Биомиметическая архитектура — это современная философия архитектуры, которая ищет решения для устойчивости в природе, а не путем репликации естественных форм, но понимая правила, регулирующие эти формы. Это многодисциплинарный подход к устойчивому дизайну, который следует ряду принципов, а не стилистических кодов. Это часть более крупного движения, известного как биомимика, а именно изучение природы, ее моделей, систем и процессов с целью получения вдохновения для решения техногенных проблем.

история
Архитектура давно вышла из природы как источник вдохновения. Биоморфизм или включение естественных существующих элементов в качестве вдохновения в дизайн, возможно, возникли с началом искусственных сред и остаются сегодня. Древние греки и римляне включали естественные мотивы в дизайн, такие как колонны, вдохновленные деревьями. Поздние античные и византийские арабеские усики — это стилизованные версии растения акантоса. Воронка Варро в Казинуме с 64 г. до н.э. восстановила мир в миниатюре. Пруд окружал куполообразную структуру на одном конце, в которой находилось множество птиц. Каменный колоннадный портик имел промежуточные колонны живых деревьев.

Церковь Святого Семейства Антони Гауди, начатая в 1882 году, является известным примером использования функциональных форм природы для ответа на структурную проблему. Он использовал столбцы, которые моделировали ветви навесов деревьев для решения проблем статики в поддержке хранилища.

Органическая архитектура использует природно-вдохновленные геометрические формы в дизайне и стремится к повторному соединению человека с его или ее окружением. Кендрик Bangs Kellogg, практикующий органический архитектор, считает, что «прежде всего, органическая архитектура должна постоянно напоминать нам о том, чтобы не принимать Мать-Природа как должное, работать с ней и позволять ей руководить вашей жизнью. Ингибируйте ее, и человечество станет проигравшим ». Это согласуется с другим руководящим принципом, который заключается в том, что форма должна следовать за потоком и не работать против динамических сил природы. Комментарий архитектора Даниэля Либермана об органической архитектуре как движении подчеркивает роль природы в строительстве: «… более точное понимание того, как мы видим, своим умом и глазом, является основой всего органического. Человеческий глаз и мозг эволюционировали в течение эонов времени, большинство из которых находились в огромном безмятежном и немощенном ландшафте нашей эдической биосферы! Мы должны пойти на природу для наших моделей сейчас, это ясно! ». Органические архитекторы используют искусственные решения с эстетикой, вдохновленной природой, чтобы познать природу, а не полагаться на решения природы, чтобы ответить на проблемы человека.

Метаболистская архитектура, появившаяся в Японии после Второй мировой войны, подчеркнула идею бесконечных изменений в биологическом мире. Метаболисты продвигали гибкую архитектуру и динамичные города, которые могли бы удовлетворить потребности меняющейся городской среды. Город уподобляется человеческому телу тем, что его отдельные компоненты создаются и устаревают, но сущность в целом продолжает развиваться. Подобно отдельным клеткам человеческого тела, которые растут и умирают, хотя человеческое тело продолжает жить, город тоже находится в непрерывном цикле роста и изменений. Методология Метаболистов рассматривает природу как метафору антропогенного. Хеликс-Сити Кишо Курокавы моделируется после ДНК, но использует его как структурную метафору, а не ее основные качества в целях генетического кодирования.

Биомиметическая архитектура выходит за рамки использования природы как вдохновения для эстетических компонентов построенной формы, но вместо этого стремится использовать природу для решения проблем функционирования здания. Биомимика означает подражать жизни и происходит от греческих слов bios (life) и mimesis (имитировать). Движение — это отрыв от новой науки, определенной и популяризированной Яниной Беньюсом в ее книге 1997 года «Биомимика: инновации, вдохновленная природой», которая изучает природу, а затем имитирует или берет вдохновение из своих проектов и процессов для решения человеческих проблем. Вместо того, чтобы думать о здании как о машине для жизни, биомимика просит архитекторов подумать о здании как о живом существе для живого существа.

Характеристики
Биомиметическая архитектура использует природу как модель, меру и наставник для решения проблем в архитектуре. Это не то же самое, что биоморфная архитектура, которая использует природные существующие элементы как источники вдохновения для эстетических компонентов формы. Вместо этого биомиметическая архитектура рассматривает природу как модель для подражания или вдохновения из естественных конструкций и процессов и применяет ее к искусственному искусству. Он использует природу в качестве меры, означающей, что биомимика использует экологический стандарт для оценки эффективности человеческих инноваций. Природа как наставник означает, что биомимика не пытается использовать природу, извлекая из нее материальные блага, но ценит природу как нечто, чему могут научиться люди.

Архитектурные инновации, реагирующие на архитектуру, не должны напоминать растение или животное. Если форма является неотъемлемой частью функции организма, то здание, смоделированное по процессам жизненной формы, может оказаться похожим на организм. Архитектура может эмулировать естественные формы, функции и процессы. Хотя современная концепция в технологический век, биомимика не влечет за собой внедрение сложных технологий в архитектуру. В ответ на предшествующие архитектурные изменения биомиметическая архитектура стремится двигаться к радикальному увеличению ресурсоэффективности, работать в замкнутой контуре, а не линейно (работать в замкнутом цикле, который не требует постоянного потребления ресурсов для работы), и полагаться на солнечную вместо ископаемого топлива. Проектный подход может либо работать от дизайна к природе, либо от природы до дизайна. Дизайн для природы означает определение проблемы проектирования и поиск параллельной проблемы в природе для решения. Примером этого является бионический автомобиль DaimlerChrysler, который смотрел на бомбу, чтобы построить аэродинамическое тело. Природный метод дизайна — это логически обоснованный дизайн, основанный на решении. Дизайнеры начинают с определенного биологического решения в виду и применяют его к дизайну. Примером этого является лотоанская краска Sto, которая является самоочищающейся, идея, представленная цветком лотоса, которая становится чистой от болотистых вод.

Три уровня мимикрии
Биомимика может работать на трех уровнях: организме, его поведении и экосистеме. Здания на уровне организма имитируют определенный организм. Работа на этом уровне сама по себе, без подражания тому, как организм участвует в более широком контексте, может оказаться недостаточным для создания здания, которое хорошо сочетается с окружающей средой, потому что организм всегда функционирует и реагирует на более широкий контекст. На уровне поведения здания имитируют поведение организма или связаны с его более широким контекстом. На уровне экосистемы здание имитирует естественный процесс и цикл большей окружающей среды. Принципы экосистемы следуют за тем, что экосистемы (1) зависят от современного солнечного света; (2) оптимизировать систему, а не ее компоненты; (3) настроены и зависят от местных условий; (4) разнообразны по компонентам, отношениям и информации; (5) создать условия, благоприятные для жизни; и (6) адаптироваться и развиваться на разных уровнях и с разной скоростью. По сути, это означает, что ряд компонентов и процессов составляют экосистему, и они должны работать друг с другом, а не с тем, чтобы экосистема работала плавно. Чтобы архитектурный дизайн имитировал природу на уровне экосистем, он должен следовать этим шести принципам.

Примеры биомимикрии в архитектуре

Уровень организации
На уровне организма архитектура обращается к самому организму, применяя его форму и / или функции к зданию.

Башня Герхарна Нормана Фостера (2003) имеет шестиугольную кожу, вдохновленную цветочной корзиной Венеры. Эта губка сидит в подводной среде с сильными водными течениями, а ее решетообразный экзоскелет и круглая форма помогают рассеять эти стрессы на организм.

Проект Eden (2001) в Корнуолле, Англия, представляет собой серию искусственных биомов с куполами, смоделированными после мыльных пузырей и пыльцевых зерен. Архитекторы Гримшоу смотрели на природу, чтобы создать эффективную сферическую форму. Полученные в результате геодезические гексагональные пузырьки, наполненные воздухом, были изготовлены из этилентетрафторэтилена (ETFE), материала, который является как легким, так и сильным. Окончательная надстройка весит меньше, чем воздух, который он содержит.

Уровень поведения
На уровне поведения здание имитирует, как организм взаимодействует со своей средой, чтобы построить структуру, которая также может вписаться без сопротивления в окружающую среду.

Термические насыпи Намибия
Центр Eastgate, спроектированный архитектором Миком Пирсом совместно с инженерами Arup Associates, является крупным офисным и торговым комплексом в Хараре, Зимбабве. Чтобы свести к минимуму потенциальные издержки регулирования внутренней температуры здания, Пирс посмотрел на самоохлаждающиеся насыпи африканских термитов. В здании нет кондиционера или отопления, но регулируется его температура с помощью пассивной системы охлаждения, вдохновленной самоохлаждающимися насыпями африканских термитов. Структура, однако, не должна выглядеть похожей на курган-термит, который будет функционировать как один, и вместо этого эстетически извлекается из местной зимбабвийской кладки.

Катарское здание кактуса, разработанное архитекторами-архитекторами в Бангкоке для министра по делам муниципалитетов и сельского хозяйства, представляет собой проектируемое здание, которое использует связь кактусов с окружающей средой как модель для строительства в пустыне. Функциональные процессы, незаметно работающие, вдохновлены тем, как кактусы поддерживают себя в сухом, ожесточенном климате. Солнцезащитные оттенки на окнах открываются и закрываются в ответ на тепло, так же, как кактус претерпевает транспирацию ночью, а не днем, чтобы сохранить воду. Проект достигает уровня экосистемы в прилегающем ботаническом куполе, система управления сточными водами следует за процессами, которые сохраняют воду и имеют минимальные объемы отходов. Включение живых организмов в стадию разрушения сточных вод сводит к минимуму количество внешних энергетических ресурсов, необходимых для выполнения этой задачи. Купол создаст климат и пространство, контролируемое воздухом, которое можно использовать для выращивания источника пищи для сотрудников.

Экосистемный уровень
Основываясь на экосистемном уровне, подразумевается подражание тому, как окружающая среда многих компонентов работает вместе и имеет тенденцию находиться в городских масштабах или крупный проект с несколькими элементами, а не с одиночной структурой.

Проект Cardboard to Caviar, основанный Грэмом Уайлсом в Уэйкфилде, Великобритания, представляет собой циклическую замкнутую систему, использующую отходы как питательные вещества. Проект платит ресторанам за их картон, уничтожает его и продает в конные центры для постельных принадлежностей для лошадей. Затем грязное постельное белье покупают и вставляют в систему компостирования, которая производит много червей. Черви подаются на рыбу, которая производит икру, которая продается обратно в рестораны. Эта идея об отходах для одного как питательного вещества для другого имеет потенциал для перевода в целые города.

Проект Forest Forest Sahara, разработанный фирмой Exploration Architecture, является теплицей, целью которой является использование только солнечной энергии для работы в качестве нулевой системы отходов. Проект находится на экосистемном уровне, потому что его многочисленные компоненты работают вместе в циклической системе. Узнав, что пустыни обычно покрыты лесами, «Разведка» решила вмешаться в лесные и пустынные границы, чтобы предотвратить опустынивание. Проект имитирует намибийского жука-пустыни для борьбы с изменением климата в засушливой среде. Он опирается на способность жука самостоятельно регулировать температуру своего тела, накапливая тепло днем ​​и собирать капли воды, которые формируются на его крыльях. В тепличной структуре используется соленая вода для обеспечения испарительного охлаждения и увлажнения. Испаренный воздух конденсируется с пресной водой, позволяя теплице оставаться нагретым ночью. Эта система производит больше воды, чем требуется внутренним растениям, поэтому избыток извергается для роста окружающих растений. Солнечные электростанции отрываются от идеи о том, что симбиотические отношения важны в природе, собирая солнце, обеспечивая тем самым оттенок роста растений. В настоящее время проект находится на экспериментальном этапе.

Lavasa, Индия — это предлагаемый 8000-акровый город HOK (Хельмут, Обата и Кассабаум), запланированный для региона Индии, подверженного муссонным наводнениям. Команда HOK определила, что первоначальная экосистема сайта была влажным лиственным лесом, прежде чем она стала засушливым ландшафтом. В ответ на сезонные наводнения они разработали фундамент здания для хранения воды, как и прежние деревья. Городские крыши имитируют родной листовой лист баньяна, смотрящий на его систему капельного наконечника, которая позволяет воде стекать, одновременно очищая ее поверхность. Стратегия перемещения избыточной воды через каналы заимствована у местных муравьев-харвестеров, которые используют многоканальные каналы для отвода воды от своих гнезд.

Критицизмы
Биомимика была подвергнута критике за дистанцирование человека от природы путем определения двух терминов как отдельных и отличных друг от друга. Необходимость классифицировать человека в отличие от природы поддерживает традиционное определение природы, а именно то, что именно эти вещи или системы возникают независимо от человеческого намерения. Джо Каплинский далее утверждает, что, основываясь на дизайне природы, биомимикрия рискует предположить превосходство природных решений на искусственном искусстве. В боготворительных системах природы и девальвации человеческого дизайна биомиметические структуры не могут идти в ногу с антропогенной средой и ее проблемами. Он утверждает, что эволюция внутри человечества культурно основана на технологических новшествах, а не на экологическом развитии. Тем не менее, архитекторы и инженеры не строят свои проекты строго от природы, а используют только его части как вдохновение для архитектурных решений. Поскольку конечный продукт на самом деле является слиянием естественного дизайна с человеческим новшеством, биомимика действительно может быть прочитана как совмещение человека и природы друг с другом.