后數字建筑學中的具身認知探究：臨近與脫逃

■ 姚佳偉

安 納

丁 凡

0 引言

“工業4.0”（即第四次工業革命）帶來了互聯網、新能源等新技術的發展及數字化、智能化的轉型[1]。其中，數字化作為“工業4.0”的代表和設計演變的下一步[2]，在建筑領域發揮了巨大作用：不僅增強了建筑設計的相互聯系，增加了跨學科知識領域的互聯，還促進了從區域和城市尺度到建筑構件、材料的跨尺度連續性，從建筑空間層面實現人與技術的多元、多面、多維交互。數字化建筑設計利用計算機強大的數據處理能力，對建筑進行設計和建模，可提高建筑的表現力、創造力、效率和質量，并將可持續性納入建筑項目[3]。得益于建筑學、材料科學與計算機科學等學科的交叉，數字建筑的概念進一步深化，虛擬現實（VR）、人工智能（AI）、元宇宙等數字技術與建筑設計相互滲透[4]。數字建筑貫穿于建筑的設計、建造、使用與回收階段，其適應性進化顯現出鮮明的復雜系統特征，并表現出特有的傳播、進化規律。

后數字時代，建筑的傳統定義和內涵發生了深刻的變革。結合移情理論的背景與實驗神經美學框架的啟發，人們越來越關注從多感官和具身體驗角度對建筑感知的研究[5]。后數字時代為建筑環境開發提供了新的機會，但也出現了不同于傳統時代的新問題，如無節制收集數據的影響、數據集的質量、有效性和版本控制等。其引發的對數字建筑本質內涵的反思與探討，需要更新建筑設計方法與文化理念，探索多元化的數字化建筑技術對數字建筑的意義。在此基礎上，可嘗試重新定義數字建筑的內涵，進而闡釋人、技術與空間[6]的關系。

1 后數字時代建筑變革

建筑數字技術（architectural digital technology）是指將建筑基礎信息（如建筑的環境、架構、交互等）轉變為計算機語言進行運算、分析和傳播的技術，是建筑設計中應用信息技術的統稱。CAD 作為早期的建筑數字技術，廣泛應用于建筑設計中；在信息技術、設計理論、社會環境等多因素影響下，參數化設計、建筑信息模型（BIM）、人工智能（AI）的引入使數字技術不斷發展，成為多研究方法在內的綜合性研究領域[7]。

1.1 建筑數字技術的內涵

建筑數字技術作為建筑行業發展的必然趨勢，更適應現有社會條件下快速、復雜、多變的環境。為了更好地將建筑數字技術應用于建筑設計實踐和研究，有必要在客觀認識建筑數字技術含義和本質的基礎上，嘗試將信息技術適應性地應用于建筑設計中的各個方面。由于建筑數字技術的復雜性和混沌性，很難對其進行限定和精確分類。本文根據建筑數字技術的轉變與運算、分析與傳播、評價與選擇等相關定義[8]，對其內涵進行分類（圖1）。

圖1 建筑數字技術建筑的內涵

1.2 建筑數字技術3 個階段

建筑數字技術最早產生于20 世紀60 年 代CAD 的 發 展[9]。1963 年Sketchpad 人機圖形交互界面的誕生，為隨后計算機輔助建筑領域奠定了基礎[10]；隨后，尼古拉斯·尼葛洛龐帝（Nicholas Negroponte）[11]等學者將建筑數字技術大致劃分為3 個階段，即：初步探索階段、應用傳播階段和多元發展階段（表1）。

表1 建筑數字技術的3 個階段

2 后數字建筑學具身特征

2.1 建筑數字技術的具身認知

具身認知（embodied cognition）又稱涉身認知，是20 世紀80 年代出現在哲學、心理學等領域中的一個關于人類認知本質與過程的概念。具身認知（embodied cognition）理論認為“身體在認知過程中扮演著至關重要的角色，認知是通過身體的經驗和活動方式來形成的”[12]，即認知受到神經系統與身體的雙重制約[13]，其關注心智的重要性，著重強調人的全部身體在全部認知過程中所擔任的角色。

具身認知理論根植于梅洛-龐蒂（Maurice Merleau-Ponty）的知覺現象學[14]，與貝特森（William Bateson）、瓦雷拉（Francisco J.Varela）的生物學觀點類似。關于“具身”的準確含義，目前還沒有統一的理解，但大多數研究者都認為：人的身體在認知塑造過程中起著中心樞紐和關鍵決定的作用。具身認知強調在身體與環境互相作用下建構認知，也就是說，身體會影響認知的形成和基本內容。

具身與離身相對應。根據笛卡爾（Rene Descartes）的“身心二元論”的觀點，媒介技術的發展不斷強調著身體離身性，而媒介實踐卻又主張身體的在場和參與[15]，形成了對立又統一的矛盾狀況。在后人類主義的主張中，身體是后人類的假肢（artificial limb），早期的控制論和基特勒的媒介考古學理論都強調了身體在場的不必要性，而在人類中心主義則認為“媒介即人的延伸”[16]。人與技術的互動關系中，出現了“賽博格”（cyborg）的概念[17]，人對自身的認知和想象被整合進媒介技術的發展中。根據唐·伊德（Don Ihde）的媒介技術哲學觀，技術對于身體的嵌入式無處不在，于是形成了具身的技術[18]。具身關系（embodiment relations）強調身體、心智和環境的統一關系，在建筑學語境中，即對應了與空間的關系。

2.2 建筑數字技術的具身特征

眾多學者認為，具身認知具有涉身性、體驗性和環境嵌入性等特征（表2）。基于具身認知的共性概念，本研究嘗試從以下3 點闡釋建筑數字技術的具身特征。

表2 具身認知的特征總結

2.2.1 特有的表征性

具身認知是人的心理狀態與生理體驗相互統一的過程，梅洛-龐蒂將這種特征稱為現象身體的“世界統一性”[13]。結合具身的涉身性，建筑數字技術的具身特征應具有表征性。當身體交互處在一個確定的情境中時，身體活動就是一種特定任務，與建筑情景相互聯系、相互統一。這一過程是身體與空間、身體與環境、身體與世界之間相互包含、綜合統一的過程，包含建筑空間、形式信息的建筑數字技術具身認知。

2.2.2 身體的象征性

具身認知理論中，身體是感知環境并與環境互動的基礎。結合具身的體驗性，建筑數字技術的具身特征應具有象征性，并在不同地區的建筑規劃和設計上都有明顯體現。在數字建筑中，身體與數字建筑及其環境相互協作，使身體的各個器官、動作在動作處理層面上相互協調、分配和替換。身體的象征與表達，恰恰能在數字建筑技術中被充分體現。

2.2.3 廣泛的傳播性

后數字時代，建筑技術可以保存建筑特征，并對其進行傳播與進化，最終達到適應人類需求和反饋環境的目的。結合具身的環境嵌入性，建筑數字技術的具身特征應具有傳播性。這種傳播性可能會受到人類個體和社會性認知能力的影響，繼而對后數字建筑技術的傳播和復制產生影響。因此，后數字建筑技術的具身認知特征取決于對建筑基本信息的表達以及與其他要素相互適應的能力。

3 后數字時代建筑學中的具身認知

3.1 建筑數字技術的具身體驗

3.1.1 從虛擬現實到具身體驗

虛擬現實（VR）具有體驗范圍廣、互動聯系強、發展潛力大等特點，其研究領域廣泛，在設計、教育、醫療、社交等方面均有涉及，體驗時都需要強大的具身交互形式。目前的虛擬現實與虛擬環境主要由仿真技術生成，因此，仿真在VR 中的作用至關重要，是VR 研究的核心位置。數字時代的發展為“具身認知虛擬”賦予了新的內涵，進一步減小了虛擬與仿真的差距：將可操作性加入建筑數字技術的具身體驗過程中，創造出一種既有實體（例如硬件、機器），又能模擬真實過程的具身體驗。后數字時代的建筑可以利用這種具身體驗，研究不同建筑環境情況對人的影響，這可能會成為與建筑物進行身體交互的初始現實世界應用。對于建筑物與居民之間的生理互動，可能首先出現在醫療保健或福祉環境中，它們可以幫助居民實現如更慢、更深的呼吸，以及其他一些更加專注的體驗。一旦此類專業應用被接受，其他建筑類型（如辦公室和私人住宅）中更廣泛的應用也可能會隨之而來。

3.1.2 建筑機器的智能感官思維

人們可以通過感官（觸覺、味覺、嗅覺、視覺和聽覺）認知并延伸周圍的物理世界。具身認知是以認知者的身體為基礎，向世界擴展，并將其嵌入到世界中。人與世界的互動構成了與行為響應式自適應建筑具體交互的核心，且這一核心由感官所體現。尼爾斯·耶格（Nils J?ger）等[19]綜合了大多數關于具身認知的討論，提出一種分析具身認知概念和維度的4E 方法。他們認為，身體對人們的認知過程有重大貢獻，可理解為被體現、擴展、嵌入和執行（圖2）。結合這種交互方法，本研究擬定從建筑機器的智能感官思維來分析建筑數字技術的具身體驗，并將建筑機器的智能感官思維分為3 類，即建筑機器視覺、建筑機器嗅覺、建筑機器觸覺。

圖2 具身認知概念和維度的4E 方法

（1）建筑機器視覺主要體現在圖像識別等方面。圖像識別、大型圖像數據集的擴散以及前所未有的計算能力，推動了稱為深度學習（DL）的一類人工智能（AI）算法的發展。在DL 方法中，卷積神經網絡（CNN）已被證明在計算機視覺中特別有效，在許多學科中都有應用，如歷史建筑識別與移動、文化遺產管理等。

（2）建筑機器嗅覺主要體現在環境感知分析與預測等方面。其中，數字孿生技術已被大幅度應用到碳排放、熱環境評估等方面。不同于以往的傳統模型，建筑機器的加入使得個性化模型領域取得重大進展，涵蓋多種方法。

（3）建筑機器觸覺主要體現在3D 打印等方面。建筑機器的智能感官思維也涉及相應技術，包括深度學習（DL）技術，機器學習（ML）技術和CNN 模型構建等[20]。

3.2 建筑數字技術的具身感知

建筑數字技術的具身感知可以通過回憶虛擬場景來影響人們的生活方式，結合場景的建構與交互，使人們在日常生活中做出相應的反應，進而拓展用戶的行動。元宇宙正逐步發展成為集合未來每一個數字事物[21]的龐大數字生活空間，不僅集合了人工智能、區塊鏈、云計算、大數據、萬物互聯等5 類最流行的技術（圖3）[22]，還包括將物與物聯系起來的物聯網技術（IOT）、將人與人聯系起來的社交網絡技術（SNT）、將物理世界與虛擬世界聯系起來的元宇宙技術。人們在元宇宙中體驗虛擬生活，這些行為也會反饋到我們的日常生活中。總之，建筑數字技術的具身感知主要體現用戶的具身發展，通過人機共生的狀態與客觀世界普遍聯結。在這個過程中，將自身作為媒介的獨特性發揮到極致，并在相互融合的過程中共同發展。

圖3 元宇宙所涵蓋的技術范疇[19]

3.3 建筑數字技術的具身恐懼

3.3.1 技術具身：人機共生的用戶行為表達

技術是人類社會進步的重要來源。人們在技術進化和具身理論的影響下，完成了對世界的認知。技術具身作為人們行為的目標表象，雖具有類人化和自創性的發展方向，但也帶來了具身恐懼的后果。

布萊恩·阿瑟（W.Brian Arthur）[23]認為技術是自我創造（autopoietic），技術可以組合現有的技術材料、組件和工藝，并開發出新的、更復雜的技術。這意味著，我們的發明和創新，是基于我們對這個時代物質文化的豐富理解。萊文森（Paul Levinson）[24]認為技術發展的方向是越來越像人，技術發展是嘗試模仿人體的過程，媒介演化具有“人性化趨勢”。技術具身雖然增加了技術的人性化趨勢與表達，但實際上也帶來了的恐懼。“恐怖谷理論”（uncanny valley，圖4）就是人類對類人物體的想象性、預防性恐懼，在技術具身的發展過程中，必須要重視這些限制。

圖4 恐怖谷理論[25]

3.3.2 媒介具身：身體傳播的媒介特征

日常生活中，信息通常以語言、動作、表情等符號作為載體進行傳播。隨著人工智能、VR 等新技術的出現，身體也逐步成為一種傳播介質，“技術身體”及機器人繼而成為傳播的主體，人們開始重視身體的媒介性，建筑數字技術進入“媒介具身”時代。數字技術以其強大的仿真性、現場感和即時傳播的互動性，將信息傳播與身體表現相結合，打造出一種全新的傳播圖景；并進一步發展出建筑數字技術中的親身體驗感，豐富建筑機器的智能感官思維（圖5）。但是對于高度重視虛擬的游戲場景，可能會降低現實中的事件參與度，從而加劇個體孤獨自閉和無法融入社會的極端性格。因此，類身體媒介需要考慮用戶對媒介過度依存的可能性。

圖5 建筑數字技術中的親身體驗[26]

3.3.3 情感具身：人機交互中的自我訴求

建筑數字技術的本質是一種促進具身認知的方法與手段，在技術的驅使下，人機傳播作為人機共生新的傳播形態，極大地增加了用戶自身心理與技術傳播的關聯性。情感具身不僅是一種認知方式，還與人們的情感和自我訴求密切相關。在建筑數字技術的場景中，人們通過與虛擬環境的互動，能夠更深刻地體驗建筑空間。通過技術創造的虛擬場景，用戶可以更好地理解設計愿景，與環境產生情感共鳴，從而增強自我在空間中的認知和情感體驗。然而，這種情景也可能潛藏著恐懼。當用戶身臨其境地感受虛擬現實的場景時，可能會面臨對技術的不確定和陌生感，從而激發出對人工智能等新技術的恐懼。他們擔心技術的控制權逐漸被剝奪，于是產生了一種既想接近探索，又想逃離恐被束縛的矛盾情感。為了應對這種情感矛盾，在人機傳播過程中，除了滿足人們的具身體驗外，還應該充分考量其情感訴求，平衡具身認知和恐懼情感。梅羅維茨（Joshua Merovitz）[27]的“媒介情境論”認為，每一種獨特的行為都需要適配特定的情境。在建筑數字技術場景下，用戶特定的行為需要通過場景的不斷切換來實現。設計者應充分考慮用戶的情感需求，構建更加符合用戶期望和感受的場景，使用戶可以更加直觀地感知自身，從而增強其情感具身意識（圖6）。

圖6 建筑數字技術中的情感交流[28]

4 總結與展望

數字時代的到來縮短了地理空間，全新的信息社會和創新技術驅動的數字技術革命則為建筑領域的分析、模擬、生成等領域帶來了前所未有的可能。當然，這一變革也伴隨著技術進化、理論演化和情感驅動等方面的挑戰。如何才能更好地應對這些挑戰，以及在后數字建筑學中又會產生怎樣的作用和影響，這是我們在今后的研究中首先要思考并解決的問題。

4.1 技術進化：人工智能與深度學習

在第四次工業革命背景下，人工智能（AI）對社會科學、建筑、工程和施工（AEC）等各個學科產生了巨大影響。數字時代的發展增進了全球不同地理空間的個體聯系與互動，促進了全新信息社會和數字時代以及創新技術驅動數字技術的全方位變革，使多元化的數字技術輔助建筑分析、模擬、生成技術逐步創新。結合了計算能力和數據智慧的人工智能，為后數字時代建筑學實施提供了無限決策工具和技術可能，未來技術可以考慮結合人工智能和機器學習等深度學習技術，即通過數字孿生和網絡切片范式之間的方法聯合，提升網絡管理模型驅動和人工智能技術，最大限度地提高后數字時代建筑學研究的靈活性、可擴展性、適應性和智能性。

4.2 理論演化：復雜系統與適應架構

隨著城市環境的復雜性提升、信息技術的進步、嵌入式建筑系統和傳感器等技術的發展，建筑從靜態結構轉變為復雜的網絡物理系統，進而感知和響應環境氣候和時間變化。后數學時代建筑空間的適應性不再由流動性來定義，而是通過與居民的互動來定義[19]。數字建筑的設計和管理作為涉及多個學科的復雜問題，未來也將考慮復雜性系統與適應性架構的影響，需要利用設計和創造力來降低設計的復雜性，以實現更連貫和可持續的解決方案。

4.3 情感驅動：交互感知與情感計算

數字建筑作為跨學科應用的實際范式，在未來的研究中可考慮融合社會學、心理學和傳播學等學科，創建一種結合人群心理認知、建筑學、數字媒體、情感計算和交互式用戶體驗的數字建筑新模型，探索數字建筑中可采用的的人工智能等新技術，通過在現實世界場景中整合人類的感知、認知和行為來驅動傳感。未來的數字建筑可以從嵌入式網絡感知和響應式表面兩個主要元素來考慮，結合人工智能開啟新的混合交互模式，設計環境中的智能空間；同時，通過促進個體、文化和社會進化的方式來減少恐懼，并以此感知、通知和響應人類的情緒狀態。