Cuprins:

Rezumat........................................................................................................i

Justificarea temei.......................................................................................ii

I. Plan de idei................................................................................................1

II. Materiale şi medii inteligente aplicate în arhitectură..............2

1. Introducere..............................................................................................2

2. Tipuri şi caracteristici ale materialelor inteligente..........................6

2.1 Clasa materialelor care îşi pot schimba proprietaţile...........................8

2.2 Clasa materialelor care fac schimb de energie..................................11

3. Aplicaţii în arhitectură şi design ale materialelor inteligente.....15

3.1 Sisteme şi elemente de control..........................................................15

3.2 Produse inteligente............................................................................16

3.3 Sisteme, ansamble şi componente inteligente..................................17

3.4 Sisteme structurale............................................................................19

4. Nanotehnologia....................................................................................19

5. Energia: Comportament, Fenomen şi Mediu................................22

6. Reconceptualizarea mediului uman................................................23

6.1 Mediul termal.....................................................................................24

6.2 Mediul luminos...................................................................................25

6.3 Mediul acustic....................................................................................26

6.4 Mediul inteligent determinat de emergenţă........................................27

III. Studii de caz............................................................................................30 1. Nanoarhitectura aplicată în saloane medicale şi de tip spa......................30 2. Peretele interactiv Aegis Hyposurface......................................................33 3. Viaţa artificială în arhitectură.....................................................................35

IV. Relaţia disertaţie – prediplomă.......................................................39

V. Concluzii....................................................................................................39

VI. Bibliografie................................................................................................40

  

Motto

Această nouă epocă inteligentă trebuie salutată cu o minte deschisă şi acceptată ca o

noua etapă ce ne va conduce într-un bun final către culmile universului.

Rezumat

Lucrarea debutează cu o scurtă prezentare a caracteristicilor şi tipologiilor

materialelor inteligente, trecând în revistă principalele materiale ce pot avea o

importanţă majoră în dezvoltarea şi regândirea arhitecturii şi a designului. În

continuarea lucrării sunt descrise principalele aplicaţii sub forma unor

produse/tehnologii inteligente la care se adaugă nanotehnologia şi energia, care în final

vor putea contura mediul ideal inteligent. În final sunt prezentate trei studii de caz care

descriu aplicabilitatea domeniilor mentionate mai sus.

i

  

Justificarea temei

Civilizaţia umană a fost atât de profund influenţată de tehnologia materialelor,

încât istoricii au definit perioade de timp distincte determinate de dominanta în anumite

ere ale materialelor. Astfel rasa umană a pornit într-o continuă căutare a unor produse

superioare fabricate din materiale superioare, şi astfel termeni precum Epoca de Piatră,

Epoca de Bronz şi Epoca de Fier au intrat în vocabularul nostru. Prezenta Epocă a

Materialelor Sintetice caracterizată prin compozite fibroase şi mase plastice,

prevesteşte o nouă Epocă, cea a Materialelor Inteligente, care va pune în valoare

materialele sintetice pentru a exploata numeroase tehnologii bazate pe sinteza

materialelor inteligente manifestată de sistemul nervos, creier şi capacităţi musculare.

Aşa cum s-a anticipat, aceste materiale şi tehnologii inovatoare se vor aplica cu succes

în diverse domenii de ştiinţă, precum nanotehnologia, biomimetica, reţelele neuronale,

inteligenţa artificială, electronica moleculară, care după ce vor fi cercetate şi dezvoltate

se pot aplica cu succes în ştiinţa materialelor de construcţie, elementelor de design

interior şi exterior dar şi în artă.

Designerii considerau că aceste noi şi sofisticate tehnologii şi materiale se

potrivesc perfect în practica lor, astfel obiectul era creat mai simplu şi responsabilităţile

designerului erau bazate pe materialul în sine ca intenţii de manifestare. În general

arhitecţii şi designerii nu trebuiau să ştie cum funcţionează un anumit lucru, doar,

pragmatic vorbind, trebuiau să ştie cât de mare e şi cum arată. Această abordare

limitează profesia de designer, care nu exploatează în totalitate aceste tehnologii şi

totodată neaga o viziune coerentă a viitorului în care să ajute în mod direct la

dezvoltarea ştiinţei şi ingineriei, creând un mediu fluid între cunoaştere şi aplicaţie.

Arhitecţii au încercat să integreze în practica lor materialele inteligente alături de

cele convenţionale, dar din păcate cele dintâi reprezintă o deviere radicală de la

“normativ”. În timp ce materialele standard sunt statice, în sensul că ele sunt folosite

pentru a rezista forţelor diverse, materialele inteligente sunt dinamice, în sensul că

reacţionează răspunzând câmpurilor de forţe. De multe ori un design este realizat cu

intenţia de a stabili o imagine sau multiple imagini secvenţiale, pe când în cazul unui

material inteligent trebuie să ne gândim ce vrem ca el să facă, nu cum am vrea să

arate. Astfel înţelegerea unui material trebuie să depăşească proprietăţile lui şi să se

concentreze pe fizica şi chimia fundamentală a interacţiunilor materialului cu mediul său

înconjurător.

ii

1  

I. Plan de idei

Cercetări recente au arătat că fenomenul pe care îl numim „memorie” nu este

caracteristic, în exclusivitate regnului animal. După ce s-a vorbit despre o memorie a

organelor din corpul uman, despre memoria firului de nailon, despre păstrarea îndelungată

a amprentelor energetice, ca nişte „semnături” ale diferitelor corpuri, sau despre aşa-zisa

memorie a apei, iată că a venit şi rândul sistemelor materiale să prezinte nu numai

fenomene de memorie termică sau mecanică ci chiar şi „inteligenţă”. Lumea rămâne

impresionată de comportarea complet neconvenţională, de complexitatea mecanismelor de

funcţionare şi de diversitatea aplicaţiilor materialelor inteligente.

Lucrarea de faţă care tratează aceste aspecte este grupată în două părţi: prima

parte cuprinde 6 capitole care prezintă descrierea materialelor şi medilor inteligente

aplicabile în arhitectură şi design, iar cea de-a doua parte cuprinde trei studii de caz bazate

pe anumite particularităţi din partea precedentă.

În cadrul materialelor şi mediilor inteligente este prezentat un capitol introductiv, iar

în Capitolul 2 sunt descrise tipurile şi caracteristicile materialelor inteligente care se împart

în două clase: materialele care îşi pot schimba proprietăţile, precum materialele

fotocromice, termocromice, cristalele lichide ş.a., şi cele care fac schimb de energie, unde

enumerăm materialele emiţătoare de lumină, tehnologiile piezoelectrice şi aliajele cu

memoria formei.

În Capitolul 3 sunt prezentate aplicaţiile materialelor inteligente în desgin,

arhitectură şi nu numai care cuprind printre altele senzorii, sticla dicroică,.textilele

termocromice şi fotocromice, faţadele inteligente şi pereţii polivalenţi etc.

În Capitolul 4 este succint prezentată nanotehnologia, în particular aplicabilitatea în

cadrul spaţiului interior al cladirilor, iar în Capitolul 5 se menţionează câteva principii de

bază ale energiei care ne ajută să “conturăm” conceptul de graniţă.

Capitolul 6 prezintă o descriere a principalelor medii arhitecturale, în plus apare

mediul inteligent determinat de emergenţă, acea proprietate care susţine o complexitate

mai mare a întergului decât a sumei părtilor constituente.

În final, în cea de-a doua parte a lucrării sunt prezentate cele trei studii de caz:

nanoarhitectura aplicată în saloane de tratament, apoi suprafaţa interactivă ghidată de

pistoane pneumatice dezvoltată de arhitecţii de la dECOI, şi în final este prezentat un soft

bazat pe inteligenţa artificială care generează forme şi populaţii de forme impresionante.

2  

II. Materiale şi medii inteligente aplicate în arhitectură

1. Introducere

S-a presupus că abilităţile magice ale materialelor inteligente erau chestiuni tehnice

pe care nu un arhitect sau designer le-ar fi putut desluşi, ci mai degrabă un inginer.

Designerii considerau că aceste noi şi sofisticate tehnologii şi materiale se potrivesc perfect

în practica lor, astfel obiectul era creat mai simplu şi responsabilităţile designerului erau

bazate pe materialul în sine ca intenţii de manifestare. Conturând aceste tehnologii din

punctul de vedere al designului, arhitecţii şi designerii ratau oportunitatea de a exploata

proprietăţi şi comportamente fără precedent care puteau conduce către modalităţi de

abordare radicale în design, în comparaţie cu manifestarea îngrădită a designului de către

hegemonia practicii anterioare.

Dacă ne uităm în acelaşi timp la activitatea desfăşurată de către oamenii de ştiinţă şi

ingineri, ne lovim de aceleaşi probleme echivalente. Multe dintre descoperirile timpurii au

fost direcţionate către minituarizare şi/sau simplificare a tehnologiilor existente. Astfel,

procesele de producţie au fost adaptate acestor materiale, şi progresul a permis fabricarea

la nivelul nano, dezvoltarea a trecut de la rezolvarea problemelor la accelerarea

tehnologiei. Nenumărate materiale şi tehnologii au apărut, toate căutându-şi o casă sau o

potenţiala aplicaţie.

În general arhitecţii şi designerii nu trebuie să ştie cum funcţionează un anumit lucru,

doar, pragmatic vorbind, trebuie să ştie cât de mare e şi cum arată. Această abordare

limitează profesia de designer, care nu exploatează în totalitate aceste tehnologii şi

totodată neagă o viziune coerentă a viitorului în care să ajute în mod direct la dezvoltarea

ştiinţei şi ingineriei, creând un mediu fluid între cunoaştere şi aplicaţie.

Plecând de la afirmaţia “ce este sus este şi jos”, chiar dacă arhitecţii doresc să

producă faţade inteligente, aceste tehnologii nu pot acţiona la nivel normativ, la nivelul

clădirii, deoarece cele mai multe dintre aceste noi tehnologii prestează la nivel molecular şi

micro, care în viitor poate vor fi demodate dar dezvoltarea structurii teoretice va transcede

toate specificaţiile şi va fi aplicabilă oricărui material nou cu care ne vom confrunta. Avioane

inteligente, locuinţe inteligente, textile care memorează forma, maşini micro, structuri care

se asamblează singure, vopsea care îşi shimba culoarea, nanosisteme. Vocabularul

materialelor s-a schimbat radical din anii ’90, când schiurile pentru zăpada erau considerate

FGAeinmîn(hdg

 

obiect rep

care răspu

materialele

secolului 2

Figura 2. CaGermania, proArchitektenîn

xemple ale fntegrarea întmacroscopic ncălzire, venhttp://www.ni

design/capricgermany/)

Figura 1. PDavies în 19împotriva sotimp asiguraluminii şi al cfoi de sticlă grosime. (http://facad01_archive.h

rezentativ

und într-un

e inteligent

21.

apricorn Housoiectat de Ga2006 reprez

faţadei inteligr-un modul-fşi deci mai retilaţie, iluminikiomahe.com

corn-house-b

Peretele poliv981 descria ooarelui, vântua izolarea, vecărei straturi urmau să a

desconfidentihtml)

pentru un

n mod inte

te au deve

se din Düsseatermann + S

zintă unul dingente, care sfaţadă ceva mealistică a el

nare etc. m/architectury-gatermann

valent imagino faţadă careului şi ploii, dentilaţia şi păi cuprinse întibă doar câţ

ial.blogspot.c

material in

eligent asu

enit răspun

eldorf, Schossig

n numeroasese bazează pmai lementelor d

re-n-schossig-in

nat de Mike e putea protedar în acelaşiătrunderea tre cele douăţiva microni î

com/2010_08

3 

nteligent. D

upra acţiun

nsul mult aş

sistem

activat

contro

poate

intelige

"funcţi

intelige

şi-şi po

încât s

aceast

noţiun

doar re

(care

constr

exterio

un sis

ştiinţif

flux co

şi în p

multe

mater

arhitec

eviden

Materi

lor şi

pentru

aparen

ele pe

e

n-

eja i

ă în

8_

Definite ca

nii exercita

şteptat al m

“Prin ana

mele intelig

tori (muşc

l (creier).

fi extinsă

enţă artific

i de învăţa

ent care p

oate modif

să control

tă modific

ile de "inte

eacţia la m

reacţione

rângeri me

oare, ajus

tem de fee

Spre de

ice în care

ontinuu, m

particular a

în privin

ialelor din

ctura şi

ntă până

ialele erau

disponibil

u calităţile

ntă. Şi tot

a “materiale

ată de med

marilor într

alogie cu

gente pot

hi), de se

Noţiunea d

ă la un

cială, prin

are". Rezu

oate detec

fica caracte

eze variaţ

care. S-a

eligenţă p

mediu) şi d

ează în

ecanice, te

stându-şi c

ed-back)”[1

eosebire

e tehnologi

multe dome

arhitectura

ţa utilizăr

n secolul

materiale

ă la Re

u alese pra

litate, sau

lor ornam

tuşi, mate

e de ultimă

diul înconj

rebări tehn

ştiinţele

îndeplini

enzori (ner

de materia

nivel ma

n încorpor

ltă un mat

cta variaţiil

eristicile pr

ţiile care a

u dezvolt

asivă" (ca

de "intelige

mod d

ermice sa

caracteristi

1].

de multe

ile benefic

enii legate

nu au sch

rii tehnolog

19. Re

a fost

evoluţia

agmatic, p

erau ale

entale şi f

rialele au

ă generaţie

urător” [2]

ologice ale

biologice

funcţii de

rvi) sau de

al inteligen

i înalt de

rarea une

erial foarte

le mediulu

roprii astfe

au genera

tat, astfel

are permite

enţă activă

discret la

u electrice

icile printr

e domeni

ciază de un

de design

imbat prea

giilor şi a

laţia între

destul de

Industrială

pentru uzu

ese formal

frumuseţea

progresat

e

,

e

,

e

e

t

e

ei

e

ui

el

t

,

e

"

a

e

-

ii

n

n

a

a

e

e

.

ul

,

a

t,

4  

apărând drept cea mai potrivită şi deci vizibila manifestare a identităţii unei construcţii atât

în exterior cât şi în interior. Drept rezultat, arhitecţii din zilele noastre se gândesc la

materiale ca parte a unei palete de design din care materialele pot fi alese şi aplicate

precum suprafeţe vizuale şi compoziţionale.

Materialele inteligente sunt deseori considerate a fi extensia logică a traiectoriei în

dezvoltarea industriei materialelor către performanţe mult mai selective şi specializate.

Proprietăţile acestora sunt schimbătoare şi astfel răspund nevoilor tranzitive, fluctuante. De

exemplu, materialele fotocromice îşi schimbă culoarea când sunt expuse la lumină: cu cât

lumina incidentă este mai intensă cu atât suprafaţa este mai întunecată. Acest exemplu

reprezintă o proprietate destul de atractivă pentru un material şi pentru designul unei

construcţii, deoarece acestea se confruntă mereu cu schimbări din exterior şi interior.

Arhitecţii au încercat să integreze în practica lor materialele inteligente alături de cele

convenţionale, dar din păcate cele dintâi reprezintă o deviere radicală de la “normativ”. În

timp ce materialele standard sunt statice, în sensul că ele sunt folosite pentru a rezista

forţelor diverse, materialele inteligente sunt dinamice, în sensul că reacţionează

răspunzând câmpurilor de forţe. De multe ori un design este realizat cu intenţia de a stabili

o imagine sau multiple imagini secvenţiale, pe când în cazul unui material inteligent trebuie

să ne gândim ce vrem ca el să facă, nu cum am vrea doar să arate. Astfel înţelegerea unui

material trebuie să depăşească proprietăţile lui şi să se concentreze pe fizica şi chimia

fundamentală a interacţiunilor materialului cu mediul său înconjurător.

O constrângere majoră care

ne limitează gândirea noastră

curentă despre materiale este

acceptarea faptului că învelişul

spaţial se comportă precum o

graniţă. Noi concepem o cameră ca

fiind un container plin cu aer şi

lumină, care este mărginit şi

diferenţiat prin suprafeţele sale. De

asemenea considerăm că învelişul

unei clădiri marchează şi separă

mediul exterior de cel interior.

Presupunerea că graniţele fizice sunt tot una cu cele ale spaţiului a condus către o

Figure 3. Tunelul ce duce într-o singură direcţie realizat de Olafur Eliasson în 2008 ce deschide graniţele fizice către o experienţă unică în lumină şi spaţiu. (http://www.wired.com/culture/art/news/2007/09/eliasson)

5  

concentrare ridicată asupra sistemelor faţadelor integrate şi multifuncţionale, cât şi pentru

alte elemente de interior, precum tavanele şi pardoselile. În 1981, Mike Davies a

popularizat termenul “perete polivalent”, care descria o faţadă care putea proteja împotriva

soarelui, vântului şi ploii, dar în acelaşi timp asigură izolarea, ventilaţia şi pătrunderea

luminii (Fig.1). Imaginea sa a secţiunii peretelui ca un sandwich format din reţele

fotovoltaice, senzori în straturi, folii radiante, membrane microscopice şi pelicule

meteorologice, a influenţat mulţi arhitecţi şi ingineri în căutarea “super faţadei”. Acest scop

a condus şi către căutarea unui “super material” care poate integra într-unul cele mai

diverse funcţii necesare unei faţade atât de complexe (Fig. 2).

Ca exemplu reprezentativ ilustrat în

Figura 4, aerogelul a luat naştere, devenind

materialul de vis pentru arhitecţi: acest material

izolează bine, deşi permite pătrunderea luminii,

este foarte uşor dar îşi păstrează forma iniţiala

fără probleme. Deşi, la origine, materialul este

hidrofil, prin intermediul unui tratament chimic, el

poate fi convertit la hidrofobie; se topeşte numai

la temperaturi de peste 1200 grade Celsius, are

o conductibilitate apropiată de zero şi este

considerat materialul solid cu cea mai mică

densitate posibilă, conţinând aer în proporţie de

99,8%. Un centimetru cub din aerogel cântăreşte

3 miligrame, puţin mai mult decât aerul, iar

dimensiunea totală a golurilor din interiorul său

este similară cu cea a unui teren de fotbal,

aproximativ 7000 metri pătraţi. Mai mult de atât,

un burete de aerogel de numai două grame

poate susţine greutatea unei cărămizi de 2.5 kilograme. Pe baza matricei aerogelului

oamenii de ştiinţa au mai creat câteva variaţiuni, care îi imită în general caracteristicile, dar i

le şi modifică sau sporesc. Este vorba despre materiale precum: nanogelul, sol gelul,

hidrogelul, xerogelul, seagelul sauchalcogelul, şi acestea, probabil, promisiuni ale unei vieţi

mai bune în viitor. Cum va evolua povestea materialului-minune vom vedea în deceniul

următor [2].

Figura 4. Aerogelul are o densitate de doar trei ori mai mare decât aerul, dar poate suporta greutăţi deosebite şi este un foarte bun izolator. Aerogelul a fost descoperit în 1931 dar exploatarea acestuia a inceput din anii 1970. (http://dornob.com/aerogel-see-through-strong-as-steel-ligher-than-air/)

6  

Pentru a pune capăt paradigmei instituite

hegemomic a materialului de a fi nimic mai mult

decât un artifact visual, este necesară

schimbarea gândirii; astfel în loc doar să

vizualizăm rezultatul final, trebuie să ne

imaginăm acţiunile şi interacţiunile

transformatoare. Ce era odată un perete

albastru poate fi simulat de către o pânza

subţire ca de păianjen plină de minuscule

puncte care-şi schimbă culoarea şi care

răspund poziţiei luată de privitor cât şi locaţiei

soarelui pe cer (Fig. 5). Acele imense sisteme

de încălzire, ventilare şi condiţionare, pot fi

înlocuite cu micro maşini, poziţionate discret,

care răspund direct la schimbarea de căldură a

corpului uman. În acelaşi timp putem provoca

chiar statica suprafaţă plană: graniţa nu va mai

fi delimitată de materialul suprafeţei, ci în

schimb poate fi reconfigurat ca zonă în care are

loc schimbarea, şi astfel se creează ideea unor

medii multi-energetice care interacţionează în mod fluid cu mişcarea corpului uman.

Materialele inteligente cu comportamentul lor tranzitoriu şi abilitatea de a răspunde la

stimulii externi, pot într-un final să activeze crearea selectivă şi designul experienţelor

senzoriale individuale. Progresele în fizică au condus către o nouă înţelegere a

fenomenului fizic, iar perfecţionarea în biologie şi neurologie a dus către noi descoperiri

privind sistemul senzorial uman.

2. Tipuri şi caracteristici ale materialelor inteligente

NASA defineşte materialele inteligente ca materiale care “îşi aduc aminte”

configuraţiile şi pot reveni la acestea când sunt supuse unor anumiţi stimuli, pentru că

probabil în sensul acesta vor cei de la NASA să le aplice. În schimb, în Enciclopedia de

Chimie Tehnologică, structurile şi materialele inteligente sunt acele obiecte care detectează

Figura 5. Pavilionul “transportator” imaginat de Kas Oosterhuis şi Ole Bouman constă dintr-o structură programabilă care este alcatuită dintr-un strat electronic flexibil ce îşi schimbă forma şi conţinutul în timp real. (Interactive Architecture 2009 Michael Fox, Miles Kemp, Princeton Architectural Press, New Jersey, USA)

7  

evenimentele schimbătoare ale mediului, procesează

acele informaţii senzoriale şi apoi acţionează asupra

mediului. Inteligent ca descriere este abilitatea de a

aduna cunoştinţe, de a demonstra o bună judecată şi de

a poseda rapiditate în înţelegere. Aceste descrieri nu le

fac întru totul dreptate materialelor inteligente dar sunt

un început.

Fie că este vorba de o moleculă, un material, un

compozit, un ansamblu sau un sistem, tehnologiile şi

materialele inteligente vor afişa următoarele

caracteristici: Promptitudine (răspund în timp real),

Tranzitorietate (răspund la mai mult de o stare de

mediu), Comandare proprie (inteligenţa este internă),

Selectivitate (răspunsul lor este discret şi previzibil),

Acţiune directă (răspunsul lor este local faţă de evenimentul care le activează).

Cele cinci caracteristici fundamentale care deosebesc materialele inteligente de cele

obişnuite sunt: efemeritatea, selectivitatea, simultaneitatea, acţiunea proprie şi

directivitatea. Astfel putem grupa caracteristicile acestora în patru categorii: capacităţi de

a-şi schimba proprietăţile, capacităţi de a face schimb de energie, dimensiune şi localizare

discretă, reversibilitate.

Caracteristicile fizice ale materialelor inteligente sunt determinate de câmpuri de

energie (potenţială, electrică, termală, mecanică, chimică, nucleară, cinetică) şi de

mecanismul prin intermediul căruia acest input de energie asupra materialului este

convertit. Dacă mecanismul afectează energia internă a materialului prin modificarea

structurii moleculare a materialului sau a microstructurii acestuia, atunci inputul de energie

constă în schimbarea proprietăţii materialului. Dacă mecanismul schimbă starea energiei

compoziţiei materialului, dar nu trasformă materialul, atunci inputul energetic constă într-un

schimb de energie dintr-o formă în alta.

Pe scurt, proprietăţile unui material pot fi, fie intrinsece, fie extrinsece. Proprietăţile

intrinsece sunt dependente de structura interioară şi compoziţia materialului. Multe

proprietăţi chimice, mecanice, electrice, magnetice şi termale ale materialului sunt în mod

normal însuşi intrinsece. Proprietăţile extrinsece depind de alţi factori. Culoarea unui

material, de exemplu, este dependentă de natura luminii externe incidente cât şi de micro-

structura materialului expus la lumină [2].

Figura 6.Materialele inteligente care la prima vedere arată ca o paletă de acuarele pentru copii, vor fi utilizate de către ingineri şi cercetători pentru a picta viitorul mai întâi al explorării spaţiale şi apoi cel de fiecare zi. (http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2001/ast15aug 1/)

8  

2.1 Clasa materialelor care îşi pot schimba proprietăţile

Materialele care suferă schimbări asupra uneia sau mai multor proprietăţi proprii în

legătură directă cu o schimbare a stimulilor externi asociate cu mediul înconjurător al

materialului. Schimbările sunt directe şi reversibile, şi deci nu este necesar un sistem de

control extern care să preîntâmpine aceste schimbări. De exemplu, un material fotocromic

îşi schimbă culoarea ca răspuns la o schimbare în cantitatea de radiație ultravioletă de pe

suprafața să.

Categoria materialelor cu cel mai mare potențial de aplicare în domeniul arhitectural

este cea a materialelor care își pot schimbă proprietățile. În acestă clasă sunt incluse

materialele care îşi schimbă culoarea, cum ar fi materialele termocromice, electrocromice,

fotocromice etc, în cadrul cărora suprafața intrinsecă sau absorbitatea spectrală moleculară

a radiației electromagnetice vizibile este modificată prin intermediul unei schimbări de

mediu sau printr-un input de energie asupra materialului. Acest tip de material își poate

schimbă una dintre proprietăţi ca răspuns al unei schimbări a condițiilor de mediu, și face

acest lucru fără a necesita un control extern.

a) Materialele fotocromice (Fig. 7, 8) beneficiază de o gamă largă de aplicații,

începând de la ochelari de soare la tratarea ferestrelor și elementelor de fațada,

toate cu scopul de a controla amplificarea luminii solare.

b) Materialele termocromice (Fig. 9) absorb căldura, ceea ce conduce la o reacție

chimică indusă termic sau o transformare a a fazei. De exemplu, filmul de cristale

lichide poate fi formulat să-și schimbe temperatura între 30 şi 120 de grade

Celsius și poate fi suficient de sensibil încât să detecteze temperaturi de 0.2

grade Celsius.

Aceste materiale pot fi disponibile în multe forme precum cristalele lichide în filme

termocromice, utilizate pentru testarea bateriilor sau termometre, sau leucovopseluri care

Figura 7. Material textil imprimat cu cernuluri fotocromice. (http://www.fashioningtech.com/profiles/blogs/smart-materials-kit)

Figura 9. Placă pentru decor din material termocromic. (http://www.despoke.com/2010/05/23/multi-sensory-materials/)

Figura 8. Substanţă fotocromicăîn suspensie expusă treptat luminii solare. (http://www.icmm.csic.es/solgel/sol-gel_photochromic_coatings.html)

9  

au de asemenea multe aplicări.

În arhitectură şi designul de mobilier,

căutarea unui mijloc de expresie pentru localizarea

prezenței umane în cadrul unui element sau pe o

piesă de mobilier, a luat sfârșit prin găsirea unor

materiale care spre exemplu, sunt sensibile la

căldura corpului uman și păstrează “amprenta” unei

persoane care luase loc pe obiectul respectiv de

mobilier. Acesta imagine dispare cu timpul. Aceeași

inițiativă a prins interes și pentru configurarea

exteriorului unei clădiri, dar are dezavantajul unui

comportament degradabil atunci când este expus

lungimilor de undă ultraviolete.

c) Materialele mecanocromice (Fig. 10)

transformă proprietățile optice când acestea sunt

supuse unui anumit factor de stres și deformație

asociat cu acțiunea forțelor externe.

d) Materialele electrocromice (Fig. 11)

sunt materialele ale căror schimbare a culorii este

reversibilă în urma aplicării unui curent electric sau

potențial care trebuie să fie continuu. De exemplu, o

fereastră electrocromică se deschide sau închide la

culoare electronic. Multe companii au dezvoltat

produse care încorporează aceste aspecte în

sisteme de la o fereastră simplă la o fereastră

cortină.

e) Cristalele lichide (Fig. 12) reprezintă o

stare intermediară între cristalele solide şi lichidele

izotropice. Ele sunt lichide ordonate orientativ cu

proprietăți izotropice sensibile la acţiunea câmpurilor

magnetice, și deci aplicabile afișajelor optice.

Afișajele cu cristale lichide sunt formate din două folii

Figura 11. Secţiune fereastră electrocromică. Când voltajul este pornit fereastra se închide la culoare. (http://tlc.howstuffworks.com/home/smart-window4.htm)

Figura 12. Cristale lichide vizualizate sub lumină polarizată. Utilizate pentru fabricarea LCD-urilor, cristalele lichide devin des utilizate în ştiinţă şi medicină, de asemenea în producerea anumitor senzori şi dezvoltarea altor aplicaţii. (http://www.wellcome.ac.uk/en/wia/gallery.html?image=13)

Figure 10. Luminiscenţă mecanocromică (http://blog.everydayscientist.com/?p=1383)

10  

de material polarizator unite printr-o soluție de cristale lichide. Un curent electric

traversează lichidul şi determină alinierea cristalelor, așa încât lumina nu poate

pătrunde printre ele. Fiecare cristal este precum un cofraj care fie permite luminii

să treacă, fie o blochează.

f) Polimerii conductori și conductorii inteligenți sunt și ei un subiect de interes

pentru designeri și arhitecţi, datorită numărului mare de aplicații. Unii polimeri pot

avea comportamente de semiconductori și pot fi chiar emițători de lumină.

Mușchii artificiali au fost dezvoltați prin utilizarea polipirorilor sau filmelor de

polianilină. Alți conductori inteligenți sunt fotoconductorii şi fotorezistorii care

manifestă schimbări în conductivitatea electrică atunci când sunt expuși unei

surse de lumină. Piroconductorii sunt materiale ale căror capacitate de

conductivitate este dependentă de temperatură și pot avea conductivitate minimă

când se află în prezența unei temperaturi critic redusă. Conductivitatea

magnetoconductorilor răspunde puterii aplicării unui câmp magnetic. Toți acești

conductori sunt sau pot fi aplicați multor tipuri de senzori.

g) Materialele reologice

schimbătoare de proprietăți cuprind

materialele fluide și vâscoase, care

răspund prin schimbarea proprietăților în

urma aplicării unui câmp magnetic (Fig. 13)

sau electric. Fluidele electroreologice în

special sunt ceva mai interesante. Atunci

când un câmp electric este aplicat unui

fluid electroreologic, vâscozitatea acestuia

crește sesizabil, iar când câmpul electric

este îndepărtat, vâscozitatea revine la

stadiul inițial. Acest fenomen poate fi

utilizat în fabricarea multor produse, în

particular în design poate fi folosit de exemplu, pentru scaune care conțin fluid

reologic încastrat în tăblie sau mânere, și care își pot modifica rigiditatea în

funcție de confortul dorit printr-un impuls electric. Același principiu se poate folosi

și pentru pături, în particular saltelele de dormit.

h) Alte materiale care își pot schimbă proprietăţile.

Figure 13. Ferofluid situat pe sticlă deasupra unui magnet. Acesta este un material magneto-reologic constituit din particule coloidale feromagnetice suspendate într-un lichid purtător, utilizat în prezent în diverse domenii (electronică, medicină, artă, optică etc). (http://en.wikipedia.org/wiki/Ferrofluid)

11  

O schimbare a stării din solidă în lichidă sau din lichidă în gazoasă și vice-versa

are loc la o temperatură exactă, astfel locația unde energia este absorbită sau

degajată poate fi prezisă bazată pe compoziția materialului. Aceste procese sunt

reversibile și materialele care permit schimbarea stărilor de agregare pot suporta

un număr nelimitat de cicluri fără degradare. Exemple ca hidrații de sare, parafină

și acizii grași sunt bine cunoscute, dar aici putem adauga tehnologiile bazate pe

pelete care sunt folosite în conexiunea sistemelor de radiere a căldurii

pardoselilor, şi tehnologiile bazate pe materialele schimbătoare de stări aflate în

microcapsule încastrate în textile care sunt proiectate să existe într-o stare

jumătate solidă, jumătate lichidă apropiate ca temperatură de cea a pielii umane.

Astfel, când corpul unei persoane generează căldură, materialul își schimbă

starea de agregare absorbind căldura în exces, păstrând corpul la o temperatură

comfortabilă, răcoroasă, iar atunci când acesta se răcește și încălzirea este

necesară, aceste materiale degajă căldură schimbându-şi starea de agregare [3].

2.2 Clasa materialelor care fac schimb de energie

Această clasă își face simțită prezența mai pregnant în domeniul arhitecturii. Aceste

materiale schimbă un input de energie într-o altă formă pentru a produce un output de

energie, iar relația directă dintre acestea caracterizează multe dintre materialele care fac

schimb de energie, incluzând cele piezoelectrice, piroelectrice şi fotovoltaice ca

reprezentând excelenți senzori ambientali.

Multe materiale din cele două clase de mai sus dețin și caracteristica de

reversibilitate sau bi-direcţionalitate. Absorbția energiei caracteristică materialelor care fac

schimb de energie poate fi utilizată pentru a stabiliza un mediu sau pentru a elibera energie

către mediu depinzând de direcția în care are loc schimbarea.

Indiferent de clasa din care face parte un material inteligent, una dintre

caracteristicile fundamentale care le diferențiază de materialele tradiționale este mărimea

discretă şi acțiunea directă a materialului. O parte componentă sau un element compus din

părți de material inteligent va fi mult mai redusă în mărime decât materialele obișnuite dar

în același timp nu va necesita la fel de multă asistență infrastructurală. Componenta

rezultată poate fi amplasată fără probleme în cea mai eficientă locație și poate fi foarte util

ca senzor deoarece e puţin probabil să interacționeze cu mediul pe care îl măsoară și cel

mai probabil nu va necesita recalibrare.

12  

a) Materiale emițătoare de lumină

În această categorie se numără materialele cu următoarele proprietăți:

Luminiscența reprezintă capacitatea unui material

de a emite lumină care nu este cauzată de fenomenul de

incandescență, ci mai degrabă prin alte mijloace, cum ar

fi acțiunea chimică. Dacă emisia are loc mai mult sau

mai puțin instantaneu, este utilizat termenul de

fluorescență. Dacă emisia este mai lentă sau întârziată

la ordinul de microsecunde sau milisecunde, se

utilizează termenul de fosforescență. În unele cazuri,

emisia de lumină poate continua mai mult timp după

îndepărtarea sursei de alimentare, astfel electronii devin

captivi datorită caracteristicilor materialului și apare

fenomenul de inerție luminoasă.

Fotoluminiscența se referă în general la un soi de

luminiscență care are loc atunci când energia incidentă

asociată cu o sursă externă de lumină acționează

asupra unui material care atunci reemite lumina la un

nivel energetic mai scăzut.

Chimoluminiscența are loc atunci când excitarea

provine de la o acțiune chimică de un fel sau altul. O

sub-clasă a chimoluminiscenței, numită uzual

bioluminiscență este în mod particular interesantă,

deoarece asigură fenomenul de incandescență (Fig. 14) al diverselor tipuri de insecte

emițătoare de lumină precum licuricii, peștii de Malacosteus care străbat mările întunecate

cu ajutorul luminii proprii, unele specii de calamari care îşi pot modifica luminiscența pentru

a se potrivi cu cea a lunii sau a soarelui etc.

Materialelor electroluminiscente (Fig 15) le corespunde o sursă de excitare sub

forma unui voltaj aplicat sau al unui câmp electric. Culoarea emisă de aceste materiale

depinde de nivelul de impuritate al materialului care formează ionii activi.

Electroluminiscentă materialelor este larg utilizată pentru a crea benzi şi panouri luminoase

de toate tipurile. Câteva exemple sunt panourile din polimeri care pot fi realizate în diverse

Figura 14. Meduza bioluminiscentă (http://www.zientzia.net/argazkia_ikusi.asp?Artik_kod=6302)

Figura 15.Fir electroluminiscent (Addington M.D., Schodek D.L., Smart Materials and New Technologies for architecture and designprofessions, ed. Architectural Press, UK, 2005)

13  

forme care totuși pot susține un câmp electric, şi alte materiale care pot fi utilizate ca

substrat precum sticla, ceramica şi masele plastice.

Un exemplu des folosit este lampa luminiscentă

care consumă puţină energie şi nu generează

căldură. Astfel realizează luminarea uniformă a

suprafeţei care apare la fel de intensă din toate

unghiurile şi neavând multe componente, nici nu se

sparg la fel de uşor.

Alte materiale/compuse emiţătoare de lumină

Aici putem menţiona tehnologiile fotovoltaice,

fibra optica, fototranzistorii care sunt similari în

sensul ca convertesc energia radiată din lumină în

curent. “Fibra optică (Fig. 16) este o fibră de sticlă sau plastic care transportă lumina de-a

lungul său folosindu-se de proprietaţile reflectorizante ale materialului din care este

constituit. Fibrele optice sunt utilizate in numeroase aplicaţii, pentru iluminat și

transportarea imaginii, permițând astfel vizualizarea în zonele înguste, iar unele fibre optice

proiectate special sunt utilizate în diversi senzori și laseri”[4]. Led-urile (diode emiţătoare de

lumină) sunt bazate pe inversul efectului fotovoltaic. Acesta este un semiconductor care

luminează când un curent electric îl traversează, proces opus celulei fotovoltaice.

Laserele reprezintă un mijloc important în

tehnologia de astăzi. Lumină laserului este creată

prin intermediul emisiei stimulate. Într-un laser, un

electron poate fi provocat să se deplaseze dintr-o

stare de energie în alta datorită unui input de

energie şi astfel să emită un foton de lumină. Există

multe tipuri de lasere care se bazează pe diferite

metode de excitare şi utilizează diferite materiale.

Astfel sunt lasere cu rubin (Fig. 17) , lasere cu gaz

şi altele, care au puterea diferită şi pot fi folosite

pentru tăierea diverselor materiale, în imprimante, în construcţii etc.

b) Materialele piezoelectrice (Fig. 18)

Efectul piezoelectric implică utilizarea unui material piezoelectric în care o forţă

mecanică aplicată produce o deformaţie care în schimb produce un curent electric sau

invers, un curent electric aplicat care cauzează o deformaţie mecanică în material care

Figura 17.Laser verde şi rubiniu. (http://partywarehouse.co.nz/zen/index.php?main_page=disco_lights_pw)

Figure 16. Tavan acoperit cu o “pânză” formată din mii de fire din fibră optică. (http://ilanel.posterous.com/delight-cloth-light-emitting-textile-comprise)

14  

poate fi folosită pentru generarea unei forţe. Acest efect

piezoelectric este utilizat în multe produce precum

microfoane şi boxe, sonerii, senzori, dispozitive de

comandă, reducătoare de vibraţii în general.

a) Aliaje cu memoria formei

Poate suna surprinzător dar, ramele de ochelarii

care se pot îndoi, stenturi medicale (tuburi artificiale)

care se folosesc pentru deschiderea arterelor,

microvalve şi diverse sisteme de acţionare împart

aceeaşi tehnologie. “Cercetări de dată recentă au arătat

că fenomenul pe care îl numim „memorie” nu este

caracteristic, în exclusivitate regnului animal. După ce s-

a vorbit despre o memorie a organelor din corpul uman,

despre memoria firului de nailon, despre păstrarea

îndelungată a amprentelor energetice, ca nişte

„semnături” ale diferitor corpuri, sau despre aşa-zisa

memorie a apei (sau mai corect a gheţii), iată că a venit

şi rândul sistemelor materiale să prezinte nu numai

fenomene de memorie termică sau mecanică ci chiar

şi„inteligenţă”[5]. Comportamentul acestor dispozitive se

bazează pe fenomenul de memorare a formei, care se

referă la abilitatea unui anumit material de reversabilitate

sau care-şi aduce aminte forma iniţială. Această stare

este dependentă de temperatură, astfel dacă un material poate fi modelat la o temperatură

înaltă şi apoi deformat dramatic la o temperatură joasă, acesta poate reveni la forma iniţială

când este expus la o temperatură ridicată sau prin acţiunea unui curent electric. Nichel-

titaniumul (NiTi) este utilizat în mod obişnuit în executarea aplicaţiilor memoratoare de

formă, dar şi alte tipuri de aliaje [6].

Datorită acestui efect de memorare a formei apare şi fenomenul de supraelasticitate,

care reprezintă capacitatea unui material de a suporta deformaţii elastice enorme, care pot

ajunge şi la de douăzeci de ori mai mari decât cele exercitate asupra oţelului uzual, dar pot

să revină la forma iniţială.

Un efort considerabil este direcţionat recent către tehnologizarea polimerilor care să

aibă aceleaşi efecte de memorare a formei (Fig. 19). Aplicaţiile sunt foarte multe, deoarece

Figura 18.Un nou tip de material piezoelectric are capacitatea de a converti 80% din energia cinetică în energie electrică. Acesta reprezintă un film cauciucat compus din silicon şi nanopanglici din zirconat de titaniu. (http://www.psfk.com/2010/01/princeton-university-creates-new-piezoelectric-material.html)

Figura 19.Corp de iluminat cu cordon memorator de formă. (http://metallurgyfordummies.com/389/)

15  

polimerii sunt uşor de fabricat în diverse forme. De exemplu, aplicaţiile medicale includ

dezvoltarea fibrelor polimerice care-şi memorează forma pentru a fi utilizate în operaţiile

chirurgicale pe post de noduri care se înnoadă singure.

3. Aplicaţii în arhitectură şi design ale materialelor inteligente

3.1 Sisteme şi elemente de control

În descrierea de mai sus am discutat despre abilităţile unice ale materialelor

inteligente de a acţiona local şi discret în timp real, astfel ştim cum funcţionează dar în

acelaşi timp trebuie să decidem când vrem aceste materiale să acţioneze şi cu ce scop.

Pentru a completa tipologia materialelor inteligente, putem adăuga acele materiale care se

comportă ca senzori sau dispozitive de comandă. Având rolul de senzor, un material

inteligent răspunde la schimbarea din mediul propriu prin generarea unui răspuns

perceptibil. Astfel un material termocromic poate fi folosit direct pe post de dispozitiv care

simte schimbarea de temperatură a mediului înconjurător în timp ce îşi schimbă culoarea.

Alte materiale, precum cristalele piezoelectrice, ar putea fi de asemenea folosite pe post de

element de comandă pentru trecerea unui curent electric prin material pentru a creea o

forţă.Mulţi senzori şi elemente de comandă se bazează pe folosirea materialelor inteligente.

Materialele inteligente pot avea multe forme şi lua multe roluri, precum senzori,

traductori şi dispozitive de comandă. De asemenea pentru a da un exemplu complet, ştim

că un simplu material termocromic îşi schimbă culoarea ca răspuns direct în urma

modificării temperaturi. O schimbare în culoarea materialului este astfel un semn al

schimbării temperaturii ambientale. În acelaşi timp aceste materiale termocromice îşi

schimbă culoarea la anumite nivele exacte de temperatură. Astfel culorile pot fi calibrate cu

niveluri de temperatură pentru a asigura un mecanism de măsurare a temperaturii, şi este

destul de uşor de a produce în mod vizual evaluarea temperaturii [2].

De multe ori asociem sistemele senzor-traductor-dispozitiv de comandă cu procesul

de control care ar putea fi de mai mult interes unui inginer decât unui designer, dar totuşi au

fost anumite experimente desfăşurate şi de cel din urmă. Ca exemplu reprezentativ este

Hiposuprafata Aegis realizată de arhitecţii de la dECOI, care utilizează un tip direct de

senzor de poziţie, care apoi converteşte acel semnal rezultat printr-un microregulator care

apoi începe să acţioneze o serie de mecanisme pneumatice. Astfel chiar dacă nu pare

mare lucru, este suficient pentru ca această suprafaţă să realizeze o anumită mişcare care

16  

corespunde cu cele ale corpului uman, devenind o suprafaţă aproape nervoasă (pg. 32).

Există multe tipuri de senzori şi traductori printre care menţionăm senzorii de lumină,

de sunet, termali, de umiditate, de poziţie, de proximitate, de mişcare, de atingere, chimici,

magnetici, de mediu, biosenzorii s.a.

3.2 Produse inteligente

Aplicaţiile materialelor inteligente sunt numeroase, iar printre acestea se numără:

a) Filmele polimerice care sunt foarte răspândite de la ambalaje care îşi schimbă

culoarea în lumină la filme redirectionale de imagine şi tuburi luminoase din filme.

b) Bare şi fibre polimerice utilizate în cabluri optice.

c) Cerneluri şi coloranţi utilizate în fabricarea produselor inteligente precum hârtia şi

textilele.

d) Tencuieli şi vopseluri inteligente într-o mare varietate de produse termocromice şi

fotocromice.

e) Sticla utilizată des în arhitectură şi design

numără mai multe tipuri de sticlă inteligentă:

Sticla electro-optica prin care se pot

produce pentru a crea “sticla încălzită”.

Sticla dicroică care prezintă

schimbări bruşte şi neaşteptate ale culorii,

depinzând de unghiul de vedere al privitorului sau

al luminii incidente. Această sticlă este acoperită

cu multiple straturi de metal-oxid cu diferite

proprietăţi optice, iar pe măsură ce lumina

străbate aceste straturi au loc efecte optice deosebite.

Sticla cu şabloane holografice a căror efecte optice sub forma unor modele de

lumină este incrisa în microstructura suprafeţei care direcţionează lumina prin

acestea (Fig. 20).

Alte tipuri de sticlă precum sticla fotocromica, antireflectorizantă etc

f) Textilele inteligente prezintă un potenţial uriaş în domeniul de design, în special

materialele din fire şi cele cu straturi flexibile. Aici putem descrie câteva tipuri:

Figura 20. Ecran de sticlă cu imagine holografică. (http://dvice.com/archives/2006/11/80inch-glass-panel-tv-might-be.php)

17  

Textile care sunt în legătură cu

lumina şi culoarea, acestea transmiţând sau

reflectând lumina sau radiaţiile.

Ţesături din fibră optică şi

electroluminiscente care au remarcabile

caracteristici vizuale.

Textile respirabile care sunt în

legătură cu porozitatea sau permeabilitatea.

Textile termocromice şi fotocromice

care îşi schimbă proprietăţile atunci când apare

un stimul exterior. Acestea totuşi tind să se

degradeze când sunt expuse radiaţiei ultraviolete

şi nu pot fi utilizate pe termen lung în exterior [7].

Textile care conţin materiale ce-şi schimbă starea de agregare, astfel putând

absorbi, depozita şi elibera cantităţi mari de energie sub forma căldurii latente.

3.3 Sisteme, ansamble şi componente inteligente

Una dintre cele mai evidente domenii pentru aplicarea materialelor inteligente este

arhitectura şi designul, unde avem diverse aplicaţii precum suprafeţele de sticlă, fie ele

ferestre sau pereţi cortină, materiale utilizate pentru faţade care sunt şi impresionante

vizual, mai ales prin tehnica de iluminare, dar au şi performanţe deosebite.

Faţada este întotdeauna bidirecţională, energia transferându-se simultan în ambele

direcţii. Arhitecţii şi inginerii rezolvă această problemă prin învelirea cu filme subţiri cu

proprietăţi de emisivitate redusă şi reflectivitate a luminii solare şi non-reflectivitate pentru

partea din interior. Materialele inteligente au fost imaginate pentru o tehnologie ideală care

să asigure toate funcţiunile unei super-fatade într-un mod simplu şi unitar.

Astfel Mike Davies a formulat teoria unui perete polivalent că fiind un înveliş subţire care

combină straturi de sticlă electrochimică, fotovoltaică şi conductibilă, de asemenea şi

radiatori termali, foi microporoase care permit fluxul gazos şi multe altele. Aceste straturi

asigură controlul transmiterii optice, a energiei termale, absorbţia termală şi controlul

câmpul vizual. Dezavantajul principal este costul relativ mare de energie, dar nu trebuie

neglijat faptul că faţada reprezintă semnătura vizuală a unei clădiri, fapt de mare interes

pentru arhitect.

Figura 21. Materialul luminiscent schoeller®-dynatec apare ca o structură 3D formată dintr-o reţea filigranatăşi lână care poate fi utilizată cu succes în designul interior. (http://www.news-messefrankfurt.com/techtextil/index.php?sprache=eng&start=0)

18  

Au fost dezvoltate diverse tipuri de faţade deosebite din punct de vedere estetic şi

funcţional dar cele mai interesante produse care poate pe viitor pot fi aplicate şi pentru

faţade au fost experimentate prin crearea unor pereţi puţin spus interactivi. Aici voi prezenta

două exemple: Peretele Aegis Hyposurface şi peretele de gheaţă “Ice”.

a) Peretele de gheaţă “Ice” dezvoltat de Klein Dytham Architecture and Toshio Iwai

reprezintă o instalaţie de 5x3.5 m de sticlă suspendată asemenea unei stalactite

(Fig. 21). “Senzorii infraroşii din spatele suprafeţei detectează prezenţa vizitatorului

de la 500 de milimetri distanţă, moment în care peretele interacţionează cu mişcările

corpului creând fluctuaţii. Senzorii transformă mişcările şi contactele în semnale

acustice şi optice care se desfăşoară sub forma unor modele inteligente, ca o flacăra

ce poate fi manipulată ce distribuie umbre electronice pe ecran” [8].

b) Peretele Hyposurface va fi discutat pe larg pe post de studiu de caz în finalul lucrării.

Aceste două suprafeţe îşi pot găsi diverse aplicaţii, în principal în domeniul

divertismentului, al spectacolului, putând fi prezente în spaţii generoase pentru a anima

atmosfera şi a-i conferii clădirii o aură modernă. Acest gen de suprafeţe experimentale

pot fi utilizate în cadrul centrelor SPA care prin jocurile de lumină şi semnalelor acustice

încântă vizitatorii şi oferă unicitate, atrăgând pe viitor alţi clienţi.

Figura 21.Peretele de gheaţă “Ice” dezvoltat de Klein Dytham Architecture and Toshio Iwai reprezintă o instalaţie de 5x3.5 m de sticlă suspendată asemenea unei stalactite. Senzorii infraroşii din spatele suprafeţei detectează prezenţa vizitatorului de la 500 de milimetri distanţă, moment în care peretele interacţionează cu mişcările corpului creând fluctuaţii. (http://createanddestroy.wordpress.com/2006/11/22/bloomberg-ice-marunouchi-tokyo/)

19  

3.4 Sisteme structurale

“Structura unei clădiri sau ansamblu se comportă precum un schelet uman, astfel

când sunt solicitate de forţe exterioare, acestea se deformează, se mişcă în diferite direcţii.

Aici apare noţiunea de structură inteligentă care poate avea capacitatea de a-şi monitoriza

starea de sănătate şi de a trimite alerte atunci când este în pericol. Astfel se propune

dezvoltarea “învelişului inteligent” care reprezintă o structură de suprafaţă cu capacitatea

de a simţi prin toate punctele sale, dar şi structuri cu senzori incorporaţi de detecţie şi

sisteme de analiză care vor monitoriza starea de sănătate a structurii”[9].

Cercetătorii din Japonia au introdus noi metode care pot preveni degradările şi

avariile structurale prin mijloace care utilizează tehnologiile de fibră optică, piezoelectricele,

magnetostrictivele, rezistenţă electrică, magnetoreologia şi electroreologia.

Desigur că multe dintre materialele, ansamblele şi metodele prezentate mai sus depăşesc bugetul impus pentru majoritatea construcţiilor şi a proiectelor de infrastructură, dar potenţialul acestora impune reformularea practicii de arhitectură şi design.

4. Nanotehnologia

Nanotehnologia este un domeniu ştiinţific încă aproape de propria naşterea, dar

totuşi un domeniu promiţător care priveşte un viitor luminos datorită potenţialului său de a

schimba lumea din jurul nostru. Un nanometru este a miliarda parte dintr-un metru, şi care

ne oferă posibilitatea de a crea dispozitive mai mici, mai ieftine, mai uşoare şi mai rapide

care pot executa operaţiuni complicate şi care utilizează mult mai puţin material şi consumă

mai puţin.

“Nanotehnologia se poate aplica în toate aspectele vieţii noastre, având un potenţial

crescut în domenii ca medicina, industria, comunicaţiile, transporturile şi mai ales

arhitectura. Utilizarea nanotehnologiei în arhitectură variază de la folosirea materialelor,

echipamentelor până la forme şi teorii de design.

Lucrând la scară nano, oamenii de ştiinţă creează noi intrumente, produse şi

tehnologii care se adresează celor mai mari provocări ale lumii, incluzând:

Curăţenia, securitatea şi disponibilitatea energetică

Rezistenţa, greutatea redusă şi durabilitatea materialelor

Dispozitive medicale şi medicamente care pot detecta şi trata bolile mult mai eficient

şi cu mai puţine efecte secundare

Iluminarea care utilizează o fracţiune de energie

20  

Senzori care detectează şi identifică agenţi chimici sau biologici periculoşi în aer

Tehnici de a curăţa chimicalele periculoase din mediu înconjurător” [10].

Multe produse care utilizează nanotehnologia

sunt deja disponibile iar posibilităţile viitoare par să

fie fără margini în diferitele domenii precum

biomedicina, computerele, energetica şi designul de

material. Scopul cercetărilor este de a aduce la

lumina posibilităţile de aplicare oferite de

nanomateriale într-un anumit sector şi de a examina

noile materiale din punctul de vedere al arhitecţilor,

designerilor de interior şi al designerilor în general.

Lumea materialelor ştiinţifice este martora unei

revoluţii în explorarea materiei la o scară redusă.

Particulele subatomice au fascinat lumea încă din

prima jumătate a secolului 20, iar acceleratoarele

care utilizează energie înaltă permit penetrarea

constituentelor particulelor subatomice.

Putem să ne imaginăm dispozitive mişcătoare

care sunt de 1000 de ori mai mici decât o bacterie, şi

maşinării complexe de mărimea unui virus. De fapt,

chiar virusul în sine reprezintă o maşinărie creată de

natură. Reducerea dimensiunii şi consecvenţa

explorării proprietăţilor este fără limită.

Nanoarhitectura este conversia arhitecturii

către revoluţia nano a secolului 21. Nanotehnologia

împreună cu arhitectura marchează stilul

nanoarhitectural, care este de fapt reprezentat de

utilizarea nanotehnologiei în arhitectură care

contribuie cu noi materiale, forme şi configuraţii ale

clădirilor. Arhitecţii şi designerii vor trebui să fie

deosebit de conştienţi în privinţa compoziţiei şi

consecinţelor care derivă din materialul ales. Astfel,

este foarte important ca designerii să fie informaţi în legătură cu descoperirile ştiinţifice.

Figura 22. Nanotuburile de carbon care reprezintă folii de grafit având grosimea de doar un atom care se formeazăîntr-un cilindru, sunt nu numai de 50 de ori mai rezistente decât oţelul şi de 10 ori mai uşoare, dar sunt şi transparente şi conductoare electric. (http://www.nanotechblog.org/page/27/)

Figure 23. Peri adunaţi în jurul unei sfere de polistiren. (http://nanoscale-materials-and-nanotechnolog.blogspot.com/search)

21  

Astazi designerii au fost chiar inspiraţi de nanotehnologie din punct de vedere artistic în

acest caz, creând nano-arta (Fig.23). Un domeniu de design care va fi influenţat de

nanotehnologie este mediul inteligent. Aici, nanosenzorii încastraţi vor produce recepţia ca

răspuns exact al aspectelor arhitecturale. De vreme ce arhitectura inteligentă va avea stări

schimbătoare şi o comunicare greoaie, arhitecţii se vor concentra pe relaţii şi pe aspectele

şi formele de design din faza de creaţie. Este destul de posibil ca ambele, adică formele si

relaţiile dintre ele, să producă regula unui sistem după care spaţiile arhitecturale inteligente

vor funcţiona.

Materialele minune Nanotech au potenţialul de a revoluţiona ce şi cum vom construi.

Într-o bună zi nanotuburile de carbon şi alte nanomateriale vor transforma radical paleta de

materiale, astfel încât folii de grosimea hârtiei vor putea susţine greutatea unei întregi

clădiri. Cercetări concrete în acest domeniu au fost efectuate de către doi cercetători de

origine rusă, Andre Geim şi Konstantin Novoselov, distinşi cu premiul Nobel în anul 2010

pentru pentru lucrările lor revoluţionare asupra grafenului .

Nanotuburile de carbon (Fig.22) care reprezintă folii de grafit având grosimea de

doar un atom care se formează într-un cilindru, sunt nu numai de 50 de ori mai rezistente

decât oţelul şi de 10 ori mai uşoare, dar sunt şi transparente şi conductoare electric.

Nanotuburile beneficiază deja de sute de aplicaţii, de exemplu sunt folosite în armarea

betonului şi distribuirea medicamentaţiei către celulele individuale. Alte câteva exemple

care sunt în acelaşi timp şi aşteptări ale viitorului apropiat sunt nanocompozitele

consolidate ale oţelului, betonului, sticlei şi maselor plastice care vor îmbunătăţi

performanţele, durabilitatea şi media de rezistenţă la greutate ale acestor materiale. Sticla

nano-armata poate fi utilizată în curând şi pe post de închidere dar şi de structură.

Cercetările în derulare care vor apăra vehiculele armatei împotriva bombelor, folosind

nanofibre din policarbonat armat, pot fi aplicabile suprafeţelor vitrate ale clădirilor.

Funcţiile nano ale materialelor au fost utilizate prea puţin sau chiar deloc în designul

interior. Spaţiile interioare necesită optimizare prin utilizarea strategică a nanosuprafetelor

ţinând cont de principiile estetice, economice şi ecologice. Îmbunătăţirea confortului şi

eficacitatea costului trebuie să meargă mână în mână. Estimarea costurilor ar trebui să ţină

cont nu numai de cheltuială iniţială dar şi de costurile următoare, care se reduc

considerabil.

Unul din studiile de caz prezente în această lucrare va consta în aplicarea

nanotehnologiei, in particular nanotehnologia “verde” în cadrul designului interior al unui

salon de spital.

22  

5. Energia: Comportament, Fenomen şi Mediu

Atunci când alegem un material, în acelaşi timp alegem şi modul acestuia de a

interacţiona cu diferite tipuri de energii stimulatoare, acesta fiind adevărat şi pentru acele

materiale pe care doar vrem să le admirăm, de exemplu sculpturile. Ca rezultat, nici o

discuţie despre materiale nu poate fi completă fără o înţelegere a energiei.

Conceptual, toate formele de energie pot fi împărţite în două clase:

Energia potenţială – energie înmagazinată care “poate curge”. Energia care este

depozitată prin calitatea poziţiei, îndoirii, întinderii, compresiunii, combinării chimice.

Energia cinetică – energie care “curge”. Energia mişcării care se schimbă de la o

entitate cu potenţial înalt la o entitate cu potenţial scăzut.

Între aceste două clase, energia poate lua multe forme şi fiecare formă este

caracterizată printr-o variabilă fundamentală care devine folositoare ca energie numai

atunci când diferenţa intră în joc.

În completare, voi face câteva menţiuni legate de termodinamică: termodinamica

descrie acea ramură a fizicii care se concentrează asupra condiţiilor sistemelor de

materiale şi cauzele vreunei schimbări în acele condiţii.

De asemenea, introducem conceptul de graniţă ca comportament pentru a înţelege

termodinamica materialelor. Graniţele termodinamice nu sunt lucruri eligibile şi tangibile,

dar în schimb sunt zone de activitate, în principal invizibile. În această zonă de activitate au

loc trasnsferuri şi schimburi de energie, şi este de asemenea locul unde activitatea lucrează

asupra mediului. În cadrul unui sistem termodinamic, această graniţă apare ca fiind o

discontinuitate sau o limită, cel puţin în cazul unei diagrame, dar fizic acesta este locul unde

are loc conexiunea intermediară între două stări. Toate schimbările au loc în cadrul graniţei.

Graniţa funcţionează ca zonă de tranziţie fundamentală pentru a intermedia schimbarea

între două sau mai multe stări variabile. De exemplu, când o masă de aer cald este

adiacentă unei mase de aer rece, la fel ca în masa de aer cald, fiecare din aceste mase vor

avea o temperatură şi presiune uşor de distins.

Aşa cum înţelegerea termodinamicii ne ajută să înţelegem rolul materialelor într-un

câmp de energie, atunci clarificarea noţiunii de graniţă ne poate ajuta să definim şi să

creăm medii energetice [11]. De exemplu, pentru a introduce lumina zilei în interiorul unei

clădiri, arhitecţii de obicei schimbă orientarea faţadelor şi măresc suprafaţa vitrată. Totuşi

23  

lumina are un comportament la scară micro, şi aceleaşi rezultate pot fi obţinute prin

schimbări microscopice în condiţionarea suprafeţei ca acelea care au loc acum prin

schimbări majore în cadul clădirii. Luând în considerare scara în noua definiţie a graniţei ca

zonă de tranziţie, putem începe să recunoaştem ca mediile energetice pot apărea şi

dispărea în locaţii multiple şi fiecare va marca o stare unică şi singulară. Mediul nostru

înconjurător nu este atât de omogen pe cât presupunem, ba chiar reprezintă o colecţie

tranzitorie a multiplelor şi diferitelor comportamente aflate între graniţe.

6. Reconceptualizarea mediului uman

Interiorul unei clădiri sau

încăperi în general este caracterizat

printr-un mediu singular şi stabil care

poate fi optimizat prin menţinerea

unor condiţii ideale. Într-adevăr, unul

din cele mai populare modele ale

mediului interior “perfect” este cel al

unei capsule spaţiale. Mediul exterior

este considerat ostil, iar acest mediu

interior deosebit de controlat poate

îndeplini acest container ideal pentru

om.

Această caracterizare a

mediului interior ne este cunoscut ca

analogia unui sistem termal în care

interiorul este materialul sistemului,

anvelopa clădirii este limita iar

exteriorul reprezintă împrejurimile.

De fapt se ajunge la concluzia ca

materialul sistemului este corpul uman, limita este reprezentată de schimburile de energie

ale corpului, iar mediul înconjurător este imediat adiacent corpului uman.

Designul unei incinte închise nu este designul unui mediu. Toate mediile reprezintă

Figura 24. Comparaţieîntre graniţa imaginată de arhitect faţă de cea a unui fizician. În imaginea de mai sus sunt ilustrate graniţele fizice considerate tipice societăţii de azi, iar mai jos este prezentată graniţa stratului de convecţie ce se ridică de pe contururile unei persoane.

(Addington M.D., Schodek D.L., Smart Materials and New Technologies for architecture and designprofessions, ed. Architectural Press, UK, 2005)

 

24  

câmpuri de energie stimulatoare care pot produce schimburi de căldură, apariţia luminii sau

recepţia sunetului. Decât să caracterizăm un întreg mediu ca reprezentat de o mărime a

temperaturii, sau un nivel constant de iluminare, vom defini mediul doar prin tranzacţiile sau

schimburile sale de energie de-a lungul graniţelor, incluzând cele ale corpului uman.

Această abordare este consistentă cu înţelegerea actuală a sistemului senzorial al corpului

uman. Fie că este vorba de caracteristicile termale, optice sau aurale, simţurile corpului

uman nu răspund condiţiilor existente de temperatură, iluminare etc, dar mai degrabă

răspund ratei de schimbare a energiei de-a lungul unei graniţe (Fig. 24). De exemplu,

senzaţia de frig nu reprezintă un mediu la o temperatură scăzută, ci mai degrabă ne indică

faptul că rata de schimb a transferului de energie termală dintre mediu şi corpul uman este

în creştere, iar temperatura poate să fie sau poate să nu fie unul dintre contribuitorii la

această creştere [12]. În mod esenţial, corpul uman se simte pe el însuşi prin intermediul

acestei reacţii la mediul înconjurător, nu simte pur şi simplu mediul. Acesta lume reală

omniprezentă care ne este atât de familiară prin senzaţii, nu este de fapt ceea ce pare.

6.1 Mediul termal

Deci ce este atunci mediul termal, dacă

nu este reprezentat pur şi simplu de temperatura

înconjurătoare? Chiar şi într-o încăpere închisă

în care aerul pare perfect omogen şi static, vom

fi de fapt înconjuraţi de multiple comportamente

termale – multe tipuri de transferuri de căldură,

fluxuri laminare şi turbulente, stratificări de

temperatură si densitate, fluctuaţii de presiune –

toate simultane. Mecanismul termal al corpului

uman este chiar mai complex decât cel al unei

încăperi.

Scopul unui arhitect sau designer este de a lua toate măsurile pentru a asigura

sănătatea, bunăstarea şi buna dispoziţie a corpului uman. Corpul uman are capacitatea de

a-şi menţine sănătatea proprie într-o măsură destul de mare, chiar dacă temperatura

periferică a pielli poate varia de la 10 la 40 grade celsius şi totuşi fără consecinţe grave.

Receptorii pielii răspund celor două clase ale stimulilor de mediu, energia mecanică şi

electromagnetică. Termoreceptorii nu simt deloc temperatura ambientală, mai degrabă

Figure 25. Mediul termal dintr-o încăpere diagnosticat cu ajutorul unui scanner termal 3D. (http://www.hitachi-pt.com/products/ac/building_system/datacenter/diagnosis_heat.html)

25  

răspund diferenţei dintre temperatura pielii şi împrejurimi. Temperatura pielii reprezintă una

dintre cele mai variabile răspunsuri termo-regulatoare ale corpului uman, şi deci putem

presupune ca diferenţa se comută încontinuu. Putem spune că devenim conştienţi de

împrejurimi când apare o diferenţă în “diferenţă”. Corpul uman nu este un termometru, dar

reprezintă cea mai comună entitate de schimbare de căldură în cadrul unei clădiri [13].

Temperaturile de suprafaţă ale unei clădiri, în particular cele orientate spre exterior

precum pereţii, ferestrele, acoperişurile şi pardoselile, sunt aproape tot timpul diferite faţă

de temperatura ambientală a aerului, astfel producând fluxuri de plutire de-a lungul

suprafeţelor. Mediul termal de interior, decât să fie o stare delimitată singulară, reprezintă

de fapt o colecţie vastă de stări, fiecare având limite sale. Sistemele de încălzire, ventilare

şi condiţionare sunt proiectate în relaţie cu scara clădirii, dar regimul termal operează la

scări mult mai mici. Răspunsul ideal se petrece la limită, iar scara este comportamentul.

Tehnologiile şi materialele inteligente, datorită scării lor reduse, într-un bun final vor asigura

o acţiune locală şi directă care ne va permite să proiectăm mai degrabă un mediu termal

decât unul care reduce la zero împrejurimile.

6.2 Mediul luminos

Multe dintre proprietăţile materialelor care interacţionează cu lumina sunt extrinsece

în alte condiţii decât compoziţia moleculară a materialului care ar afecta proprietăţile.

Factorul de reflexie, de absorbţie şi transmitere fac şi ele parte din acesta categorie.

“Soarele este sursa primară de lumină a noastră, şi în acelaşi timp stabileşte

standardul de comparaţie pentru sursele de lumină artificiale. Toate obiectele emit radiaţii,

dar în porţiuni diferite ale spectrului. Deşi, vorbim despre culori ca şi cum ar aparţine

obiectelor, de fapt ele aparţin numai luminii. Toate suprafeţele sunt subtractive, adică ele

pot doar să sustragă energia şi culoarea din lumină, nu să o adauge. Putem descrie

culoarea surselor şi culoarea reflectată a obiectelor prin trei cantităţi: energie, lungime de

undă şi lărgime de bandă.

Dacă luminozitatea singură este responsabilă pentru determinarea locaţiei unui

obiect, avem posibilitatea de a crea articulaţii vizuale ale unei suprafeţe care nu este

prezentă, dar şi vice-versa. Dacă doar culoarea este responsabilă pentru recunoaşterea

obiectelor, atunci obiecte similare pot fi diferenţiate pe viitor de un plan de utilizare a

culorilor. Putem avea posibilitatea de a proiecta modalitatea de a vizualiza şi interpreta

informaţia, în comparaţie cu doar proiectarea obiectelor care se află în faţa noastră” [14].

26  

Producerea luminii artificiale este cel mai ineficient proces în cadrul unei clădirii, şi

astfel se întrevăd posibilităţi de înlocuire cu dispozitive fluorescenţe, care sunt de cinci ori

mai eficiente decât cele incandescente şi lămpi cu descărcare de intensitate mare (HID),

care sunt de două ori mai eficiente decât mijloacele fluorescente. Materialele inteligente pot

avea un impact major asupra economisirii energiei, în special prin sistemul pe care îl pot

forma.

6.3 Mediul acustic

Sunetul, care este produs de către pulsaţii de presiune într-un mediu fluid, este

transmis prin convecţie. Ca şi lumina, sunetul este o energie termală care poate fi

caracterizată şi printr-un comportament de undă. Sunetul este produs prin propagarea

energiei mecanice (cinetice) printr-un mediu elastic prin vibrarea moleculelor mediului.

Înlocuind forma geometrică ca determinantă a designului acustic, materialele au

devenit un factor important. Spaţiile interioare, în cazul în care nu sunt prevăzute cu calităţi

toatal absorbante, vor avea mai tot timpul reflecţii difuze.Acestea vor conferi forma

sunetului, dar vor şi creşte nivelul sunetului ambiental al încăperii. Gradul de absorbţie al

materialelor va determina în final ambientul său nivelul sunetului de fundal.

O caracteristică în care designeri sunt interesaţi este cum spaţializează urechea

umană sunetul, deoarece o mare parte a conştientizării spaţiului din jurul nostru provine din

stimuli non-vizuali. Fără o reacţie acustică din partea împrejurimilor nu suntem capabili de a

ne plasa spaţial într-o încăpere, chiar dacă pereţii acesteia sunt clar definiţi vizual. Mulţi

designerii de instalaţii experimentează cu manipularea acustică, creând spaţii acolo unde

lipsesc şi direcţionând localizarea sunetului după voinţă.

Materialele inteligente, în formă piezoelectrică, joacă deja un rol important în

designul acustic, dar potenţialul de a proiecta mediul acustic, ca şi cel termal şi luminos, în

mod direct poate fi cea mai provocatoare aplicaţie a materialelor inteligente în design.

În continuare va fi prezentat mediul inteligent, în particular cel determinat de inteligenţa

artificială care dă naştere conceptului de emergenţa.

27  

6.4 Mediul inteligent determinat de emergenţă

Emergenţa este strâns corelată cu biologia evoluţionară, inteligenţa artificială, teoria

complexităţii şi cibernetică. Una din cele mai simple şi mai comune definiţii ale emergenţei

este aceea de sumum al proprietatiilor unui sistem care nu pot fi deduse din componentele

acestuia – ceva mai mult decât suma tuturor părţilor. O definiţie mai riguroasă, mai

ştiinţifică, este aceea că emergenţa se referă la studiul producerii formelor şi la studiul

sistemelor naturale care au o complexitate ireductibilă (Fig. 26), dar şi la aparatul

matematic necesar pentru a modela asemenea procese într-un mediu computaţional.

Pentru a folosi cuvinte mai simple, putem spune că, pentru ca arhitectura să poată

beneficia de ideile emergenţei, trebuie să căutăm principiile şi dinamica organizării şi

interacţiei, legile matematice pe care sistemele naturale le urmează şi care pot fi utilizate la

sistemele construite artificial.

Deşi matematica a jucat un rol vital în arhitectură încă de la începuturi, se simte

nevoia unei abordări matematice mai avansate în arhitectura curentă. Acest lucru este

datorat: 1) eliberarea de sub dominarea geometriei ortogonale necesită o precizie mai mare

în ceea ce priveşte interfaţa dintre definiţia arhitecturală a formei şi procesele constructive

generate de computer; 2) proiectul ingineresc pentru geometriile complexe trebuie să aibă

un fundament matematic solid.

Forma şi comportamentul sunt rezultatul proceselor ce au loc în sistemele complexe.

Procesele produc, elaborează şi menţin forma sistemelor naturale, şi aceste procese sunt

cele care includ schimburi dinamice cu mediul înconjurător. Există modele generice în

procesul de autogenerare al formelor, şi în formele însele. Geometria joacă atât un rol local

cât şi unul global în dinamica interrelaţionată a modelelor şi a formelor în morfogeneză

(crearea de forme care evoluează în timp şi spaţiu) autoorganizata.

Formele îşi menţin continutatea şi integritatea prin schimbarea aspectului lor, dar şi

Figura 26. Pavilionul Oceanic proiectat de Emergent Architecture şi Kokkugia ca propunere pentru expoziţia Yeosu 2012 din Korea, reprezintă un exemplu al aplicării emergenţei în arhitectură. Această structură celebrează oceanul ca fiinţă plină de viaţăşi co-existenţa culturii umane şi a ecosistemelui oceanic. Construcţia se bazează pe conglomerarea de bule din membrana moale îmbinate prin intermediul unui fuzelaj-coca.

28  

al comportamentului, şi prin iteraţii continue desfăşurate de-a lungul mai multor generaţii.

Formele pot fi găsite ca manifestare în orice populaţie, şi acolo unde apare o comunicare

efectivă între forme, apare un comportament colectiv şi implicit inteligenţa. Sistemele din

care reiese o formă sunt menţinute de către fluxul de energie şi informativ din sistem.

Modelul de curgere are variaţii constante ajustate să menţină echilibrul prin aşa numitul

efect de “feedback” cu mediul înconjurător. Evoluţia naturală nu este un sistem individual,

dimpotrivă, reprezintă mai multe sisteme care colaborează şi " co- evoluează ” cu o

autonomie parţială şi cu o anumită interacţiune între ele. O formă emergent întreagă poate

fi o forma a altui sistem emergent de nivel mai înalt, iar ceea ce numim proces pentru un

sistem, pentru celalat poate reprezenta mediul înconjurător [15].

Aparatul matematic la care face referire teoria emergenţei este unul destul de

complicat şi cu siguranţă nu îşi are locul aici. Cu toate acestea, ideile principale sunt cele

exprimate deja în această lucrare. Nu putem trece însă mai departe fără să amintim măcar

câteva dintre numele teoriilor care stau la baza emergenţei: teoriile proceselor şi ale

formelor, modele de comportament şi autoorganizare, geometrie şi morfogeneză, dinamica

diferenţierii şi a integrării, teoria sistemelor, teoria complexităţii, genetic comportamentului

colectiv etc.

Emergenţa este de o importanţă monumentală pentru arhitectură, necesitând o

reviziure substanţială în modul în care realizăm design-ul (Fig. 27). Putem folosi modelele

matematice menţionate mai sus pentru a genera design-uri, forme şi structuri evolutive în

procesele morfogenetice în cadrul mediilor computaţionale. Criteriile natural pentru

selectarea “celui mai bun” pot fi dezvoltate într-o manieră necesară pentru a corespunde

cerinţelor de performanţă arhitecturală, incluzând aici şi cerinţele de integritate structurală.

Figure 27. Acoperirea Curţii Principale a British Museum, Londra. Exemplu de arhitectură emergentă rezultat din proiectarea unei suprafeţe complexe (imagine dreapta) în cadrul unui experiment al Genr8. (www.courses.arch.hku.hk)

29  

Strategiile de design nu sunt cu adevărat revoluţionare dacă nu includ iteraţii ale modelării

fizice (interacţii ale “genotipului” cu “fenotipul”), încorporând efecte de autoorganizare a

materiei, acolo unde nanotehnologia (subiect abordat în capitolul 4 al lucrării) poate juca un

rol vital.

Logică emergenţei ne cere să

recunoaştem că totuşi, clădirile au un timp

de viaţă, de cel puţin câteva decenii în

mod normal, şi că pe întreg parcursul

vieţii lor trebuie să menţină un sistem

complex de energie şi sisteme de

materiale. La sfârşitul acestei vieţi, aceste

locuinţe trebuie dezasamblate şi materia

fizică refolosită. Sistemul mecanic hibrid

cu procesor central folosit în prezent

limitează potenţialul unei locuinţe

”inteligente”. Comportamentul inteligent al clădirilor individuale poate fi mult îmbunătăţit

dacă se va trece la un comportament colectiv al sistemelor distribuite.

Trebuie să extindem această gândire dincolo de răspunsul oricărui sistem individual

la mediul înconjurător. Fiecare clădire este parte a mediului înconjurător pentru vecinii săi;

rezultă că inteligenţa urbană individuală poate fi atinsă prin extinderea comunicării de date

între sistemele de clădiri învecinate. Infrastructura de transport urban trebuie să fie

organizată pentru a avea sisteme de răspuns similar, nu numai pentru a controla mediul

intern al staţiilor de autobuz sau metrou, dar şi pentru a reuşi să răspundă fluctuaţiilor

traficului de călători. Dacă vom reuşi să facem o legătură între sistemele de infrastructură şi

grupurile de clădiri inteligenţe vom reuşi să ducem gradul de emergenţă la un nivel

superior.

Ne aflăm la începutul unei schimbări sistematice, de la design-ul şi producerea

clădirilor individuale la o ecologie în care design-urile revoluţionare au o inteligenţă

suficientă pentru a se adapta şi a comunica, şi din care vor rezulta în final oraşele

“inteligente”. Un exemplu reprezentativ al aplicarii energentei este în cazul „Proiectului

Venus”, numit utopic de unii critici. Acesta susţine un plan de acţiune durabil care propune

schimbarea socială către pace şi capacitatea de a se susţine. Soluţiile propuse sunt

revoluţionare din punct de vedere arhitectural, urbanistic, ecologic şi economic.

Figura 28. Rampa din cadrul clădirii parlamentului German Reichstag. Exemplu de arhitectură emergentă. (http://archide.wordpress.com/2008/11/12/reichstag-german-parliament-by-foster-and-partners-berlin-germany/)

30  

III. STUDII DE CAZ

1. Nanoarhitectura aplicată în săli de tratament

Nanotehnologia va ajuta arhitecţii să realizeze proiecte şi facilităţi pentru spitale mult

îmbunătăţite pentru beneficiul societăţii şi al sănătăţii publice. Arhitectura de sănătate va fi

optimizată din punct de vedere estetic, economic şi ecologic.

Funcţii precum modul de lucru eficient, siguranţa, igiena şi întreţinerea fără costuri

mari, continuă să fie prioritare când e vorba de design. Factorul de cost este foarte

important nu doar în timpul investiţiei ci şi după aceasta. În acelaşi timp, nici aspectul

ecologic nu trebuie ignorat. În ziua de astăzi, multe nano-suprafete pot fi folosite pentru a

crea un mediu inteligent şi uşor de curăţat în cadrul spitalelor. Când facilităţile de sănătate

beneficiază de o reabilitare, toate opţiunile

ar trebui luate în considerare. Utilizarea

nano-suprafetelor reduce costurile,

economiseşte resurse precum apa şi

energie, şi nu în ultimul rând sporeşte

calitatea vieţii pacienţilor dar şi a angajaţilor.

În ultima vreme există o preocupare

crescută în legătură cu răspândirea în

spitale a super-gandacilor, iar trusturile de

sănătate încearcă să găsească noi

modalităţi de a menţine standardele de

igienă în spitale. Aceleaşi preocupări se

regăsesc şi în industria alimentară şi

farmaceutică.

Vopselurile nano-tehnologice pentru pereţi, tavane şi diverse suprafeţe ar putea fi

folosite pentru a distruge super-gandacii din spitale atunci când luminile fluorescente sunt

aprinse (Fig. 29). De asemenea unităţile pentru îngrijirea copiilor, centrele de tratament dar

şi grupurile sanitare domestice ar beneficia de un bun control al igienei. În toate aceste

locuri, igiena de suprafaţă ar putea fi îmbunătăţită prin acţiunea luminii fluorescente asupra

suprafeţelor catalitice, cum sunt vopselurile care conţin nanotitaniu. Acestea ar încetini

contaminarea şi reduce costurile de întreţinere [16].

Figura 29. Ilustraţie a procesului de igienizare prin aplicarea nanotehnologiei verde, care are ca scop producerea de nano materiale şi produse care nu dăunează mediului înconjurător sau sănătăţii omului, şi care vor oferi soluţii în rezolvarea problemelor legate de mediu. (http://bertmaes.wordpress.com/2009/07/15/part-2-green-technology/)

31  

O nouă abordare a lansării nanotehnologiei în materialele textile, care reprezintă o

preocupare majoră a sănătăţii publice, este reducerea răspândirii germenilor rezistenţi la

medicaţie, precum infecţiile cu MRSA (Methicillin-resistant Staphylococcus aureus). Un

factor important din cazul problemei MRSA este rezultat din folosirea textilelor

convenţionale precum halatele, perdelele, aşternuturile şi feţele de pernă din cadrul

spitalelor. Ca rezultat sterilitatea mediului spitalicesc reprezintă o preocupare majoră. Este

plănuită dezvoltarea industriei fabricării textilelor nanoderivate care vor ajuta spitalele în

lupta lor împotriva MRSA.

Spitalul şi igiena merg mână în mână. Aspectul igienei se adresează prin funcţiile

antibacteriene. Este foarte folositor ca toate întrerupatoarele, butoanele de atenţionare,

mânerele şi suprafeţele de gresie şi faianţă să beneficieze de un strat antibacterian care în

acelaşi timp să nu fie lipicios (Fig. 30). Membrana protectoare anti-bacteriană omoară

bacteria iar suprafaţa nelipicioasă asigură ca bacteria distrusă să nu formeaza un bio-film,

care ar face procesul reversibil. De asemenea aceste materialele pot contribui şi la

creearea unui mediu confortabil, dar mai ales sigur. Toate obiectele şi instalaţiile sanitare

sunt echipate cu o suprafaţa nelipicioasăşi usor de curăţat care uşurează procesul de

igienizare. Datorită suprafeţei hidrofobă, murdaria nu se lipeşte uşor şi de asemenea este şi

rezistentă la zgârieturi. Suprafaţa meselor şi garniturile sunt de asemenea rezistente la

zgârieturi şi anti-amprente. Toate aceste calităţi sunt bine venite şi în cadrul centrelor de

tratament de tip spa şi balneoclimaterice, care utilizează ape de izvor iodurate,

clorurosodice, calcice, magnezice şi sulfuroase şi care în timp pot degrada obiectele

sanitare şi instalaţiile.

Textilele pot servi de asemenea la purificarea aerului şi asigurarea unei atmosfere

Figura 30. Saloane de spital. Nanotehnologia va ajuta arhitecţii să realizeze proiecte şi facilităţi pentru spitale mult îmbunătăţite pentru beneficiul societăţii şi al sănătăţii publice. Funcţii precum modul de lucru eficient, siguranţa, igiena şi întreţinerea fără costuri mari, continuă să fie prioritare când e vorba de design. (http://www.niagarahealth.on.ca/construction/new-health-care-complex/)

32  

confortabile la care pot contribui vopselurile, perdelele, pernele de scaun şi alte

elemente.Mirosurile deranjante pot fi descompuse chimic fără probleme, dar şi cataliza

oxidativă, mirosuri şi poluanţi precum nicotina şi formaldehida sunt eliminaţi în câteva ore,

mai ales că acestea sunt cauzele altor efecte asupra pacienţilor precum alergii, lăcrimare,

migrene.

În cadrul spitalului pot fi folosite suprafeţe vitrate care se curăţă singure, asigurând

astfel vederi clare. Lumina UV provoacă o reacţie foto catalitică care descompune murdăria

cu ajutorul bioxidului de titaniu. Datorită faptului că este o suprafaţă hidrofilă, ploaia nu

produce picături pe geam ci pelicule de apă care curăţă şi ce reziduri au mai rămas.

Intervalele de curăţare se pot mări semnificativ. Ferestrele electro-cromatice pot întuneca

lumina din cameră în mod eficient şi prietenos printr-o singură comutare, în contrast cu

ferestrele eletro-cromatice tradiţionale care necesită curent continuu. Astfel cu o singură

comutare a întrerupătorului, fereastra optimizată este întunecată şi rămâne în acest stadiu

pana cand o noua comutare o transforma din nou intr-o fereastra transparenta. până când

o nouă comutare o transformă din nou într-o fereastră transparentă. Ferestrele foto-

cromatice care se întuneca odată ce soarele apune, sunt folositoare pe partea sudică a

clădirilor pentru a proteja pacienţii care sunt imobilizaţi în pat de lumină orbitoare şi pentru a

asigura o atmosferă comfortabilă. Ambele ferestre, electro şi foto-cromatice întunecă

cameră dar permite pacientului de a vedea afară [16].

Figure 31. Saloane de tratament SPA. Proprietăţile nano-suprafeţelor antibacteriene, uşor de curăţat, hidrofobe şi antizgârieturi crează un mediu inteligent şi sunt bine venite şi în cadrul centrelor de tratament de tip spa şi balneoclimaterice, care utilizează ape de izvor iodurate, clorurosodice, calcice, magnezice şi sulfuroase şi care în timp pot degrada obiectele sanitare şi instalaţiile.Utilizarea nano-suprafeţelor reduce costurile, economiseşte resurse precum apa şi energia, şi nu în ultimul rând sporeşte calitatea vieţii pacienţilor dar şi a angajaţilor. (http://www.la2day.com/health_beauty)

33  

2. Peretele interactiv Aegis Hyposurface

Aegis Hyposurface este un proiect dezvoltat de dECOI destinat comunicării, proiectat în

principal de către Mark Goulthorpe în colaborare cu o multi-disciplinara echipă formată din

arhitecţi, ingineri, matematicieni şi programatori. Acest proiect a fost creat cu ocazia unei

competiţii de artă interactivă, iar lucrarea câştigătoare urma să fie expusă în foyerul

Teatrului Birmingham Hippodrome (Fig. 32).

Hyposurface este primul sistem de afişaj din

lume în care suprafaţă ecranului se mişcă în

mod fizic. Suprafaţa se comportă precum un

lichid precis controlabil, astfel creând valuri,

modele, logouri chiar şi text care iese din ecran

şi dispare în mod continuu în cadrul acestei

suprafeţe dinamice. Ochiul omului este atras de

către mişcare şi astfel conferă un mare avantaj

acestei suprafeţe în comparaţie cu alte sisteme

de afişaj.

Precum un dispozitiv digital, orice semnal

(sunet, mişcare, internet etc) poate fi conectat

automat cu un rezultat (logo, model, text etc),

oferind o maximă interactivitate cu publicul.

Suprafaţă peretelui Hyposurface poate avea

orice dimensiune deoarece este format din

module de suprafeţe metalice conectate la un

sistem de control computerizat şi un sistem de

896 de pistoane pneumatice (Fig. 33). Sistemul

electronic are rolul de a transminte extrem de

rapid informaţiile suprafeţelor acţionând

pistoanele pentru a deforma suprafaţă

complexă 3D de metal şi cauciucîn sincronizare

cu un spectaculos joc de lumini inclus.

Figura32. Hyposurface a fost creată cu ocaziaunei competiţii de artă interactivă care avea cascop transpunerea acţiunilor din interior (acteleteatrale) către exterior, iar lucrarea urma să fieexpusă în foyerul Teatrului BirminghamHippodrome. (http://www.hyposurface.org/)

Figura 33. Suprafaţa peretelui Hyposurface poate avea orice dimensiune deoarece este format din module de suprafeţe metalice conectate la un sistem de control computerizat şi un sistem de 896 de pistoane pneumatice. (http://www.hyposurface.org/)

34  

Pistoanele pot crea forme în relief de aproximativ 60 de cm şi pot ajunge la o viteză de

deplasare de până la 100Km/h.

Interfaţa sistemului este prietenoasă şi conectează Hyposurface direct la mouse-ul

utilizatorului care poate coregrafia secvenţele de mişcare ale afişajului în timp real.

Costurile sistemului de afişaj sunt destul de mari, iar montarea este realizată sub

îndrumarea unui specialist [17].

Peretele Hyposurface este în sine un organism, care răspunde, impresionează şi apare

organic ca natura, oferind nesfârşite posibilităţi de manifestare (Fig. 34). Acesta poate

transforma orice spaţiu într-o experienţă de neuitat, în special pentru faptul că poate fi

montat pe atât pe verticală cât şi pe orizontală, creând tavane sau pereţi dinamici.Datorită

acestor multiple calităţi, utilizările suprafei Hyposurface pot începe de la simple afişaje în

holuri şi foyere clădirilor (Mall-uri, Centre de frumuseţe, Clădiri de birouri etc) la camere de

jocuri asemenea unui întreg Hypo-spatiu. Potenţialul cel mai ridicat al acestui afişaj este în

publicitate şi marketing, în special datorită caracterului de „neuitat” al Hyposurface.

Această piesă marchează tranziţia de la spaţiul autoplastic (determinat) către cel

aloplastic (interactiv, nedeterminat), o nouă specie de arhitectură reciprocă. Nu puţini sunt

de acord cu această afirmaţie, dovada fiind numeroasele premii pe care le-a strâns în

decursul anilor şi expoziţiile la care a participat din anul 2000 încoace.

Figura 34. Sistemul electronic are rolul de a transminte extrem de rapid informaţiile suprafeţelor acţionând pistoanele pentru a deforma suprafaţa complexă 3D de metal şi cauciucîn sincronizare cu un spectaculos joc de lumini inclus. Pistoanele pot crea forme în relief de aproximativ 60 de cm şi pot ajunge la o viteză de deplasare de până la 100Km/h. (http://www.hyposurface.org/)

35  

3. Viaţa artificială în arhitectură

“Inteligenţa artificială, care poate fi modelată prin simulare pe calculator, implică cinci

caracteristici de bază: 1-senzitivitatea; 2-impresionabilitatea (memorie); 3-modificabilitatea

(adaptare şi învăţare); 4-activitatea (realizare de sarcini şi acţiuni) şi 5-imprevizibilitatea

(posibilitatede abatere de la experienţa anterioară). Totuşi, manifestările

inteligenţeiartificiale nu pot fi privite drept produse ale conştiinţei artificiale,

deoareceaceasta nu poate fi încă modelată” [18].Preocuparea de-a crea

inteligenţăartificială a pornit de la noţiunea de structură adaptivă. Spre deosebire

destructurile convenţionale, care au doar rolul de-a suporta sarcinile statice şidinamice,

structurile adaptive îşi pot modifica caracteristicile în funcţie desolicitări, putând face faţă,

de exemplu unor modificări de formă.

Sistemele şi formele complexe ale naturii se nasc din procese evoluţionare. Pe langă

aceasta, formele vii cresc, iar creşterea este un proces complex, interrelaţionând contribuţii

ale genotipului cu contribuţiile variabile ale dependenţelor fenotipice. În natură, genotipul

reprezintă suma constituţiei genetice a unui individ, în timp ce fenotipul este produsul

interacţiunii dintre genotip şi mediul înconjurător. Proprietăţile emergente şi capacităţile

naturale rezultă din procesele generative care lucrează asupra versiunilor succesive de

genom. Acest genom reprezintă date în formă compactă care sunt transformate în biomasă

de o complexitate structurală din ce în ce mai mare.

Un scop fascinant este acela de a instrumenta procesele naturale de creștere și

evoluție, de a modela ideile esențiale ale emergenței, și apoi de a le combina într-un cadru

computațional. Scopul este acela de a da naștere unui instrument de design generativ care

poate produce forme arhitecturale complexe și adaptive.

La Universitatea MIT a fost creat un grup de experți în tehnologie computaționalăși

arhitecți. Aceștia au examinat potențialul sinergiei arhitecturii cu inteligența artificială, viața

artificialăși cu știința materialelor, și au dezvoltat un prototip software pentru un instrument

încorporat într-un sistem CAD.

Încorporând tehnici computaționale generative avansate și tehnici de modelare a

mediului fizic, Genr8 este ultimul instument de design de acest fel. Acesta folosește pentru

adaptare un algoritm bazat pe studiul populatiei, algoritm înrudit cu evoluția, și un algoritm

generativ înrudit cu creșterea. Genr8 este o combinație unică de algoritmi computaționali

revoluționari și algoritmi generativi bazați pe sistemele Lindemmayer. Un sistem

Lindemmayer este un tip particular de sistem dinamic simbolic în care evoluția sistemului

36  

posedă o interpretare geometrică bazată pe grafica turtleși a fost introdus de Aristid

Lindemmayer pentru a modela dezvoltarea biologică. Seymour Papert a inventat grafica

turtle ca un sistem pentru translatarea unei secvenţe de simboluri ale unui alfabet în mişcări

ale unui automat, numit broască (turtle) pe un mediu de vizualizare (ecran grafic), oferind

astfel copiilor un obiect programabil pentru facilitarea învăţării informaticii (prin intermediul

limbajului LOGO). Sistemul de bază este următorul: fixăm un pas d reprezentând distanţa

în pixeli parcursă de broască în cadrul unei operaţiuni de mişcare. Se mai defineşte un

unghi u, în mod uzual u fiind de tipul 360/n, cu 1 �n� 360. Pentru reprezentări mai

complexe se poate modifica şi culoarea segmentelor de dreaptă figurate. În acest mod,

sistemul Lindemmayer (L-sistemul) este definit complet.

Genr8 a fost implementat ca un plug-in

pentru modelatorul 3D Maya și fiind bazat

pe selecții dinamice, variații și moșteniri,

acesta permite o simulare stocasticăși

revolutionară a structurilor și a suprafețelor

geometrice (Fig. 35).

Pentru a putea realiza puterea

generativă a acestui instrument

revoluționar este necesar săîntelegem mai

bine cadrul teoretic și mediul

computațional. Genr8 permite explorarea și

dezvoltarea suprafețelor geometrice în

spațiul 3D care are condițiile virtuale ale

unui mediu real. Această explorare este facilitată de un instrument revoluționar care

produce populații de suprafețe în mai multe generații iar dezvoltarea este guvernată de un

algoritm ce mimează creșterea organică (Fig. 36). Inițial fiecare suprafață este un poligon

echilateral. După aceea, fiecare suprafață devine mai mare și mai complexă dupe ce este

revizuităîn mod repetat folosind un set de reguli unic. Procesul de creștere este inspirat de

sistemele Lindemmayer, care dau naștere la forme exploatând interacțiunea dintre două

componente: o sămânță a unei forme și reguli care specifică cum se schimbă elementele

formei, și un proces grafic care reinterpreteazăîn mod repetat regulile în raport cu forma

actuală.

Figure 35. O formă emergentă complexă dezvoltată utilizând Genr8 ca un plugin pentru Maya. (http://www.creativecrash.com/maya/downloads/scripts-plugins/modeling/surface-tools/c/genr8-for-maya-2011x64-windows-7x64)

37  

Modelul specific de creștere

implementat în Genr8 este bazat pe

sistemele extinse Hemberg-Lindenmayer

care sunt o extensie a sistemelor

Lindenmayer prin faptul că permit creșterea

suprafețelor în spațiul tridimensional. De

asemenea include algoritmi complecși și un

mediu fizic simulat. De aceea, sistemele

extinse generează suprafețe care sunt

crescute efectiv, în comparație cu

sistemele clasice care doar incrementează

suprafețele, deoarece toate părțile unei

suprafețe sunt modificate de-a lungul

întregului proces. Suprafața este construită

de jos în sus,iar toate părțile sistemului

răspund la interacții locale. Suprafața este

reprezentată de o structură de date care conține un set de margini, verticale și regiuni.

Deoarece toate marginile pot fi rescrise de-a lungul întregului proces de creștere, toate

părtile unei suprafețe se modificăîn mod continuu. Aceste interacții sunt complexe iar

interpretarea sistemelor extinse este neliniară, astfel încât rezultatul procesului de creștere

este imprevizibil. Rezultatele fenotipice sunt influențate atât de specificațiile genotipice cât

și de condițiile de mediu. Atunci când se combină un proces de creștere cu generarea de

forme este imperativ să situăm sistemul în contextul unui mediu virtual – în cazul lui Genr8,

unul care are gravitație, frontiere și atractori. Folosind Genr8, un designer poate specifica

mediul înainte de folosirea instrumentului, ceea ce are un impact semnificativ asupra

procesului de creștere [19].

Combinarea unui algoritm generativ cu unul de creștere face din Genr8 un

instrument extrem de interesant. Oamenii de știință din domeniul IT-ului sunt interesați de

evoluție de câteva decenii, și au creat algoritmi bazați pe selecție, moștenire și variație, și

alți operatori. Calculul evoluțional a fost aplicat până acum în domeniul optimizării. Cu toate

acestea, conține un proces adaptiv și orientat spre descoperire, care este foarte potrivit ca

instrument de design. În Genr8, o populație de design-uri individuale poate fi generatăși

testată pentru a-l găsi pe cel mai bun, iar acestea pot fi apoi recombinate și modificate

pentru a produce design-uri „descendente” îmbunătațite care mai păstrează ceva din forma

Figure 36. Genr8 permite explorarea şi dezvoltarea suprafeţelor geometrice în spaţiul 3D care are condiţiile virtuale ale unui mediu real. Această explorare este facilitată de un instrument revoluţionar care produce populaţii de suprafeţe în mai multe generaţii iar dezvoltarea este guvernată de un algoritm ce mimează creşterea organică. (http://www.creativecrash.com/maya/downloads/scripts-plugins/modeling/surface-tools/c/genr8-for-maya-2011x64-windows-7x64)

38  

inițială, totul integrat într-o formă neliniară. (Cu alte cuvinte, într-o populație de suprafețe,

cea mai „bună” este cel mai probabil aleasă ca părinte al generației următoare. Aceasta

transmite mai departe materialul genetic care este supus la variații. Această variație este

mutația biologicăși crossover-ul genelor din biologie). În Genr8 unele criterii de evoluție

sunt cuantificabile în mod explicit și surprind trăsături pertinente, locale sau globale pentru

suprafața geometrică, cum ar fi mărimea, gradul de netezire, simetrie și subdiviziuni. În

abordarea tradițională a algoritmilor evolutivi, utilizatorul reglează funcția care stabilește

starea cea mai „bună” prin atribuirea unei valori fiecărui membru al populației. În contrast,

Genr8 are un sistem încorporat care îi permite automatizarea acestei funcții. Acest lucru

deschide posibilitatea unei noi interacții mai puternice între designer și procesul evolutiv

prin intermediul întreruperii, intervenției și al reluării anumitor pași. Acest lucru crează un

feedback între evaluarea internă făcută de Genr8și alte criterii externe de-a lungul unui

proces evolutiv. Întreruperea permite designerului să oprească căutarea evolutivăîn orice

moment. În acest punct, designerul este liber să exporte și să analizeze populații

individuale sau întreaga populație de forme, inclusiv mediul înconjurător. În final, utilizatorul

poate relua căutarea evolutivă din punctul în care a fost întreruptă. Această abilitate de a

schimba parametrii și de a cartografia caracteristicile fenotipice emergente în interiorul

genotipului permite o evoluție deosebit de performantă a suprafeței care este deschisă unui

spectru larg de procese externe.

Genr8 aduce trei lucruri inovative. În primul rând acesta folosește pentru suprafață

atât o reprezentare a genomului (sistemele extinse Hemberg-Lindenmayer) cât și o

reprezentare a fenotipului (suprafața). În al doilea rând sunt procesele evolutive în care

genomul este interpretat în mod repetat pentru a genera o suprafață. Și, în al treilea rând,

posibilitatea întreruperii, intervenției, informării și al reluării procesului evolutiv. Prin toate

aceste caracteristici, se indică o potențială folosire a tehnologiei computaționale evolutive în

arhitectura care merge dincolo de o înțelegere simplistă a geometriei computaționale

născută „peste noapte” și culeasă „de dimineață”.În schimb, posibilitățile incluse în structura

computațională a lui Genr8 indică un proces integrat de evoluție adaptivă, evaluare

continuă și sistematizare a speciilor,sugerează recunoaşterea şi instrumentarea modelelor

performante de suprafeţe complexe. O dată ce modelări complexe şi tehnici de evaluare

noi, cum sunt analiza elementului finit şi dinamica fluidelor, pot fi unite cu tehnica

computaţională evolutivă, un nivel necunoscut de complexitate a design-ului va putea fi

atins.

39  

IV. Relaţia diserţatie-prediplomă

Alegerea proiectului de arhitectură a fost concomitentă cu cea a subiectului dizerţatiei,

deoarece am urmărit completarea cunoştiinţelor legate de tipologiile şi aplicaţiile

materialelor şi tehnologiilor de vârf în vederea elaborării detaliate a proiectului şi crearea

unui complex arhitectural, pe de-o parte inovator şi experimental, pe de altă parte sigur şi

fiabil.

Construcţia care putea fi considerată un subiect potrivit pentru aplicarea noilor materiale

şi tehnologii era fie un muzeu sau spaţiu expoziţional, fie o clădire de birouri, dar şi (aşa

cum am şi ales în cele din urmă), un centru de înfrumuseţare de tip SPA. Acestea sunt

binecunoscute pentru luxul afişat, determinat de alegerea cât mai potrivită la prima vedere

a finisajelor, dar mai important de gândirea complexului ca un tot unitar de confort şi

relaxare. Aceste două calităţi sunt îndeplinite prin crearea unui mediu cu proprietăţi

deosebite din punct de vedere estetic (prin luminozitate, finisaje, atracţii vizuale) şi

ambiental (utilizarea sistemelor şi elementelor de control, senzori, calitatea aerului şi a apei,

compartimentarea şi alte problematici arhitecturale) căruia dacă îi adăugăm principiile

arhitecturii emergente va avea ca rezultat crearea unui mediu inteligent.

V. Concluzii

Multe dintre materialele şi tehnologiile inteligente explorate în această lucrare sunt

din punct de vedere economic greu de atins de către majoritatea bugetelor alocate

clădirilor sau proiectelor de infrastructură, iar multe dintre ele pot părea legate de

domeniul SF, dar avantajele sunt importante deoarece condiţiile şi implicaţiile acestor

materiale pot pătrunde în fiecare etapă a proiectării şi la fiecare nivel.

Potenţialul regândirii normativului de materiale prin includerea materialelor

inteligente se extinde mult în afara noţiunilor de eficienţă şi promptitudine. În prezent

dispunem de tehnologii cu ajutorul cărora am putea realiza aproape orice, chiar dacă

rareori acele lucruri sunt vizibile. Astfel obiectul creat de om poate susţine mai degrabă

scopul proiectării acestuia decât existenţa ca manifestare fizică proprie.

Această nouă epocă inteligentă trebuie salutată cu o minte deschisă şi acceptată ca

o noua etapă ce ne va conduce într-un bun final către culmile universului.

40  

VI. Bibliografie: [1] Newham R.E. si Rushau G.R. , ”Electromechanical properties of smart materials”, J. Intell. Mater. Syst. and Struct., 1993. [2] Addington D.M. si Schodek D.L., “Smart Materials and New Technologies for architecture and design professions”, Architectural Press, UK, 2005. [3] Mori T., “Immaterial/Ultramaterial: Architecture, Designed Materials”, George Braziller, New York, USA, 2010. [4] Gersil K.N., “Fiber Optics in Architectural Lighting”, McGraw-Hill, USA, 1999. [5] Bujoreanu L.Gh., “Materiale Inteligente”, edit. Junimea, Iasi, 2002. [6] Ashby M.F., “Materials and Design: The Art and Science of Material Selection”, Elsevier Science, Oxford, UK, 2002. [7] Braddock S.E. si Mahoney M.O.,“Technotextiles”, Thames and Hudson, New York, USA, 1998. [8] Michael Fox, “Interactive Architecture”, Miles Kemp, Princeton Architectural Press, New Jersey, USA, 2009. [9] Gandhi M.V. si Thompson B.S., “Smart materials and structures”, Chapman and Hall, London, 1992. [10] Jeremy Ramsden, “Applied Nanotechnology (Micro and Nano Technologies)”, William Andrew Publishing, UK, 2010. [11] Stephen R. Turns, “Thermodynamics: concepts and applications”, Cambridge University Press, UK, 2006. [12] Lupton E., “Skin: Surface, Substance and Design”, Princeton Archiectural Press, UK, 2002. [13] Banham R., “The Architecture of the Well-Tempered Environment”, 2nd ed., The Architectural Press Ltd., USA, 1984. [14] Plummer H., “The Architecture of Natural Light”, London: Thames & Hudson, 2009.

[15] Mark Goulthorpe and DECOi Architects, “The Possibility of (an) Architecture: Collected Essays”, Routledge , UK, 2008.

41  

[16] Smith G.B. si Granqvist CG. S., “Green Nanotechnology: Energy for Tomorrow's World”, CRC Press, USA, 2010. [17] Weinstock M., “The Architecture of Emergence: The Evolution of Form in Nature and Civilisation”, Wiley, Hoboken, USA, 2010. [18] Green H.S. si Triffet T., ”Modelling intelligent behavior”, J. Intell.Mater. Syst. and Struct., 1993. [19] Schmitt G. et al., “Future Cities”, eCAADe 2010 Conference, ed. Vdf Hochschulverlag AG, Zurich, Elvetia, 2010.