有一天，建筑会自造？

文/萨里·卡林（Sari Kalin）

有一天，建筑会自造？

文/萨里·卡林（Sari Kalin）

计算机改变了我们设计建筑的方式，但却没怎么改变我们组装建筑的方式。如果可以用信息编码材料并采用让它们自己组织的设计，会发生什么呢？“我们总是认为材料既愚蠢又冷漠，”蒂比茨说。“我们必须强迫它们去该去的地方，必须告诉它们该怎么做。”斯凯拉·蒂比茨（Sari Kalin）是麻省理工学院建筑系的研究科学家。他有个不同的观点：“材料可以做决策，可以获得信息，可以作出反应，可以有活性。”

蒂比茨说，这个想法不是让建筑工人失业，而是指在智慧材料的帮助下，人类、机器和材料可以分别在自己最擅长的领域工作：“你可以问，人类擅长做什么？我们擅长创造，我们擅长做决策。机器擅长做什么？它们的优势在于重复性和精确度。材料擅长做什么？响应性、顺从性和转化能力。”

蒂比茨的研究关注被他称为“智慧组装”的工作。智慧组装包括了两个关系密切的概念：智慧材料和自组装（self-assembly）。智慧材料（有时指那些可编程，可重构和可转化的材料）可以对光线、水，甚至是声音等环境因素作出反应——改变它们的形状或物理性质。让材料改变形状的指导原则本身就存在与材料中。自组织材料同样在面对外部刺激是根据内在的性质作出反应。但这些材料是分开的部件，需要在按照预定程序结合之前首先找到自己的同类。

在材料科学、合成生物学和生物医学领域，这两个概念都不让人感到陌生。比如像DNA这样能迅速自组装、复制和修复的复杂自然系统可以快速地复制30亿个碱基对。如果在建筑环境尺度上也可以模拟和采用类似的原理，就能极大地节组装时间。这些大尺度系统包括带有数百万个部件的大型建筑，或是像宇宙飞船这样带有250万个部件的运输系统。“区别我们和同一领域其他实验室的，是尺度，”蒂比茨说。“他们关注的是人类的尺度，我们是工业尺度。”

蒂比茨到目前为止最引人瞩目的工作是4D打印。他和3D打印机制造商Stratasys和3D设计软件开发商Autodesk合作，在2013年研发出了这一技术。整个过程建立在多材料3D打印的基础上，并且使用随时间改变形状的特殊材料——也就是第四个维度。在2013年的麻省理工EmTech世界新兴峰会上，他用一段普通的、可以弯折的黑色塑料条做了演示。把塑料条扔到鱼缸的水里后，它就自己折叠出“M-I-T”三个字母，另一段塑料条折成了一个圆筒。为什么会这样？因为每条塑料都由两种材料制成：遇水会伸展的白色核心，以及较为坚固的黑色外壳。在打印材料的时候，可以为两种材料“编程”出不同的厚度，在遇湿后塑料条就会折叠处特定的角度。在另一个演示中，一块平板在浸入水中后卷成了筒状，而一条50英尺长的材料在被投到麻省理工体育馆的游泳池里后，在1小时内沿着长度方向折叠了75次。

蒂比茨的工作未来会是什么样？“4D打印和3D打印相似，在短期内可能主要会应用在较小的物体和项目上，而不会应用在建筑尺度上，”Autodesk的副总裁和耶鲁大学的讲师菲尔·伯恩斯坦（Phil Bernstein）说。“但我觉得这个想法会在更大尺度的项目（比如建筑）上进展迅速，以后可能可以在人或机器人不适合的情况下建造建筑。”例如，一个“自我产生”的4D建筑计划可以在偏远地区、危险环境或不适合建筑工具或人类的地方被证实有用。

蒂比茨经常被问到自己的工作是否有一天能创造出适应环境条件的建筑，或是减少劳动力的消费电子设备产品。但是蒂比茨更愿意关注制造新物件的日常工作，并以此检验自己的想法。他还在和业界合作伙伴一起开发一些近期的应用。他的实验室使用一台3D打印机、一台计算机控制的切割机CNC router，以及一台激光切割机，每天可以制造出5到10个原型产品。“每个人都有好想法，”蒂比茨说。“但如果你没有把它实实在在地制造出来，就无法证明任何东西。”

来源:MIT科技评论