集群智能在建筑設計上的運用——KOKKUGIA建筑事務所的建筑實踐

顧芳/GU Fang

1 羅蘭·斯努克斯/Roland Snooks

2.3 纖維塔2/Fibrous Tower2

4.5 集群城市化/Swarm Urbanism

6.7 臺北表演藝術中心/Taipei Performing Arts Center

1.Kokkugia[1]的集群智能觀

集群是以大量小規模離散元素構成的群體；集群智能反映了它們之間自下而上的實時互動。在程序驅動下，依據簡單或復雜的關系法則，運動的執行者進入或移出特定空間，并成為網絡中的動態節點。集群智能不是將城市或建筑簡單地模擬成看上去與其相似的模樣，而是發現內核的潛在規律和參數，去建構一個新的由相互作用的變量構成的工作系統。

Kokkugia事務所將集群智能作為設計手段應用于項目生成中，大到城市區域，小到建筑單體，進行自下而上的設計。例如，在墨爾本港口重建、臺北藝術中心、纖維塔等項目中，充分發展和傳播集群智能技術的應用和推廣。

Kokkugia認為，集群系統含有自主代理（Autonomous Agents）間的相互作用，它們導致了涌現行為和結構自組織的發生。集群邏輯在城市化的應用中使得設計總平面的觀念轉向為設計總體算法的觀念。這個改變使城市設計的概念從減小比例下多個連續的決定，轉向為同時進行的多個過程。在這里，多個微小或局部的相互作用并產生復雜的城市系統。因此，這個城市化的概念產生了能夠靈活反映不斷變化的政治、經濟和城市發展的社會壓力的系統。

任何種群的存在都需要一定數量的個體，同樣，繁雜而細微的城市網格為集群的應用和發展提供了可能。集群系統能夠生成復雜的三維城市結構和網絡，挑戰了二維平面的首要地位。

在Kokkugia探索的生成設計過程中，集群形態作為多代理系統的應用，自2002年始在不同的項目中涉及和推廣，其意在于傳播這種形態中自生成結構的內涵和邏輯。其正式研究由羅蘭和賓夕法尼亞大學的NSO（非線性研究組織）領導。而集群形態學在羅蘭任教的哥倫比亞大學、USC的集群智能教學中，已被學術界承認。Kokkugia已經開發了在不同技術平臺上的代理代碼，并已發布基于Processing，Python和Rhinoscript的代碼庫。

2.Kokkugia的集群建筑設計

Kokkugia的集群智能應用涵蓋面甚廣，在其作品中，集群城市化、集群形態學、集群領域、集群事件……種種集群智能層出不窮，為避免語境的重疊和混淆，筆者從其作品里慣常的使用手法中提取若干設計語匯，來反映集群智能在設計中的應用。以下分別從代理（Agent）、自組織（Self-organising）、濕泡沫（Wetfoam）和裝飾 （Ornament）4方面展開。

2.1 代理

在Kokkugia的設計作品中，代理作為項目的起始點和先決條件而大量存在和使用，通過與算法的結合得到規則和秩序。

算法·代理

在纖維塔2（Fibrous Tower2）的設計中，一系列實驗被用于纖維塔骨架中，通過基于算法的代理過程，來探索裝飾、結構和空間秩序的生成。由于代理的出現和迭代的使用，使得其操作能夠在相對簡單的幾何殼體厚度的纖維網格中，通過傳統技藝建造一個迥異的塔樓。而迭代的繼續應用給與外部殼體分離的室內結構和中庭空間的編織帶來空間上的可能性。

層級消解·代理

在集群城市化（Swarm Urbanism）過程中，多代理系統結構改變了城市化中層級（hierarchy）的性質。規模和強度的層級對于城市化是必要的，然而隨著在墨爾本港區中集群邏輯的發展，抹平了設計過程中的層級，所有城市組織的元素被設想為過程代理，使他們能夠在一個連續的沒有設計層級的系統中相互作用，從而宏觀上強度層級成為自組織運行中的涌現結果。

拓撲·代理

在臺北表演藝術中心（Taipei Performing Arts Center, China）里，屋頂和空間網格由半自主代理產生，在微觀尺度上實現設計意圖。這個集群智能系統的涌現性能產生了一個積極的網絡化拓撲關系，代理通過自組織來更新完成這個拓撲，使外部設計和涌現設計間的梯級互動成為可能。

自組織·代理

城市代理（Urban Agency）中，假定存在一個在城市結構中能夠自主的智力浮動的有機體，依據其環境固有或特有的組成模式，來產生涌現的建筑形式。這個被提議的策略是基于一個遠離平衡態的熱力學模型，在熱力學模型中，通過一系列的設計代理使得信息和行為浮動，通過自組織去形成新的結構和形式。浮動設計代理嘗試去破壞慣常的建筑建構計劃，通過有機體提取和交換城市信息的方式來滿足自身需求。而這些代理動機被重新組合的需求控制，根據場地和集群內在關聯的不同而不同，由此產生建構和編程信息的交互作用。

8.9 城市代理/Urban Agency

10.11 韓國麗水主題館/Yeosu Theamatic Pavilion

12.13 集群城市化/Swarm Urbanism

14.15 小柯林斯浴室/Lt Collins Baths

2.2 自組織

自組織，在Kokkugia的設計解讀中是一個高頻出現的語匯，編程、代理、循環，其目的導向是機體秩序的重新整合和排列，“在這種條件下，物種選擇了它的環境正如環境選擇了它的物種。”自組織既作為設計手段也成為目的而貫穿始終。

環境·自組織

2010韓國麗水主題館（Yeosu Theamatic Pavilion）是EMERGENT事務所和Kokkugia的合作成果，一個用來紀念海洋作為生命有機體和與人類文化和海洋生態系統共存的空間。在設計的初始提案中，建筑物和它周邊的環境被輸入到一個反饋的循環系統，而使得事件和地下能量自組織產生適宜于環境的建筑，由此，“建筑師的角色被擴大”。

代理·自組織

集群城市化，在這個提案中代理通過兩個主要的過程運行，首先是用設計代理到達城市事件的自組織，第二，在城市元素和布局中注入編譯智能。在第一類中，代理通過增長運行自組織程序。這個行為與蟻群聚集物品形成白蟻墩類似。第二類代理類別與控制一種黏菌細胞到達最短程系統的自組織方式或與螞蟻建橋的集體組織過程相似的方式運行。于是，這個項目不是企圖去繪制集群代理運動的圖形從而形成一個城市平面，而是創造一個能夠在自組織城市結構中產生集體智能的系統。

形式·自組織

小柯林斯浴室（Lt Collins Baths）項目，研究了在高度多孔性空間的組織中，復雜拓撲形式的生成。現存的建筑外殼框架被保留，并認為是場地潛能的承擔者，通過自組織系統中粒子的取代而被侵蝕。這種侵蝕產生的密集開端被作為一個面提取出，因而產生的多孔形式創造了一個基于聯系循環可視的空間組織。此外，這個表皮提供了一系列適宜使用的空間尺度，這些孔形式上的差異產生迥然不同的微環境，并局部打斷現存立面，在城市環境中，賦予建筑以獨特性。

16.17 降落傘大帳篷/Parachute Pavilion

18.19 iSAW

20.21 火星/Mars

2.3 濕泡沫

濕泡沫是Kokkugia設計作品中常見的一種設計媒介，出現過3次，在降落傘大帳篷（Parachute Pavilion）、火星（Mars）和iSAW中。

傳導·濕泡沫

降落傘大帳篷（Parachute Pavilion）中，濕泡沫被認為是一個混雜的領域。圖像和空白的關系，被作為主動平衡、液壓與氣壓間的關系而重鑄。編程中的場地條件通過編譯的“熱”和“冷”的場地活動的傳導系統產生，在場地中，一定的編程布局方式造就了涌現。這個泡沫網格伴隨著它獨特的曲率和邊面關系，將會更持久也比任何從特定條件下形成的細胞結構更占優勢。

非線梯度·濕泡沫

在華沙城市中心的再開發和高密集化的過程中，iSAW作為算法策略集結了各種不同程序。這個項目與游牧的圖形背景結合，并設定了一個計劃中的拓撲關系，使兩個截然不同的方面能夠共存。這可以認為是墻體變厚的結果，一個程序在另一個程序中的破壞。在這里，濕泡沫幾何體延伸開來去創造一個非線性的梯度，遠離起始點的格狀物加厚使得實體適宜居住——新的空間出現。這兩個空間共享公共薄膜并相互依賴，但卻呈現著非常不同的空間品質和特性。

軟件·濕泡沫

22.23 韓國麗水主題館/Yeosu Theamatic Pavilion

24.25 臺北表演藝術中心/Taipei Performing Arts Center

26.27 纖維塔/Fibrous Tower

火星的低氣壓在可膨脹建筑的發展中被利用，其形式和局部表皮的變化通過表皮能量的平衡而被發展。這個項目是為6個宇航員在火星表面10個月的生活提供臨時生活環境。預先建造組合的外圍必須嚴格遵守最小尺寸和一些重要的要求。航天結構上的創新使差異很大的架構表皮可以滿足局部約束，并作為牢固結構的復雜空間被預先建造組織和安裝。在弗瑞·奧托[2]（Frei Otto）的工作繪制基礎上，該項目的形式使用泡沫最優化軟件生成，具有最小表面張力。

2.4 裝飾

裝飾在Kokkugia的創作中一直被反復強調，使其作品帶有強烈的裝置感和視覺美感。

色彩·裝飾

2010韓國麗水主題館是由軟體薄膜泡的積聚和一個硬的單體殼組成。深的褶子和許多“盔甲（Armatures）”物用來形成結構強度，并與纖維合成的殼體相聯系，同時，雙層褶“空氣梁（Airbeams）”散布開來并穩定拱狀的乙烯聚四氟乙烯薄膜。而細小的“盔甲”于接頭處進入殼體和薄膜間，形成在系統間結構和裝飾的延續性。這個項目是由數學層級、材料邏輯和裝飾感驅動。色彩被用來在視覺上強調結構行為的變形（例如，百萬“盔甲”趨向于粉紅色、紫色，而細小“盔甲”趨向于黃色）。

統一·裝飾

在臺北表演藝術中心中，通過分形進行地塊的細分和消解，地塊分解為不能再細分的單元，創造了一個與附近夜市性格統一的互動尺度，分形手法也在演播廳中被再次使用，保證聲學性能的同時，生成了裝飾和節點形式。

結構·裝飾

纖維塔，殼的拓撲關系通過細胞分裂算法得到，其既有結構功能也具有裝飾性。它是一個非線性結構，通過網絡途徑分布和有強度的組織，使得承重的殼下沒有柱子。

3.Kokkugia的集群研究

除了設計，Kokkugia還主要參與研究、實驗和教學，其目前的研究主要體現為生成設計（Generative Design）方法的形成，并從社會、生物和物質系統的復雜自組織行為中去實現這一過程。

3.1 集群事件（Swarm Matter）

集群事件是一個正在進行的項目，通過基于非線層級和涌現圖像的代理，來探索裝飾幾何體的產生。這個研究項目質問了目前對構件邏輯的理解，例如，輔助拓撲秩序的元素表皮。這個研究項目探索的是宏觀秩序的能力，從而在微觀層面上于構件的相互作用中涌現。因此，不是在表皮上排列這些構件，而是這些構件通過算法集群的邏輯和基于它們鄰近的參數值被散步開來。這些嵌埋在構件里的代理或群體智能避免了在不同建構環境中對先驗區別的需要，并能夠消解慣常的建筑層級。這是一個在線路、構件和表皮間創造連續轉換關系的研究。由于沒有層級被編譯到集群事件項目中，局部和轉換的層級作為系統涌現的性能出現。這個項目關注的是通過復雜秩序得到的圖形涌現和圖形的消解至抽象的過程。從局部看，一個構件沒有基本態，但卻會適應它的環境，這樣，雖然局部運動的周期性能夠產生一個由構件決定的解讀，但卻會被基于集群關系的連續性被轉換到另一個狀態。相似地，對稱不是系統中固有的，而會從構件的相互作用中產生。

28.29 集群事件/Swarm Matter

30.31 形態格網/Morphogenetic lattice

32.33 行為都市主義/Behavioral urbanism

34.35 行為空間/Behavioral space

3.2 集群形態學

集群形態學是一個由Kokkugia發起的正在研究的項目，用來探索多代理系統在建筑生成中的應用。這個研究自2002年起在大量項目的生成中被推動，意在傳播自生成結構的內涵。

3.3 形態格網

這個項目是一個算法影響形態生成的實驗。這些算法被設計成在幾何體中通過細胞自動化的內在邏輯產生裝飾變形。空間里的構件基于周圍環境的持續變化，使得涌現圖案能夠出現。

這個項目是由一系列的腳本驅動，這些腳本用建立六邊形網格的細胞自動裝置和彈力網絡結構，來驅動更多的幾何學復雜屏幕的變形。這些彈簧對變化的CA狀態起反映，通過使用非線性的物質解算器，使得網絡產生非層級變形。因此，獨立的CA細胞點通過相鄰體影響從而遠離它既定的鄰近幾何體。這個細胞自動裝置在二維矩陣中運行，使得出現圖形的跨越時間非常明顯。因此，這個屏幕用3個連續不斷的CA生成去記錄最終幾何體中的變化。

3.4 行為都市主義

這個研究項目針對的是上海的高速城市化進程，它的高密度、快速發展和逐漸增長的對住房的需求，通過一個包含有內在增長和適應性的組織系統策略。場地位于上海2010年世博會，這個設計提議一個新的混合使用的區域使用一個增長的模型，從而使世博和后世博并入城市發展中來，而它的基礎來自現存場地的特征。通過局部引進自組織相關聯的規則，從而在密度范圍、空間和社會多樣性中達到適合的狀態。三維元胞自動機在場地尺度上展開生成了一個不同的建筑環境（最大程度發展的外殼），并作為一個局部運行的多算法系統的行為環境，用來處理空間和建筑形式生成的內在關聯性。這部分的研究集中于城市組織的發展，包含了秩序中的不同與一致，通過涌現來進行城市設計，在這里，空間設計處于優先范疇。在這個莊園中，建筑能夠包含一個精良的谷粒空間的場所——在這里，鄰接者定義了局部領域，有時候這個整體作為一個高度連接的三維城市系統運行。在這個統一的整體中，整合不同的建筑和城市布局結構，通過局部關聯法則定義城市空間組織并使傳統的總體布局發生變化——以適應三維城市網絡以及包含有基于時間信息的突發事件。在這種情況下，建筑體量能夠被視為優納·菲德曼（Yona Friedman）的動態建筑，同時將內在的空間秩序從底層發展開來。然而，這個不會與行為空間的建筑生成相混淆。許多的元胞自動機算法發展起來用來組織場地中的一個三維領域。元胞自動機將空間抽象至一系列的與特殊狀態有關的獨立細胞。然后，它們的狀態根據相鄰細胞的狀態被改變。每一個原則的確立發展了完全不同的城市化。這些經過評定的規則隨后在場地中不同方位被戰略性地發展。與史蒂芬·沃爾弗拉姆（Stephen Wolfram）的ID元胞自動機相似，這些算法是決定性的，在這里，獨一無二的鄰近細胞狀態決定了一個個體細胞的變化狀態。正如這些組織是非線性的，因此很難去預測，雖然它們是重復的。在這種情況下，通過涌現和反饋機制來間接地設計是可能的。

3.5 行為空間

行為空間研究了在行為都市主義環境下的生成建筑的空間算法過程。其中一個項目研究了使用元胞自動機去界定上海2010世博會場館的后世博問題，即將場館變為辦公空間。三維體量的算法在一個晶粒細化的尺度上生成而不是在行為都市層面上，因此產生不同的中國院子的拓撲。空間的拓撲定義了循環社會的空間，表面上的流線型能滿足連續的垂直和水平的運動，同時在集合體內整合外部院子和采光井。這些表皮的開口也同樣是連續的，依循著這些流形，利用柯布西耶薩伏伊別墅的條形窗作為復雜拓撲形式的空間協調者。

4.Kokkugia集群建筑教學

4.1 教學說明

復雜現象——2009年UPENN春季本科三年級教學

這個設計將會在方法和策劃層面上研究非線性系統和自組織方式。這個探索將把研究設計的形式放入算法的方法之中。

自從1960年代以來，我們生活的世界被逐漸認為是一個復雜系統涌現的結果。由于現象的自組織系統能夠被發現在不同環境中去運行不同尺度，使得復雜體的研究穿越傳統界限。因此，這個設計將會探索復雜系統的運行和本質，以及它們在設計中的應用。這將會涉及抽象物質世界運行的過程和自組織新模型的發展。學生將會在發展的復雜系統中探索非線性算法設計方法。這個設計將會著眼于這些非線性系統在幾何體內是怎樣對建筑規范起反映并相互作用和運行。

腳本的技術將會被鼓勵，因為它們確保了一個快速的研究和算法的檢測。形式和算法將會被關注，而不是限制。算法學習將會在這學期的前半部分被指導，以便學生們快速地掌握腳本技術。

4.2 學生作品介紹

天網（Skynet）

學生：Pablo Kohan, Daniel Whipple, Difeng Zhou

指導老師：塞西爾·巴爾蒙德（Cecil Balmond），羅蘭·斯努克斯（Roland Snooks）

“天網”假設了一種設計方法，即通過線的集聚和結構外圍的自組織去生成表面并拓撲。通過自下而上的多代理系統，具有生物形態的特質被生成。在這個過程中通過代理行為，各種影響的出現得到了控制。代理被布置于許多代中，利用過去軌道作為新來者的吸引子，這樣就創造了一個軌道的自組織體系。這個過程將會一直重復直到須根能夠形成一個連續的表面聚集體、骨架和表皮。

病毒只有通過在宿主體內的寄生關系才能夠生存，利用宿主細胞的生物化學的機體去攻擊以得到自身的繁殖、增長和發展。就是這種寄生蟲對應宿主，病毒對應細胞的關系是這個項目探索的。在病毒和細胞中存在的本質的聯系驅使這兩部分在建筑體系中的變形。這個“細胞的”基礎設施的組件將響應“病毒的”編程組件的變化，反之亦然。相應的簡單的組件將被設計以至于當聚集到一個大的數量的時候，簡單的本身的關聯將發展為更大層面上的復雜綜合體。

5. 結語

通過對Kokkugia事務所的建筑作品分析可以看到，集群智能來自系統中自下而上的過程，而由于其表面風格的復雜，來自外部自上而下的干涉和目的導向，使建筑呈現出內外僵持的平衡。集群智能實際上是一個復雜而又生動的對規則進行設定的過程，雖然系統依照規則執行，而結果卻是未知的，由其內在的邏輯萌芽而生。在集群智能的探索中，Kokkugia通過大量的項目實踐為我們展示了集群智能在設計中的應用，而其廣泛使用的代理、自組織、濕泡沫和裝飾，也為我們以后的建筑設計提供了新的思路和方向。□（本論文屬國家自然科學基金資助項目，項目批準號51078218）

36 天網/Skynet

37.38 病毒/Virus

注釋：

[1] Kokkugia是位于紐約和倫敦的國際建筑設計事務所，其項目運營橫跨多個設計領域，包括建筑設計、城市設計和工業設計。其當下的研究主要體現為生成設計方法的形成，從社會、生物和物質系統復雜的自組織行為中去實現這一過程。

羅蘭·斯努克斯是Kokkugia建筑實踐的設計總監，也是Kokkugia的3位創始人之一。目前，羅蘭在賓夕法尼亞大學、哥倫比亞大學和USC任教。

[2] 奧托帳篷式罩篷，是看到肥皂電影的布幕垂掛在鋼絲骨架上而設計出。奧托把這樣的形式運用在1972年慕尼黑奧運游泳館設計中。

（本文圖片均來自來源 http://www.kokkugia.com/）

Kokkugia訪談

被訪人：羅蘭·斯努克斯（以下以RS代稱）訪問人：顧芳（以下以GF代稱）

GF：像“集群”、“遺傳”、“代理”在您的作品中曾多次出現使用，但對大多數的中國設計者來說還是比較新的一些概念名詞，首先，請您給我們簡要介紹一下它們。

RS：這些詞匯是在非線性設計中更廣論述中的一部分，包括低階實體數據的相互影響，用來生成復雜建筑集合體。集群智慧描述了多交互代理系統的聚集行為。遺傳設計系統通過內在的系統遺傳邏輯或者選擇程序的循序漸進，以遞歸的方式運行去演化成一個設計結果，例如遺傳算法。

GF：一個新項目來臨時，您怎樣找到設計的突破口？在設計過程中，您是在什么時候和什么地方用到算法技術的？是從頭到尾還是設計過程中的一部分？

RS：項目的起點通常是從對單個項目本身的關注和正在進行的研究兩方面結合產生的。關于在設計中算法的使用，我們認為，算法應該從設計中生成，而不是簡單地選擇算法去適應項目。這樣算法是被設計成協調項目中獨特的方面。算法應用于我們設計過程的所有部分，但這并不是說這是我們設計中唯一的媒介手段。我們的項目經常通過自動程序的相互影響和充分的建模技術去發展。

GF：您認為，計算機在設計中扮演著什么角色？隨著它的發展，建筑師又是一個什么角色？

RS：沒有計算機提到建筑師是不再有意義的，因為它們是設計、發展和建造中整體的一部分。以這些方法工作，總存在一種協調，即設計者編碼入算法的潛在規則和算法參數中的迭代操作和直覺評判。在這種情況下，設計的身份發生變化。不是形式和組織的外在描述，而是建筑師去創造生成涌現形式和組織的條件。

GF：像扎哈·哈迪德用了建筑的“場地”、“線條”、“彩帶”、“流體”、“編織”在她的項目中，那你們有設計中常用的設計語匯嗎？如果有，是哪些？

RS：在我們工作中，圍繞形式的語匯和特征是從生成的過程中涌現的，而不是對特定形式裝置的描述。我們關注復雜系統中秩序的涌現和它們生成的特征。涌現不是一些東西能夠量化的，而是對質量的關注，因此已經發展出的語匯是去試圖描述我們找尋的狀態，例如非周期的秩序，纖維的集聚和連續或多向量的建構。

GF：Kokkugia的作品在集群智能上有很多嘗試，比如纖維塔、集群城市主義、臺北藝術中心等，那么集群的邏輯是怎么運行的，它們是怎樣指導設計完成的呢？

RS：我在基于集群智能邏輯的建筑設計方法上發展了8－9年。集群智能不是一個正式的描述，而是一個形式的邏輯行為。這樣，在建筑上的應用不應該認為是對自然現象的模仿，而是去發展一個非線性行為的設計方法。這個行為方法通過在自治計算機代理中的分散系統，編譯簡單的程序去生成。這些代理和局部決定的相互影響去自組織設計意圖，在整體上生成集群智慧和涌現行為的形式。多代理系統的建筑應用能夠解析復雜設計問題和復雜形式和組織秩序的生成。

集群系統的分布式運行使建筑關注的非線性的相互影響被認為是二進制或連續的，例如程序間的聯系，形式、結構或裝飾。基于代理的設計使這些關注的共同的協調結果投射入循環反饋中。結果，這些方法本質上對抗了現代建筑和當下參數化集合等級的嚴格區分，相反，等級作為一種分散體系的涌現屬性被理解。通過多代理的設計系統表達了一種從明確描述或參數化形式的操作到密集加工的形成——對形式的組織。

GF：雖然，算法設計的優點是很明確的，那么在近來的設計過程中，算法有什么局限性呢？

RS：特定的算法有一些局限，比如，用多代理系統去理解拓撲結構或是不太可能用算法去評估對于質量的關注。然而，算法設計的局限可能不在于算法本身，而是它們演繹和交互的方式和途徑。算法設計總是一個由下至上的法則和由上至下的決策的交互，批評性地理解它們的關系，利用程序手段去發展直觀的相互影響，在算法工作中是必要的。

GF：作為一位老師和一位建筑師，您怎樣在不同層面上看待設計？您是怎樣將研究與真實項目結合并將研究成果加以應用的。

RS：抽象的設計研究是我們實踐中重要的一部分。具有代表性的是沒有足夠的時間在有約束的項目中去發展新的方法。結果，我們設計的研究通過一個長時間維度的運行驅使我們能夠發展一套非線性算法技術和方法庫。我的教學和項目以及研究是有緊密聯系的。我們在Kokkugia工作，許多工作室通過項目發展出來的概念和方法將會介紹給學生。這就產生了一個具有生產性的回饋，從而學術活動成為一個我們延伸的形式或研究。□

GF: Words such as“Swarm”,“genetic”and“agent”have been appeared and used frequently in your projects, but to most of Chinese designers,they are newcoming words with which many people are unfamiliar, so, at first, please give us a brief introduction about them.

RS: These terms are part of a wider discourse on non-linear design that involves the interaction of low level entities that give rise to the formation of complex architectural assemblages. Swarm intelligence describes the collective behavior of systems with many interacting agents. Genetic design systems operate recursively to evolve a design outcomes through either the internal genetic logic of the system or through evolutionary selection procedures－such as a genetic algorithm.

GF: With a new project coming, how do you find the point of entry? And with designing, when and where do you use algorithm techniques? From the beginning to the end or just some points during this process?

RS: The starting point for a project usually emerges from both the specific concerns of the individual project and the ongoing research that we are engaged in. However regarding the use of algorithms in design, we advocate that the algorithm should emerge from the project rather than simply selecting algorithms to apply to a project. This way the algorithm is designed to negotiate the aspects critical to a particular project. Algorithms are used in all parts of our design process, but this is not to suggest that this is the only medium through which we work. Our projects are always developed through the interaction of automated procedures and more explicit modeling techniques.

GF: As many architects faced with a problem of design process, so , in your consideration, what's the role of computer play? And with the development of computer, what's the role of architects play?

RS: It no longer makes sense to consider architecture without computers, as they are integral part in all aspects of design, development and construction. Another way of considering this question is the relation between the generative and the explicit. Our work is strongly focused on non-linear generative algorithmic design. In working with these methodologies there is always a negotiation between the underlying rules that a designer encodes within an algorithm and the intuitive evaluation and iterative manipulation of the algorithms parameters. In this sense design authorship changes. Instead of form and organization being explicitly described, the architect sets up the conditions for form and organization to emerge.

GF: As Zaha use architecture language such as“field”,“line”,“ribbon”,“fluid”and“weave”in her projects, so do you have any architecture language that you often use and practice? And what are they?

RS: The language that has developed within our work surrounds formation and the characteristics that emerge from generative process rather than descriptions of particular formal devices. We are concerned with the emergence of order from complex systems and the characteristics that they generate. Emergence is not something that can be quantified, but instead is a qualitative concern,consequently the language that has developed is an attempt to describe the conditions that we are looking for such as aperiodic order, fibrous assemblages, and continuous or polyscalar tectonics.

GF: In recent years, Kokkugia work on swarm intelligence, and this new research has been tested in many projects, such fibrous tower2, swarm urbanism, Taipei performing arts and so on, so,what's the swarm logic operating and how they conduct the design come into being?

RS: I have been developing architectural design methodologies based on the logic of swarm intelligence over the last 8 or 9 years. Swarm intelligence is not a formal description but a behavioral logic of formation. Thus its application to architecture should not be thought of as an attempt to mimic natural phenomena, but instead to develop a non-linear behavioral design methodology. This behavioral approach operates through encoding simple architectural decisions within a distributed system of autonomous computational agents.It is the interaction of these agents and their local decisions that self-organizes design intent,giving rise to a form of collective intelligence and emergent behavior at the global scale. The architectural application of multi-agent systems is capable of both the resolution of complex design problems and the generation of complex formal and organizational order.

The distributed operation of swarm systems enables a non-linear interaction of architectural concerns that are often posited as binary or sequential, such as the relationship of program and form or structure and ornament. Agent-based design enables the mutual negotiation of these concerns and casts them in to a constant feedback loop. As a consequence these methodologies intrinsically resist the discrete articulation of hierarchies that dominate modern architecture and contemporary parametric component assemblies, instead hierarchies are understood as an emergent property of a decentralized system. Designing through multiagent systems represents a shift from the explicit description or parametric manipulation of form, to intensive processes of formation——the organization of form.

GF: Though the algorithm design's advantage is obvious, what's the limitation of algorithm in recent design process?

RS: Specific algorithms have definable limitations such as the ability of multi-agent systems to comprehend their topological structure or the inability of algorithms to evaluate qualitative concerns. However the limitation of algorithmic design is perhaps not in the algorithms themselves,but the way in which these are deployed or interacted with. Algorithmic design is always an interaction of bottom-up rules and top-down decisions, understanding this relationship critically and developing an intuitive interaction with procedural tools is essential to algorithmic work.

GF: To be a teacher and an architect, how do you see algorithm design in different levels? And how do you combine research with real projects and put research achievements into use?

RS: Abstract design research is a critical part of our practice. Typically there is not enough time within the constraints of a given project to fully develop new methodologies. Consequently our design research operates across a longer time scale that enables us to develop a library of non-linear algorithmic techniques and methodologies.

There is a close relationship between my teaching and the projects and Iresearch we do at Kokkugia. Many of the concepts and methodologies that are developed through the projects within our office are then introduced to students. This generates a productive feedback where academia becomes an extended form or research.□