Thiết kế tùy ứng (phần 2)

Vậy bạn đọc sẽ tự hỏi, liệu có bao nhiều kiến trúc tuân theo quy luật tỷ lệ phổ quát. Theo Salingaros, hầu hết các kiến trúc truyền thống hoặc cổ điển từ kiến trúc Gothic, kiến trúc cổ điển phương Tây, kiến trúc Hồi giáo, kiến trúc bản địa khắp thế giới và kiến trúc truyền thống từ tất cả các nền văn hoá và tất cả các thời kỳ đều tuân theo quy luật tỷ lệ phổ quát. Ngoại lệ là kiến trúc hiện đại quốc tế - ở đây được hiểu là phong cách kiến trúc ra đời từ khoảng sau những năm 1930 ở chấu Âu và bắc Mỹ theo tôn chỉ và định hướng của CIAM.

Hình 8 : Tỷ lệ phổ quát với khung của dày

(Nguồn: 12 bài giảng về Thiết kế theo thuật toán và tương lai của kiến trúc, Nikos Salingaros)

Tỷ lệ phổ quát nên được sử dụng với tất cả các chi tiết. Chẳng hạn với khung cửa. Như hình trên, từ đó sẽ đưa đến một thuộc tính quan trọng mà Christopher Alexander gọi là Đường biên dày. Lý do là vì một cấu trúc cần phải có các cạnh được xác định. Các cạnh này nên tương xứng với quy luật tỷ lệ.

Như vậy khi sử dụng quy luật tỷ lệ phổ quát ta sẽ dùng tỷ lệ theo cạnh để hỗ trợ thiết kế. Chúng ta cũng phải từ bỏ cách nghĩ về “tỷ lệ” như quan hệ giữa chiều cao và chiều rộng công trình. Như vậy tỷ lệ phổ quát không phải là tỷ số các cạnh của một hình chữ nhất, hoặc các kích thước của công trình mà là việc so sánh các cạnh của một đối tượng đo dọc theo cùng một hướng.

Phân phối phổ quát

Để thực hiện một phân bố phổ quát nhà nghiên cứu thực hiện các thao tác sau: ông ta đếm bao nhiêu thành phần trong một hệ phức hợp và kích thước tương ứng của chúng.

Hình 9: Tam giác Sierpinski

(Nguồn: 12 bài giảng về Thiết kế theo thuật toán và tương lai của kiến trúc, Nikos Salingaros)

Chẳng hạn như trong tam giác Sierpinski trên. Ta có thể đếm số lượng các tam giác và đo kích thước tương ứng của chúng. Một tam giác Sierpinski là một chuỗi lặp (fractals) với một số lượng vô hạn các tam giác đều hướng xuống và hướng lên. Ta muốn biết có bao nhiêu tam giác tương tự nhau tương ứng với mỗi loại kích thước?

Theo Salingaros thì số lượng và kích thước của các tam giác trong tam giác Sierpinski tuân theo quy luật tỷ lệ nghịch.

Gọi pi là số lượng các thành phần của một tam giác với kích thước xi thì sẽ có pi = 0.33/(xi)m , trong đó m = 1.58

Chỉ số m tương đương với kích thước chuỗi lặp(fractals) của tam giác Sierpinski m = D = ln3/ln2 = 1.58.

Theo quan niệm của nhà sinh học thì một sự phân bố đúng đắn giúp tạo nên sự ổn định mang tính hệ thống và sự ổn định của hệ thống phụ thuộc vào số lượng tương đối và kích thước của các thành phân của hệ thống đó.

Những quan sát trong các hệ thống từ hệ sinh thái cho đến các thành phần của hệ thống quản lý đều chỉ ra rằng quy luật phân bố phổ quát tuân theo quy tắc tỷ lệ nghịch. Đây là quy luật đóng góp vào tính bền vững trong các hệ sinh thái, cũng là quy luật đóng góp vào tính ổn định cho các hệ thống phức hợp nhân tạo chẳng hạn như mạng lưới internet, các liên kết tới trang web, hoặc mạng lưới phân phối điện.

Hình 10: Hình trên đây minh hoạ cho quy luật phân bố phổ quát. Chỉ có một số lượng nhỏ các thành phần với kích thước lớn, một số lượng trung bình các thành phần cỡ vừa và rất nhiều các thành phần có kích thước nhỏ.

(Nguồn: 12 bài giảng về Thiết kế theo thuật toán và tương lai của kiến trúc, Nikos Salingaros)

Quy luật tỷ lệ phổ quát có thể phát biểu một cách đơn giản: các thành phần nhỏ trong thiết kế nhiều hơn các thành phần lớn. Số lượng tương đối của chúng liên hệ với kích thước: “số lượng của một thành phần thì tỷ lệ nghích với kích thước của nó”. Quy luật này ap dụng với tất cả thiết kế tuỳ ứng.

Ta có thể quan sát quy luật này trong các hệ thông tư nhiên cũng như nhân tạo. Chẳng hạn số lượng các động vật có kích thước lớn trong tự nhiên rất giới hạn (chẳng hạn cá voi hoặc voi), trong khi số lượng các loại côn trùng thì có thể nói là hằng hà sa số. Hoặc trong các thành phố truyền thống có một số lượng giới hạn nhà lớn, nhiều nhà cỡ trung bình, rất nhiều nhà kích thước nhỏ, và một số lượng không lồ các cấu trúc nhỏ hơn (chẳng hạn như cột điện, các loại biển báo, ghế ngồi ven đường, đài phun nước v.v…). Đó chính là điều kiện cần cho một thành phố sống động.

B. MƯỜI LĂM THUỘC TÍNH CỦA CHRISTOPHER ALEXANDER
Khái niệm về tính toàn thể (wholeness)
Chúng ta hãy xem xét một số sự kiện:

• Trong vật lý hành vi mang tính cục bộ của một điện tử bị ảnh hưởng bởi cấu trúc chung của thí nghiệm mà trong đó điện tử chuyển động
• Trong sinh học, thí nghiệm của Han Spemann đã chứng tỏ các tế bào phát triển trong một bào thai bị ảnh hưởng bởi vị trí của chúng trong một tổng thể.
• Trong sinh lý học thần kinh, thí nghiệm của Karl Lashley chỉ ra rằng bất kỳ trí nhớ cụ thể nào cũng đều được mã hoá không phải tại một số địa điểm mà thông qua cấu trúc tổng thể của hệ thần kinh
• Trong vũ trụ học, nguyên lý của Ernst Mach cho rằng hằng số hấp dẫn G là một hàm số của tất cả vật chất tồn tại trong vũ trụ
• Trong sinh thái học: xem toàn bộ hành tinh của chúng ta như một thực thể hữu cơ.

Trong toàn bộ những ví dụ trên cái toàn thể là phần quan trọng. Các thành phần cụ thể, mang tính cục bộ tồn tại chủ yếu trong mối quan hệ với toàn thể, và hành vi, cũng như tính chất và cấu trúc của chúng được xác định bởi cấu trúc toàn thể bao trùm.

Như vậy mặc dù chúng ta có thể nói về tính toàn thể nhưng làm thế nào để có một công thức, một cách để hiểu cái toàn thể này là gì và bằng một ngôn ngữ chính xác như thế nào? Hầu hết các nghệ sĩ, các kiến trúc sư đều biết một cách trực giác rằng các công trình kiến trúc hiện diện như một toàn thể và rằng môi trường xây dựng phải được xem xét trong tính toàn thể. Nhưng chúng ta vẫn chưa có một công cụ trí tuệ nào để xác định chính xác cái toàn thể này là gì.

Alexander cho rằng chúng ta có thể xác định cái toàn thể một cách chính xác như là một cấu trúc. Cấu trúc này có thể được xác định bằng ngôn ngữ toán học chính xác#. Cấu trúc toàn thể này tương tự như cấu trúc được xác định trong topo học. Những phần dưới đây tác giả trình bày cách hiểu dễ hiểu hơn của Alexander về cái toàn thể và trưởng trung tâm

Khái niệm về trường trung tâm (center)

Hình11: Các ví dụ minh hoạ khái nhiệm về trung tâm của Alexander.

Alexander sử dụng ví dụ với một tờ giấy trắng, trên đó ta chấm một dấu chấm. Chỉ với một dấu chấm chúng ta đã thay đổi cả cấu trúc của tờ giấy. Xét một cách toàn cục, một cấu trúc hoàn toàn mới đã được hình thành. Xung quanh chấm chấm mực mới tạo ra đã có một trường ảnh hưởng, một thứ field effect, một thứ như hào quang xung quanh dấu chấm. Từ đó hình thành hai trường mới bên trái và bên phải dấu chấm, bên trên và bên dưới dấu chấm. Ta lại còn có các tia song song với các cạnh của tờ giấy, các tia toả về bốn đỉnh của tờ giấy. Như vậy chỉ với một dấu chấm đơn giản ta đã một cái toàn thể mới.

Hình 12: Sơ đồ của cái toàn thê. Chúng ta có thể thấy hai mươi thực thể phủ chồng lên nhau.
Từ ví dụ trên ta có thể thấy trường trung tâm là một trường lực được tổ chức trong một đối tượng hoặc một phần của đối tượng. Trường trung tâm đó thể hiện được tính chất trung tâm.
Khái niệm đơn giản về trường trung tâm là: Một trường trung tâm thường được bao bọc, được kết nối, thường có độ lồi (convex), thường đối xứng, thường phân biệt với không gian gần kề nó và toả ra bên ngoài nó. Nó cũng tạo nên tính chất cố kết/gắn bó thông qua phẩm chất trung tâm.
Vậy các trường trung tâm có đặc điểm gì?

1. Các trường trung tâm tự bản thân nó có sự sống (hay tính toàn thể)
2. Các trường trung tâm hỗ trợ lẫn nhau, sự tồn tại của sự sống trong một trường trung tâm có thể tăng cường sự sống trong trường trung tâm khác
3. Các trường trung tâm được tạo bởi các trường trung tâm (thuộc tính đệ quy)
4. Một cấu trúc đạt được sự sống thông qua mật độ và cường độ của cac trường trung tâm.

Hình vẽ trên mô tả cấu trúc của một toàn thể mới với các trường trung tâm chồng lấn lên nhau.

Hình13 : Một cái cây, một con đường, một chiếc xe đạp, và một người đi xe đạp

Bây giờ chúng ta hãy sang một ví dụ cụ thể hơn trong đời sống thường ngày của chúng ta. Hãy xem bức ảnh trênvới một con đường, một cái cây, một chiếc xe đạp và một người đi xe đạp. Nhưng nếu chúng ta xem bức tranh này từ góc nhìn toan thể chúng ta thấy sự phân chia trên chỉ mang tính tuỳ tiện mà trí óc chúng ta thường định hướng chúng ta. Nguyên nhân: chúng ta thường đặt tên cho sự vật, chúng ta đặt tên cho các thực thể này là cái xe đạp, cái cây, con đường, để rồi chúng ta bị kẹt vào cách gọi tên đó. Nếu ta mở to mắt nhìn, đừng để kẹt vào cách ta đặt tên ta sẽ thấy một khoảng không gian rộng hơn con đường, kéo dài bao gồm cả phần đất bằng phẳng hai bên đường, đó chính là trường trung tâm thứ nhất. Ta lại thấy một khoảng không gian dưới bóng cây như một trường không gian thứ hai. Ta có tán cây như một trường không gian thứ ba. Các trường trung tâm này là có thật mang tính vật thể. Các trường trung tâm này chồng lên nhau, bao trùm lấy nhau và tạo nên một toàn thể. Chính cái toàn thể này đã hấp dẫn người đàn ông ngả mình lên vệ cỏ nghỉ ngơi.

Hình 14: Ba trường trung tâm thực sự tồn tại

Như vậy các trường trung tâm, theo quan niệm của Christopher Alexander, là một tập hợp mang tính vật thể, là một hệ thống các đối tượng xác định chiếm lĩnh lấy một thể tích cụ thể trong không gian. Trong trường trung tâm đó ta thấy chúng có được sự gắn bó, cố kết chặt chẽ của cấu trúc.

Hình 15: Henri Matisse trong xưởng vẽ

Một minh hoạ khác của khái niệm tính toàn thể: Phía trên là hình ảnh hoạ sĩ nổi tiếng Henri Matisse trong xưởng vẽ của ông. Phía dưới là các bức chân dung tự hoạ của ông. Ta thấy gì từ bốn chân dung tự hoạ này?

Hình16 : Bốn bức chân dung tự hoạ của Matisse
Rõ ràng các bức chân dung này khá khác nhau. Trong một bức thì Matisse tự môt tả mình với một khuôn mặt có cằm to, bức bên phải thì có cằm nhỏ, bức thì ông có một cái mũi nhỏ, hình cuối thì lại có một cái mũi rất to. Thế nhưng với cả bốn bức tranh đó ta đều nhận ra được Matisse nhận ra được một người. Nguyên nhân là ở tính toàn cục của cả bốn bức chân dung. Tính toàn cục này cái kiểu mẫu toàn cục (global pattern) này không phải là gì khác mà chính là tính toàn thể. Mô tả cấu trúc toàn thể này như thế nào? Đso là một cái đầu hói với cặp mắt chăm chú nhìn xuống dưới. Với tia nhìn dừng lại đâu đó xung quanh miệng. Những phần dưới của mặt như bộ ria, hàm hơi giãn ra. Tuy không dễ dàng mô tả cái cấu trúc toàn cục này nhưng ta biết đó là cái có thật vì chính cái có thật đó làm ta nhận ra sự hiện diện của tính toàn thể.Cái toàn thể này là như nhau trong cả bốn bức chân dung và giống như cái toàn thể của bức ảnh chụp.
Ví dụ trên cho thấy tính toàn thể là một cấu trúc toàn cục- có thể cảm nhận được nhưng lại rất khó xác định.
Trước khi đi vào 15 thuộc tính của Alexander, cần nhắc lại rằng ta đã biết được một số quy luật hình thái mang tính phổ quát sau:

• Tỷ lệ phổ quát (Universal scaling)
• Đường biên dày
• Sự gắn bó (coherence) theo tỷ lệ
• Sự phân bố kích thước mang tính phổ quát (Universal distribution of sizes)

Vậy bạn đọc sẽ hỏi, cần có bao nhiêu quy luật tất cả?
Alexander cho rằng có khoảng 15 thuộc tính cơ bản mang tính hình thái mà các cáu trúc bền vững cần phải đạt được. Ông không khẳng định rằng dứt khoát chỉ có 15 thuộc tính mà thôi nhưng từ nghiên cứu và quan sát trong vòng 27 năm từ khi hoàn thành Một ngôn ngữ kiểu mẫu (A Pattern Language- xin được viết tắt từ đây là APL) đến khi viết Về bản chất của Trật tự (The Nature of Order- xin được viêt tắt từ đây là NOO) ông cho rằng sô lượng các thuộc tính cơ bản không phải là 5 nhưng chắc chắn cũng không phải là hàng trăm. Hơn thế nữa các thuộc tính này có mặt cả trong giới tự nhiên lẫn thế giới nhân tạo và được các ngành khoa học khác khẳng định.
Như vậy các thuộc tính này là các đặc tính hình thái thích hợp với cảm xúc của con người, chúng cũng là các thuộc tính được tìm thấy trong các hình thức và cấu trúc do con người tạo dựng. Quan trọng hơn chúng phụ thuộc vào văn hoá, khu vực hay thời đại mà chung phản ảnh những gì thuộc về bản tính, bản chất (innate) của con người. 15 thuộc tính này được giới thiệu đầy đủ trong tập một của NOO và được phân tính bằng nhiều công trình kiến trúc trong 4 tập tiếp theo của NOO.
Dươi đây là tên gọi của các thuộc tinh. Phần sau sẽ đi vào trình bay chi tiết từng thuộc tính một. Sau phần giải thích đối với một số thuộc tính quan trọng nhất tác giả sẽ giới thiệu một kiểu mẫu (pattern) trong ngôn ngữ kiểu mẫu của Alexander như là ví dụ minh hoạ. Để có phần mình hoạ bằng các kiểu mẫu cho tất cả các thuộc tinh xin xem trên blog qhdt.blogspot.com:

1. Các mức tỷ lệ (Levels of scale)
2. Các trường trung tâm mạnh (Strong centers)
3. Các đường biên dày (Thick boundaries)
4. Sự lặp xen kẽ (Alternative repetition)
5. Không gian tích cực (Positive space)
6. Hình dạng tốt (Good shape)
7. Đối xứng cục bộ (Local symmetries)
8. Đan xen chặt và sự nhập nhằng (Deep interlock and ambiguity)
9. Sự tương phản (Contrast)
10. Sự chuyển dần (Gradient)
11. Sự thô ráp (Roughness)
12. Tiếng vọng (Echoes)
13. Khoảng trống (The void)
14. Mộc mạc và tự tại (Simplicity and inner calm)
15. Không phân ly (Not-separateness)