集群智能在建筑设计上的运用——KOKKUGIA建筑事务所的建筑实践

顾芳/GU Fang

1 罗兰·斯努克斯/Roland Snooks

2.3 纤维塔2/Fibrous Tower2

4.5 集群城市化/Swarm Urbanism

6.7 台北表演艺术中心/Taipei Performing Arts Center

1.Kokkugia[1]的集群智能观

集群是以大量小规模离散元素构成的群体；集群智能反映了它们之间自下而上的实时互动。在程序驱动下，依据简单或复杂的关系法则，运动的执行者进入或移出特定空间，并成为网络中的动态节点。集群智能不是将城市或建筑简单地模拟成看上去与其相似的模样，而是发现内核的潜在规律和参数，去建构一个新的由相互作用的变量构成的工作系统。

Kokkugia事务所将集群智能作为设计手段应用于项目生成中，大到城市区域，小到建筑单体，进行自下而上的设计。例如，在墨尔本港口重建、台北艺术中心、纤维塔等项目中，充分发展和传播集群智能技术的应用和推广。

Kokkugia认为，集群系统含有自主代理（Autonomous Agents）间的相互作用，它们导致了涌现行为和结构自组织的发生。集群逻辑在城市化的应用中使得设计总平面的观念转向为设计总体算法的观念。这个改变使城市设计的概念从减小比例下多个连续的决定，转向为同时进行的多个过程。在这里，多个微小或局部的相互作用并产生复杂的城市系统。因此，这个城市化的概念产生了能够灵活反映不断变化的政治、经济和城市发展的社会压力的系统。

任何种群的存在都需要一定数量的个体，同样，繁杂而细微的城市网格为集群的应用和发展提供了可能。集群系统能够生成复杂的三维城市结构和网络，挑战了二维平面的首要地位。

在Kokkugia探索的生成设计过程中，集群形态作为多代理系统的应用，自2002年始在不同的项目中涉及和推广，其意在于传播这种形态中自生成结构的内涵和逻辑。其正式研究由罗兰和宾夕法尼亚大学的NSO（非线性研究组织）领导。而集群形态学在罗兰任教的哥伦比亚大学、USC的集群智能教学中，已被学术界承认。Kokkugia已经开发了在不同技术平台上的代理代码，并已发布基于Processing，Python和Rhinoscript的代码库。

2.Kokkugia的集群建筑设计

Kokkugia的集群智能应用涵盖面甚广，在其作品中，集群城市化、集群形态学、集群领域、集群事件……种种集群智能层出不穷，为避免语境的重叠和混淆，笔者从其作品里惯常的使用手法中提取若干设计语汇，来反映集群智能在设计中的应用。以下分别从代理（Agent）、自组织（Self-organising）、湿泡沫（Wetfoam）和装饰 （Ornament）4方面展开。

2.1 代理

在Kokkugia的设计作品中，代理作为项目的起始点和先决条件而大量存在和使用，通过与算法的结合得到规则和秩序。

算法·代理

在纤维塔2（Fibrous Tower2）的设计中，一系列实验被用于纤维塔骨架中，通过基于算法的代理过程，来探索装饰、结构和空间秩序的生成。由于代理的出现和迭代的使用，使得其操作能够在相对简单的几何壳体厚度的纤维网格中，通过传统技艺建造一个迥异的塔楼。而迭代的继续应用给与外部壳体分离的室内结构和中庭空间的编织带来空间上的可能性。

层级消解·代理

在集群城市化（Swarm Urbanism）过程中，多代理系统结构改变了城市化中层级（hierarchy）的性质。规模和强度的层级对于城市化是必要的，然而随着在墨尔本港区中集群逻辑的发展，抹平了设计过程中的层级，所有城市组织的元素被设想为过程代理，使他们能够在一个连续的没有设计层级的系统中相互作用，从而宏观上强度层级成为自组织运行中的涌现结果。

拓扑·代理

在台北表演艺术中心（Taipei Performing Arts Center, China）里，屋顶和空间网格由半自主代理产生，在微观尺度上实现设计意图。这个集群智能系统的涌现性能产生了一个积极的网络化拓扑关系，代理通过自组织来更新完成这个拓扑，使外部设计和涌现设计间的梯级互动成为可能。

自组织·代理

城市代理（Urban Agency）中，假定存在一个在城市结构中能够自主的智力浮动的有机体，依据其环境固有或特有的组成模式，来产生涌现的建筑形式。这个被提议的策略是基于一个远离平衡态的热力学模型，在热力学模型中，通过一系列的设计代理使得信息和行为浮动，通过自组织去形成新的结构和形式。浮动设计代理尝试去破坏惯常的建筑建构计划，通过有机体提取和交换城市信息的方式来满足自身需求。而这些代理动机被重新组合的需求控制，根据场地和集群内在关联的不同而不同，由此产生建构和编程信息的交互作用。

8.9 城市代理/Urban Agency

10.11 韩国丽水主题馆/Yeosu Theamatic Pavilion

12.13 集群城市化/Swarm Urbanism

14.15 小柯林斯浴室/Lt Collins Baths

2.2 自组织

自组织，在Kokkugia的设计解读中是一个高频出现的语汇，编程、代理、循环，其目的导向是机体秩序的重新整合和排列，“在这种条件下，物种选择了它的环境正如环境选择了它的物种。”自组织既作为设计手段也成为目的而贯穿始终。

环境·自组织

2010韩国丽水主题馆（Yeosu Theamatic Pavilion）是EMERGENT事务所和Kokkugia的合作成果，一个用来纪念海洋作为生命有机体和与人类文化和海洋生态系统共存的空间。在设计的初始提案中，建筑物和它周边的环境被输入到一个反馈的循环系统，而使得事件和地下能量自组织产生适宜于环境的建筑，由此，“建筑师的角色被扩大”。

代理·自组织

集群城市化，在这个提案中代理通过两个主要的过程运行，首先是用设计代理到达城市事件的自组织，第二，在城市元素和布局中注入编译智能。在第一类中，代理通过增长运行自组织程序。这个行为与蚁群聚集物品形成白蚁墩类似。第二类代理类别与控制一种黏菌细胞到达最短程系统的自组织方式或与蚂蚁建桥的集体组织过程相似的方式运行。于是，这个项目不是企图去绘制集群代理运动的图形从而形成一个城市平面，而是创造一个能够在自组织城市结构中产生集体智能的系统。

形式·自组织

小柯林斯浴室（Lt Collins Baths）项目，研究了在高度多孔性空间的组织中，复杂拓扑形式的生成。现存的建筑外壳框架被保留，并认为是场地潜能的承担者，通过自组织系统中粒子的取代而被侵蚀。这种侵蚀产生的密集开端被作为一个面提取出，因而产生的多孔形式创造了一个基于联系循环可视的空间组织。此外，这个表皮提供了一系列适宜使用的空间尺度，这些孔形式上的差异产生迥然不同的微环境，并局部打断现存立面，在城市环境中，赋予建筑以独特性。

16.17 降落伞大帐篷/Parachute Pavilion

18.19 iSAW

20.21 火星/Mars

2.3 湿泡沫

湿泡沫是Kokkugia设计作品中常见的一种设计媒介，出现过3次，在降落伞大帐篷（Parachute Pavilion）、火星（Mars）和iSAW中。

传导·湿泡沫

降落伞大帐篷（Parachute Pavilion）中，湿泡沫被认为是一个混杂的领域。图像和空白的关系，被作为主动平衡、液压与气压间的关系而重铸。编程中的场地条件通过编译的“热”和“冷”的场地活动的传导系统产生，在场地中，一定的编程布局方式造就了涌现。这个泡沫网格伴随着它独特的曲率和边面关系，将会更持久也比任何从特定条件下形成的细胞结构更占优势。

非线梯度·湿泡沫

在华沙城市中心的再开发和高密集化的过程中，iSAW作为算法策略集结了各种不同程序。这个项目与游牧的图形背景结合，并设定了一个计划中的拓扑关系，使两个截然不同的方面能够共存。这可以认为是墙体变厚的结果，一个程序在另一个程序中的破坏。在这里，湿泡沫几何体延伸开来去创造一个非线性的梯度，远离起始点的格状物加厚使得实体适宜居住——新的空间出现。这两个空间共享公共薄膜并相互依赖，但却呈现着非常不同的空间品质和特性。

软件·湿泡沫

22.23 韩国丽水主题馆/Yeosu Theamatic Pavilion

24.25 台北表演艺术中心/Taipei Performing Arts Center

26.27 纤维塔/Fibrous Tower

火星的低气压在可膨胀建筑的发展中被利用，其形式和局部表皮的变化通过表皮能量的平衡而被发展。这个项目是为6个宇航员在火星表面10个月的生活提供临时生活环境。预先建造组合的外围必须严格遵守最小尺寸和一些重要的要求。航天结构上的创新使差异很大的架构表皮可以满足局部约束，并作为牢固结构的复杂空间被预先建造组织和安装。在弗瑞·奥托[2]（Frei Otto）的工作绘制基础上，该项目的形式使用泡沫最优化软件生成，具有最小表面张力。

2.4 装饰

装饰在Kokkugia的创作中一直被反复强调，使其作品带有强烈的装置感和视觉美感。

色彩·装饰

2010韩国丽水主题馆是由软体薄膜泡的积聚和一个硬的单体壳组成。深的褶子和许多“盔甲（Armatures）”物用来形成结构强度，并与纤维合成的壳体相联系，同时，双层褶“空气梁（Airbeams）”散布开来并稳定拱状的乙烯聚四氟乙烯薄膜。而细小的“盔甲”于接头处进入壳体和薄膜间，形成在系统间结构和装饰的延续性。这个项目是由数学层级、材料逻辑和装饰感驱动。色彩被用来在视觉上强调结构行为的变形（例如，百万“盔甲”趋向于粉红色、紫色，而细小“盔甲”趋向于黄色）。

统一·装饰

在台北表演艺术中心中，通过分形进行地块的细分和消解，地块分解为不能再细分的单元，创造了一个与附近夜市性格统一的互动尺度，分形手法也在演播厅中被再次使用，保证声学性能的同时，生成了装饰和节点形式。

结构·装饰

纤维塔，壳的拓扑关系通过细胞分裂算法得到，其既有结构功能也具有装饰性。它是一个非线性结构，通过网络途径分布和有强度的组织，使得承重的壳下没有柱子。

3.Kokkugia的集群研究

除了设计，Kokkugia还主要参与研究、实验和教学，其目前的研究主要体现为生成设计（Generative Design）方法的形成，并从社会、生物和物质系统的复杂自组织行为中去实现这一过程。

3.1 集群事件（Swarm Matter）

集群事件是一个正在进行的项目，通过基于非线层级和涌现图像的代理，来探索装饰几何体的产生。这个研究项目质问了目前对构件逻辑的理解，例如，辅助拓扑秩序的元素表皮。这个研究项目探索的是宏观秩序的能力，从而在微观层面上于构件的相互作用中涌现。因此，不是在表皮上排列这些构件，而是这些构件通过算法集群的逻辑和基于它们邻近的参数值被散步开来。这些嵌埋在构件里的代理或群体智能避免了在不同建构环境中对先验区别的需要，并能够消解惯常的建筑层级。这是一个在线路、构件和表皮间创造连续转换关系的研究。由于没有层级被编译到集群事件项目中，局部和转换的层级作为系统涌现的性能出现。这个项目关注的是通过复杂秩序得到的图形涌现和图形的消解至抽象的过程。从局部看，一个构件没有基本态，但却会适应它的环境，这样，虽然局部运动的周期性能够产生一个由构件决定的解读，但却会被基于集群关系的连续性被转换到另一个状态。相似地，对称不是系统中固有的，而会从构件的相互作用中产生。

28.29 集群事件/Swarm Matter

30.31 形态格网/Morphogenetic lattice

32.33 行为都市主义/Behavioral urbanism

34.35 行为空间/Behavioral space

3.2 集群形态学

集群形态学是一个由Kokkugia发起的正在研究的项目，用来探索多代理系统在建筑生成中的应用。这个研究自2002年起在大量项目的生成中被推动，意在传播自生成结构的内涵。

3.3 形态格网

这个项目是一个算法影响形态生成的实验。这些算法被设计成在几何体中通过细胞自动化的内在逻辑产生装饰变形。空间里的构件基于周围环境的持续变化，使得涌现图案能够出现。

这个项目是由一系列的脚本驱动，这些脚本用建立六边形网格的细胞自动装置和弹力网络结构，来驱动更多的几何学复杂屏幕的变形。这些弹簧对变化的CA状态起反映，通过使用非线性的物质解算器，使得网络产生非层级变形。因此，独立的CA细胞点通过相邻体影响从而远离它既定的邻近几何体。这个细胞自动装置在二维矩阵中运行，使得出现图形的跨越时间非常明显。因此，这个屏幕用3个连续不断的CA生成去记录最终几何体中的变化。

3.4 行为都市主义

这个研究项目针对的是上海的高速城市化进程，它的高密度、快速发展和逐渐增长的对住房的需求，通过一个包含有内在增长和适应性的组织系统策略。场地位于上海2010年世博会，这个设计提议一个新的混合使用的区域使用一个增长的模型，从而使世博和后世博并入城市发展中来，而它的基础来自现存场地的特征。通过局部引进自组织相关联的规则，从而在密度范围、空间和社会多样性中达到适合的状态。三维元胞自动机在场地尺度上展开生成了一个不同的建筑环境（最大程度发展的外壳），并作为一个局部运行的多算法系统的行为环境，用来处理空间和建筑形式生成的内在关联性。这部分的研究集中于城市组织的发展，包含了秩序中的不同与一致，通过涌现来进行城市设计，在这里，空间设计处于优先范畴。在这个庄园中，建筑能够包含一个精良的谷粒空间的场所——在这里，邻接者定义了局部领域，有时候这个整体作为一个高度连接的三维城市系统运行。在这个统一的整体中，整合不同的建筑和城市布局结构，通过局部关联法则定义城市空间组织并使传统的总体布局发生变化——以适应三维城市网络以及包含有基于时间信息的突发事件。在这种情况下，建筑体量能够被视为优纳·菲德曼（Yona Friedman）的动态建筑，同时将内在的空间秩序从底层发展开来。然而，这个不会与行为空间的建筑生成相混淆。许多的元胞自动机算法发展起来用来组织场地中的一个三维领域。元胞自动机将空间抽象至一系列的与特殊状态有关的独立细胞。然后，它们的状态根据相邻细胞的状态被改变。每一个原则的确立发展了完全不同的城市化。这些经过评定的规则随后在场地中不同方位被战略性地发展。与史蒂芬·沃尔弗拉姆（Stephen Wolfram）的ID元胞自动机相似，这些算法是决定性的，在这里，独一无二的邻近细胞状态决定了一个个体细胞的变化状态。正如这些组织是非线性的，因此很难去预测，虽然它们是重复的。在这种情况下，通过涌现和反馈机制来间接地设计是可能的。

3.5 行为空间

行为空间研究了在行为都市主义环境下的生成建筑的空间算法过程。其中一个项目研究了使用元胞自动机去界定上海2010世博会场馆的后世博问题，即将场馆变为办公空间。三维体量的算法在一个晶粒细化的尺度上生成而不是在行为都市层面上，因此产生不同的中国院子的拓扑。空间的拓扑定义了循环社会的空间，表面上的流线型能满足连续的垂直和水平的运动，同时在集合体内整合外部院子和采光井。这些表皮的开口也同样是连续的，依循着这些流形，利用柯布西耶萨伏伊别墅的条形窗作为复杂拓扑形式的空间协调者。

4.Kokkugia集群建筑教学

4.1 教学说明

复杂现象——2009年UPENN春季本科三年级教学

这个设计将会在方法和策划层面上研究非线性系统和自组织方式。这个探索将把研究设计的形式放入算法的方法之中。

自从1960年代以来，我们生活的世界被逐渐认为是一个复杂系统涌现的结果。由于现象的自组织系统能够被发现在不同环境中去运行不同尺度，使得复杂体的研究穿越传统界限。因此，这个设计将会探索复杂系统的运行和本质，以及它们在设计中的应用。这将会涉及抽象物质世界运行的过程和自组织新模型的发展。学生将会在发展的复杂系统中探索非线性算法设计方法。这个设计将会着眼于这些非线性系统在几何体内是怎样对建筑规范起反映并相互作用和运行。

脚本的技术将会被鼓励，因为它们确保了一个快速的研究和算法的检测。形式和算法将会被关注，而不是限制。算法学习将会在这学期的前半部分被指导，以便学生们快速地掌握脚本技术。

4.2 学生作品介绍

天网（Skynet）

学生：Pablo Kohan, Daniel Whipple, Difeng Zhou

指导老师：塞西尔·巴尔蒙德（Cecil Balmond），罗兰·斯努克斯（Roland Snooks）

“天网”假设了一种设计方法，即通过线的集聚和结构外围的自组织去生成表面并拓扑。通过自下而上的多代理系统，具有生物形态的特质被生成。在这个过程中通过代理行为，各种影响的出现得到了控制。代理被布置于许多代中，利用过去轨道作为新来者的吸引子，这样就创造了一个轨道的自组织体系。这个过程将会一直重复直到须根能够形成一个连续的表面聚集体、骨架和表皮。

病毒只有通过在宿主体内的寄生关系才能够生存，利用宿主细胞的生物化学的机体去攻击以得到自身的繁殖、增长和发展。就是这种寄生虫对应宿主，病毒对应细胞的关系是这个项目探索的。在病毒和细胞中存在的本质的联系驱使这两部分在建筑体系中的变形。这个“细胞的”基础设施的组件将响应“病毒的”编程组件的变化，反之亦然。相应的简单的组件将被设计以至于当聚集到一个大的数量的时候，简单的本身的关联将发展为更大层面上的复杂综合体。

5. 结语

通过对Kokkugia事务所的建筑作品分析可以看到，集群智能来自系统中自下而上的过程，而由于其表面风格的复杂，来自外部自上而下的干涉和目的导向，使建筑呈现出内外僵持的平衡。集群智能实际上是一个复杂而又生动的对规则进行设定的过程，虽然系统依照规则执行，而结果却是未知的，由其内在的逻辑萌芽而生。在集群智能的探索中，Kokkugia通过大量的项目实践为我们展示了集群智能在设计中的应用，而其广泛使用的代理、自组织、湿泡沫和装饰，也为我们以后的建筑设计提供了新的思路和方向。□（本论文属国家自然科学基金资助项目，项目批准号51078218）

36 天网/Skynet

37.38 病毒/Virus

注释：

[1] Kokkugia是位于纽约和伦敦的国际建筑设计事务所，其项目运营横跨多个设计领域，包括建筑设计、城市设计和工业设计。其当下的研究主要体现为生成设计方法的形成，从社会、生物和物质系统复杂的自组织行为中去实现这一过程。

罗兰·斯努克斯是Kokkugia建筑实践的设计总监，也是Kokkugia的3位创始人之一。目前，罗兰在宾夕法尼亚大学、哥伦比亚大学和USC任教。

[2] 奥托帐篷式罩篷，是看到肥皂电影的布幕垂挂在钢丝骨架上而设计出。奥托把这样的形式运用在1972年慕尼黑奥运游泳馆设计中。

（本文图片均来自来源 http://www.kokkugia.com/）

Kokkugia访谈

被访人：罗兰·斯努克斯（以下以RS代称）访问人：顾芳（以下以GF代称）

GF：像“集群”、“遗传”、“代理”在您的作品中曾多次出现使用，但对大多数的中国设计者来说还是比较新的一些概念名词，首先，请您给我们简要介绍一下它们。

RS：这些词汇是在非线性设计中更广论述中的一部分，包括低阶实体数据的相互影响，用来生成复杂建筑集合体。集群智慧描述了多交互代理系统的聚集行为。遗传设计系统通过内在的系统遗传逻辑或者选择程序的循序渐进，以递归的方式运行去演化成一个设计结果，例如遗传算法。

GF：一个新项目来临时，您怎样找到设计的突破口？在设计过程中，您是在什么时候和什么地方用到算法技术的？是从头到尾还是设计过程中的一部分？

RS：项目的起点通常是从对单个项目本身的关注和正在进行的研究两方面结合产生的。关于在设计中算法的使用，我们认为，算法应该从设计中生成，而不是简单地选择算法去适应项目。这样算法是被设计成协调项目中独特的方面。算法应用于我们设计过程的所有部分，但这并不是说这是我们设计中唯一的媒介手段。我们的项目经常通过自动程序的相互影响和充分的建模技术去发展。

GF：您认为，计算机在设计中扮演着什么角色？随着它的发展，建筑师又是一个什么角色？

RS：没有计算机提到建筑师是不再有意义的，因为它们是设计、发展和建造中整体的一部分。以这些方法工作，总存在一种协调，即设计者编码入算法的潜在规则和算法参数中的迭代操作和直觉评判。在这种情况下，设计的身份发生变化。不是形式和组织的外在描述，而是建筑师去创造生成涌现形式和组织的条件。

GF：像扎哈·哈迪德用了建筑的“场地”、“线条”、“彩带”、“流体”、“编织”在她的项目中，那你们有设计中常用的设计语汇吗？如果有，是哪些？

RS：在我们工作中，围绕形式的语汇和特征是从生成的过程中涌现的，而不是对特定形式装置的描述。我们关注复杂系统中秩序的涌现和它们生成的特征。涌现不是一些东西能够量化的，而是对质量的关注，因此已经发展出的语汇是去试图描述我们找寻的状态，例如非周期的秩序，纤维的集聚和连续或多向量的建构。

GF：Kokkugia的作品在集群智能上有很多尝试，比如纤维塔、集群城市主义、台北艺术中心等，那么集群的逻辑是怎么运行的，它们是怎样指导设计完成的呢？

RS：我在基于集群智能逻辑的建筑设计方法上发展了8－9年。集群智能不是一个正式的描述，而是一个形式的逻辑行为。这样，在建筑上的应用不应该认为是对自然现象的模仿，而是去发展一个非线性行为的设计方法。这个行为方法通过在自治计算机代理中的分散系统，编译简单的程序去生成。这些代理和局部决定的相互影响去自组织设计意图，在整体上生成集群智慧和涌现行为的形式。多代理系统的建筑应用能够解析复杂设计问题和复杂形式和组织秩序的生成。

集群系统的分布式运行使建筑关注的非线性的相互影响被认为是二进制或连续的，例如程序间的联系，形式、结构或装饰。基于代理的设计使这些关注的共同的协调结果投射入循环反馈中。结果，这些方法本质上对抗了现代建筑和当下参数化集合等级的严格区分，相反，等级作为一种分散体系的涌现属性被理解。通过多代理的设计系统表达了一种从明确描述或参数化形式的操作到密集加工的形成——对形式的组织。

GF：虽然，算法设计的优点是很明确的，那么在近来的设计过程中，算法有什么局限性呢？

RS：特定的算法有一些局限，比如，用多代理系统去理解拓扑结构或是不太可能用算法去评估对于质量的关注。然而，算法设计的局限可能不在于算法本身，而是它们演绎和交互的方式和途径。算法设计总是一个由下至上的法则和由上至下的决策的交互，批评性地理解它们的关系，利用程序手段去发展直观的相互影响，在算法工作中是必要的。

GF：作为一位老师和一位建筑师，您怎样在不同层面上看待设计？您是怎样将研究与真实项目结合并将研究成果加以应用的。

RS：抽象的设计研究是我们实践中重要的一部分。具有代表性的是没有足够的时间在有约束的项目中去发展新的方法。结果，我们设计的研究通过一个长时间维度的运行驱使我们能够发展一套非线性算法技术和方法库。我的教学和项目以及研究是有紧密联系的。我们在Kokkugia工作，许多工作室通过项目发展出来的概念和方法将会介绍给学生。这就产生了一个具有生产性的回馈，从而学术活动成为一个我们延伸的形式或研究。□

GF: Words such as“Swarm”,“genetic”and“agent”have been appeared and used frequently in your projects, but to most of Chinese designers,they are newcoming words with which many people are unfamiliar, so, at first, please give us a brief introduction about them.

RS: These terms are part of a wider discourse on non-linear design that involves the interaction of low level entities that give rise to the formation of complex architectural assemblages. Swarm intelligence describes the collective behavior of systems with many interacting agents. Genetic design systems operate recursively to evolve a design outcomes through either the internal genetic logic of the system or through evolutionary selection procedures－such as a genetic algorithm.

GF: With a new project coming, how do you find the point of entry? And with designing, when and where do you use algorithm techniques? From the beginning to the end or just some points during this process?

RS: The starting point for a project usually emerges from both the specific concerns of the individual project and the ongoing research that we are engaged in. However regarding the use of algorithms in design, we advocate that the algorithm should emerge from the project rather than simply selecting algorithms to apply to a project. This way the algorithm is designed to negotiate the aspects critical to a particular project. Algorithms are used in all parts of our design process, but this is not to suggest that this is the only medium through which we work. Our projects are always developed through the interaction of automated procedures and more explicit modeling techniques.

GF: As many architects faced with a problem of design process, so , in your consideration, what's the role of computer play? And with the development of computer, what's the role of architects play?

RS: It no longer makes sense to consider architecture without computers, as they are integral part in all aspects of design, development and construction. Another way of considering this question is the relation between the generative and the explicit. Our work is strongly focused on non-linear generative algorithmic design. In working with these methodologies there is always a negotiation between the underlying rules that a designer encodes within an algorithm and the intuitive evaluation and iterative manipulation of the algorithms parameters. In this sense design authorship changes. Instead of form and organization being explicitly described, the architect sets up the conditions for form and organization to emerge.

GF: As Zaha use architecture language such as“field”,“line”,“ribbon”,“fluid”and“weave”in her projects, so do you have any architecture language that you often use and practice? And what are they?

RS: The language that has developed within our work surrounds formation and the characteristics that emerge from generative process rather than descriptions of particular formal devices. We are concerned with the emergence of order from complex systems and the characteristics that they generate. Emergence is not something that can be quantified, but instead is a qualitative concern,consequently the language that has developed is an attempt to describe the conditions that we are looking for such as aperiodic order, fibrous assemblages, and continuous or polyscalar tectonics.

GF: In recent years, Kokkugia work on swarm intelligence, and this new research has been tested in many projects, such fibrous tower2, swarm urbanism, Taipei performing arts and so on, so,what's the swarm logic operating and how they conduct the design come into being?

RS: I have been developing architectural design methodologies based on the logic of swarm intelligence over the last 8 or 9 years. Swarm intelligence is not a formal description but a behavioral logic of formation. Thus its application to architecture should not be thought of as an attempt to mimic natural phenomena, but instead to develop a non-linear behavioral design methodology. This behavioral approach operates through encoding simple architectural decisions within a distributed system of autonomous computational agents.It is the interaction of these agents and their local decisions that self-organizes design intent,giving rise to a form of collective intelligence and emergent behavior at the global scale. The architectural application of multi-agent systems is capable of both the resolution of complex design problems and the generation of complex formal and organizational order.

The distributed operation of swarm systems enables a non-linear interaction of architectural concerns that are often posited as binary or sequential, such as the relationship of program and form or structure and ornament. Agent-based design enables the mutual negotiation of these concerns and casts them in to a constant feedback loop. As a consequence these methodologies intrinsically resist the discrete articulation of hierarchies that dominate modern architecture and contemporary parametric component assemblies, instead hierarchies are understood as an emergent property of a decentralized system. Designing through multiagent systems represents a shift from the explicit description or parametric manipulation of form, to intensive processes of formation——the organization of form.

GF: Though the algorithm design's advantage is obvious, what's the limitation of algorithm in recent design process?

RS: Specific algorithms have definable limitations such as the ability of multi-agent systems to comprehend their topological structure or the inability of algorithms to evaluate qualitative concerns. However the limitation of algorithmic design is perhaps not in the algorithms themselves,but the way in which these are deployed or interacted with. Algorithmic design is always an interaction of bottom-up rules and top-down decisions, understanding this relationship critically and developing an intuitive interaction with procedural tools is essential to algorithmic work.

GF: To be a teacher and an architect, how do you see algorithm design in different levels? And how do you combine research with real projects and put research achievements into use?

RS: Abstract design research is a critical part of our practice. Typically there is not enough time within the constraints of a given project to fully develop new methodologies. Consequently our design research operates across a longer time scale that enables us to develop a library of non-linear algorithmic techniques and methodologies.

There is a close relationship between my teaching and the projects and Iresearch we do at Kokkugia. Many of the concepts and methodologies that are developed through the projects within our office are then introduced to students. This generates a productive feedback where academia becomes an extended form or research.□