الهندسة المعمارية المتجاوبة

العمارة التفاعلية مجال متطور في الممارسة والبحث المعماري. تعتمد العمارة التفاعلية على قياس الظروف البيئية الفعلية (عبر أجهزة الاستشعار) لتمكين المباني من تكييف شكلها ولونها وطابعها بشكل تفاعلي (عبر المحركات).

تهدف الهندسة المعمارية التفاعلية إلى تحسين وتوسيع مجال الهندسة المعمارية من خلال تحسين أداء الطاقة للمباني باستخدام التقنيات التفاعلية (أجهزة الاستشعار / أنظمة التحكم / المشغلات) مع إنتاج مبانٍ تعكس الظروف التكنولوجية والثقافية لعصرنا.

تتميز العمارة التفاعلية عن غيرها من أشكال التصميم التفاعلي بدمجها تقنيات ذكية ومتجاوبة في العناصر الأساسية لبنية المبنى. فعلى سبيل المثال، من خلال دمج هذه التقنيات في الأنظمة الإنشائية للمباني، يتمكن المعماريون من ربط شكل المبنى ببيئته بشكل مباشر. وهذا يُمكّنهم من إعادة النظر في أساليب تصميمهم وبنائهم للمساحات، مع السعي في الوقت نفسه إلى تطوير هذا المجال بدلاً من تطبيق مجموعة متفرقة من التقنيات الذكية على رؤية نمطية للمبنى.

إن التعريف الشائع للهندسة المعمارية التفاعلية، كما وصفه العديد من المؤلفين، هو فئة من الهندسة المعمارية أو المباني التي تُظهر القدرة على تغيير شكلها، لتعكس باستمرار الظروف البيئية المحيطة بها.

صاغ نيكولاس نيغروبونتي مصطلح "العمارة التفاعلية" ، الذي ابتكره لأول مرة في أواخر الستينيات عندما كانت تُدرس مشكلات التصميم المكاني بتطبيق علم التحكم الآلي على العمارة. يقترح نيغروبونتي أن العمارة التفاعلية هي نتاج طبيعي لدمج قوة الحوسبة في المساحات والهياكل المبنية، وأن النتيجة هي مبانٍ ذات أداء أفضل وأكثر عقلانية. كما وسّع نيغروبونتي هذا المزيج ليشمل مفاهيم الإدراك، والنية، والتغير السياقي، والمعنى في الحوسبة ودمجها الناجح (واسع الانتشار) في العمارة. استمر هذا التلاقح الفكري لحوالي ثماني سنوات. نتج عن هذه الجهود العديد من النظريات المهمة، ولكن اليوم تُعدّ إسهامات نيكولاس نيغروبونتي هي الأبرز في مجال العمارة. فقد حوّل عمله مجال العمارة نحو اتجاه تقني ووظيفي وتفاعلي. ^{[ 1 ]}

منذ إسهام نيغروبونتي، ظهرت أعمال جديدة في مجال العمارة التفاعلية، ولكنها تُعتبر إبداعات جمالية وليست وظيفية. تُصنّف أعمال ديلر وسكوفيديو (مشروع بلور)، ودي إيكوي (مشروع إيجيس هايبو-سيرفيس)، ^{[ 2 ]} ونوكس (مشروع جناح المياه العذبة، هولندا) ضمن أنواع العمارة التفاعلية. يرصد كل عمل من هذه الأعمال تقلبات البيئة ويُعدّل شكله استجابةً لهذه التغيرات. يعتمد مشروع بلور لديلر وسكوفيديو على خصائص السحابة التفاعلية لتغيير شكلها مع هبوب الرياح. أما في مشروع دي إيكوي، فتُفعّل الاستجابة من خلال واجهة قابلة للبرمجة، وأخيرًا في مشروع نوكس، من خلال نظام داخلي سمعي بصري قابل للبرمجة.

تعتمد كل هذه الأعمال على قدرات أجهزة الكمبيوتر على الحساب المستمر وربط النماذج الرقمية القابلة للبرمجة بالعالم الحقيقي والأحداث التي تشكله.

وأخيرًا، يمكن العثور على سرد لتطور استخدام الأنظمة التفاعلية وتاريخها فيما يتعلق بنظرية العمارة الحديثة في الخطاب الافتتاحي الرئيسي الأخير لترستان ديستري ستيرك (ACADIA 2009) بعنوان "أفكار لجيل إكس - التكهن بشأن صعود القياس المستمر في العمارة" ^{[ 3 ].}

رغم الجهود الكبيرة والوقت الذي بُذل في السنوات الأخيرة لتطوير المنازل الذكية ، إلا أن التركيز انصبّ بشكل أساسي على تطوير أنظمة حاسوبية وإلكترونية لتكييف التصميم الداخلي للمبنى أو غرفه مع احتياجات السكان. وقد ركزت الأبحاث في مجال العمارة التفاعلية بشكل أكبر على هيكل المبنى نفسه ^{[ 4 ]} ، وقدرته على التكيف مع تغيرات الأحوال الجوية، ومراعاة الضوء والحرارة والبرودة. ويمكن تحقيق ذلك نظريًا من خلال تصميم هياكل تتكون من قضبان وخيوط تنحني استجابةً للرياح، موزعةً الحمل بطريقة مشابهة لشجرة. وبالمثل، تستجيب النوافذ للضوء، فتُفتح وتُغلق لتوفير أفضل ظروف الإضاءة والتدفئة داخل المبنى.

يعتمد هذا الخط البحثي، المعروف باسم التنسيغريتي المُشغَّلة ، على تغييرات في الهياكل يتم التحكم فيها بواسطة مشغلات يتم بدورها تشغيلها بواسطة برامج حاسوبية تفسر ظروف العالم الحقيقي. ^{[ 5 ]}

يمكن تعريف الهياكل المعمارية المتكيفة مع المناخ (CABS) كمجال فرعي من الهندسة المعمارية التفاعلية، مع التركيز بشكل خاص على الخصائص الديناميكية في الواجهات والأسقف. ^{[ 6 ]} تستطيع هذه الهياكل تغيير بعض وظائفها أو خصائصها أو سلوكها بشكل متكرر وعكسي بمرور الوقت استجابةً لمتطلبات الأداء المتغيرة وظروف الحدود المتغيرة، بهدف تحسين الأداء العام للمبنى . ^{[ 7 ]}

يعمل تريستان ستيرك من مكتب العمارة التفاعلية ^{[ 8 ]} ومعهد شيكاغو للفنون ^{[ 9 ]} ، وروبرت سكلتون من جامعة كاليفورنيا في سان دييغو ^{[ 10 ]} ، معًا على مشروع "التوتر المتشابك المُفعّل"، حيث يجرون تجارب على قضبان وأسلاك يتم التحكم بها هوائيًا، والتي تُغير شكل المبنى استجابةً لأجهزة استشعار خارجية وداخلية. هدفهم هو الحد من تأثير المباني على البيئات الطبيعية وتقليله. ^{[ 11 ]}

يعمل فريق التصميم الحركي في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا على تطوير مفهوم الأنظمة الحركية الذكية ، والتي تُعرَّف بأنها "مساحات وأجسام معمارية قادرة على إعادة تشكيل نفسها فيزيائيًا لتلبية الاحتياجات المتغيرة". ويستند هذا النهج إلى الهندسة الإنشائية ، والحوسبة المدمجة، والهندسة المعمارية القابلة للتكيف. والهدف هو إثبات إمكانية تحسين كفاءة استخدام الطاقة وجودة البيئة في المباني، وجعلها أكثر فعالية من حيث التكلفة، وذلك من خلال استخدام مزيج من هذه التقنيات. ^{[ 12 ]}

يجري دانيال غرونكرانز من جامعة الفنون التطبيقية في فيينا حاليًا بحثًا لنيل درجة الدكتوراه في مجال الظواهرية وتطبيقاتها في الهندسة المعمارية والتقنيات التفاعلية. ^{[ 13 ]}

يظهر على اليسار: نموذج أولي كامل الحجم لهيكل شدّي مُشغّل، مصنوع من الألومنيوم المصبوب ومكونات من الفولاذ المقاوم للصدأ وعضلات هوائية (مُقدّمة من شركة Shadow Robotics UK)، من تصميم تريستان دي إستري ستيرك ومكتب الوسائط المعمارية الروبوتية (2003). تستخدم هذه الأنظمة الهيكلية صلابة متغيرة وقابلة للتحكم لتزويد المهندسين المعماريين والمهندسين بأنظمة ذات شكل قابل للتحكم. وباعتبارها شكلاً من أشكال الهياكل فائقة الخفة، تُقدّم هذه الأنظمة طريقة أساسية لتقليل الطاقة المُستخدَمة في عمليات البناء.

• ستيرك، ت.: "أفكار لجيل إكس - التكهنات حول صعود القياس المستمر في الهندسة المعمارية" في ستيرك، لوفيريدج، بانكوست "بناء غدٍ أفضل"، وقائع المؤتمر السنوي التاسع والعشرين لجمعية التصميم بمساعدة الحاسوب في الهندسة المعمارية، معهد شيكاغو للفنون، 2009. ISBN 978-0-9842705-0-7
• بيزلي، فيليب؛ هيروسو، ساتشيكو؛ روكستون، جيم؛ ترانكل، ماريون؛ تيرنر، كاميل: العمارة التفاعلية: تقنيات دقيقة، دار ريفرسايد المعمارية، 2006، 239 صفحة، رقم ISBN 0-9780978-0-7
• بوليفانت، لوسي، "البيئات التفاعلية: العمارة والفن والتصميم"، متحف فيكتوريا وألبرت المعاصر، 2006. لندن: متحف فيكتوريا وألبرت. تحليل مفصل لظهور البيئات التفاعلية كظاهرة متعددة التخصصات، ترعاها المتاحف والهيئات الفنية، وهي نتاج أنشطة ذاتية المبادرة من قبل ممارسين يعملون في سياقات ثقافية مختلفة. ISBN 1-85177-481-5
• بوليفانت، لوسي، "بيئات التصميم التفاعلي". لندن: دار نشر AD/جون وايلي وأولاده، 2007. يُعد كتاب "4dsocial"، وهو تكملة لكتاب "4dspace"، مجموعة مقالات كتبها مؤلفون مختلفون. يُسلط الضوء على الدور الإبداعي للمتاحف في احتضان الممارسات الجديدة، والمصطلحات المستخدمة في هذا المجال، وتأثير تركيبات الوسائط التفاعلية في الأماكن العامة ذات الرسالة الاجتماعية. ISBN 978-0-470-31911-6
• بوليفانت، لوسي، "الفضاء رباعي الأبعاد: بيئات التصميم التفاعلي". لندن: دار نشر AD/جون وايلي وأولاده، 2005. دراسة معمقة متعددة المؤلفين للعوامل التي أدت إلى تطور هذا المجال الهجين وشكّلته، بمشاركة ممارسين دوليين. ISBN 0-470-09092-8
• نيغروبونتي، ن.: آلات معمارية مرنة، كامبريدج، ماساتشوستس: مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، 1975. 239 صفحة، رقم ISBN 0-262-14018-7

• هياكل المباني المتكيفة مع المناخ
• منتج رباعي الأبعاد
• قائمة بمواضيع أتمتة المنزل
• التصميم بمساعدة الحاسوب التفاعلي

• "مختبر الهندسة المعمارية التفاعلية - مجموعة بحثية في كلية بارتليت، جامعة لندن"
• Réalisations.net - شركة تصميم
• مقال في مجلة WIRED حول الهندسة المعمارية المتجاوبة
• مقالة من مجلة الإيكونوميست حول المباني الذكية والمتجاوبة، مؤرشفة بتاريخ 8 يوليو 2011 على موقع Wayback Machine.
• هوبرمان أسوشيتس - التصميم القابل للتحويل
• مقال من موقع DesignIntelligence حول الهياكل التكيفية، مؤرشف بتاريخ 19 فبراير 2012 على موقع Wayback Machine.
• "جلسة الابتكار متعددة التخصصات التي نظمتها جمعية المهندسين المعماريين الأمريكية تجذب جمهوراً غفيراً"
• "يتطلب الأمر فريقًا لتصميم مستقبل مستدام" (مؤرشف في 18 مايو 2012 على موقع Wayback Machine)
• مقال عن المدن المتجاوبة ، مؤرشف بتاريخ 3 مارس 2016 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine).
• دراسة حالة "الواجهات التفاعلية"