Lý thuyết hình học Tôpô và khả năng sáng tạo kiến trúc (Phần cuối)

(Tiếp theo Phần 1)

Hình học Tôpô và xu hướng Kiến trúc tham số

Trong khoảng gần ba thập kỷ trở lại đây, một xu hướng kiến trúc mới đã ra đời, phát triển và đạt được những thành tựu ấn tượng, thậm chí gây sửng sốt trong nền kiến trúc thế giới đương đại, đó chính là xu hướng Kiến trúc tham số. Kiến trúc tham số (Parametric architecture/ Parametricism) là dạng kiến trúc, ở đó các đối tượng thiết kế (công trình hoặc đô thị) không phải là đối tượng tĩnh, các mối quan hệ bên trong và bên ngoài đối tượng khá linh hoạt và được điều khiển bởi một tập hợp các yếu tố đầu vào, hoặc các thông số. KTS thông qua máy tính để lập trình các đối tượng thiết kế.

Xu hướng kiến trúc mới này được hình thành trong bối cảnh các ngành khoa học tự nhiên và khoa học kỹ thuật phát triển mạnh mẽ, đạt được nhiều thành tựu rực rỡ. Cụ thể là sự xuất hiện của nhiều chi nhánh toán học mới như Hình học phi Eulid (hay còn gọi là Hình học Lobachevsky), hình học Fractal, hình học Tôpô…Bên cạnh đó không thể không nhắc tới ảnh hưởng sâu rộng của cuộc cách mạng công nghệ thông tin trong thập niên 90 của thế kỷ 20 với mọi mặt của sản xuất và đời sống xã hội.

Không gian kiến trúc Tôpô chính là cơ sở nền tảng của xu hướng Kiến trúc tham số. Từ xa xưa con người ở mọi nền văn hóa đã nghiên cứu toán học. Toán học đóng góp cho loài người hiểu biết về không gian trên trái đất và cả trong vũ trụ. Kiến trúc tận cùng là nghiên cứu, tìm hiểu và tái tạo không gian. Không gian kiến trúc có nền tảng dựa trên các khái niệm không gian hình học. “Hình học Tôpô ra đời đã làm đổi mới sâu sắc khái niệm về không gian và hình dạng hình học của các KTS. Không gian không còn là một mô hình tĩnh của các yếu tố cấu thành mà được coi như một cái gì đó dễ uốn, dễ thay đổi và trở nên đàn hồi”.Trong quá trình chuyển tải ngôn ngữ toán học vốn chặt chẽ, nghiêm ngặt thành ngôn ngữ Kiến trúc thì hình học Tôpô đóng vai trò chủ yếu, là cơ sở hình thành nên những khái niệm cơ bản của Kiến trúc tham số.

Tuy nhiên, hình học Tôpô đã ra đời cách đây hơn một trăm năm nhưng Kiến trúc tham số mới xuất hiện cách đây ba thập kỷ và phát triển rực rỡ nhất khoảng mười lăm năm trở lại đây, với sự phát triển của khoa học công nghệ đặc biệt là công nghệ, thông tin. Đồ họa máy tính đóng một vài trò quan trọng, cho phép mô tả một cách hiệu quả các bề mặt và không gian phức tạp của hình học Tôpô, đồng thời liên kết chúng với xây dựng. Từ những sự kết hợp đó, Kiến trúc tham số đã dần dần khẳng định được vai trò tiên phong của mình với những tác giả tiêu biểu như Grey Lynn, Frei Otto hay Zaha Hazid…

Theo Patrik Schumacher, đặc điểm của kiến trúc tham số là chứa các yếu tố linh hoạt, dễ dàng hiệu chỉnh để thích ứng với sự khác nhau từ bối cảnh, các nền văn hóa và khí hậu. Thay vì phụ thuộc vào các yếu tố cổ điển và hình học cơ bản cứng nhắc như đường thẳng, hình chữ nhật, hình hộp, hình trụ, hình cầu… thì nguồn gốc, cơ sở của Kiến trúc tham số là các yếu tố động, như các đường cong, mặt cong tự do phức tạp và thay đổi liên tục. Bên cạnh đó, sự tham gia trực tiếp của máy tính vào quy trình thiết kế của KTS là vô cùng cần thiết. Nó không chỉ đóng vai trò hỗ trợ mà còn có chức năng gợi ý cho KTS tìm kiếm ý tưởng kiến trúc thông qua các hàm số hình học có chứa tham số (hình 12, 13, 14, 15).

15. Guggenheim museum, Bilbao của Frank Ghery
15. Guggenheim museum, Bilbao của Frank Ghery

Tóm lại, lý thuyết không gian của hình học Tôpô đã có những ảnh hưởng to lớn đến quan niệm, tư tưởng và sức sáng tạo của các KTS về không gian và hình dạng trong tạo hình nghệ thuật kiến trúc. Đỉnh cao ảnh hưởng đó là sự ra đời của một xu hướng kiến trúc mới- xu hướng kiến trúc tham số, một xu hướng kiến trúc có sự kết hợp thành tựu của khoa học tự nhiên, khoa học máy tính và thành công của công nghệ vật liệu và xây dựng mới. Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4 của thế kỷ 21 hiện nay chính là cơ sở để hình học Tôpô và nghệ thuật sáng tạo kiến trúc ngày càng có cơ hội phát triển, mang lại cho chúng ta một cái nhìn mới về lý thuyết sáng tác kiến trúc.

Tài liệu tham khảo:
1. Cornelie Leopold: Visual methodologies for designing, 2012
2. Cornelie Leopold: Geometry concepts in Architectural design, 2006
3.Cornelie Leopold: Architecture and geometrical space conceptions, 2002
4. Prof. Michele Emmer : Mathland, From Topology to Virtual Architecture, 2004
5. Zaihui Li, Qinghua Chang, and Yuan Shen: Influence and Application of Topological Geometry in Architectural Design, 2012
6. Jean Michel Kantor: A Tale of Bridges: Topology and Architecture, 2005
7. Tô Bảo Thanh: Kiến trúc tham số, Luận văn thạc sĩ, trường đại học Kiến trúc Tp. Hồ Chí Minh, 2012
8. Đoàn như Kim: Một số khái niệm về hình học trong kiến trúc, 2005
9. Nguồn internet: https://vi.wikipedia.org; http://www.math.hcmuns.edu.vn; http://blog.kleinproject.org; http://www.archdaily.com; http://designs.vn…
10. Jean-Michel
11. Kantor

KTS. Nguyễn Thị Minh Thùy

(Bài đăng trên Tạp chí Kiến trúc số 4 – 2017)