第二卷 第十期 - 2008年一月四日
有感覺、會思考與可調適的感性建築
鄭泰昇

成大建築系與創意產業設計研究所
tsjeng@mail.ncku.edu.tw

果建築像人體一樣,具有大腦、感覺神經、與自主動作反應,可以聰明地感受到人的需要,察覺周圍環境的變化,根據環境氣候的條件,做主動的回應與改變,這種具有感覺、會思考與可調適的建築生命體,一直是居住者的夢想。這樣的未來建築概念,雖然是科幻作家和建築科技研究者最愛的主題,卻似乎是一個遙不可及的夢想,目前還有許多根本的問題尚未解決,包括空間如何具有感知能力、推理能力、以及動態變形等;另一方面,人們對於科技過度介入生活,也普遍存有一些疑慮,深怕生活反而被電腦機器所控制。

本研究累積多年的成果,以人本運算(Human-Centric Computing)的概念,結合嵌入空間無所不在的電腦、智慧代理人與微型機器人,使空間具有感知、思考與變形的能力,同時兼顧人性的考量,我們稱之為「感性建築」。

首先,感性建築具有「感知」的能力。建築一向被視為人體皮膚之外的另一個皮層,它不但提供居住的庇護,也是內外空間的轉換介面,而在電腦以各種不同的型式介入居住空間之後,建築進而轉成人與電腦互動的介面(Human-Computer Interaction)。在成大奇美樓優質生活體驗屋,我們進行一連串人機互動的實驗,首先,我們將建築空間的牆、地板、座椅嵌入微型感應晶片,建構一個開放建築的架構,牆板可以依空間需求隨意移動與組構,當牆板嵌入電通玻璃且連接在一起時,玻璃呈現不透明狀態;反之,當需要客廳與庭園通透時,拉開牆面,玻璃隨即變成透明狀態,視線可以穿透空間,也就是說,智慧建材可依照使用者的需求,主動改變材質屬性,以配合不同的空間情境設定。同時,我們以虛擬實境擴增日本枯山水的意境,建構一個智慧化的互動庭園,提供現代人在忙碌之餘,一個沉思冥想的居家情境。當人坐在庭園座椅後,座椅隨即轉成照明的燈具,虛擬蝴蝶逐漸在沙堆上飛舞(不同座椅感應出不同顏色的蝴蝶),電腦會記錄人坐留的時間,即使在人離開後,智慧庭園會根據坐留時間的長短,決定座椅燈持續發亮的時間,讓人感覺有人氣的餘溫存留在庭園中,之後座椅燈會自動熄滅,以節約能源,實驗成果如圖一所示。
圖一: 在成大奇美大樓的體驗屋,當互動牆相連接時,牆面呈現不透明狀態(左);當互動牆被拉開後,隔間隨即變成透明狀態,視線可以穿透空間(中);互動庭園智慧型座椅照明、虛擬蝴蝶與休憩者互動(中右)

感性建築具有「思考」的能力。當建築感覺到環境的變化,便可以利用神經(網路),將互動的結果傳給大腦(伺服器),為了建構真實生活中的智慧化居住空間的大腦,本團隊利用人工智慧的技術,研發一個開放式的環境智能(Ambient Intelligence),試圖“猜測”人的處境或意圖,並且串聯環境周遭的人機介面感應裝置,追蹤人的活動,透過開放式常識資料結構的擴散促動模式(Spreading Activation Theory),推理使用者下一個感興趣的行動節點,本研究以成大資訊建築研究室的生活為實驗基地,透過開放式知識分享的事件常識推理機制,可以預測使用者簡單的日常生活需求,如圖二所示。
圖二:日常生活經驗的行為推論模型(左);主程式的介面以及使用者實際在空間中活動的對照,預測人在空間中的活動狀況(右)

感性建築具有「自我調適」的能力。當建築的大腦經過推理,決定主動採取必要的行動,這時的建築本體應該會如何反應?首先是對氣候環境(外部條件)的反應,建築外殼將隨著春、夏、秋、冬四季改變其整體的骨架(遮陽)系統,甚至對早上與晚上氣溫變化做適度的調適變形;其次是與使用者互動(內部條件)的反應,建築內部空間可以隨使用者的需求,產生各樣不同的空間形變,改變氣流的方向,以適應內部的活動,或增加通風或保溫的效果。如此一來,建築將如同含羞草、變形蟲等生物體一般的聰明敏捷;又像一個機器人,可以因時制宜做變形,以輔助居家的需求,本實驗的原型系統與概念如圖三所示。
圖三: 感性建築可依氣候的條件,產生整體建築空間的形變,以利遮陽與自然通風(左);嵌入微型感測器與馬達的建築局部剖面動態機器原型(中);一系列動態機器所構成的屋頂遮陽導風系統

究竟要多久,感性建築會成為人們生活居家環境的一部份?何種應用會帶動未來的創新產業?現在不可能明確預測出。不過,感性建築是一個創新的概念,很可能在未來居家安全的輔助、永續節能建康、以及人對於空間的使用經驗,都扮演重要的角色。雖然現在的實驗結果,無法確保去除人們對於科技過度介入生活的疑慮,不過如果感性建築的普及率達到臨界點,世界可能就從此改變。
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