建筑教育,计算机辅助建筑设计和建筑设计过程及设计思想(design process and design thinking)的研究有很密切的关系.我在这里简单地写了一些我对这方面的了解，希望和大家交流一下。也希望能够了解一下国内外对这方面的研究现状。如果我有哪些写得不对的地方，欢迎大家指正。 1. 早期的建筑教育主要采取一种类似教授绘画的方式，有点儿师傅领进门，修行在个人的意思。设计是凭直觉的，凭经验的。然而，20世纪随着工业以及科学的发展，建筑面临着与以前绝然不同的状况。新的材料，新的技术，新的需求，太多需要考虑的因素，使得单凭经验和直觉的设计方式很难应付。于是20世纪60年代的Design Methodology Movement使得人们开始注重设计过程的研究。 战争期间在美国军方发展应用的 System approch被建筑领域所借用。人们相信建筑设计也可以有其科学的方法，说得极端一点儿，就象科学实验一样，只要按照同一个过程去做，得出的结果就八九不离十。Christopher Alexander， John Luckman, ，Christopher Jones， Bruce Archer分别在城市设计，建筑设计，engineer design 和工业设计三个领域研究发展了自己的系统设计模式 (system design models). 他们被也称为第一代建筑方法论研究者 (Design methodology researcher)。其中Christopher Alexander似乎最为著名。但很有趣的是，他后来对他最初的想法持否定态度，也不承认他是Design methodology researcher。虽然这几种model或多或少有些差别，但其宏观的结构很相似。设计过程由三个阶段“analysis, synthesis and evaluation”(Jones 1963)构成。 2. 与此同时，计算机进入到建筑领域。在六十年代初 Chermayeff and Alexander (1963) 在他们的著作 “Community and Privacy”中声称建筑设计可以由计算机来完成。他们认为设计问题（design problem）可以由一系列建筑所要满足的要求(requirements)所定义，通过确定这些要求之间的相互关系，并将这些requirements分解在一系列不同层面上，从而在设计阶段的开始将design problem尽可能清晰地定义出来。 而这些requirements之间的关系是有一定模式(pattern)的。然而由于建筑设计所需要考虑的requirements越来越多，人脑有可能无法把握，计算机被引入进来。设计师只要输入requirements以及它们两两之间是否存在联系(interaction matrix)，计算机可以通过分析以一种树形结构（tree graph）将所有的 requirements，以及它们彼此之间的复杂关系表达出来，而建筑师接着要做的，是把这一树形结构转化为空间关系。 Chermayeff and Alexander的理论对计算机在建筑设计里的应用产生了很深远的影响。Alexander Tzonis （1992）将他们的这种模式称之为analytical paradigm. 这里得插一句，关于计算机在建筑设计中的应用。根据 Fang (1993)所提到的，计算机辅助设计工具开发和理论研究，主要有三方面。第一，就是绘图和三维视图（drafting and visualization）方面，这方面的应用已经很普遍了。但计算机在这方面只能算是一种工具，或交流媒介。除了省时省力之外，计算机对于实际的设计过程影响不大。第二方面是设计评价工具（design evaluation tools）。主要是用于设计完成或过程中的评估。这方面的应用也很广泛（国内似乎少一些），尤其是在building performance等方面，如所设计建筑物的能量消耗，室内采光是否合格，通风状况，建筑物遮阳等等。第三，就是计算机辅助设计生成（computerized design generation），这是一个许多研究者关注的领域，但迄今为止还没有能够在实践应用中达到理想的效果。我在这篇文章里所说的计算机辅助建筑设计主要是第三方面。许多研究者认为通过研究如何让计算机生成设计可以让我们更好地理解设计本身，而反之亦然（Gross et al. 1987）。 Chermayeff and Alexander 的理论对于计算机辅助设计生成可以说是突破性的。虽然在实践中应用时往往在效率(efficiency)和效果(effectiveness)方面不能两全。后来的 “Space Allocation” (S.A.)技术可以说和Chermayeff and Alexander的理论一脉相承。当然相比之下S.A.似乎更为实用。S.A.将Chermayeff and Alexander的理论中的requirements由空间(space)来代替，因而其之间的联系实际上也就是这个建筑所应有的空间流线(circulation between spaces)。 S.A.的问题是它的复杂性。即使很简单的设计问题也会牵扯到很复杂的运算过程。加之70年代的计算机技术的限制，其应用效果并不好。这也带来了70年代对“计算机辅助设计生成”方面研究的忽视。然而另一方面，所谓的 “计算机辅助设计”(Computer Aided Design (CAD))，或者也去该叫“计算机辅助绘图”在这一时期发展起来。 S.A.和Chermayeff and Alexander的理论作为analytical paradigm有很多相同的特点(Alexander Tzonis 1992)： 1． 设计方法 (design techniques) 可以独立于某一个特定的工程，作为一种general-purpose method来思考。 2． 设计是由界定一系列的要求(requirements)以及它们之间的关系表(matrix)开始的。 3． 除了这个关系表(matrix)之外，只需要很少的一些限制条件用来定义解决方案(design solution)。 4． 设计的生成过程是一个由这些要求(requirements)以及它们之间的关系表(matrix)所定义的量化的组合问题(combinatorial problem)，是一个可以在计算机的帮助下解决的问题。 此时研究者们所面临的困境是计算机在实践中可以轻而易举地完成大量的许多人类所难以忍受的枯燥的绘图工作，但却难以有效地完成哪怕是随便哪个普通人都能够做到的简单的客厅布置。 3. 现在我们从计算机回到Design methodology上来。第一代的System method受到了研究者们的置疑。最根本的一点是， System method把设计问题(design problem)看作是科学问题(scientific problem). 然而，它们是不同的。 Rittel and Webber (1973) 指出，科学问题 (scientific problem) 是 “tame problems”，而设计问题 (design problem) 是“wicked problems”。换句话说，科学问题 (scientific problem)有着很明确的目标，以及检验这个问题是否解决的一系列标准，或者说解决得“对”还是“错”(True-or- false)。而设计问题 (Design problem) 不是这样的，我们作设计时往往问题（或目标）本身在解答的过程中不断在变化。问题和答案是相辅相成的，定义问题的过程本身就是解答的过程，而反之亦然。我们定义问题所需要的信息，实质上是由我们准备如何去解答这个问题所决定的，而每一次新的信息的介入，又使我们的解答方式发生变化，从而使问题本身发生变化。所以象System method那样在设计的开始就通过分析定义好问题在设计中是不可能的。 而且由于人们对设计问题的评判会受到个人兴趣，价值观，甚至意识形态取向的影响，也很难有一个客观的标准去衡量设计问题 (design problem)的解决方案，我们无法说一个设计是“对”还是“错”，只能说“好”还是 “不好” (Good-or-Bad)。而因此作设计往往没有一个明确的规则来限定设计应该在什麽时候结束，我想做过设计的人都有类似的经验，似乎一个设计可以无休止地做下去，通常是时间，经费，以及设计者的耐心制约了设计该何时结束。从这一点上说，设计问题 (Design problem) 的解决方案，通常不是System method所寻求的 “最佳方案” (optimized solution), 而仅仅是“满意的方案”(satisfied solution). Lawson (1994) 认为，科学问题 (scientific problem) 的解决方案是告诉人们 “how things are”, 而设计问题 (design problem) 的解决方案是告诉人们“how things ought to be”。他还进一步指出，科学问题 (scientific problem)解决是以问题为中心(Problem-focused),通过分析(analysis)的方法来解决。而设计问题 (Design problem) 的解决是以解决方案为中心 (Solution-focused), 通过综合 (synthesis) 的方法来解决. 4. 第一代的System models 可以看作是prescriptive model，也就是告诉设计师们设计过程应该是怎样的。然而在实践中这些理想化的设计过程极少被设计师采纳。随着对设计问题 (design problem)的进一步了解，以及对于设计师在实践中是如何作设计进行观察研究，一些研究者提出了descriptive models，告诉我们设计过程实际是怎样的. Hillier et al. (1972)提出conjecture-analysis model，以代替原来的analysis-synthesis model。他们认为设计师们“必须，而且的确是，预先架构(prestructure)他们的问题以解决这些问题”。而只有这些问题被明确地，或不明确地预先架构好，它们才能通过理性分析(rational analysis)或经验调查(empirical investigation)而被设计师们把握和处理。因此，他们认为 “猜想”(conjecture) 应该存在于设计过程的初期以帮助设计师预先架构设计问题。这样，对于实际问题的潜在的解决方案可以被缩减至人脑在认知上可以把握(cognitively manageable)的范围内。而“猜想”(conjecture)不是基于对已有资料的分析，而是大部分基于设计师个人已经存在的认知能力。 Darke(1979) 进一步将conjecture-analysis model发展称为 generator-conjecture-analysis。基于她通过采访建筑师从而对于一系列住宅设计所进行的实证研究 (empirical study), 她提出在“猜想”(conjecture)这一阶段之前，还有一个特殊的阶段，即，“生成” (generator). “生成”(generator)所涉及的是产生某个解决方案的概念(concept)或是目标(objective)。 Darke认为这些概念(concept)或是目标(objective) 是建筑师进入其问题的起点(a starting point)，而不是象 system model里那样由把所有的限制条件都列出来作为起点。任何一个特殊的最初的generator都可以在设计过程中通过理性分析来判断它的可行性，但在它刚刚进入设计过程中时，它往往只是建筑师自己加诸于自己的某种限制，并不需要十分明确。Generator和conjecture的不同在于，Generator不是某个具体的设计，而是产生这一设计背后的概念。而conjecture则涉及设计问题的架构，其实也就是最初的设计。在这个最初的设计里，设计所需的资料及设计本身都是不完全的，在设计过程中，这一最初的设计不断地被修改和完善。 有趣的是，在Darke所举的几个住宅项目的例子中，几乎所有的primary generator都是建筑与基地环境(site)的关系. 我觉得Darke所提出的 generator说白了也就是我们作设计时常说的“想法”。当然这个“想法”的产生往往是多方面的，你可以说是来源于灵感。甚至有时往地上扔根鞋带，就以其形状作为你设计的建筑的形状，这也算是一种“想法”。通常建筑师在最初阶段的思考是不全面的，非正式的，甚至是无意识的。建筑师可能忽略许多因素，而仅仅考虑他认为重要的一些因素。因而这与建筑师个人的知识和经验的积累有着很大的关系，不同的建筑师会有可能从不同的角度入手。而且有经验的建筑师会知道在这个特定的工程中，忽略掉那些因素不至于影响其想法的可实施性（这也是有经验的建筑师与学生之间的区别，通常有经验的建筑师所产生的想法在后期可实施的可能性更大）。我想很少有人在拿到一个设计任务时，在没有任何想法的前提下，能象system model所要求的那样把所有有关的要求都一一列出（当然如果项目足够小，时间和经费足够充足，你的认知能力足够应付的前提下，也不是不可能，但…）。我们有时在设计的最初甚至不知道我们需要哪些信息,因为建筑设计所牵扯的各个层面上的因素太多了，设计过程中充满了不确定性。 Generator和conjecture这两个阶段实际是一个将某个设计任务的无数个解决方案以最快的速度降低至设计师可以把握的数量范畴的过程，以节省时间，经费和精力。这样看来Darke(1979)的model似乎更加接近于设计师实际的设计过程。(to be continued)