增強人類與升維環境
——未來建筑作為人與環境的新中介

孟建民 劉楊洋

引 言

建筑是人與自然環境之間的中介，依靠建筑人類得以在地球環境中更好地生存和發展。每個時代的社會都需要利用技術和創新去回應“如何塑造人與生存環境之間的聯系”這個永恒卻不斷變化的問題，這也是設計未來建筑的基礎。

信息技術和生物技術交融性的指數級發展讓未來不再僅僅是當下的延續，而是存在著顛覆的可能，人類的生理狀態或許將因之產生極大的變化。在未來一兩個世紀內，人類或許能夠用更高階的增強性生命來替代生物性生命，擁有更聰慧的智力，更強壯的體力，更敏銳的感知力，更讓人迷戀的魅力，甚至達到永生。比人類自我增強更為明顯和緊迫的是地球環境的變化。保守估計，到2050年，地球上大部分表面都將被加速擴張的人造環境所覆蓋，天空、大洋、沙漠等雖然從表面上看沒有人類干預的痕跡，但事實上遍布著密集的航線、電纜、油管等連接著人造環境的基礎設施。在地質變化的視角下，許多科學家發出警告，人類活動對地球生態環境的影響正在接近關鍵性的臨界點，臨界點之后的地球或將迅速地不可逆地進入一種不為人知的狀態。[1]

未來的建筑勢必需要對增強的人體和突變的環境做出回應。思辨未來又一次在建筑學中變得必要和緊迫——當下建筑的思考范式是否能夠應對未來的發展？建筑如何在這種變化之中找到發展方向？

一、巨構與艙體

每當社會中出現技術跨越的征兆，建筑行業也隨之獲得暢想未來的動力，希望參與其中甚至在某些方面引領人類社會的變革。近百年來技術的飛躍激發了幾次對未來建筑更迭的想象。其中一次是20世紀初汽車、飛機等交通工具的誕生，另一次是二戰后電子產品和電腦的普及。這兩個時代分別被建筑理論家雷納·班納姆(Reyner Banham)定義為“第一機器時代”和“第二機器時代”。

今天反觀這兩個時代的未來圖景，或是驚訝于它的先知性，或是詫異于它的荒謬感。它們有些是依據對社會現實和工業進程的小心推導，有些則是基于對遙遠假設和科幻圖景的大膽想象。在這些設想中，常常呈現出集中的巨構與獨立的艙體的二分趨勢，以此突破環境中庇護人類的常規單體建筑。巨構設想建筑能夠跨越單體的尺度，以巨大化的特征展現人類利用技術對地球環境的掌控與征服。艙體則體現出與人體的高度結合，一方面提供了高效量產的居住解決方案，一方面提供了自由移動的靈活生活方式。對這些曾經的構想的回顧與反思可作為當下思考未來的基礎和線索。

“第一機器時代”的技術飛躍帶來了與傳統建筑割裂的設想。意大利未來主義建筑師安托尼奧·圣·伊利亞(Antonio Sant Elia)在其1914年手稿中所構想的未來建筑呈現出巨構一般的體量：電梯在玻璃、鋼鐵和混凝土所構成的紀念碑式的立面上高速穿行，暗示著未來的進步與速度(見圖1，轉引自 http：∥www.ridleymcintyre.com/the-architecture-of-antonio-santelia/)。美國設計科學家巴克敏斯特·富勒(Buckminster Fuller)則從輕便、廉價和能效最大化出發，他于1927年設計的戴梅森住宅(Dymaxion House)希望以最少物質能耗提供最佳的人類居住舒適度。戴梅森住宅由輕質的航空材料以及流水線上大規模生產的預制組件構成，成為設備化、組件化的自給自足的獨立單位(見圖2，轉引自https：∥www.buckminsterfuller.net/)，是圍繞著人，貼近人的艙體。[2]

圖1 圣·伊利亞構想的未來主義建筑圖2 富勒設計的戴梅森住宅

二戰后技術的再次騰飛開啟了“第二機器時代”。1960年代世界人口已經超過了30億，許多對未來的想象都包含著宏大的巨型結構來應對不斷膨脹的人口。巨構的一種常見形式是可以無限延伸的網架狀結構，代表案例是法國先鋒建筑師尤納·弗萊德曼(Yona Friedman)的移動城市(La Ville Spatiale)(見圖3，轉引自 https：∥archeyes.com/yona-friedman/)。另一種常見的形式則是能夠覆蓋城市的巨大穹隆，用以抵御自然災害和外界污染，比如弗雷·奧拓(Frei Otto)與丹下健三(Kenzo Tange)聯合設計的北極城市(Arctic City)(見圖4，轉引自 http：∥socks-studio.com/2015/10/03/the-artic-city-a-project-by-frei-otto-and-kenzo-tange/)。

圖3 弗萊德曼構想的移動城市圖4 奧拓與丹下健三設計的北極城市

在巨構的宏大框架下，當時不少先鋒建筑師則希望加入靈活的個體單元機制，以此呼應量產技術和電子通訊技術的飛躍。最能體現這一時代技術特征的是英國的建筑電訊派(Archigram)和日本的新陳代謝派(Metabolism)。插電城市 (Plug-in City)是建筑電訊派1964年的創想，城市的巨構框架中加入了供人類居住的移動插件單元，能夠隨著人的需求在城市框架中遷徙，城市也由此有了生長變化的可能性(見圖5，轉引自https：∥www.archigram.net/portfolio.html)。日本的新陳代謝派提倡用生物生長的原則去探索城市和建筑的成長與更新。中銀艙體大廈是巨構和艙體融合的典范，巨構一般的中央交通結構核心筒上掛著144個膠囊艙體。艙體中一體化地配備了給予人類生存便利的電子設備，營造一種封閉的、高度控制的室內環境(見圖6，轉引自http：∥archeyes.com/nakagin-capsule-tower-kisho-kurokawa/)。在這些未來建筑的構想中，巨構是環境中有序安置模塊化艙體的基礎框架，艙體是巨構中人類得以自我維持的插件，巨構與艙體互相獨立又互為條件。

圖5 建筑電訊派構想的插電城市圖6 黑川紀章設計的中銀膠囊大廈

與人類生存緊密相連的單元化艙體在先鋒建筑思潮下，進一步被構想成能與人體高度結合的建筑裝置。建筑電訊派的建筑師邁克·韋伯(Michael Webb)的氣墊車(Cushible)項目將住宅變成一個可以攜帶的裝置(見圖7，轉引自https：∥www.archigram.net/portfolio.html)。它由布滿設備和補給的底座以及可充氣的圍合所構成，試圖提供一種貫通人與機械之間即時反饋的生存環境，時刻照顧居住者的能量攝入和通信溝通的需求。建筑由此被設想為科技化的身體延伸，探尋與身體結合的潛力。

無論是類似穹頂和框架的巨構，還是貼近人體的艙體，建筑在這些案例中都體現出其作為人與環境的中介在巨微兩端的拓展，巨構是宏觀的公共領域的覆蓋，是集約集中的基礎設施，艙體是微觀個人居所的圍合，是量產自足的最小化的生存空間。

這些曾經的未來想象至今并沒有成為現實，反思它們未實現的原因，能夠啟發我們對未來更加謹慎的思考。巨構意味著對城市歷史和傳統的抹平與忽視，它的建立常常需要摧毀與它相異的城市和建筑形態。巨構的單一思路和單一形式所暗示的極端性和排他性，也常常無法回應城市生活和社會的多樣性，容易產生單調和僵化的城市空間。艙體是基于一種根據最高效最小化的生存邏輯。機器一般的艙體可以如交通工具一樣安裝在世界的任何角落，將居民從固定場所的束縛中解放出來。但是，建筑與載人機器的不同在于，建筑能促使人類情感和記憶的沉積，能營造場所，能產生一種停留和泊靠的熟悉感，而不只是臨時的停靠，不是消耗品終將報廢的宿命。量產的移動載人工具不屬于任何的場所，也不能營造出場所，只是空間中的物體，因此也很難呼應人們內心希望通過建筑實現對場所和秩序的渴求。[3]

以足夠的歷史距離去反觀這些技術烏托邦預想的失敗，容易讓人產生一種對顛覆性未來思考的排斥與否定。然而，當下人類社會面臨的不僅僅是第一和第二機器時代各個領域的技術發展，而是在人工智能發展的大勢之下各行業連通所帶來的巨大連鎖改變。我們是否還能以曾經之“未來”的不及預期來安慰和麻痹當下技術對未來的影響？隨著信息生物技術和人工智能的高速發展，新的相關性呈現，讓我們對未來的關注有了新的沖動和著眼點，也就是有了新的意義和價值。

協調著人與環境的未來建筑或將進一步沿著艙體和巨構的體系兩極化，把巨構的宏觀視角進一步拓展到對地球環境的關注，使巨構擴散于環境之中，把艙體的微觀尺度進一步聚焦到對人類自身的關注，將艙體消融于人體之中。建筑不再是傳統意義上的圍合構造和龐大堅固的體量，一方面，它成為微觀的內化的身體調控，與身體高度結合來影響人的時空感官和存在方式；另一方面，成為宏觀的泛在的環境管理控制，用無形的信息和能量體系來替代具體的物質建筑巨構。這種設想雖是巨構與艙體思維的延續，卻不再是自上而下預設了終極目標的刻板藍圖，而是能夠融入發展過程中偶然和突變的開放系統。

二、增強人體的建筑

在上述的回顧中，無論是黑川紀章設計的膠囊艙體中一體化的信息設備，還是建筑電訊派構想的氣墊車中能與人結合的圍合裝置，都嘗試將技術設備貼近或是融入人體。這種對未來建筑的思考雖然設想了未來人類全新的生活方式，但卻沒有聚焦于未來人類可能出現的變化，對人類變化的預測僅僅停留在類似于科幻片中常出現的人與機器混生的“賽博格” (Cyborg)的狀態，想象硅基的人造物能夠逐步補充或替代人類碳基的自然細胞體。然而，半機半人的拼貼式的賽博格是否是人類未來的宿命？未來的人類是否會像蝸牛一般將建筑當作寄生在身體上的外骨骼？

賽博格所呈現出的生物與機器之間邊界清晰的混生或許只是一種階段性的未來暢想。在生物技術與信息技術交融性指數級發展的趨勢中，“生物”與“機器”這兩種在工業化進程中被對立起來的事物需要被重新看待。2020年初誕生了首個由非洲爪蟾細胞作為物質基底的可編程機器人，同時也是活的生物體。這些機器人可以定向移動，遇到同類時可合并，遭破壞時可自愈。[4]仍處于科研階段的“納米機器人”則是基于對DNA鏈的預編程，使其能夠如機器一般，以預設的方式進行控制操作。[5]182這兩個案例體現出人類正試圖將機器的可控優勢和生物的自主優勢結合在一起，而機器與生物也因此變得越加難以被分割。隨著生命與機器不斷延展交融，人造物將越來越像生命體，生命體也變得越來越工程化。

在這種趨勢之下，重新定義并超越人的生理機能已成為許多技術發展的動力和目標。基因工程技術使修改人類身體的內核成為可能。如果納米機器人得以實現，它可以成為人體的一部分，實時監測健康狀況，傳輸各項人體數據，疏通血管，攻擊并殺死病變細胞。[6]納米機器人還能夠儲存氧氣，與肌肉結合，增強肌肉力量，以應對更極端惡劣的環境，極端高溫甚至短期缺氧。[5]199

與20世紀賽博格構想中將冰冷的機械嫁接并置于人體上的半機半人形象不同，未來的增強技術將在高精尖的新型材料探索中，越加體現出生物機能與機器機制的融合。它們將能與身體精準融合且難以察覺，以此來弱化人類心理對技術的恐懼和對異體的排斥。它們甚至可能如原生的器官一般，不再是用人造機械體來替換自然生物體，而是將原本的自然物升級為人造的自然物。由此，未來的人類將有可能提升自身的生命力、體力、感知力、智力和魅力，優化升級甚至設計身體的“硬件”和“軟件”，不斷模糊自然身體和人工增強的邊界。

因此，試圖貼近人體的“艙體”建筑與人類的關系或許將從20世紀60年代建筑所設想的如賽博格一般的“義肢化”，進一步發展為“端口化”。義肢化的特點，是設想人體能夠通過與建筑裝置的結合而打破各種局限，而端口化，是設想技術對人的拓展是微小化和去物質化的，在外觀上難以察覺，但又深入至人的感官和意識核心。端口化意味著增強技術與身體之間的聯系將不僅要靠義肢化所依賴的物質的粘合劑，更要依靠信息與能量的聯系與傳輸。

信息與能量的連接將比物質上的連接拓展更為深刻。以汽車為例，它可以看作是人類腿腳的延伸，讓人能夠以更快的速度到達更遠的地點，但是這種物質性的自然身體與機械體的協同僅僅是表層的義肢式的結合，其中最為核心的操控指令的傳遞和驅動能量的輸出，仍然需要通過人類肢體在汽車上的多重操作。而即將到來的無人駕駛，則能夠將乘客的信息和環境的信息以“端口”的形式不斷輸入到汽車當中，無需人類以義肢式的操作來駕馭。

建筑或許將不再僅是遮風避雨的圍合艙體，不再是由墻板和樓板這類傳統的建筑元素構成，不再局限于為人提供一個靜態的空間場所。在端口化的設想中，人與建筑之間的關系變得開放與流動，兩者之間有機和無機的邊界也將會被打破。端口化的建筑也意味著建筑需要與信息與能量環境產生更加廣泛的互動。

三、突破物質與能量的限制

地球環境正面臨諸多充滿著不確定性的變化，而無形的能量環境與信息環境在物質環境的基礎之上疊加了新的維度，這意味著人類需要利用升維的方式來理解和應對環境的突變。升維是一種思考和實踐模式，把在當前維度無法明確和解決的問題，通過提升維度來獲得全域的視角和破解方法，比如許多在二維中難以表述的問題能在三維中清晰地傳遞。

人類的建造活動既是導致環境變化的主要原因之一，也可以成為尋找應對環境變化策略的機遇和突破口。人類不斷超越記錄地建造更長的橋梁，更高的塔樓，更深的隧道，架構起全球性的物流系統巨構，這些工程的奇跡都在試圖突破地球重力場的束縛。對能量的采集和利用是促成這些超級工程的基礎。

人類對環境資源中能量的采集范圍和效率也是對人類文明評級的參考。卡爾達肖夫指數(Kardashev Scale)建立起了能量獲取與文明等級之間的長遠框架。它分為O、I、II、III型四個級別，I型文明能使用其故鄉行星所有可用的資源，II型文明能利用其所在恒星所有的能源，III型文明能利用其所在星系的所有能源。卡爾達肖夫指數是許多科幻作品的參考框架，它體現出一個星球上的文明對宇宙能量利用的大趨勢。

人類幾千年的技術發展對地球能源的利用，僅僅從O型文明向I級文明靠攏，而真正進入I級文明還需要百年的時間。而千年后的II級文明則預示著人類能夠利用整個太陽系的能量，通過星際旅行，結成聯合多個行星的星際社會。III型文明則意味著在數萬年之后，人類掌握改變宇宙結構的能量。[7]

當下還未達到I級的人類文明，仍然嚴重依賴著日漸枯竭的化石能源，仍處于科研階段的核聚變能量則是人類擺脫對化石能源依賴的突破口。可控核聚變能否在本世紀實現仍具爭議，但其所帶來的充足廉價能源將產生廣泛的外溢效應。電力電解海水使淡水不再稀缺，充足的淡水供應意味著缺水的沙漠可以變綠洲。農作物生產可以依靠人工照明促進光合作用，生產糧食蔬菜的超級工廠使農業用地的緊缺壓力也將減少。充足的電力也為算力強大的信息系統和數據中心的巨大消耗提供能源保障。與此同時，可控核聚變發動機驅動的宇宙飛船將帶領人類走向太空，去探索并獲取更多的星際資源。

可控核聚變所產生的能量供給或許能夠為建筑行業提供革命性的材料，超越當前材料強度對建筑體型的限制，為建筑往上的無限生長帶來了可能性。密度極小重量極輕且隔熱極好的氣凝膠，比鋼強度高200倍的石墨烯等新型材料，一旦在未來能源充足供給條件下獲得大規模廉價生產，就將再一次顛覆建筑，如同鋼鐵和混凝土的出現徹底改變了地球的人造環境。

然而，僅僅作為巨構的實體建筑已經無法滿足人類的需求和生態環境的訴求。建筑可能不再是隔絕能量，產生封閉環境的屏障，不再是最標準化的對溫度、照明和濕度的控制。能量本身或許能夠成為建筑的“圍合”，成為建筑的材料。[8]也就是說，建筑不再由具象的物質組成，而是由包含能量的波、粒子和化學反應所構成一個個無形的微氣候場，通過平衡空氣溫度、速度和濕度來營造一種宜人的環境。能量的傳輸或許也能在端口化的趨勢中變得更加精準，建筑也因此成為能量流動的秩序，而不是城市中一個個如冰箱一般的方盒子。

由此，建筑不僅是產生隔絕自然的能量環境的單體構筑物，更是在更大的地質尺度上實現與自然環境的交融共生。這種建筑也將體現出生物的生長性和自然系統的動態性，不斷與環境中的動態元素產生互動。曾經的建筑是為了在自然環境的不確定性中營造出穩定和確定，而未來建筑自身就可以成為復雜環境中的動態參與者。這也意味著建筑設計即是自然設計，建筑與自然環境互相融通生成，建筑從物質和能量上融入自然，成為自然現象，從而模糊人工世界與自然世界的分別。

建筑一直是關于地球表面的一種理論，關乎如何利用環境中的材料和能源來拓展人類的領地。未來的建筑設計在宏觀的視角下可以突破物理和地理上限定的地塊，進行涉及地球的地質進程和氣候變化的泛化思考。建筑作為人與環境之間的端口，需要積極地參與到能量環境的利用和營造、信息環境的統籌和構建之中，在已有的傳輸物質的基礎設施體系之上，進一步架構起更加高效的信息和能量體系。在城市化與反城市化之間尋找一種新的可能性，在資源無止境開采和環境警鐘不斷敲響的情況下提供一種可持續性發展的新路徑。

四、信息和虛擬的層疊

能量環境中潛在的顛覆性變化將重塑人類關于建筑的構想，信息環境的加速發展也將推動人類生產生活方式的更新。在日益普及的硬件設備，越加迅速的無線網絡，不斷提升的軟件系統的共同作用下，越來越多的載體將被賦予信息處理的能力。

從微觀層面來看，城市環境正日益被密度更高連接更快的信號基站所覆蓋，機場、街道等各類公共場所，已經開始由能夠識別人臉的攝像頭來監控流動的順暢。自動駕駛技術正逐漸將人、汽車、建筑、道路等連接起來，將實時運算得到的交通信息反饋到現實維度的駕駛之中。自然環境中的溫度、濕度、光照、風向、聲響、動物活動以及多種化學物質的濃度水平，都可以通過無線傳感器來測量監控。從宏觀層面來看，“系統化全球地球觀測制度”(EOS)已經越來越完善，能夠對許多重要的地球地質過程進行追蹤，從空中、水下、地面乃至地下等各個方位和角度，對大氣氣體構成、地殼地質運動、生態系統健康等多個領域開展信息搜集和數據分析，為災害預測應對、資源開發利用等提供必要的支持。這些信息所構成的網絡成為對自然環境最直接的信息化升維，成為地球維度的運算系統。環境中成千上萬傳感器和計算芯片構成的超級網絡可以延伸到這個星球的各個物理維度，自然被一層無形的數據景觀所覆蓋，自然環境越加能夠被量化，被可視化。[9]

信息技術與生物技術在微觀尺度的探索正試圖將信息的最小單位比特貫穿至物質的最小單位原子，使計算成為物質的基本屬性，從而將信息處理的能力融入到環境中的各個物體內，由此營造一個充滿計算和通信能力的“智慧環境”。[10]建筑的材料或許能因此突破無機的僵化的砌塊構件，而由內置信息，具有生物機能和運算功能的新型材料所構成。納米級別的運算介質有可能把算法和智能融入建筑材料中，讓建筑也成為智慧環境中的運算基底。這種智慧環境將大大超越獨立電腦計算能力和更新能力的限制，使計算與處理信息變成一種無形的無處不在的過程，人類也將因此能夠在任何時間地點以任何方式獲取與處理信息。

信息流所構成的非物質的虛擬世界正在從計算機的載體中外溢出來，與現實疊加混合，滲透于我們生活的現實空間。虛擬不再與現實平行或對立，而是相互折疊，互為組成，現實與虛擬任意空間狀態的改變可以自動引起另一空間狀態的相應改變。虛擬維度與現實維度的無縫疊合需要強大的運算和連接能力，未來以量子理論為依據的量子計算機則將極大地壓縮這種疊合的時間差，指數級增長的連接速度為數據的收集和傳輸提供了高速的通道。

在這種升維的信息環境中，建筑與人之間將形成一個復雜的信息回饋的系統。人類內在的生物數據與建筑所持有的環境數據成為互交的基礎，兩者之間的能量和信息可以便捷地傳遞。建筑可以成為感知人，采集人信息和數據的裝置。人在使用建筑的時候，建筑也在使用人的動作來進行自我學習，產生雙向的理解。由此，建筑在與人之間的互動和信息的流動中被定義，被呈現。人類與萬物在升維環境的信息系統中將保持不間斷的接觸，產生全新的互動方式，甚至是一種全新的存在。人和建筑在內的各種人造物和自然生物，甚至自然現象都裹挾在信息化的浪潮之中。人和建筑成為信息網絡中的鏈接，都可被視作是傳遞和接收的端口。

相比于之前鋼筋混凝土的龐然巨構，未來的建筑將是精準輸送和利用能量的能量系統，是覆蓋環境各個維度，并創造出虛擬維度的信息系統。它的開放性不再受到傳統巨構中單一僵化形態的局限，它的交互性也不再因為傳統巨構中尺度失衡而讓人排斥。

結 語

微觀層面上人類的增強和宏觀層面上環境的升維可以作為思考未來人居環境的切入點。未來的建筑將不再僅僅是一幢幢構筑物，它將一面結合于增強的人體，一面消融于升維的環境。建筑作為升維環境提供了非物質化的信息和能量的系統網絡。建筑不再是靜態的對封閉宜居范圍的劃分，而是動態能量體系中精準的點對點的傳輸。建筑不再是與人分離的僵化物體，而是能與人產生信息和即時串聯的智慧生命體。建造不再有被動的終極完成形式，而是有不斷生長的機制和能動的能力。建筑不再是自然環境中的機械的隔離，而是生態的不斷變化的，沒有固定物質形態的存在。

人的變化和環境的變化在未來若干年內會不可避免地引發諸多深刻的問題。建筑師不能不加以思考就將人和環境視作穩定不變的定論，而應關注、思考并參與到探求未來的可能當中。帶著批判的視角關注科技的進展，卻不盲目于其中的樂觀。面對遙遠而難以準確預測的未來，科技的指數級增長使未來必然帶有科幻的色彩，而不是當下波瀾不驚的延續。描述一幅具體的圖景是科幻作家和未來學家的工作，對于建筑師，更關鍵的在于充分認識發展的趨勢，提出關于未來的有意義的問題，通過這些對核心問題的思考來反觀和反思當下所能采取的行動，并由此獲得“站在未來，思考當下”的視角。