參數化設計與公共雕塑藝術關系研究

文/鄒鋒、曾紹庭 by Zou Feng、Zeng Shaoting

（北京工業大學教授、北京工業大學藝術設計學院教師）

后工業時代，以信息數字范式為背景，藝術設計和計算機技術的結合，將設計師與藝術家直觀的設計思維和藝術概念從形態和功能體現出來的傳統設計過程，轉變為受數學、物理運算支持的工程設計的創新流程，這種數字技術與設計及藝術的結合，即參數化設計（Parametric Design），它是一種將設計思維和數理邏輯結合起來的計算設計（Computational Design）方法，也是一種自下而上、自組織的生成式設計（Generative Design）方法論。參數化設計的參與性、可控性、多樣性和逆向可調節性等特點，使參數化設計成為藝術創作的新的方法和手段。

公共雕塑不僅是城市的象征，更是城市文化魅力的體現，是當代公共藝術的重要載體。隨著城市化進程的快速推進，城市更新和新建導致大量公共發展空間的出現。為了營造一種共同的文化，提升空間的文化氛圍，公共雕塑受到了熱切的需求。目前我國公共雕塑的設計理念和小型雕塑的普及，與西方等發達國家相比存在差距，傳統的雕塑制作方式已經越來越不能滿足現代社會市場需求的效率化、個性化、多元化特點。

一、參數化設計的發展

1.數字化設計理念

“數字化”一詞源于美國麻省理工學院的尼古拉斯·內格羅蓬特(Nicholas Negroponte)教授撰寫的《Being Digital》。經過幾十年的研究，數字技術得到飛速發展，在社會各個層面都產生了影響，尤其是在設計領域具有更大的發揮空間。參數化設計以數字化設計為基礎，并作為其發展過程中的一種類型，在當代藝術與設計中發揮著重要作用。參數化最初出現在現代工業設計中，強調輸入和輸出之間的對應關系。參數化設計更側重于參數關系的建立，而不是所輸出的設計形式。參數化設計作為一種創新高效的設計思維，對傳統的設計方法有著巨大的意義。

2.非線性設計

“非線性”是相對于“線性”的概念而出現的，非線性系統表示變量的變化既不均勻也不成比例，自變量之一的微小變化將轉化為因變量的突變。由每個變量和元素組成的整體性能不等于簡單疊加。各個子系統相互獨立又相互滲透，相互協調又相互制約，因此系統中存在不確定性、隨機性和偶然性。

“線性”更類似于一種簡單的、有先后順序的思維方式，線性是穩定的、帶有確定性的一種有規律的存在，而“非線性”則代表某種不穩定的、帶有不確定的無規律的事物。非線性的背后是事物的復雜性，這種復雜性更貼近真實世界的本來面目。

3.參數化設計研究動態

圖1 扎哈.哈迪德事務所參數化3D打印公共雕塑作品Thallus

圖2 “云層”參數化公共雕塑

參數化設計技術發展于90年代中后期。最初的研究始于一些建筑學院，例如哥倫比亞大學建筑學院、英國建筑協會建筑學院、麻省理工學院建筑學院等。該技術由一些年輕的新銳建筑師和設計師探索和掌握，應用于實際項目。SOM、NormanFosterFirm等世界著名建筑事務所開展專項研究，并獲得了大量有影響力的作品，其中最具代表性和影響力的建筑師是扎哈·哈迪德(ZahaHadid)。2010年扎哈·哈迪德事務所的合伙人帕特里克·舒馬赫提出了“參數化主義”的概念，將參數化設計的一系列理論與方法向世人普及，也正是在這一時候扎哈·哈迪德以及她的事務所被推向風口浪尖，成為當時設計界以及建筑界最為炙手可熱的話題。時至今日，扎哈事務所仍然活躍在參數化設計以及數字設計領域的前沿地帶，圖1所示為扎哈事務所創作的公共藝術3D打印作品。

二、參數化設計在公共雕塑藝術中的應用

參數化設計是一種新的創作方式，也是藝術家的創造性思維工具。在參數化建模過程中，創作者會看到自己形狀的每一步，這對于某種形式的建立來說是高效而直觀的。參數化設計使建模過程變得更具交互性，為創建結構非常復雜的雕塑提供了便捷的方法。比如2014年美國新奧爾良市，一個13人的藝術團隊創作了雕塑“云層(Cloud Formatins)”（圖2），這件作品可以說是的一個徹頭徹尾的參數化雕塑作品。從初稿到最終結果，都是由參數化軟件設計并實現的。平面曲線作為初始參數引入參數化設計軟件，這些曲線可能是光變化的來源或風的流動方向，這些參數化曲線是生成的地圖“云”形狀與環境相互作用形成的。

與參數化設計緊密相關的數字化制造方式便是3D打印，它是基于數字建造技術的快速原型制作方法。其制造過程是將搭建好的三維模型逐層分割成截面，然后通過3D打印機逐層立體化。3D打印技術在國外雕塑設計中得到了廣泛的應用，傳統的雕塑設計包括很多方面的人工成本，其制作鏈條也非常復雜。但通過3D打印技術硬件和軟件的結合，藝術家可以通過使用計算機和高精度3D打印機來完成許多方面的工作。進而，當計算機生成參數化的數字虛擬模型時，設計師可以打印出不同體積的實體模型，以滿足不同雕塑創作項目的需要。藝術家Michael Rees和Richard Dupont創作的3D打印雕塑（圖3），聳立在紐約曼哈頓的哥倫布區，與傳統的公共雕塑不同，它們是由3D打印機制作的藝術品。

三、參數化設計與公共雕塑藝術的關系研究

1.藝術創作與參數化設計的關系

清華大學美術學院的邱松教授基于“設計形態學”理論體系，將以參數化設計為核心的數字形態界定為“第二自然”的人工設計形態。以雕塑為代表的藝術創作正是人工形態的典型代表，藝術作品中不僅包含藝術家的主觀美學決策，還包括藝術作品欣賞者對于藝術作品的接受美學，藝術的創作和欣賞以及全生命周期，均離不開主觀的人工干預。

圖3 紐約曼哈頓3D打印公共雕塑

參數化設計的整個過程是一個人工形態生成的過程，它與公共雕塑等藝術創作活動形成了最直接的關系。參數化設計的方法論有兩大重要組成部分，即可分為“參數關系”和“設計參數”。基于參數關系，通過定義可調節的設計參數，利用算法（Algorithm）構建設計空間，進行設計形態的生成，即設計空間的探索，創造出豐富的設計幾何體和大量富有創意的形態方案。

2.公共雕塑與參數化設計的關系

傳統造型是一種藝術行為，以審美為目的，以創作者的主觀經驗和藝術手法為基礎，完成傳統的藝術造型，是創作者藝術思維和個人魅力的展現。在傳統的造型過程中，創作者通過觀察和對比，使用視覺思維來反復修改雕塑形態。參數化建模最重要的特點是密切關注建模背后的數理邏輯結構，每一種形式背后都有準確的數學表達。因此，由邏輯節點組成的邏輯鏈可以說是創造者的創作意圖和創意思維。每一次參數的修改和調整，都會帶來建模結果和雕塑形態的巨大變化，然而這種變化中也存在不變的部分，即參數邏輯關系的不變，無論參數如何改變，參數模型如何變化，只要其內部邏輯結構不變，其形狀的總體趨勢和藝術精神內核是不變的。

四、結論

公共雕塑藝術與參數化設計的結合，必然會產生一種與數字語境相匹配的藝術邏輯。參數化設計將為當代公共藝術帶來更多的自由和機會；同時，隨著人們生活方式和生活方式的巨大變化，它很可能會提出新的藝術觀念、衡量標準和語言標準。利用參數化設計，在當代公共藝術的結構構成中，可以產生新的美的語言，表現在結構和表面設計中的形式和表現方面。我們可以在許多新的藝術形式中看到數字技術及參數化設計方法的應用，例如本文所列舉的一系列公共雕塑的實際案例。

與此同時，3D打印等新型的數字智能制造技術，跨越了傳統藝術模式以藝術家為中心的傳統智慧，使得藝術創作的過程變得更加合理，更具有邏輯操作性，在滿足藝術家和藝術參與者的需求的同時，也對社會、對客觀自然界萬物進行進一步的探索，為我們豐富了公共藝術提供了可能。