Co-Žitá, Co-Navrhovaná a Co-Vytvářená Eco-Systemická Responsivita na Stěně Ray 2

Obrázek 1: Prototyp responsivní stěny Ray 2 a) ve spíše suchém dubnovém počasí, kdy se stěna otevírá pro výměnu mezi exteriérem a semi-interiérem b) chvíli poté po lehkém dubnovém dešti se systém uzavřel tak, aby nepropouštěl vlhký studený vzduch skrze svou hranici do semi-interiéru. Fotografie je pořízena po čtyřech letech kdy byl prototyp vystavený  počasí a biotickým podmínkám poblíž lesa. Prototyp byl osídlen modrou houbou, řasou a lišejníky. Tyto regulují vlhkost dřeva, a tedy se podílejí na jeho borcení. Všimněte si také organizaci osídlení řas ve směru vláken materiálu a tudíž další interakce s jeho vlhkostí. (foto: Davidová 2017)

Současný výzkum responsivního1) masivního borového dřeva se zaměřuje na širší úvahy o interakci materiálu s prostředím2). Dřevo je jedním z nejvýznamnějších obnovitelných stavebních materiálů, které má díky své biologické podstatě specifické vlastnosti. Patří mezi ně především jeho hygroskopicita, interakce materiálu s relativní vlhkostí vzduchu a teplotou pro získání své rovnovážné vlhkosti. Tento výzkum nejen posouvá současný první průkopnický výzkum Michaela Hensela a Achima Mengese3) na poli responsivního dřeva u laminátů a překližek o masivní dřevo v tangenciálním řezu, ale také bere v úvahu jiné biologické druhy, které s ním mohou interagovat. Dřevo se botrtí, roztahuje či stahuje v závislosti na relativní vlhkosti, teplotě nebo jiném vlhkost nasávajícím okolním prostředí. Borcení tangenciálního řezu generuje takzvaný "cup" napříč směru vlákna díky různé hustotě vláken na levé a pravé straně vzorku (Knight, 1961). Toto chování lze využít pro organizace jednotlivých komponentů do systémů, které reagují na tyto podněty k našemu prospěchu. Proto tyto systémy operují za využití primární energie, tedy bez potřeby elektrické energie. Responsivní stěna Ray navržená autorkou má být aplikován na semi-interierových prostorech lidských obydlí, pro větrání v horkém suchém počasí a uzavírající prostor ve vysoké relativní vlhkosti a nízké teplotě. Takový systém umožňuje ‚výměnu skrze hranice systému‘ (Addington, 2009; Addington & Schodek, 2005) mezi venkovním a neklimatizovaným vnitřním prostředím, který dále moderuje a je moderován ‚klimatickou heterogenitou‘ (Hensel, Hight, & Menges, 2009) dalších okolních prostorů.


Obrázek 2: RhinoCFD Fluid Dynamics Simulace znázorňující výměnu mezi exteriérem a Semi-interiérem přes stěnu Ray; a) z leva: Situace za suchého a teplého počasí, kdy je stěna otevřená; b) zprava: Situace s vyšší relativní vlhkostí a nízkou teplotou (simulace: Davidová 2017)

To znamená, že tyto prostory dále moderují a jsou moderovány klimatickou různorodostí dalších okolních prostorů. Toto chování se odehrává skrze stále se vyvíjející co-design4) (spolunavrhování) s jeho obklopujícím mikroklimatickým a biotickým prostředím.  Na rozdíl od bioLogic, který pracuje na syntetické biologii pro naprogramované hygromorfní transformace k interakci člověka a počítače (Yao et al., 2015), tento výzkum pojednává o spolupráci na co-žití, co-designu a co-vytváření s jinými druhy a abiotickými činiteli v rámci ekosystému5). To také znamená, že výzkum se nezaměřuje na průmyslovou výrobu na bázi syntetické biologie jako na příklad Araya a spol. (Araya, Zolotovsky, & Gidekel, 2012), ale na generování základu, který je dále osídlen a žit biotickými organismy z jejich vlastní vůle na základě místních specifik.
Původní testy pro umělé pěstování řas na vzorcích dřeva nebyly zdaleka tak úspěšné jako prototypy vystavené skutečnému životnímu prostředí se svými místními přírodními obyvateli. Z mých prvotních měření pro potvrzení spekulace vyplývá, že osídlení řas na dřevě ovlivňuje jeho vlhkost o dvě až čtyři procenta při průměrné relativní vlhkosti vzduchu (viz Obrázek 4). Ve vysoké relativní vlhkosti vzduchu po dešti jsem už na prototypu Ray naměřila rozdíl až o deset procent (Obrázek 5). Sledováno na responsivní stěně Ray 2, řasy se šíří podél vlákna dřeva v jejích nejvlhčích oblastech. To se zdá mít vliv na borcení materiálu vhledem k tomu, že na nejdelší části okraje po směru vlákna řasa více roste, tudíž nasává vlhkost. Borcení na prototypu Ray 2, který má 30cm výšku při rovnostranném trojúhelníku, se liší za 15°C a 50% relativní vlhkosti o jeden centimetr s větší deformací u panelů s řasou. Tato performance je hlavně důležitá při velmi vysoké relativní vlhkosti vzduchu, kdy řasa zabraňuje borcení v opačném směru. Za horkého a suchého počasí naopak podporuje ventilaci.


Obrázek 3: Vzorky růstu Apatococcu a Klebsormidia  (od shora dolů) na: a) jasanu; b) trnovníku akátu a c) borovém dřevu (zleva doprava) (foto: Davidová 2013)


Obrázek 4: Plot s a bez porostu řas měřen s vlhkoměrem v Novém Městě nad Metují (foto: Davidová 2013)


Obrázek 5: Vlhkost dřeva na panelech prototypu Ray 2 a) s řasou a b) bez řasy; oboje ve stejný moment v 8°C a 66% relativní vlhkosti vzduchu po krátkém dubnovém dešti (foto: Davidová 2017) 

Proto tyto řasy co-designují, tedy spolunavrhují a spoluvytváří jak interakci prototypu a prostředí, tak i svůj vzhled a distribuci prostřednictvím společného života v systému. Zatímco Carole Collet diskutuje co-design s houbou, kdy organismus navrhuje svým obýváním vzor a tento proces je ukončen lidmi upečením materiálu a tím zabitím houby6), tento navrhovací výzkum je ‚ne-antropocentrický‘ (Hensel, 2013) vyvíjející se eko-systemický, responsivní ‚časově založený design‘ (Sevaldson, 2004, 2017).
To znamená, že tento výzkum nemá ambici být plně předprogramovaný. Neživý biologický materiál z borového dřeva přitahuje k obývání žijící druhy nepůsobící jeho rozklad, které distribuují své osídlení podle interakce jeho morfologie s počasím. Sluneční záření, vlhkost vzduchu a CO2 je absorbováno a také vydáno těmito organismy tím více, čím víc se distribuují. To také způsobuje zvýšení jejich hojnosti. Druhy působící trouchnivění nejsou až tak přitahovány borovým dřevem pro jeho vysoce kyselé složení s vysokým množstvím pryskyřice. I tak prošel prototyp Ray 3 slanou lázní. Tento proces ze dřeva odstraňuje cukr a amyl a tak nepřitahuje rozkládající organismy, které žijí z těchto živin. Prototyp Ray 3 je poměrně nový a na své osídlení biotickými činiteli teprve čeká. Zatím probíhá jeho performance především na abiotickém základě. I proto se tyto stěny vyvíjí v průběhu času, sloužíc pro nejen lidská sídla. Dohromady, takovéto prostředí také vytváří bohaté lidské osobní a sociální situace pro společné bydlení a další spoluvytváření prostřednictvím své psychické a klimatické pohody (Davidová, 2016), porozumění bytí součástí biosféry7). Tyto procesy‚ designu orientovaném na performanci‘8) se tedy stále nacházejí ve smyčkách zpětných vazeb9). Tento kolektivní eko-systemický, responsivní co-design, kde výsledkem je trvalý proces, mě vedl k ratifikaci nového pole designu: Systemický přístup k architektonické performanci (Systemic Approach to Architectural Performance - SAAP).
Co-design v jistém smyslu byl vždy zapojen do architektonického procesu, protože architekti často spoluvytváří alespoň se svými klienty. V současné době se architektura pomalu otevírá o něco více rozšířené transdisciplinaritě a participaci, kdy se ale zaměřuje spíše na biomimikry systémů než na samotný život biologických systémů. Tento článek tvrdí, že to nestačí. Potřebujeme spolunavrhovat v reálném čase performanci s celkovým ekosystém s jeho biotickými a abiotickými činiteli.

---

Poznámky:
1) responsivní předpovídá oboustrannou reakci a výměnu s kontinuálním přizpůsobováním se na obou stranách použité rovnováhy‘  (Hookway & Perry, 2006) (přeloženo autorkou)
2) Životní prostředí je fyzikální a biologické Okolí organismu. Prostředí se vztahuje na neživé (abiotické faktory), jako je teplota, půda, atmosféra a záření, a také živé (biotické) organismy, jako jsou rostliny, mikroorganismy a zvířata.‘ (Oxford University Press, 2004) (přeloženo autorkou)
3) První současný prototyp zabývající se responsivním dřevem byl postaven Asifem Amirem Khanem na AA School of Architecture v Londýně pod vedením Michaela Hensela a Achima Mengese v roce 2005 a byl jimi poprvé publikován v knize Morpho-Ecologies v roce 2006 (Hensel & Menges, 2006).
4) Rozdíl mezi co-design, tedy spolunavrhováním a participací byl vysvětlen Sanders a Stappers, kteří ale brali v úvahu pouze lidi. Co-design znamená spíše spoluvytváření zúčastněných stran, zatímco participace jejich zapojení do diskuse o designu s možností zohlednění jejich připomínek (Sanders & Stappers, 2008).
5) Ekosystém byl popsán Allenem a Robertsem jako ekologický systém uvnitř systému, který obsahuje geofyzikální část (Allen & Roberts, 1993).
6) Veřejná přednáška Carole Collet na Vysoké škole umělecko-průmyslové v Praze 28.11. 2016
7) Biosféra je ‚nepravidelně tvarovaná obálka zemského ovzduší, vody a půdy, která zahrnuje výšky a hloubky, ve kterém existují živé organismy. Biosféra je uzavřený a samoregulující systém (viz ekologii), udržovaná obrovskými cykly energie a surovin - Zejména uhlíku, kyslíku, dusíku, některých minerálních látek a vody. Základní recyklační procesy jsou fotosyntéza, dýchání, a zřizování dusíku některými bakteriemi. Narušením základních ekologických aktivit v biosféře může dojít k znečištění.‘ (Lagasse & Columbia University, 2016)  (přeloženo autorkou)
8) ‚Performance Oriented Design je pole výzkumu věnované formulaci inkluzívního navrhování designu založeném na interakci mezi různými doménami činitelů, kteří tvoří lidské životní prostředí.‘ (Hensel, 2015) (přeloženo autorkou)
9) ‚Princip zpětné vazby: Výsledek jednání je vždy zaznamenán a jeho úspěchy nebo selhání změní budoucí chování.‘ (Skyttner, 2005)

Reference:
Addington, M. (2009). Contingent Behaviours. Architectural Design, 79(3), 12–17. https://doi.org/10.1002/ad.882
Addington, M., & Schodek, D. L. (2005). Smart Materials and Technologies in Architecture (1st ed.). Oxford: Architectural Press - Elsevier. Retrieved from https://bintian.files.wordpress.com/2013/01/smart-materials-new-technologies-for-the-architecture-design-professions.pdf
Allen, T. F. H., & Roberts, D. W. (1993). Foreword. In R. E. Ulanowicz (Ed.), Ecology, the Ascendent Perspective (pp. xi–xiii). New York: Columbia University Press.
Araya, S., Zolotovsky, E., & Gidekel, M. (2012). Living Architecture: Micro performances of bio fabrication. In H. Achten, J. Pavlicek, J. Hulin, & D. Matejovska (Eds.), Digital Physicality - Proceedings of the 30th eCAADe Conference - Volume 2 (pp. 437–448). Prague: Czech Technical University in Prague, Faculty of Architecture. Retrieved from http://papers.cumincad.org/data/works/att/ecaade2012_243.content.pdf
Davidová, M. (2016). Socio-Environmental Relations of Non-Discrete Spaces and Architectures: Systemic Approach to Performative Wood. In P. Jones (Ed.), Relating Systems Thinking and Design 2016 Symposium Proceedings (pp. 1–17). Toronto: Systemic Design Research Network. Retrieved from https://drive.google.com/file/d/0B-0w-H8C5IDCWEtScUlNaVNrX1E/view
Hensel, M. (2013). Performance-Oriented Architecture: Rethinking Architectural Design and the Built Environment (1st ed.). West Sussex: John Willey & Sons Ltd.
Hensel, M. (2015). Performance-Oriented Design. Retrieved April 3, 2016, from http://www.performanceorienteddesign.net/
Hensel, M., Hight, C., & Menges, A. (2009). Space Reader: Heterogenous Space in Architecture. (M. Hensel, C. Hight, & A. Menges, Eds.). London: Wiley.
Hensel, M., & Menges, A. (2006). Morpho-Ecologies (1st ed.). London: AA Publications.
Hookway, B., & Perry, C. (2006). Responsive Systems|Appliance Architectures. Architectural Design, 76(5), 74–79. https://doi.org/10.1002/ad.326
Knight, E. (1961). The Causes of Warp in Lumber Seasoning. Oregon.
Lagasse, P., & Columbia University. (2016). The Columbia Encyclopedia (6th ed.). New York: Columbia University Press.
Oxford University Press. (2004). World Encyclopedia (1st ed.). Published Online: Philip’s. https://doi.org/10.1093/acref/9780199546091.001.0001
Sanders, E. B.-N., & Stappers, P. J. (2008). Co-creation and the new landscapes of design. CoDesign, 4(1), 5–18. https://doi.org/10.1080/15710880701875068
Sevaldson, B. (2004). Designing Time: A Laboratory for Time Based Design. In Future Ground (pp. 1–13). Melbourne: Monash University. Retrieved from http://www.futureground.monash.edu.au/.
Sevaldson, B. (2017). Systems Oriented Design. in preparation.
Skyttner, L. (2005). Basic Ideas of General Systems Theory. In General Systems Theory: : Problems, Perspectives, Practice (2nd ed., pp. 45–101). Singapore, Hackensack, London: WORLD SCIENTIFIC. https://doi.org/10.1142/9789812384850_0002
Yao, L., Ou, J., Cheng, C.-Y., Steiner, H., Wang, W., Wang, G., & Ishii, H. (2015). bioLogic: Natto Cells as Nanoactuators for Shape Changing Interfaces. In B. Begole & J. Kim (Eds.), CHI ’15 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems (pp. 1–10). Seul: ACM. https://doi.org/10.1145/2702123.2702611

Marie Davidová, MArch.
Marie Davidová, MArch., Ph.D. Founding Member and Chair of Collaborative Collective, z.s.; Main Investigator of Systemic Approach to Architectural Performance Project at the Faculty of Art and Architecture at the Technical University of Liberec, Czechia, PhD Research Fellow at the Faculty of Art and Architecture at the Technical University of Liberec.