清华大学建筑学院作为CAADRIA2018的承办方重新规划了会议日程的结构, 对其中Workshop工作营环节赋予了新的意义。会务组依据以往的CAADRIA会议日程, 并参照类似其他国际会议的发展脉络, 决定将工作营活动作为与论文宣讲 (即学术会议的主体) 同等级的内容。也就是说, 原先几乎被忽视的工作营比重被重构和加强了。这是在对清华十年来参数化研习班的教学经验进行总结的基础上的一次国际化尝试, 同时也是主办方清华大学对这个具有三十多年历史、产生国际影响的CAADRIA学术会议在数字技术与参数化方法应用于建筑设计实践方面的贡献。

　　 经过近半年的精心准备, 经历了120h的繁忙工作, 其成果在参会的国内外400多名参会代表面前展开, 并得到参会者们普遍的认同, 梳理工作营的过往, 我们总结了各个工作营的特点, 并提出了一些问题, 作为对其延申性的探讨:1) 建造属不属于设计的范畴;2) 如何交织和覆盖数字设计领域的内容;3) 如何挖掘新势力、新内容;4) 工作营是否为一种新的教学形式。

　　 本次工作营吸引了国内外近140名学员参与, 年龄层次和职业覆盖很广, 从初涉该领域的高中生到实践多年的执业建筑师。10个独立的工作营邀请了来自世界各地近50多位授课教师和助理, 包括:德国亚琛工业大学、奥地利林茨艺术设计学院、新加坡国立大学、英国AA建筑联盟学院、澳大利亚皇家墨尔本理工大学、美国辛辛那提大学、清华大学、同济大学、台湾云林科技大学等。

　　 为了这次200多人规模的“数字工坊”, 我们进行了详细的设备及物资准备工作, 其中包括:6台大小不一 (荷载6~210kg) 的工业机器人, 其承载的任务有金属切割、互动响应生形陶土打印、混凝土3D打印、减材制造与外部系统集成、全息数字技术编织结构等;两台CNC木板切割设备、3台Microsoft HoloLens虚拟立体眼镜、5台激光切割机、30多台FDM三维打印机、两套二氧化碳气保焊机、三套等离子切割机, 以及全套的木工设备;建造材料包含混凝土、定制铝型材、无缝钢管、耐候铁板、亚克力杆件、陶土等。数吨重的物资和各种设备都积聚在建筑系馆模型室和新馆一楼大厅中, 各式的货车和叉车为了囤货着实繁忙了几天。一切的筹备工作目的在于保障五天的工作营能够顺利推进, 因为任何采购中间的插曲都会造成项目受阻和高额的等待时间成本, 正所谓“兵马未动, 粮草先行”。

　　 虽然从这次储备的物资看出很多“重金属”的味道, 但是从数字技术覆盖的角度来说, 我们还设置了大数据研究、建筑性能化模拟、VR虚拟现实和算法生形方面的内容。从维度和广度来讲, 本次工作营旨在投入最新、最前沿的数字技术, 用以探索提高建筑设计效率和质量的新途径。一方面, 数字工具的性能体现了精度提高后对于标准几何形体的生成具备更高的控制能力;另一方面算法生形和数控加工工艺可以直接论证建构的可能性:“形式应忠实地表现结构系统与材料构造特性之间的逻辑对应关系”^[1]。

　　 另外, 这次工作营将参数化设计、数字建造、大数据、环境分析、虚拟现实等诸多内容和团队有机地整合在一起, 让大家在一个公共空间中学习和工作, 增加了相互交流、影响的机会, 创造了多元的技术交叉、融合与协同。而工作营的另一个亮点是短期教学、快速体验的一种“孵化式”教学模型。

　　 对于数字设计而言, 设计数据采集 (Collecting) 、抽取 (Sampling) 、分析 (Analyzing) 、虚拟 (Virtualizing) 、优化 (Optimizing) 、适配 (Adapting) 、原型 (Prototyping) 等诸多处理方式都是以物理建造 (Materializing, Fabricating, Installing) 作为最终呈现形式。数字设计的内涵之一是将传统的工艺在数字平台上进行置换与优化, 这区别于“蒸汽”与“电气”工业时代的人、图纸、机器之间的交流关系。数字设计内涵之二是数字时代不仅仅让人与人之间的沟通媒介变得更广泛与直接, 同时将人与机器之间的沟通与操作关系变得更加自动化与智能化。数字技术催生了一个新的建筑设计趋势, 推动着建筑设计向着科学化的方向发展。

　　 在建筑学领域, 与其说这种关系更加高效与精密, 不如说设计领域重新拥趸物质化的建造内容。匠人, 也就是说建筑师的祖先们, 同场地和材料发生着天然的关系。他们在熟悉的材料之间植入清晰的几何构造关系, 为的是一次又一次挑战尺度与空间的极限。几百年的时间可以投入在一座教堂的建造过程中, 期间夹杂着令人崩溃的坍塌与搭建成功的喜悦, 为人类文明传承不可磨灭的宝贵遗产^[2]。在建筑师作为一个成熟的、被社会所接纳的职业之前, 他们以匠人的身份把材料、设计、建造工艺整合在整个设计流程中, 如石材 (古希腊建筑) 、混凝土 (古罗马建筑) 、木材 (中国古典建筑) 作为结构材料在柱式、拱券与斗栱的建造关系下创造出精彩的人类文明的物质载体——建筑。

　　 进入现代主义以来, 由于建设工期和生产效率的要求, 建筑师同建造之间被工厂和机器隔离开来, 工业流水线的出现让大批量生产成为满足大规模建造的主要物质化手段。因此设计过程和建造工艺被割裂了, 建筑师的角色被逐渐缩减为“图纸绘制者”, 而建筑图纸充斥着各种标准型材和建筑模数的有机堆砌, 这是因为建筑设计的工作由于成本等现实生产因素将设计的范围限定在标准构件选型中。建造逐渐变成了脱离设计或者说是限制设计的一个重要因素^[3]。建造原本是激发建筑创作的内部因素, 可以追溯到基于石材匠作的古典时期的希腊和罗马, 以及采用木材营造的汉唐时代。但是现今这种脱离的趋势使其变成了一种外部因素, 令当代设计师面临设计与建造脱节的境地——设计时不再需要深入地了解材料性能、结构受力、构造关系、环境性能等因素。我们除了使用鼠标、键盘、显示器等数字输入设备以外, 很少接触其他的创作方法与模式, 因为输出的目标只是一叠叠的图纸, 这些图纸同后续生产流水线之间的优先等级关联已经是约定俗成的范式。

　　 这种已经固化的设计模式就是基于数字技术的建筑设计所需要转变的内容, 即数字化设计同样使用鼠标、键盘与显示器, 但是它所追求的输出形式明显超出图纸媒介, 是一组组不同的数字信息流, 受其控制的数控设备包括三维打印机、工业机器臂、VR眼镜等。这些设备的操控不需要二维图纸作为数据载体, 也不需要工人操作或技术员提供内容的转译。

　　 所以, 这次工作营在内容设置方面进行了权衡改进, 其与以往工作营形式的差异是:

　　 (1) 基本的建筑材料在工作营教学和实验中被采用, 如混凝土、钢材、木材, 大部分材料和加工方法在专业教学内容里都没有出现过。

　　 (2) 数字技术教学从对材料特性和构造方法切入和发展, 例如可三维打印复合混凝土的构成及物理特性, 钢板的等离子切割方式及其用气保焊的安装组合手段, 钢管的折弯控制及三维立体眼镜HoloLens在此过程中的定位作用等。此外还有的案例以软件为工具、以算法逻辑为语言, 形成对城市和人居环境的数字化分析和应用的探索, 如城市大数据的采集、分析与可视化交互技术, 以及关于数字建造和机器学习方面的自动化减材制造模式与数字设备之间的系统集成等。

　　 (3) 多种技术之间的关联与相互影响是这次工作营的一个意外收获。大家在一个开放的空间内进行教学与实践, 各模型制作室直接与搭建场所相连接。各组虽属于不同选题, 在不同的场所工作, 但是在这种相互影响、相互催化的环境下产生了彼此帮助与相互支撑的作用。VR小组的实验内容对各组最终时刻的搭建提供了强力的支援。假如没有这种相互间的帮助, 也许很多项目在有限时间内无法达到如此高的完成度。

　　 (4) 学员们通过编程与具体的设备操作, 体会到了数字技术的发展对建筑设计和思维范式带来的推动作用, 以及数字意识的渗透对建筑教育和产业带来的机遇和挑战。

　　 学员与导师们在高强度劳作之后, 看到作品完成度与原型如此接近, 心中的欣慰与自豪感油然而生。他们实际上完成了一个设计作品生命周期的全过程 (严格地讲此处并不包含后期维护与升级) 。然而, 这段经历更重要的意义在于:我们看到在数字技术的支撑下, 匠人精神的火炬又被燃起, 设计重新激发建造的本质, 这使现代设计在传统意义上做出了又一次回归^[4]。

　　 数字设计 (Digital Design) 从释义学 (Hermeneutics) 角度讲, 对应的是模拟设计¹ (Analog Design) 。以二维图纸为媒介的设计传递模式可以理解为是模拟设计模式, 虽然在形式上连续, 但是并不能精确地表达三维空间关系。例如, 二维图纸只能通过平立剖的对应关系表达三维建筑体量的空间组成关系, 通过标注表达材料与尺度, 通过设计说明和总平面来表达建筑与环境的关系等。直到计算机辅助设计 (Computer Aided Design) 出现, 才带来了早期的数字技术。它所模拟的设计过程是一种潜移默化的置换, 这种技术依赖于通过二进制0/1的非连续的量对空间坐标及物质属性等来进行精细的记录与完整描述。同时非线性设计、参数化思维、涌现、算法设计、数字图解等一系列新的名词^[5] (这些专业词汇来源于其他相关学科, 但被引入到数字设计领域时, 其含义也被重新定义了) 也被融入其中, 在计算机辅助设计应用方面一瞬间产生了连锁反应, 出现了一系列以虚拟空间为载体的三维数字作品。

　　 然而, 在数字设计、算法应用蓬勃发展几年之后, 参数化设计的产物仅仅发生在数字虚拟空间, 而无法有效地通过物质转化的形式开花结果, 即只有图纸表现的效果图, 并无实际建成的作品。直到数字建筑设计专业委员会DADA (Digital Architecture Design Association) 在2012年于北京成立, 并次年在北京798/751艺术园区举办了第一次数字建筑国际展览, 这成为了从数字设计 (Digital Design) 转向数字建造 (Digital Fabrication) 的重要转折点。在2015年DADA第二次国际学术研讨会携手同济“Digital Future”数字未来工作营以“数字工厂Digital Factory”为主题, 设置“数字建造工作营”、“数字设计课程”、“数字建筑国际学术会议”、“数字建筑展览”等复合型的学术活动, 向大家展示了数字技术在建造领域的一系列成果和未来发展趋势。数字建造工作营包含了三维打印、机器人建造、互动建筑、建筑性能化模拟等交叉学科的理论研究和实践成果。同年, 第八届清华暑期参数化研习班也设置了机器人建造实训课程。

　　 在数字建筑设计引领下, 计算机编程、工业自动化控制、机械设计、材料科学等一系列学科内容被交叉纳入到建筑学数字设计与建造的范畴之中。通过积极吸收国际数字建筑设计最新技术与理念, 以DADA委员为主要团体的数字设计师及高校学者们开展了大量的数字技术实践与教学^[6]。工作营的展开方式也从二维的表现图纸转向了以人体尺度为模数的建造活动。从数字设计工作营的内容来评判, 中国的建筑教育与实践同世界发达地区水平趋于同步, 未来建筑业应该以数控加工作为产业升级目标, 并且高校学者、专家应该站在“工业4.0”的前列, 引导新型建筑产业链的诞生及健康发展。

　　 CAADRIA2018工作营就是在国内数字技术教学与研究的长期积聚与演化的前提下获得了经验的积累和自信。在交叉学科的框架下, 我们参考了全球知名建筑院校数字技术研究与应用的最新方向, 重新设定本次工作营的内容构成及相关活动。虽然CAADRIA2018没有像DADA双年展一样设置固定的主题, 但是使用数字技术操作传统材料俨然成为本次工作营的核心内容, 像混凝土、金属、木材这些历经了千百年历史考验的材料, 依旧被当作是建筑设计的主体加工对象, 但是其工艺和体系已经逐渐地被数字技术所置换了。这不仅仅是对数字建筑理论及教育模式的一种摸索, 更是对未来建筑工业生产范式的一种探讨。

　　 数字艺术、数字设计、数字建造、虚拟现实等一系列涌现 (Emerging) 现象是信息时代的一个典型特征^[7], 这个特征的一个重要表现形式就是“日新月异”。一年一度的国际会议就是对最新研究成果的一个汇总和分享的学术交互活动, 所以这次工作营新的内容主要以新的团队和势力为载体。比如过去机器臂和Arduino电子编程模块是新兴内容, 但经过几年的沉淀已经成为了相对成熟的模块。虽然本次工作营投入了大大小小六台机器臂, 但新鲜感已经不再那么强烈。所以, 注入新鲜的血液自然成为一种持续和迫切的要求。

　　 这次工作营的新内容主要体现在大数据可视化和VR增强现实在实际加工中的应用。从诸多申请提案中我们选择了新加坡国立大学 (SNU) Patrick Jasson教授和澳大利亚皇家墨尔本大学 (RMIT) Fologram团队的两个内容。他们分别将网络采集的信息和实景采集的信息通过不同渠道来呈现和应用。其中, Fologram团队基于微软HoloLens平台开发的增强现实系统不仅将真实空间和虚拟数字空间进行了完美的适配, 还可以指导加工步骤和安装精度及其相互的空间关系, 从实际效果来评述, 可认为是一个不可或缺的“秘密武器”。Fologram的开发团队是刚刚留校任教的青年讲师, 俨然是新生力量。

　　 新势力、新内容是工作营这种教育形式不断更新和发展的主要驱动力。采用新技术对新研究提供支持和延伸是工作营得以发展的重要手段。工作营之所以受到学生与学者们的青睐, 其一是因为工作营最终呈现形式上的“酷炫”, 其二在于工作营是对新技术、新理念的一种快速、高效的吸收方式。传统建筑学课程设置的更新速度远远跟不上技术和理念的发展, 不能适应当代跨学科多元化发展的趋势, 这已经成为了影响建筑学发展的一个瓶颈。发展滞后形成的真空地带需要知识的补充, 所以非常规教学时间的工作营自然成为了弥补真空的手段。

　　 Workshop (工作营) ²的英文含义之一是集中人力和物力在一个特定的工作空间和时间内寻求某种问题的解决方案。Workshop是工业时代以来出现的一种强调效率的工作模式, 其引申意义来源于小型的、用于生产产品原型的工作车间。所以说, workshop就是一种集探讨、研究和解决问题于一身的头脑风暴和技术研发的工作形式。由于这种形式具备一定的探索和创新的特质, 近些年被国内外的建筑教育机构用来对新技术、新方法与新理念进行尝试教学, 同时也可以培养学生们的研究和分析能力。

　　 广义来说, 工作营并不是数字化设计所独有的, 它具有更宽泛的应用范畴。而数字设计探索性的一个重要释放机遇就是基于工作营过程与成果的展示。例如, 一部分学生在老师指导下在某个特定的论题或技术应用上有了一定的研究成果, 并且将成果展示在通过群体活动营造出的、广受关注的工作营平台上, 从而寻求批评与认同, 并将其作为学业成果的一部分。与此同时, 参与工作营的学员通过高度集中的学习获得了新的技能, 同时得到实践这些新技能应用的机会, 这对他们未来学术方向的选择、个人职业规划的制订都会产生影响。在这短短十天左右的时间内, 这些收获无疑是高效率的。笔者在过去五年的工作营中教授了近百名学员, 他们经历了工作营的洗礼后, 不少人的职业发展或求学路径发生了或多或少的变化, 甚至一部分人已经专心投入于数字建筑设计领域。

　　 对于数字建筑设计的国际会议来说, 工作营作为一个重要的补充部分, 在清华大学建筑学院主办的CAADRIA2018国际学术会议中得到了一次充分的验证。工作营将学术前沿的一些课题由过程至成果逐步展示, 在丰富学术会议内容的同时还吸引了更大范围的研究者、实践者参与其中, 共同营造出愉快、严肃的学术氛围, 并与学术报告论坛相呼应地成为一个有机的整体。工作营的模式无论从教学还是研究的角度都是一种崭新的形式, 对建筑学的学科发展起到了积极的促进作用。清华大学建筑学院CAADRIA2018工作营和CAADRIA2018学术会议将作为一个很好的起点, 向世界展示一个积极的、面向未来的态度。