مفهوم واژه بیونیک
واژه «بیونیک» از ترکیب دو لغت «بیولوژی» و «تکنیک» به معنای زیستار شناختی یا بکارگیری اندامهای ساختگی طبیعت ساخته شده که در فارسی «زیست فنی» نامیده میشود. بیونیک را علم سیستمهایی میدانند که شالوده و پایهی تمامی سیستمهای زنده هستند.
امروزه هرجا سخن از تکنولوژی به میان میآید، دستاوردهای مهم صنعتی به ذهن متبادر میشود؛ اما با کمی دقت در مسیر پیشرفت تکنولوژی، درمییابیم که هر پدیده صنعتی یا ساختمانی، از الگویی زنده در طبیعت الهام گرفته است. بیونیک، هنر بهکارگیری دانش سیستمهای زنده در حل مسائل فنی است. این علم از تلفیق دو واژه «بیولوژی» و «تکنیک» بنا نهاده شده تا مسائل فنی را از راهکارهای زیستی حل کند.
معماری بیونیک و آشنایی با آن
انسان از بدو پیدایش تاکنون در طبیعت به کندوکاو مشغول بوده است. او به تدریج از دل طبیعت، واژههای تکنولوژی و هنر را بیرون کشید و با ترکیب آنها در ذهن خود، حاصل آن را طی قرنها به زبانهای مختلف بازگو کرد. بنابراین، لازم است ارتباطی منطقی و علمی بین سیستمهای ماشینی و سیستمهای زنده برقرار شود.
روح بخشیدن به ساختمان یکی از تمایلات معماری بیونیک است که با توجه به قدرت سازه برای تنفس (زندهنمایی)، به کمک خطوط مستقیم یا منحنی خالص و القاء آهسته تمامیت سازه به آن دست پیدا میکنند. مهمترین اصل برای معماری بیونیک آن است که ساختمان بتواند زنده بودن خود را القا کند.
از ابتدای آفرینش، طبیعت خود به طراح و معمار نهایی تبدیل شده است. در این مدت، گیاهان و جانوران توانستهاند با تزئینات و طراحیهای لازم بر مشکلات محیط زیست خود فائق آیند و انسان نیز همواره سعی داشته برای ساخت و طراحی مکانها و وسایل مورد نیاز خود از طبیعت الهام بگیرد. به عنوان مثال، الگوبرداری از موجوداتی مانند:
- خفاش
- دلفینها
- عنکبوتها
- زنبورها
- موریانهها
تقلید از طبیعت مزایای بسیاری دارد. هر جاندار کنونی دارای چندین میلیون سال تکامل است. در این فاصله زمانی، طبیعت هر چه را که سازگاری نداشته از بین برده است و این امیدواری را به وجود آورده که بشر بتواند با مطالعه فرآیند تکامل، مکانیزمهای جدید فناوری را از روی موجودات زنده نسخهبرداری کند.
بیونیک یا علم بررسی نظام حیات جانداران، امروزه به عنوان یکی از سه علم برتر جهان (IT, Nano, Bionic) معرفی گردیده است. عوامل مهمی که در طبیعت وجود دارد و انسان برای ساخت بناهای خود از آنها استفاده نموده، شامل موارد زیر است:
- پوسته یا جلد
- ساختار
- آراستن
- انرژی
بیونیک شامل چه بخشهایی است؟
علم بیونیک در واقع شامل سه بخش اصلی است:
- علم سیستمهایی که کار آنها از سیستمهای زنده گرفته شده است (ساختار اصلی).
- علم سیستمهایی که خصوصیاتی شبیه خصوصیات سیستمهای زنده را دارند (مکانیزمها).
- علم سیستمهایی که از نظر ظاهر به سیستمهای زنده شبیهاند (دریافتهای حسی فرم).
هر محصول سه عنصر اصلی به نامهای ساختار، مکانیزم و فرم را داراست و آنالیز آن به صورت زیر انجام میشود:
- آنالیز فرم: فرم پایه، فرم پیچیده، تعیین تناسبات و اندازه
- آنالیز مکانیزم
- آنالیز رابطه فرم و عملکرد
مراحل طراحی بر اساس بیودیزاین
طراحی بر اساس بیونیک یا بیودیزاین را میتوان در مراحل زیر خلاصه کرد:
- انتخاب موجود زنده
- شناسایی خصوصیات زیستی (محیط زندگی، عکسالعملها، خصوصیات فیزیکی، روابط سیستماتیک)
- شناسایی خصوصیات معماری (ساختارهای داخلی، پیکره اصلی موجود شامل تناسبات هندسی، مواد و نسبتها)
پیشگامان و نمونههای شاخص معماری بیونیک
آنچه تحت عنوان معماری بیونیک بحث میشود، مقولهای است که از آغاز زندگی انسان با او همراه بوده است. لئوناردو داوینچی، یکی از اولین کسانی بود که برای حل مسائل زمان خود به جستجو و تحقیق در ساختار جانداران پرداخت. یکی از بهترین طرحهای شناخته شده از علم بیونیک، اثر لئوناردو داوینچی است که ماشین پرنده را بر اساس ساختمان بدن یک خفاش طراحی کرد. حدود ۴۰۰ سال بعد، ماشین پرنده با الهام از خفاش ساخته شد و در ساخت زیردریاییها نیز از بدن دلفین الهام گرفته شد.
چارلی لوکستون از پیشگامان عرصه معماری بیونیک، ما را به طراحی طبیعت برمیگرداند تا به چگونگی معماری، طراحی و مهندسی نظام موجود در طبیعت پی ببریم. معماری را میتوان علم حیات مصنوعی نامید؛ علمی مانند آنچه در جهان طبیعت و نظام تکرار و پاسخ اصول بیولوژیکی و ژنتیکی اتفاق میافتد.
ذهنیت بیونیک و ارگانیک مهمترین روند قرن بیستم بوده و معمارانی چون سالیوان، رایت و لوکوربوزیه همگی روی تشابهات بیولوژیکی کار میکردند. جنبش معماری بیونیک، شکل چهارضلعی و منتظم ساختمانهای سنتی را برای پدید آوردن ساختمانهای بیولوژیکی و الهامگرفته از جهان طبیعی نفی میکند. نتیجه این دیدگاه، مجموعهای از ساختمانهای منحصربهفرد با قالبهای بیولوژیکی و ریاضی است که در اکثر آنها از آناتومی انسان الهام گرفته شده است.
نمونههایی از این سبک عبارتند از:
- شهرک علوم و فنون (City of Arts and Sciences) در اسپانیا
- دروازه جهان (Arc of World)
- مرکز تجاری بیرمنگام (Selfridges) در انگلستان
گرگ لین را میتوان سردمدار نظریه جدید در مباحث بیونیک در معماری به شمار آورد.
بناها در معماری بیونیک یا با استفاده از مواد شکننده و ناپایدار ساخته میشدند یا در دل یک حفره طبیعی در زمین یا صخره شکل میگرفتند. یکی از این مکانهای طبیعی، غارها بودند. از بارزترین نمونههای معماری غاری از عصر باستان میتوان به مقبره کاتوکومب رم و ناپل و مقبرههای لبنان اشاره کرد. کلیساهای سنگی در ارمنستان و نیز غارهای بسیار بزرگ مسکونی در گورمه ترکیه و ماترا در جنوب ایتالیا نیز از دیگر نمونههای این سبک هستند.
از لحاظ ساختار و شکل کلی نیز، بنای استادیوم المپیک مونیخ، بانک کارمرز در فرانکفورت آلمان و ساختمان اینونیوک در کمبریج از مشهورترین نمونههایی هستند که در آنها از سبک بیونیک برای طراحی و ساخت استفاده شده است.
درک عمیقتر معنای معماری بیونیک
هر معماری خوبی که بر پایههای نظری مستحکم استوار شده باشد، معمولاً تا مدتی به صورت طرح یا مدل باقی میماند. از دو دهه پیش، با افزایش قدرت رایانهها، معمارانی چون گرگ لین این امکان را یافتند که به طراحی معماری ابعاد جدیدی بدهند. ابزار این معماران، سیستمهای کامپیوتری جدیدی است که نه تنها طراحی سهبعدی را ممکن میکند، بلکه به موازات آن، محاسبه مدلهای ریاضی پیچیده، فرمهای غیرهندسی و شبیهسازی فرآیندهای زنده را نیز امکانپذیر میسازد.
لین یکی از اولین معمارانی است که به رایانه نقش خلاق میدهد. این رایانه است که «زیر نظر هنرمند» آثار جدیدی را بر پایه معادلات تقریبی خلق میکند. یکی از مشهورترین آثار این معمار «خانه جنینگونه» (Embryological House) اوست. این طرح کوششی است برای برخوردی تازه با موضوعاتی چون «تنوعگرایی»، «تولید منفرد» در کنار «تولید انبوه» و «انعطافگرایی» در ساخت. این خانه ترکیبی است از اعضای مختلف که قواعد هندسی همگی آنها به کمال تعریف شده است. خانه جنینگونه در مسیر تکامل خود نه تنها متأثر از دادههای اولیه است، بلکه خود را با محل بنا، سبکهای رایج محلی، شرایط اقلیمی، مصالح ساختمانی و برداشت محلی از زیبایی وفق میدهد.
اندیشههای پیشگامان در معماری بیونیک
یکی از طرحهای بیونیک، نوسازی مجموعه ساختمانی کلیبورک در بیجلمرمر، نزدیک آمستردام بود. نمای این ساختمان ۵۰۰ واحدی که طولی بالغ بر ۱۰۰۰ متر دارد، پوستهای جدید از راهروهای متحرک است. لین برای حل مشکل راهروهای طویل و یکنواخت، لایهای متشکل از آسانسورها و پلهبرقیها را به نمای بنا اضافه کرد و توانست فضای راهروهای قدیمی را با شیشهگذاری و باغچهکاری به حیاطهای زمستانی تبدیل کند.
برج بیونیک (Bionic Tower) در شانگهای چین، نمونهای برجسته برای این سبک معماری است. سازه آن از ساختار درخت الهام گرفته شده؛ هسته مرکزی مانند تنه درخت، طبقات مانند شاخهها و بناها مانند برگها عمل میکنند.
نمونههایی از معماری بیونیک در گذر زمان
- مرکز تحقیقات لندن: طراحی این ساختمان از گیاه لوتوس الهام گرفته شده است.
- استادیوم المپیک مونیخ: از لحاظ ساختار و شکل کلی، این بنا بسیار قابل توجه است.
- برج تورنینگ تورسو (Turning Torso): این برج با پیکره مارپیچ، اثری از سانتیاگو کالاتراوا است.
- شهرک علوم و فنون (City of Arts & Sciences): این بنا اثر سانتیاگو کالاتراوا در والنسیای اسپانیا قرار دارد.
- برج کاکتوس (Urban Cactus): این برج بزرگترین برج بتنی جهان بوده و در طراحی آن حتی خلل و فرج کاکتوس نیز رعایت شده است.
مزایای معماری بیونیک در آینده شهرها
جمعیت جهان در سال ۱۹۹۰ حدود ۱.۲۵ میلیارد نفر بود که در سال ۲۰۰۰ به ۶ میلیارد نفر رسید. خوشبینانهترین پیشبینی برای سال ۲۰۵۰، جمعیتی بالغ بر ۱۲ میلیارد نفر است. در طول ۱۰۰ سال اخیر، شهرها ناچاراً استراتژیهای خود را بر اساس متمرکزسازی آسمانخراشها و گستردگی مناطق مسکونی تغییر خواهند داد. در این چشمانداز، وجود معماری بیونیک و اهمیت دادن به آن، امری ضروری و ثمربخش خواهد بود.
