景观设计与可拓学方法

景观设计可拓学方法

刘晓光*  邹广天*(发表于《建筑学报》, 200408期)

 

 

提  要  可拓学是研究事物的可拓性、可拓机制及可拓方法的学科。通过对物元可拓、物元变换等可拓学方法在景观设计、景观设计理论、景观设计教育等方面应用的分析,探讨可拓学方法引入景观设计领域的应用价值和形成“景观可拓设计方法”、实现景观设计创新的意义。

关键词  可拓学  可拓学方法  景观设计  创新

 

ABSTRACT  Extenics is a kind of science which researches on the extension of matter, and the mechanism and method of it. Analyzing the application of the  method of extenics such as extension and transformation  of matter-element in landscape design, landscape design theory and landscape design education , this paper inquires into the application value of the method of extenics in the field of landscape design, and the meaning of both the formation of “extenics method of landscape design” and the realization of innovation of landscape design.

KEYWARDS  extenics; method of extenics; landscape design; innovation

 

一、可拓学简述

可拓学是我国学者蔡文创立的一门原创性横断学科。它以形式化的模型,探讨事物拓展的可能性以及开拓创新的规律与方法,是以研究求解不相容问题为出发点生成创意的规律与方法的理论。事物的可拓性是指事物可以拓展的可能性,以此为基础,可拓学提出了物元可拓方法、物元变换方法、可拓评价方法以及在各领域进行应用的可拓工程方法。

物元(R)是可拓学理论的逻辑细胞,将物元R及其三要素N、c、v统一考虑,记作R=(N,c,v),作为描述事物及其质、量的模型。如R1=(白桦树A,树干颜色,白色);R2=(广州市,人口数量,500万)。物元可拓方法包括发散树、分合链、相关网、蕴含系、共轭对等方法;物元变换方法包括置换变换、增删变换、扩缩变换、分解变换、转换桥等方法;评价方法包括优度评价法、真伪信息评价法、物元相容度判别法等方法;菱形思维方法包括一级与多级菱形思维模型、逆向菱形思维方法等,可拓工程方法包括可拓方法在产品设计、决策、诊断、策划、控制等领域的应用方法。正如可拓学的原创者所言,从某种意义上讲,可拓学是可以学习的聪明学。可拓学对景观设计领域具有创新性的方法论意义,具体体现在下述方面。

 

二、景观设计实践与可拓学方法

  1. 提出理性的设计方法思考

传统景观设计方法主要是在景观设计实践中总结出来的,多带有经验性的局限。可拓学基于对事物的发散性、可扩性,相互性、蕴含性、共轭性的科学认识,提出发散树、分合链、相关网、蕴含系、共轭对等理性的设计方法和逻辑的设计程序,为创意的生成指出了向内、向外或平行的开拓思考方向。我们可以通过运用可拓学原理生成关于景观设计的可拓设计方法——“景观可拓设计方法”。

以发散树方法为例。一个事物具有很多特征,简称一物多征。我们可以利用事物的A特征去解决其B特征所解决不了的问题,此即一物多征的用途。此外,还有一征多物、一值多物、一物一征多值等,物元的这些特性称为物元的发散性,利用物元发散性生成物元发散集合来分析解决问题的方法,称为发散树方法。

下面结合废矿区景观重建案例对发散树方法的运用进行分析。

1) 问题(P):废矿区景观重建

2) 问题的界定:在一定条件(r)下,如自然条件差、资金有限、时间紧迫,将废矿区(R)重建为景观(R’)的问题属于矛盾问题。

3) 问题模型的建立:P(问题)=R(目标)*r(条件) 为不相容问题, 求 R’使P(问题)= R’(目标)*r(条件) 为相容问题。

4) 设在r(条件)不变的前提下,由R(废矿区)出发,生成R’(景观)。

  • 将R用多维物元进行形式化表述,建立物元模型:

 

 

R= R1=(废矿区A,坑+崖+坡形态,多样)
R2=(废矿区A,土质,          差)
R3=(废矿区A,植物覆盖率,    低)
R4=(废矿区A,气候条件,      差)
R5=(废矿区A,功能,        待定)
……

 

 

  • 利用发散树的一值多物原理,在特征(c:形态)及其量值(v:坑+崖+坡)不变的前提下,对R1进行事物(N)发散:

 

 

R1= R11=(探险地A,      形态,坑+崖+坡)
R12=(地貌展示公园A,形态,坑+崖+坡)
……

 

 

同时,利用发散树的一征多物、一征多值原理将R5进行发散:

 

 

R5=(废矿区A,功能,待定) R51=(日本园林A,  功能,    游赏)
R52=(游乐场A,    功能,    娱乐)
R53=(森林A,      功能,生态平衡)
R54=(艺术作品A,  功能,    审美)
……

 

 

同理,利用发散树原理可以将R2、R3、R4、......、RN 进行发散。

(3) 利用各种评价方法对各发散方案进行评价,初步确定R11与R54 方案可以发展。以R54=(艺术作品A, 功能,审美) 方案为例,利用发散树的一物多征原理将R54进行发散:

 

R54=(艺术作品A, 功能,审美) R541=(艺术作品A, 形式,具象雕塑)
R542=(艺术作品A, 形式,大地艺术)

 

利用发散树的一征多值原理将R542进行发散:

 

R542=(艺术作品A, 形式,大地艺术) R5421=(艺术作品A, 材料,连续布料)
R5422=(艺术作品A, 材料,矿区废物)

 

(4)利用各种评价方法对各发散方案进行评价,确定R5422 方案为最终方案。

(5)利用物元变换方法,将物元R(废矿区)变换为R5422=(艺术作品A, 材料,矿区废物)

例如,应用置换变换,将旧墙板的功能特征由维护构件变换为艺术作品构件;其位置特征由房屋处变换为山顶处,其结构特征由建筑结构关系变换为艺术结构关系;其内涵特征由“废弃”变换为“意味”。同理,对地形、植被等元素进行一系列的可拓分析与物元变换,形成最终的景观设计创新结果(如图),使矛盾问题得到解决。

 

需要注意的是,在上述推演过程中,可拓分析与物元变换是开放结构,可以与各种方法交互使用。可拓设计方法是诸多设计方法中的一种,没有必要必须或仅用此方法,它可以全过程介入或在某些设计环节中介入。

 

2、突破矛盾问题中的思维局限

在景观设计中常常会遇到矛盾问题。可拓学提出了物元变换的思想,通过物元变换、准则变换、论域变换等方法,通过突破思维局限,将矛盾化为相容,将对立化为共存。以准则变换为例,矛盾问题是按一定的准则来界定的,可以通过准则变换,即对考察对象的准则进行重新的分析、变换与界定,突破原有局限来解决矛盾问题。

现代主义建筑在刚刚出现时与传统建筑存在着形式的矛盾,柯布西埃不是通过改变建筑形象来适应既有的审美标准,而是极力倡导“机器美学”来取代传统审美准则,从而使现代主义建筑终被接受并广泛传播。

在西雅图煤气厂景观重建中,在投入有限、土壤污染、维护费用低等不利条件下,景观设计师哈克以欣赏自然枯荣过程的生态美学准则取代单纯追求视觉效果的传统美学准则,以自然生长的浅根性的草地作为主要景观元素,加上对原有厂区设施的形象与功能的变换,从而解决了景观重建过程中美学、生态与经济的矛盾。

 

3、推动景观设计的人工智能化进程

景观设计由于设计思维过程存在黑箱性,一直难以使用计算机进行方案设计。可拓学能够对事物进行形式化表达,对思维过程作形式化推导,由此形成的景观可拓设计方法具有可传达性和可模拟性,对于计算机辅助景观设计具有重要的推动意义。

物元理论将事物及解决问题的过程与方法模型化、量化,可以建立数据库,可应用计算机识别、运算、生成结果。计算机辅助方法的可用信息数量多,变换速度快;同时避免了人脑在选择数据时由于主观思维定势造成的无意识干扰作用,可以生成出乎意料的、不拘一格的、数量较多的新颖方案,供人们选择、发展,同时大大提高设计方案的生成效率,也能保证相应的设计水准。

 

三、景观设计理论研究与可拓学方法

1、为景观理论研究提供形式化方法

传统景观理论研究多依靠自然语言的描述,而自然语言存在一定的局限性。可拓学的数学化物元模型可以将景观概念、理论形式化,使景观理论研究更形象、直观、严谨,有利于景观理论研究方法的科学化。以表述植物季相变化为例,可以建立如下的物元模型:

 

 

R1= 植物A(5月),   花色,     白
叶色,     绿
果色,     无
                 高度,  15米
……

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R2=

植物A(10月), 花色,      无
叶色,      黄
果色,      红
        高度,  15.3米
……

可见,用物元模型进行理论表述就很准确、明晰,便于研究与交流。

 

2、为阐释景观现象与理论提供科学依据

可拓学提供了认识事物及其结构的原理与方法,如共轭性原理,对科学阐释景观领域的现象、概念、理论具有重要意义。

例如,古典园林现今存在着的普遍问题是:如果按现代游线、行进速度、行进方式会消解其传统意境。这可以用软硬共轭性原理来阐释。可拓学从事物的系统性考虑,将事物的组成部分的全体称为硬部;事物与它的组成部分之间及与该事物以外的事物之间的联系称为事物的软部,硬部与软部存在相关性、转化性,称为软硬共轭性。我们一般对硬部重视较多,实际上软部作用举足轻重。在景观欣赏中,人们最终认识的是整体的景观系统,而非各自独立的局部景点。其中,道路(软部)对景观系统起到剪辑、组织作用,同样的景观点(硬部),在观赏过程中出现的顺序、角度、距离、显隐的不同,会给人截然不同的感受,所以会出现前述问题。

园林意境讲求的“虚实相生”、格式塔心理学中的“图底反转”、中国画中的“计白当黑”讲的都是虚实问题,这并非是主观论断的巧合,而是其背后存在着科学的理论基础。可拓学认为,从事物的物质性考虑,任何事物都由虚实两部分组成,实部解决不了的问题可以用虚部来解决,虚部与实部存在相关性、转化性,称为虚实共轭性,应用虚实共轭性解决问题的方法称为虚实共轭对。前述虚实、图底、黑白理论的本质即虚实共轭性。

 

3、促动景观新理论的生成

基于对物质世界的可变性、运动性、相关性、多样性的科学认识,可拓学提出了物元可拓方法、物元变换方法、评价方法、菱形思维方法以及在各领域应用的可拓工程方法。可拓学方法下的景观理论研究,将从新的视角,用新的方法生成新的景观理论,如景观可拓设计论、景观可拓评价论以及各种具体的设计方法,如景观设计的发散树、分合链、相关网、蕴含系等方法。

 

4、推进景观设计思维规律的研究

在传统景观设计方法中,人的理性思维与感性思维多是混杂在一起的,只好依凭“灵感”与“悟性”。创意的生成因人而异,即使是讲求集体智慧的“头脑风暴”方法,也是靠互相激发灵感的方式来拓展思路,故而传统设计法多属于感性的、经验的、个体的、随机的,其中理性部分被埋没在感性方式之中。

可拓学则将传统的黑箱性设计思维白箱化,把理性部分从传统思维方式中明晰出来,将之总结为可以表述、研究与学习的理性的可拓方法,并提出了菱形思维方法,是对景观设计思维规律研究的重要推进。

在对事物发散性、相关性、蕴含性、可扩性、共轭性的严谨科学分析基础上,物元可拓方法指出了思维发展的正确方向,体现出理性、系统、准确、全面的特点,从而避免传统思维局限、重复、混乱、片段等弊端。

物元变换方法在准确认识事物的基础上,为问题的解决提供一系列灵活的、可操作的思维变换方法。准则变换与论域的变换则使人的思维从问题本身拓展到问题产生的前提与发生的范围,突破了固有思维或人为因素的制约,拓展了思维的空间。

 

四、景观设计教育与可拓学方法

传统设计教育主要通过案例分析,从“启发”、“示范”、“点化”、“悟”等角度传授设计的方法,属于间接式教育。由于传授者与接受者的专业水平差异很大,对接受者来说领会起来还有相当的难度,其结果往往不尽人意,还是要靠经验和案例的积累。

可拓学能够对事物进行形式化表达,对思维过程作形式化推导,其可传达性和可模拟性对于设计思维的交流,特别是对于设计教育非常重要。如前述的植物季相变化表达一例,可拓学的物元模型可以为师生间的设计交流提供形式化的工具,将非形象性的、图示方法难以表达的抽象内容,由过去的“只可意会、难以言传”发展为可以进行形式化交流,实现“既能意会,又可言传”。同时,由于表达形式的规范、严谨,将具有“黑箱”、“灰箱”性质的设计思维过程“白箱”化,就避免了因缺少统一交流方法而受师生个体经验与能力的局限,避免了由此产生的交流工具与方法的不稳定、难传授的弊端。

可拓学总结出系统的原理与可操作的方法,如发散树、分合链、相关网、蕴含系等,是学生易于掌握的具有推演性的逻辑方法。这些理性的方法可描述、可运算、可拓展、可传达,可以为更多的人所掌握,摆脱了传统设计方法对个体能力的依赖,使整体设计水平能够达到一定的标准。

可拓学方法作为开放型结构,并不排斥感性思维部分,个体的感性因素在理性基础上更有发挥的余地,产生的创意既有理性部分保证基本水准,又有感性部分创造个性与特色。其设计过程简明高效,成果相对稳定,对于初学者掌握良好的设计方法,对学成者突破原有设计思维定势的束缚,拓展设计思路、实现设计创新具有重要价值。

 

通过上述粗略分析可以看到,可拓学在景观设计实践、景观设计理论研究、景观设计教育等方面具有重要作用和应用前景。实际上,可拓学对解决现有景观建设中的矛盾问题同样具有方法论价值。如通过论域的变换,解决景观建设与城市经济发展的资金矛盾;依据相关网原理促进景观产业网的形成等。

可拓学作为研究事物的可拓性以及开拓规律与方法的一门新的横断学科,对于数学、思维科学、哲学等领域的研究已经产生了广泛的影响,并在人工智能、管理、控制、机械、中医、设计等多个领域展开了应用性的研究工作,取得了一系列重要的创新研究成果。目前,可拓学在景观领域的研究尚为空白,二者如何进行深入的交叉研究并形成景观领域的专业方法等问题,还有待进一步的探讨。但毫无疑问,可拓学在景观特别是景观设计领域有广阔的应用前景,而且对于建筑设计、城市规划、环境艺术等相关领域也同样具有方法论层次上的意义。有感于此,本文把可拓学在景观设计领域的应用前景和可能性作简要的分析与介绍,希望能够引起景观、室内、建筑、城市、环境等设计领域的同行对可拓学方法的重视与研究。

 

参考文献:

 [1] 蔡文、杨春燕、林伟初.可拓工程方法.[M].北京:科学出版社,1997

[2] 杨春燕、张拥军.可拓策划. [M].北京:科学出版社,2002

[3] 王向荣、林箐.西方现代景观设计的理论与实践. [M].北京:中国建筑工业出版社,2002

 

 

英文题目及作者:Landscape Design and Method of Extenics

Liu Xiaoguang    Zou Guangtian