参数化设计与公共雕塑艺术关系研究

文/邹锋、曾绍庭 by Zou Feng、Zeng Shaoting

（北京工业大学教授、北京工业大学艺术设计学院教师）

后工业时代，以信息数字范式为背景，艺术设计和计算机技术的结合，将设计师与艺术家直观的设计思维和艺术概念从形态和功能体现出来的传统设计过程，转变为受数学、物理运算支持的工程设计的创新流程，这种数字技术与设计及艺术的结合，即参数化设计（Parametric Design），它是一种将设计思维和数理逻辑结合起来的计算设计（Computational Design）方法，也是一种自下而上、自组织的生成式设计（Generative Design）方法论。参数化设计的参与性、可控性、多样性和逆向可调节性等特点，使参数化设计成为艺术创作的新的方法和手段。

公共雕塑不仅是城市的象征，更是城市文化魅力的体现，是当代公共艺术的重要载体。随着城市化进程的快速推进，城市更新和新建导致大量公共发展空间的出现。为了营造一种共同的文化，提升空间的文化氛围，公共雕塑受到了热切的需求。目前我国公共雕塑的设计理念和小型雕塑的普及，与西方等发达国家相比存在差距，传统的雕塑制作方式已经越来越不能满足现代社会市场需求的效率化、个性化、多元化特点。

一、参数化设计的发展

1.数字化设计理念

“数字化”一词源于美国麻省理工学院的尼古拉斯·内格罗蓬特(Nicholas Negroponte)教授撰写的《Being Digital》。经过几十年的研究，数字技术得到飞速发展，在社会各个层面都产生了影响，尤其是在设计领域具有更大的发挥空间。参数化设计以数字化设计为基础，并作为其发展过程中的一种类型，在当代艺术与设计中发挥着重要作用。参数化最初出现在现代工业设计中，强调输入和输出之间的对应关系。参数化设计更侧重于参数关系的建立，而不是所输出的设计形式。参数化设计作为一种创新高效的设计思维，对传统的设计方法有着巨大的意义。

2.非线性设计

“非线性”是相对于“线性”的概念而出现的，非线性系统表示变量的变化既不均匀也不成比例，自变量之一的微小变化将转化为因变量的突变。由每个变量和元素组成的整体性能不等于简单叠加。各个子系统相互独立又相互渗透，相互协调又相互制约，因此系统中存在不确定性、随机性和偶然性。

“线性”更类似于一种简单的、有先后顺序的思维方式，线性是稳定的、带有确定性的一种有规律的存在，而“非线性”则代表某种不稳定的、带有不确定的无规律的事物。非线性的背后是事物的复杂性，这种复杂性更贴近真实世界的本来面目。

3.参数化设计研究动态

图1 扎哈.哈迪德事务所参数化3D打印公共雕塑作品Thallus

图2 “云层”参数化公共雕塑

参数化设计技术发展于90年代中后期。最初的研究始于一些建筑学院，例如哥伦比亚大学建筑学院、英国建筑协会建筑学院、麻省理工学院建筑学院等。该技术由一些年轻的新锐建筑师和设计师探索和掌握，应用于实际项目。SOM、NormanFosterFirm等世界著名建筑事务所开展专项研究，并获得了大量有影响力的作品，其中最具代表性和影响力的建筑师是扎哈·哈迪德(ZahaHadid)。2010年扎哈·哈迪德事务所的合伙人帕特里克·舒马赫提出了“参数化主义”的概念，将参数化设计的一系列理论与方法向世人普及，也正是在这一时候扎哈·哈迪德以及她的事务所被推向风口浪尖，成为当时设计界以及建筑界最为炙手可热的话题。时至今日，扎哈事务所仍然活跃在参数化设计以及数字设计领域的前沿地带，图1所示为扎哈事务所创作的公共艺术3D打印作品。

二、参数化设计在公共雕塑艺术中的应用

参数化设计是一种新的创作方式，也是艺术家的创造性思维工具。在参数化建模过程中，创作者会看到自己形状的每一步，这对于某种形式的建立来说是高效而直观的。参数化设计使建模过程变得更具交互性，为创建结构非常复杂的雕塑提供了便捷的方法。比如2014年美国新奥尔良市，一个13人的艺术团队创作了雕塑“云层(Cloud Formatins)”（图2），这件作品可以说是的一个彻头彻尾的参数化雕塑作品。从初稿到最终结果，都是由参数化软件设计并实现的。平面曲线作为初始参数引入参数化设计软件，这些曲线可能是光变化的来源或风的流动方向，这些参数化曲线是生成的地图“云”形状与环境相互作用形成的。

与参数化设计紧密相关的数字化制造方式便是3D打印，它是基于数字建造技术的快速原型制作方法。其制造过程是将搭建好的三维模型逐层分割成截面，然后通过3D打印机逐层立体化。3D打印技术在国外雕塑设计中得到了广泛的应用，传统的雕塑设计包括很多方面的人工成本，其制作链条也非常复杂。但通过3D打印技术硬件和软件的结合，艺术家可以通过使用计算机和高精度3D打印机来完成许多方面的工作。进而，当计算机生成参数化的数字虚拟模型时，设计师可以打印出不同体积的实体模型，以满足不同雕塑创作项目的需要。艺术家Michael Rees和Richard Dupont创作的3D打印雕塑（图3），耸立在纽约曼哈顿的哥伦布区，与传统的公共雕塑不同，它们是由3D打印机制作的艺术品。

三、参数化设计与公共雕塑艺术的关系研究

1.艺术创作与参数化设计的关系

清华大学美术学院的邱松教授基于“设计形态学”理论体系，将以参数化设计为核心的数字形态界定为“第二自然”的人工设计形态。以雕塑为代表的艺术创作正是人工形态的典型代表，艺术作品中不仅包含艺术家的主观美学决策，还包括艺术作品欣赏者对于艺术作品的接受美学，艺术的创作和欣赏以及全生命周期，均离不开主观的人工干预。

图3 纽约曼哈顿3D打印公共雕塑

参数化设计的整个过程是一个人工形态生成的过程，它与公共雕塑等艺术创作活动形成了最直接的关系。参数化设计的方法论有两大重要组成部分，即可分为“参数关系”和“设计参数”。基于参数关系，通过定义可调节的设计参数，利用算法（Algorithm）构建设计空间，进行设计形态的生成，即设计空间的探索，创造出丰富的设计几何体和大量富有创意的形态方案。

2.公共雕塑与参数化设计的关系

传统造型是一种艺术行为，以审美为目的，以创作者的主观经验和艺术手法为基础，完成传统的艺术造型，是创作者艺术思维和个人魅力的展现。在传统的造型过程中，创作者通过观察和对比，使用视觉思维来反复修改雕塑形态。参数化建模最重要的特点是密切关注建模背后的数理逻辑结构，每一种形式背后都有准确的数学表达。因此，由逻辑节点组成的逻辑链可以说是创造者的创作意图和创意思维。每一次参数的修改和调整，都会带来建模结果和雕塑形态的巨大变化，然而这种变化中也存在不变的部分，即参数逻辑关系的不变，无论参数如何改变，参数模型如何变化，只要其内部逻辑结构不变，其形状的总体趋势和艺术精神内核是不变的。

四、结论

公共雕塑艺术与参数化设计的结合，必然会产生一种与数字语境相匹配的艺术逻辑。参数化设计将为当代公共艺术带来更多的自由和机会；同时，随着人们生活方式和生活方式的巨大变化，它很可能会提出新的艺术观念、衡量标准和语言标准。利用参数化设计，在当代公共艺术的结构构成中，可以产生新的美的语言，表现在结构和表面设计中的形式和表现方面。我们可以在许多新的艺术形式中看到数字技术及参数化设计方法的应用，例如本文所列举的一系列公共雕塑的实际案例。

与此同时，3D打印等新型的数字智能制造技术，跨越了传统艺术模式以艺术家为中心的传统智慧，使得艺术创作的过程变得更加合理，更具有逻辑操作性，在满足艺术家和艺术参与者的需求的同时，也对社会、对客观自然界万物进行进一步的探索，为我们丰富了公共艺术提供了可能。