29
If we abstract this process, and simplify it as much as possible,
24
73152
3799
Abstrahując i upraszczając ten proces,
01:32
then we could start with a single sheet of paper,
25
76951
2233
możemy wziąć kartkę papieru,
01:35
one surface, and we could make a fold
26
79184
2496
jedną płaszczyznę, zgiąć ją,
01:37
and divide the surface into two surfaces.
27
81680
2936
i podzielić na dwie płaszczyzny.
01:40
We're free to choose where we make the fold.
28
84616
2263
Od nas zależy, gdzie zrobimy zgięcie.
01:42
And by doing so, we can differentiate the surfaces.
29
86879
4910
Dzięki temu, można stworzyć różne powierzchnie.
01:47
Through this very simple process,
30
91789
1894
Ta prosta metoda pozwala na stworzenie
01:49
we can create an astounding variety of forms.
31
93683
3612
zdumiewającej różnorodności form.
01:53
Now, we can take this form and use the same process
32
97295
2725
Używając tej formy i tego samego procesu,
01:55
to generate three-dimensional structures,
33
100020
1992
możemy tworzyć kształty trójwymiarowe.
01:57
but rather than folding things by hand,
34
102012
2408
Zamiast zginać je ręcznie
02:00
we'll bring the structure into the computer,
35
104420
2585
użyjemy do tego komputera,
02:02
and code it as an algorithm.
36
107005
2975
i napiszemy algorytm.
02:05
And in doing so, we can suddenly fold anything.
37
109980
3008
Dzięki temu, można "zginać" wszystko.
02:08
We can fold a million times faster,
38
112988
2159
Milion razy szybciej
02:11
we can fold in hundreds and hundreds of variations.
39
115147
3161
i na setki sposobów.
02:14
And as we're seeking to make something three-dimensional,
40
118308
2480
Skoro chcemy stworzyć coś trójwymiarowego,
02:16
we start not with a single surface, but with a volume.
41
120788
3216
nie zaczynamy od płaszczyzny, ale od bryły.
02:19
A simple volume, the cube.
42
124004
1353
Prostej bryły, sześcianu.
02:21
If we take its surfaces and fold them
43
125357
1720
Jeśli "zegniemy" jego powierzchnie,
02:22
again and again and again and again,
44
127077
2056
raz, drugi, trzeci, i więcej,
02:25
then after 16 iterations, 16 steps,
45
129133
2863
po 16 powtórzeniach, w 16 krokach
02:27
we end up with 400,000 surfaces and a shape that looks,
46
131996
3849
otrzymamy 400 tys. płaszczyzn
02:31
for instance, like this.
47
135845
2535
oraz na przykład taki kształt.
02:34
And if we change where we make the folds,
48
138380
2712
Jeśli zmienimy miejsca zgięć,
02:36
if we change the folding ratio,
49
141092
1641
lub proporcje zginania,
02:38
then this cube turns into this one.
50
142733
3423
sześcian zmieni się w to.
02:42
We can change the folding ratio again to produce this shape,
51
146156
4139
Możemy zmienić proporcje ponownie
02:46
or this shape.
52
150295
1827
i stworzyć taki lub taki kształt.
02:48
So we exert control over the form
53
152122
1623
Sprawujemy kontrolę nad formą,
02:49
by specifying the position of where we're making the fold,
54
153745
3504
wybierając miejsca zgięć,
02:53
but essentially you're looking at a folded cube.
55
157249
4706
ale zasadniczo widzimy poskładany sześcian.
02:57
And we can play with this.
56
161955
1064
Można się z tym pobawić.
02:58
We can apply different folding ratios to different parts
57
163019
2616
Użyć różnych proporcji do różnych części
03:01
of the form to create local conditions.
58
165635
2745
tworząc warunki miejscowe.
03:04
We can begin to sculpt the form.
59
168380
1943
Możemy też zacząć rzeźbić kształt.
03:06
And because we're doing the folding on the computer,
60
170323
2888
A ponieważ wszystko to dzieje się w komputerze
03:09
we are completely free of any physical constraints.
61
173211
3696
nie mamy żadnych fizycznych ograniczeń.
03:12
So that means that surfaces can intersect themselves,
62
176907
2951
Płaszczyzny mogą się przecinać,
03:15
they can become impossibly small.
63
179858
1489
lub mieć niemożliwie małe rozmiary.
03:17
We can make folds that we otherwise could not make.
64
181347
3601
Można robić "zgięcia",
których w rzeczywistości się nie da.
których w rzeczywistości się nie da.
03:20
Surfaces can become porous.
65
184948
1878
Płaszczyzny mogą być porowate.
03:22
They can stretch. They can tear.
66
186826
2729
Mogą się rozciągać, można je drzeć.
03:25
And all of this expounds the scope of forms that we can produce.
67
189555
4635
To pozwala tworzyć coraz więcej kształtów.
03:30
But in each case, I didn't design the form.
68
194190
2750
Nie zaprojektowałem żadnego z tych kształtów.
03:32
I designed the process that generated the form.
69
196940
4601
Zaprojektowałem proces, który stworzył kształt.
03:37
In general, if we make a small change to the folding ratio,
70
201541
4488
Po niewielkiej zmianie proporcji,
03:41
which is what you're seeing here,
71
206029
1595
co widać tutaj,
03:43
then the form changes correspondingly.
72
207624
3773
kształt także się zmieni.
03:47
But that's only half of the story --
73
211397
2256
Ale jest też druga strona medalu.
03:49
99.9 percent of the folding ratios produce not this,
74
213653
4323
99,9% proporcji daje nie to,
03:53
but this, the geometric equivalent of noise.
75
217976
4896
ale to, geometryczny odpowiednik szumu.
03:58
The forms that I showed before were made actually
76
222872
2120
Kształty, które pokazałem wcześniej,
04:00
through very long trial and error.
77
224992
1648
powstały w długim procesie prób i błędów.
04:02
A far more effective way to create forms, I have found,
78
226640
3216
Znacznie efektywniej tworzy się formy
04:05
is to use information that is already contained in forms.
79
229856
3888
używając informacji w nich zawartych.
04:09
A very simple form such as this one actually contains
80
233744
2655
Ten prosty kształt zawiera wiele informacji,
04:12
a lot of information that may not be visible to the human eye.
81
236399
3592
które nie są widoczne gołym okiem.
04:15
So, for instance, we can plot the length of the edges.
82
239991
2481
Można nakreślić długości krawędzi.
04:18
White surfaces have long edges, black ones have short ones.
83
242472
3336
Białe powierzchnie mają długie krawędzie,
a czarne krótkie.
a czarne krótkie.
04:21
We can plot the planarity of the surfaces, their curvature,
84
245808
3577
Można nanieść planarność powierzchni, ich krzywiznę,
04:25
how radial they are -- all information that may not be
85
249385
4087
radialność, słowem wszystkie informacje,
04:29
instantly visible to you,
86
253472
1947
których nie widać na pierwszy rzut oka.
04:31
but that we can bring out, that we can articulate,
87
255419
2425
Możemy je wydobyć, wyrazić
04:33
and that we can use to control the folding.
88
257844
3376
i użyć do kontroli składania.
04:37
So now I'm not specifying a single
89
261220
1959
Teraz nie określam już
04:39
ratio anymore to fold it,
90
263179
2176
pojedynczych proporcji składania,
04:41
but instead I'm establishing a rule,
91
265355
2552
lecz ustalam zasadę.
04:43
I'm establishing a link between a property of a surface
92
267907
2436
Łączę właściwości płaszczyzny
04:46
and how that surface is folded.
93
270343
2973
ze sposobem składania.
04:49
And because I've designed the process and not the form,
94
273316
2951
Zaprojektowałem nie kształt, lecz proces,
04:52
I can run the process again and again and again
95
276267
2322
więc mogę go wielokrotnie powtarzać,
04:54
to produce a whole family of forms.
96
278589
2535
i tworzyć całe grupy kształtów.
05:09
These forms look elaborate, but the process is a very minimal one.
97
293385
4443
Wyglądają wyszukanie, ale metoda jest prosta.
05:13
There is a simple input,
98
297828
1129
Proste dane wejściowe,
05:14
it's always a cube that I start with,
99
298957
1952
zawsze zaczynam od sześcianu,
05:16
and it's a very simple operation -- it's making a fold,
100
300909
3576
i prosta procedura:
05:20
and doing this over and over again.
101
304485
3952
wielokrotnie powtarzane zginanie.
05:24
So let's bring this process to architecture.
102
308437
2280
Przenieśmy to na grunt architektury.
05:26
How? And at what scale?
103
310717
1600
Jak? W jakim wymiarze?
05:28
I chose to design a column.
104
312317
1728
Postanowiłem zaprojektować kolumnę,
05:29
Columns are architectural archetypes.
105
314045
3376
czyli architektoniczny archetyp.
05:33
They've been used throughout history to express ideals
106
317421
3067
Kolumn używano w historii
05:36
about beauty, about technology.
107
320488
5075
do wyrażania ideałów piękna i technologii.
05:41
A challenge to me was how we could express
108
325563
1922
Stanąłem przed wyzwaniem, jak przedstawić
05:43
this new algorithmic order in a column.
109
327485
3296
ten nowy algorytmiczny porządek w kolumnie.
05:46
I started using four cylinders.
110
330781
2984
Zacząłem od czterech walców.
05:49
Through a lot of experimentation, these cylinders
111
333765
3776
Po wielu próbach
05:53
eventually evolved into this.
112
337541
3135
z tych walców powstało to.
05:56
And these columns, they have information at very many scales.
113
340676
4616
Te kolumny zawierają informacje w wielu wymiarach.
06:01
We can begin to zoom into them.
114
345292
2518
Możemy się zbliżyć.
06:03
The closer one gets, the more new features one discovers.
115
347810
3555
Im bliżej, tym więcej odkrywamy cech.
06:07
Some formations are almost at the threshold of human visibility.
116
351365
3672
Niektóre formacje są już ledwo dostrzegalne.
06:10
And unlike traditional architecture,
117
355037
1952
W przeciwieństwie do tradycyjnej architektury,
06:12
it's a single process that creates both the overall form
118
356989
2784
pojedynczy proces odpowiada zarówno za całość,
06:15
and the microscopic surface detail.
119
359773
5345
jak i za mikroskopijne detale powierzchni.
06:21
These forms are undrawable.
120
365118
2691
Tego nie da się narysować.
06:23
An architect who's drawing them with a pen and a paper
121
367809
3376
Narysowanie ich ołówkiem na papierze
06:27
would probably take months,
122
371185
1792
trwałoby wiele miesięcy, nawet rok.
06:28
or it would take even a year to draw all the sections,
123
372977
2384
Te wszystkie części, poziomy,
06:31
all of the elevations, you can only create something like this
124
375361
2304
coś takiego można stworzyć
06:33
through an algorithm.
125
377665
2136
tylko za pomocą algorytmu.
06:35
The more interesting question, perhaps, is,
126
379801
2032
Ciekawsze wydaje mi się pytanie,
06:37
are these forms imaginable?
127
381833
2629
czy można sobie takie formy wyobrazić?
06:40
Usually, an architect can somehow envision the end state
128
384462
2635
Zwykle architekt potrafi wyobrazić sobie
06:42
of what he is designing.
129
387097
1864
to, co projektuje.
06:44
In this case, the process is deterministic.
130
388961
2825
W tym wypadku, proces jest ustalony.
06:47
There's no randomness involved at all,
131
391786
2359
Przypadek nie wchodzi w grę,
06:50
but it's not entirely predictable.
132
394145
2007
lecz nie da się też wszystkiego przewidzieć.
06:52
There's too many surfaces,
133
396152
1576
Jest zbyt dużo płaszczyzn i szczegółów,
06:53
there's too much detail, one can't see the end state.
134
397728
3610
by przewidzieć ostateczny kształt.
06:57
So this leads to a new role for the architect.
135
401338
3214
Stwarza to dla architekta nową funkcję.
07:00
One needs a new method to explore all of the possibilities
136
404552
3611
Potrzeba nowego sposobu,
07:04
that are out there.
137
408163
1776
by zbadać wszystkie potencjalne możliwości.
07:05
For one thing, one can design many variants of a form,
138
409939
3232
Można zaprojektować wiele odmian danego kształtu,
07:09
in parallel, and one can cultivate them.
139
413171
2214
a jednocześnie je hodować.
07:11
And to go back to the analogy with nature,
140
415385
2248
Wracając do porównania z naturą,
07:13
one can begin to think in terms of populations,
141
417633
2496
myślmy w pojęciach populacji,
07:16
one can talk about permutations, about generations,
142
420129
3528
o permutacjach, pokoleniach, krzyżówkach
07:19
about crossing and breeding to come up with a design.
143
423657
4863
i hodowli dla zbudowania nowej formy.
07:24
And the architect is really, he moves into the position
144
428520
2385
Architekt zaczyna zajmować pozycję
07:26
of being an orchestrator of all of these processes.
145
430905
3432
koordynatora wszystkich tych procesów.
07:30
But enough of the theory.
146
434337
2344
Dosyć teorii.
07:32
At one point I simply wanted to jump inside
147
436681
2527
W końcu zapragnąłem wejść do środka obrazu.
07:35
this image, so to say, I bought these red and blue
148
439208
3829
Kupiłem czerwono-niebieskie
07:38
3D glasses, got up very close to the screen,
149
443037
2936
trójwymiarowe okulary, usiadłem blisko ekranu,
07:41
but still that wasn't the same as being able to
150
445973
2072
ale to nadal nie było to samo,
07:43
walk around and touch things.
151
448045
2352
co podejść i dotknąć.
07:46
So there was only one possibility --
152
450397
1903
Pozostało tylko jedno:
07:48
to bring the column out of the computer.
153
452300
3097
przenieść kolumnę poza komputer.
07:51
There's been a lot of talk now about 3D printing.
154
455397
2920
Dużo się mówi o trójwymiarowym drukowaniu.
07:54
For me, or for my purpose at this moment,
155
458317
2959
Dla moich obecnych celów,
07:57
there's still too much of an unfavorable tradeoff
156
461276
3082
ten system wymaga wielu kompromisów
08:00
between scale, on the one hand, and resolution and speed, on the other.
157
464358
6783
między skalą a rozdzielczością oraz szybkością.
08:07
So instead, we decided to take the column,
158
471141
2257
Zamiast tego, postanowiliśmy stworzyć
08:09
and we decided to build it as a layered model,
159
473398
2439
kolumnę jako warstwowy model
08:11
made out of very many slices, thinly stacked over each other.
160
475837
4128
z wielu cienkich plastrów, ułożonych jeden na drugim.
08:15
What you're looking at here is an X-ray
161
479965
1897
Tutaj widzimy zdjęcie rentgenowskie
08:17
of the column that you just saw, viewed from the top.
162
481862
2775
kolumny widzianej od góry.
08:20
Unbeknownst to me at the time,
163
484637
2000
Nie zdawałem sobie wówczas sprawy,
08:22
because we had only seen the outside,
164
486637
2376
bo wcześniej widzieliśmy ją tylko z zewnątrz.
08:24
the surfaces were continuing to fold themselves,
165
489013
2160
że płaszczyzny nadal się zaginają,
08:27
to grow on the inside of the column,
166
491173
2264
i rosną wewnątrz kolumny.
08:29
which was quite a surprising discovery.
167
493437
2546
Dosyć mnie to zaskoczyło.
08:31
From this shape, we calculated a cutting line,
168
495983
3614
Z tego kształtu obliczyliśmy linię przecięcia
08:35
and then we gave this cutting line to a laser cutter
169
499597
3024
i wprowadziliśmy ją do laserowego przecinaka
08:38
to produce -- and you're seeing a segment of it here --
170
502621
3814
by stworzyć...tutaj widać fragment...
08:42
very many thin slices, individually cut, on top of each other.
171
506435
4891
mnóstwo cieniutkich plasterków, jeden na drugim.
08:49
And this is a photo now, it's not a rendering,
172
513480
2813
To jest zdjęcie, a nie symulacja,
08:52
and the column that we ended up with
173
516293
1800
kolumny, która z tego wyszła po wielu wysiłkach.
08:53
after a lot of work, ended up looking remarkably like the one
174
518093
3047
Zadziwiająco przypominała
08:57
that we had designed in the computer.
175
521140
3710
tę zaprojektowaną w komputerze.
09:00
Almost all of the details, almost all of the
176
524850
2121
Prawie wszystkie szczegóły,
09:02
surface intricacies were preserved.
177
526971
3040
wszelkie zawiłości powierzchni, zostały zachowane.
09:08
But it was very labor intensive.
178
532626
2346
Wymagało to wiele pracy.
09:10
There's a huge disconnect at the moment still
179
534972
2401
Cały czas jest duży rozdźwięk
09:13
between the virtual and the physical.
180
537373
2760
między sferą wirtualną a rzeczywistą.
09:16
It took me several months to design the column,
181
540133
2126
Zrobienie projektu zajęło mi kilka miesięcy,
09:18
but ultimately it takes the computer about 30 seconds
182
542259
2718
a komputerowi zajmuje 30 sekund
09:20
to calculate all of the 16 million faces.
183
544977
2848
obliczenie wszystkich 16 milionów powierzchni.
09:23
The physical model, on the other hand,
184
547825
1961
Natomiast model fizyczny
09:25
is 2,700 layers, one millimeter thick,
185
549786
4208
ma 2700 warstw o grubości 1mm,
09:29
it weighs 700 kilos, it's made of sheet that can cover
186
553994
4147
waży 700 kg, powstał z arkusza,
09:34
this entire auditorium.
187
558141
2138
który pokryłby całe to audytorium.
09:36
And the cutting path that the laser followed
188
560279
2088
Długość linii cięcia lasera jest taka,
09:38
goes from here to the airport and back again.
189
562367
5117
jak stąd do lotniska i z powrotem.
09:43
But it is increasingly possible.
190
567484
1749
Jednak staje się to coraz bardziej możliwe.
09:45
Machines are getting faster, it's getting less expensive,
191
569233
2611
Maszyny są coraz szybsze i tańsze,
09:47
and there's some promising technological developments
192
571844
2760
obiecujący techniczny postęp
09:50
just on the horizon.
193
574604
1783
jest już na horyzoncie.
09:52
These are images from the Gwangju Biennale.
194
576387
3072
To zdjęcia z Biennale w Gwangju.
09:55
And in this case, I used ABS plastic to produce the columns,
195
579459
3524
Do budowy kolumn użyłem tworzywa ABS,
09:58
we used the bigger, faster machine,
196
582983
1854
większych, szybszych maszyn.
10:00
and they have a steel core inside, so they're structural,
197
584837
3057
Kolumny mają stalowy środek,
10:03
they can bear loads for once.
198
587894
2976
nareszcie mogą unieść jakiś ciężar.
10:06
Each column is effectively a hybrid of two columns.
199
590870
2015
Każda z nich to hybryda stworzona z dwóch.
10:08
You can see a different column in the mirror,
200
592885
3409
W lustrze widać inną kolumnę,
10:12
if there's a mirror behind the column
201
596294
2050
umieszczone za kolumną lustro
10:14
that creates a sort of an optical illusion.
202
598344
3072
daje optyczną iluzję.
10:17
So where does this leave us?
203
601431
1831
Do czego doszliśmy?
10:19
I think this project gives us a glimpse of the unseen objects that await us
204
603262
4468
Ten projekt pokazał nam nieznane obiekty,
10:23
if we as architects begin to think about designing not the object,
205
607730
3883
czekające na architektów projektujących nie rzeczy,
10:27
but a process to generate objects.
206
611613
3393
lecz procesy do ich tworzenia.
10:30
I've shown one simple process that was inspired by nature;
207
615006
3273
Pokazałem tutaj jeden, inspirowany naturą,
10:34
there's countless other ones.
208
618279
2848
ale jest niezliczona ilość innych.
10:37
In short, we have no constraints.
209
621127
3447
Słowem, nie ma ograniczeń.
10:40
Instead, we have processes in our hands right now
210
624574
3570
Zamiast tego, mamy do dyspozycji procesy,
10:44
that allow us to create structures at all scales
211
628144
4581
które pozwalają nam tworzyć konstrukcje
10:48
that we couldn't even have dreamt up.
212
632725
3032
na skalę dotąd niewyobrażalną.
10:51
And, if I may add, at one point we will build them.
213
635757
4819
Kiedyś na pewno je zbudujemy.
10:56
Thank you. (Applause)
214
640576
6623
Dziękuję. (Brawa)
ABOUT THE SPEAKER
Michael Hansmeyer - Computational architectMichael 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 >>
Michael Hansmeyer | Speaker | TED.com