התפתחות התכנון הפרפורמטיבי
בין ה'קאד' ל'ג'יס'
התפתחות התכנון הפרפורמטיבי
היחס בין תוכן לצורה עומד במרכז הדיון האדריכלי משחר הימים, כאשר כל אחד מהם מקבל הדגשה מועדפת בהתאם לגישה ולאופנה. המודרניסטים של תחילת המאה שעברה טבעו את המושג noitcnuF swolloF mroF וקיבעו אצל הדור הקודם את הצורך הכמעט אובססיבי להצדיק את הצורה כביטוי מחויב המציאות לפונקציה. אולם בהעדר כלי מדידה כמותיים, שאלת הצורה נותרה תמיד כהפשטה סגנונית הנתונה לפרשנות האדריכל. תוכנות המחשב שהתפתחו, במיוחד בעשור האחרון, העניקו לאדריכלים כלי עבודה חדשים, שהניבו בעיקר מבנים אמורפיים. על רקע זה מועלית מחדש שאלת הקשר בין פונקציה לצורה, ויחד איתה הרלוונטיות של תכנון פרמטרי מונחה תפקוד Asociative Parametric Design למרות שהשימוש בתוכנות מונחות תפקוד הולך ונפוץ במשרדי התכנון, הוא לוקה בשתי מגרעות עיקריות שכדאי לתת עליהן את הדעת: האחת - שינוי היחס למבנה כמערכת מורכבת והפיכתו לתוצר ליניארי שבו פרמטרים ספורים מקבלים יחס מועדף, השני - תפיסת המבנה כמערכת כמותית שמזניחה את המימד הקוגניטיבי של האדריכל - בינה איכותית רבת־פנים ששום בינה מלאכותית אינה מסוגלת עדיין לדמות.
השימוש בתוכנות מחשב לייעול תפקודי המבנה מתבצע בשנים האחרונות בעזרת תכנון פרמטרי מקושר. מעבר לפשטות היחסית שבה ניתן להעניק למבנה ביטוי צורני, התוכנות האלה מאפשרות לייצר מודלים וירטואליים לחיזוי התנהגות המבנה (96 IA) תפיסת המבנה כמערכת איכותית מבוססת על עשרות גורמים וכוחות המשפיעים עליו, במרכזם: האדריכלות - מערכת רבת משתנים שעל ניצוחה מופקד האדריכל; התכלית - הסיבה שלמענה מוקם המבנה; השימוש המשתנה בהתאם לתכלית, מיקומו ואופיים המגוון של המשתמשים; הפרוגרמה - מסמך כתוב המתאר את מטרות התכנון בתוך מערכות האילוצים - חוקי הבנייה, תנאי המקום, סגנון חיים, אופנה ואקלים; והעיצוב - גילום חד-פעמי המפרש את האינפורמציה המצטברת למערכת של צורות תלת-מימדיות.
ההגדרה הבסיסית של האדריכל כ'ראש לבונים' nmhcv אותו לא רק כבעל מקצוע, אלא גם ובמיוחד כאמן שתפקידו להגדיר את מטרות המבנה, לחזות את צורתו ותפקודו, לבטא אותם באמצעות תוכניות ולפקח על הוצאתן לפועל. התפקיד הזה מתבצע באמצעות ידע נרחב, תפיסה מרחבית, דמיון יוצר, ניסיון חיים, כישרון, מיומנויות נרכשות ומעל כל זאת - יכולת מקצועית לחבר ביניהם ולהבדיל בין טפל לעיקר בהתאם לנסיבות, לזמן ולהעדפות אישיות.
העובדה שמרבית הניסיונות לחקות את פעולת האדריכל באמצעות המחשב הניבו עד כה בעיקר תוצרים צורניים, שבדרך כלל מסרבלים את הבנייה ומכבידים על תפקוד המבנה, גרמה להתפתחות פרדיגמות שכוונתן המוצהרת היא שיפור ביצועי המבנה. הבולטות בהן - אדריכלות ביצועית (Performative Architecture) המתמקדת בתפקוד המבנה, ו- msilamrofreP - הכלאה בין תפקוד (Performance) וצורה (Form) המכוונת לקשר הדוק יותר בין תפקוד המבנה וצורתו. בפועל, מדובר בסך הכל ביחסי סיבה ומסובב בין המבנה לבין מספר פרמטרים נבחרים בלבד, כגון: אקלים, אקוסטיקה, קונסטרוקציה, תאורה, ועמידות ברעידות אדמה.
גם ניסיונות לבטא מספר רב יותר של פרמטרים בצורת המבנה התמקדו עד כה בעיקר במעטפת, תוך התעלמות כמעט מוחלטת מהארגון הפנימי של המבנה (xatnys) ומקשריו התפקודיים עם הסביבה - כמו למשל נגישות לעומת ביטחון, פרטיות לעומת פתיחות, תפיסת המרחב, ומיצוב יחסי של המשתמשים השונים. כל אלה מתגמדים לעומת התפיסה הדימויית של המבנה. 'קוד מחשב ללא מטרה דומה לאוסף של מילים או קווים חסרי משמעות' (גרובמן, נוימן, 2008).
בניגוד לדעה המוטעית כאילו מאחורי המונח ecnamrofrep מסתתרת גם משמעותו כמבטאת 'חזות' (אולי כדי להצדיק את קיומם של מבנים צורניים), מקורו של המונח ב'חקר ביצועים' - נושא רב-תחומי שעיקרו יישום שיטות מדעיות לקביעת הדרכים לניצול מירבי של משאבים מוגבלים על בסיס עלות/תועלת.
מאז פיתוח השיטה במלחמת העולם השנייה, חקר ביצועים מתבצע באמצעות מספר מודלים: המודל המתמטי המבוסס על כימות של משתני ההתנהגות; המודל היוריסטי המבוסס על הנחות אינטואיטיביות; והמודל הסימולטיבי שמדמה את התנהגות המערכת לאורך זמן. הסימולציה - המשמשת בין היתר גורם מרכזי באדריכלות התפקודית, מבוססת על ניתוח כמותי של מספר פרמטרים ואילוצים, שיעילותם נבדקת ונבחנת במהלך התכנון.
למרות תרומתן של תוכנות החיזוי להבנה מדויקת יותר של הקשר בין תוכן לצורה בהקשר לפרמטרים מסוימים, הן עדיין לא מנצלות את הפוטנציאל העצום הטמון בניהול מערכות מורכבות (סטוכסטיות), כגון מרכזים רפואיים, אוניברסיטאות, מבני ממשל או תכנון עירוני, שבהם תהליכי החיזוי מהווים מן הסתם גורם מפתח.
הקושי בניתוח וחיזוי מערכות רבות־משתנים הביא לפיתוחן של מספר תוכנות אורבניות - החדשנית בהן - CityZoom המאפשרת טיפול בו-זמני במספר רב של בעיות, שהאינטואיציה האנושית בדרך כלל כושלת מלטפל בהן, כגון: ניהול אמצעי תעבורה, התמצאות, נגישות, חנייה, הגנה על הפרטיות, זכויות שמש, קו רקיע, עיצוב עירוני, ונושאים אחרים העולים על סדר היום של קבוצות ייחודיות.
הבעיה היא, שככל ששוק התוכנות הולך ומתפתח, הבלבול המאפיין בלאו הכי את משרדי האדריכלים מחמיר. עלות התוכנות מרקיעה בדרך כלל שחקים, ושיווקן מונע כמו כל מוצר אחר משיקולים מסחריים, שלא בהכרח מצביעים על טיבן. היות שהשיקולים האלה משפיעים בסופו של יום גם על המתרחש במשרדי האדריכלים - וכפועל יוצא גם על הסביבה הבנויה - חשוב לעמוד על ההבדלים המהותיים בין מספר תוכנות החולשות כיום על שוק העבודה.
תוכנות העיצוב מתבססות על שתי שיטות עקרוניות: שיטת ה-CAD) המדמה מצג וירטואלי של המבנה במציאות ממשית; ולעומתן - תוכנות ה-SIG שמיועדות לאתר, לנתח ולתמרן אינפורמציה הנגזרת מהסביבה הממשית (מיפוי טופוגרפי).
חלוצת תוכנות הCAD ה-Autocad הגיעה למשרדי האדריכלים בשנת 1982 כאשר חברת אוטודסק הציגה אותה לראשונה. מבחינה היסטורית, תוכנות ה-CAD שימשו מיסודן כאמצעי שירטוט דו-מימדי ולא כאמצעי הדמיה. למרות הפעלתה המסורבלת יחסית לתוכנות ידידותיות יותר למשתמש (בעיקר תוכנות שהופעלו במימשקי מקינטוש) - בשל בכורתה, והתעדכנותה ביישומים תלת-מימדיים ובהמשך בנושא הפרמטרי המקושר (tiveR) - היא הייתה ונשארה התוכנה הנפוצה ביותר בעולם האדריכלות (כ-%65 משתמשים).
חשיבותן של תוכנות המבוססות על טכנולוגיית SIG טמונה באפשרות לנהל באמצעותן בסיס נתונים רחב שכולל גם את נתוני הסביבה ומאפשר להתייחס אליהם בתכנון ארוך טווח.
שילוב בין יכולות ההדמיה של ה-CAD ואפשרויות הניתוח של ה-SIG איפשר לקדם את פיתוחן של מספר תוכנות מקושרות שמתבססות על מסד נתונים רחב במיוחד, המאפשר לשלב בין פרמטרים בעלי אופי אינפורמטיבי מופשט (תב'ע, למשל), לבין הדמיה מוחשית של הסביבה. התוכנות האלה תורמות להבנה פשוטה יותר של מרכיבי הסביבה, בעיקר אצל מקבלי החלטות שאינם אדריכלים.
אחת החלוצות בתחום זה היא תוכנת ArcSig שפותחה על ידי חברת Esri - תוכנה חינמית המותקנת על אוטוקאד ומאפשרת, בין היתר, הפקת מודלים לחיזוי ההתפתחות הפיזית של הסביבה (למשל, היחס בין המגרש לצורת המבנה).
נקודת התורפה של ניצול יכולות המחשב היא במעבר בין התוצר המתוכנן לתוצר הבנוי. הכלל הוא, שככל שהתוכנה חכמה יותר, הסיכוי שהדרג המבצע יוכל להתמודד עם תוצריה קטן. אבל במחשבים כמו במחשבים, לכל בעיה פשוטה יש פתרון מסובך, ובדיוק לצורך זה פותחו תוכנות המקשרות באופן ממוחשב בין התוכנית לבין מערכות הייצור. כלומר, תוכנות משולבות.
עם כל היתרונות הטמונים בתוכנות המידול - בין אם מדובר בתוכנות רב-פרמטריות או בתוכנות ייעודיות - חשוב לזכור שעדיין מדובר במציאות סלקטיבית שאינה לוקחת בחשבון שינויים שעלולים להתפתח דווקא על בסיס הפרמטרים הזניחים לכאורה.
על בסיס זה מפותחים כעת מספר יישומים (דוגמת mooZytiC) שיתבססו על שילוב של בסיס נתונים גינרי - למשל תקנוני תב'ע או פרקים רלוונטיים של חוק התכנון והבנייה - עם בסיס נתונים פתוח שייקח בחשבון גם התפתחויות בלתי צפויות. בדרך זו תתאפשר הצלבה דינמית של נתונים ואילוצים קבועים עם משתנים אקראיים, בהתאם למגבלות תחוקתיות, האג'נדה והעדפותיו האינטואיטיביות של האדריכל - שבלעדיו אין שום הבדל בין אדריכלות לכל תוצר מתועש אחר, צורני ואטרקטיבי ככל שיהיה.
במבוא לתערוכה קרכםרצשךןזצ שהתקיימה במוזיאון תל אביב ב-2008 נאמר (בתרגום חופשי): 'תכנון אדריכלי על בסיס תפקודי (ecnamrofrep) מתייחס לשלושה מימדים: המימד האמפירי המתמקד בפונקציות מדידות; המימד הקוגניטיבי המתמקד בתרגום ההכרה האנושית לחלל; והמימד התפיסתי המתמקד בתרגום נקודת המבט הסובייקטיבית למבנה (...) לא ניתן להוכיח עדיין שתכנון המבוסס על תפקוד משיג תוצאה סופית טובה יותר מכל מתודה תכנונית אחרת'.
תודה מיוחדת לפרופ' בן עמי טורקניץ מברזיל - מפתח תוכנת CityZoom וכן לד'ר יאשה גרובמן על תרומתם המקצועית למאמר.
התפתחות התכנון הפרפורמטיבי
היחס בין תוכן לצורה עומד במרכז הדיון האדריכלי משחר הימים, כאשר כל אחד מהם מקבל הדגשה מועדפת בהתאם לגישה ולאופנה. המודרניסטים של תחילת המאה שעברה טבעו את המושג noitcnuF swolloF mroF וקיבעו אצל הדור הקודם את הצורך הכמעט אובססיבי להצדיק את הצורה כביטוי מחויב המציאות לפונקציה. אולם בהעדר כלי מדידה כמותיים, שאלת הצורה נותרה תמיד כהפשטה סגנונית הנתונה לפרשנות האדריכל. תוכנות המחשב שהתפתחו, במיוחד בעשור האחרון, העניקו לאדריכלים כלי עבודה חדשים, שהניבו בעיקר מבנים אמורפיים. על רקע זה מועלית מחדש שאלת הקשר בין פונקציה לצורה, ויחד איתה הרלוונטיות של תכנון פרמטרי מונחה תפקוד Asociative Parametric Design למרות שהשימוש בתוכנות מונחות תפקוד הולך ונפוץ במשרדי התכנון, הוא לוקה בשתי מגרעות עיקריות שכדאי לתת עליהן את הדעת: האחת - שינוי היחס למבנה כמערכת מורכבת והפיכתו לתוצר ליניארי שבו פרמטרים ספורים מקבלים יחס מועדף, השני - תפיסת המבנה כמערכת כמותית שמזניחה את המימד הקוגניטיבי של האדריכל - בינה איכותית רבת־פנים ששום בינה מלאכותית אינה מסוגלת עדיין לדמות.
השימוש בתוכנות מחשב לייעול תפקודי המבנה מתבצע בשנים האחרונות בעזרת תכנון פרמטרי מקושר. מעבר לפשטות היחסית שבה ניתן להעניק למבנה ביטוי צורני, התוכנות האלה מאפשרות לייצר מודלים וירטואליים לחיזוי התנהגות המבנה (96 IA) תפיסת המבנה כמערכת איכותית מבוססת על עשרות גורמים וכוחות המשפיעים עליו, במרכזם: האדריכלות - מערכת רבת משתנים שעל ניצוחה מופקד האדריכל; התכלית - הסיבה שלמענה מוקם המבנה; השימוש המשתנה בהתאם לתכלית, מיקומו ואופיים המגוון של המשתמשים; הפרוגרמה - מסמך כתוב המתאר את מטרות התכנון בתוך מערכות האילוצים - חוקי הבנייה, תנאי המקום, סגנון חיים, אופנה ואקלים; והעיצוב - גילום חד-פעמי המפרש את האינפורמציה המצטברת למערכת של צורות תלת-מימדיות.
ההגדרה הבסיסית של האדריכל כ'ראש לבונים' nmhcv אותו לא רק כבעל מקצוע, אלא גם ובמיוחד כאמן שתפקידו להגדיר את מטרות המבנה, לחזות את צורתו ותפקודו, לבטא אותם באמצעות תוכניות ולפקח על הוצאתן לפועל. התפקיד הזה מתבצע באמצעות ידע נרחב, תפיסה מרחבית, דמיון יוצר, ניסיון חיים, כישרון, מיומנויות נרכשות ומעל כל זאת - יכולת מקצועית לחבר ביניהם ולהבדיל בין טפל לעיקר בהתאם לנסיבות, לזמן ולהעדפות אישיות.
העובדה שמרבית הניסיונות לחקות את פעולת האדריכל באמצעות המחשב הניבו עד כה בעיקר תוצרים צורניים, שבדרך כלל מסרבלים את הבנייה ומכבידים על תפקוד המבנה, גרמה להתפתחות פרדיגמות שכוונתן המוצהרת היא שיפור ביצועי המבנה. הבולטות בהן - אדריכלות ביצועית (Performative Architecture) המתמקדת בתפקוד המבנה, ו- msilamrofreP - הכלאה בין תפקוד (Performance) וצורה (Form) המכוונת לקשר הדוק יותר בין תפקוד המבנה וצורתו. בפועל, מדובר בסך הכל ביחסי סיבה ומסובב בין המבנה לבין מספר פרמטרים נבחרים בלבד, כגון: אקלים, אקוסטיקה, קונסטרוקציה, תאורה, ועמידות ברעידות אדמה.
גם ניסיונות לבטא מספר רב יותר של פרמטרים בצורת המבנה התמקדו עד כה בעיקר במעטפת, תוך התעלמות כמעט מוחלטת מהארגון הפנימי של המבנה (xatnys) ומקשריו התפקודיים עם הסביבה - כמו למשל נגישות לעומת ביטחון, פרטיות לעומת פתיחות, תפיסת המרחב, ומיצוב יחסי של המשתמשים השונים. כל אלה מתגמדים לעומת התפיסה הדימויית של המבנה. 'קוד מחשב ללא מטרה דומה לאוסף של מילים או קווים חסרי משמעות' (גרובמן, נוימן, 2008).
בניגוד לדעה המוטעית כאילו מאחורי המונח ecnamrofrep מסתתרת גם משמעותו כמבטאת 'חזות' (אולי כדי להצדיק את קיומם של מבנים צורניים), מקורו של המונח ב'חקר ביצועים' - נושא רב-תחומי שעיקרו יישום שיטות מדעיות לקביעת הדרכים לניצול מירבי של משאבים מוגבלים על בסיס עלות/תועלת.
מאז פיתוח השיטה במלחמת העולם השנייה, חקר ביצועים מתבצע באמצעות מספר מודלים: המודל המתמטי המבוסס על כימות של משתני ההתנהגות; המודל היוריסטי המבוסס על הנחות אינטואיטיביות; והמודל הסימולטיבי שמדמה את התנהגות המערכת לאורך זמן. הסימולציה - המשמשת בין היתר גורם מרכזי באדריכלות התפקודית, מבוססת על ניתוח כמותי של מספר פרמטרים ואילוצים, שיעילותם נבדקת ונבחנת במהלך התכנון.
למרות תרומתן של תוכנות החיזוי להבנה מדויקת יותר של הקשר בין תוכן לצורה בהקשר לפרמטרים מסוימים, הן עדיין לא מנצלות את הפוטנציאל העצום הטמון בניהול מערכות מורכבות (סטוכסטיות), כגון מרכזים רפואיים, אוניברסיטאות, מבני ממשל או תכנון עירוני, שבהם תהליכי החיזוי מהווים מן הסתם גורם מפתח.
הקושי בניתוח וחיזוי מערכות רבות־משתנים הביא לפיתוחן של מספר תוכנות אורבניות - החדשנית בהן - CityZoom המאפשרת טיפול בו-זמני במספר רב של בעיות, שהאינטואיציה האנושית בדרך כלל כושלת מלטפל בהן, כגון: ניהול אמצעי תעבורה, התמצאות, נגישות, חנייה, הגנה על הפרטיות, זכויות שמש, קו רקיע, עיצוב עירוני, ונושאים אחרים העולים על סדר היום של קבוצות ייחודיות.
הבעיה היא, שככל ששוק התוכנות הולך ומתפתח, הבלבול המאפיין בלאו הכי את משרדי האדריכלים מחמיר. עלות התוכנות מרקיעה בדרך כלל שחקים, ושיווקן מונע כמו כל מוצר אחר משיקולים מסחריים, שלא בהכרח מצביעים על טיבן. היות שהשיקולים האלה משפיעים בסופו של יום גם על המתרחש במשרדי האדריכלים - וכפועל יוצא גם על הסביבה הבנויה - חשוב לעמוד על ההבדלים המהותיים בין מספר תוכנות החולשות כיום על שוק העבודה.
תוכנות העיצוב מתבססות על שתי שיטות עקרוניות: שיטת ה-CAD) המדמה מצג וירטואלי של המבנה במציאות ממשית; ולעומתן - תוכנות ה-SIG שמיועדות לאתר, לנתח ולתמרן אינפורמציה הנגזרת מהסביבה הממשית (מיפוי טופוגרפי).
חלוצת תוכנות הCAD ה-Autocad הגיעה למשרדי האדריכלים בשנת 1982 כאשר חברת אוטודסק הציגה אותה לראשונה. מבחינה היסטורית, תוכנות ה-CAD שימשו מיסודן כאמצעי שירטוט דו-מימדי ולא כאמצעי הדמיה. למרות הפעלתה המסורבלת יחסית לתוכנות ידידותיות יותר למשתמש (בעיקר תוכנות שהופעלו במימשקי מקינטוש) - בשל בכורתה, והתעדכנותה ביישומים תלת-מימדיים ובהמשך בנושא הפרמטרי המקושר (tiveR) - היא הייתה ונשארה התוכנה הנפוצה ביותר בעולם האדריכלות (כ-%65 משתמשים).
חשיבותן של תוכנות המבוססות על טכנולוגיית SIG טמונה באפשרות לנהל באמצעותן בסיס נתונים רחב שכולל גם את נתוני הסביבה ומאפשר להתייחס אליהם בתכנון ארוך טווח.
שילוב בין יכולות ההדמיה של ה-CAD ואפשרויות הניתוח של ה-SIG איפשר לקדם את פיתוחן של מספר תוכנות מקושרות שמתבססות על מסד נתונים רחב במיוחד, המאפשר לשלב בין פרמטרים בעלי אופי אינפורמטיבי מופשט (תב'ע, למשל), לבין הדמיה מוחשית של הסביבה. התוכנות האלה תורמות להבנה פשוטה יותר של מרכיבי הסביבה, בעיקר אצל מקבלי החלטות שאינם אדריכלים.
אחת החלוצות בתחום זה היא תוכנת ArcSig שפותחה על ידי חברת Esri - תוכנה חינמית המותקנת על אוטוקאד ומאפשרת, בין היתר, הפקת מודלים לחיזוי ההתפתחות הפיזית של הסביבה (למשל, היחס בין המגרש לצורת המבנה).
נקודת התורפה של ניצול יכולות המחשב היא במעבר בין התוצר המתוכנן לתוצר הבנוי. הכלל הוא, שככל שהתוכנה חכמה יותר, הסיכוי שהדרג המבצע יוכל להתמודד עם תוצריה קטן. אבל במחשבים כמו במחשבים, לכל בעיה פשוטה יש פתרון מסובך, ובדיוק לצורך זה פותחו תוכנות המקשרות באופן ממוחשב בין התוכנית לבין מערכות הייצור. כלומר, תוכנות משולבות.
עם כל היתרונות הטמונים בתוכנות המידול - בין אם מדובר בתוכנות רב-פרמטריות או בתוכנות ייעודיות - חשוב לזכור שעדיין מדובר במציאות סלקטיבית שאינה לוקחת בחשבון שינויים שעלולים להתפתח דווקא על בסיס הפרמטרים הזניחים לכאורה.
על בסיס זה מפותחים כעת מספר יישומים (דוגמת mooZytiC) שיתבססו על שילוב של בסיס נתונים גינרי - למשל תקנוני תב'ע או פרקים רלוונטיים של חוק התכנון והבנייה - עם בסיס נתונים פתוח שייקח בחשבון גם התפתחויות בלתי צפויות. בדרך זו תתאפשר הצלבה דינמית של נתונים ואילוצים קבועים עם משתנים אקראיים, בהתאם למגבלות תחוקתיות, האג'נדה והעדפותיו האינטואיטיביות של האדריכל - שבלעדיו אין שום הבדל בין אדריכלות לכל תוצר מתועש אחר, צורני ואטרקטיבי ככל שיהיה.
במבוא לתערוכה קרכםרצשךןזצ שהתקיימה במוזיאון תל אביב ב-2008 נאמר (בתרגום חופשי): 'תכנון אדריכלי על בסיס תפקודי (ecnamrofrep) מתייחס לשלושה מימדים: המימד האמפירי המתמקד בפונקציות מדידות; המימד הקוגניטיבי המתמקד בתרגום ההכרה האנושית לחלל; והמימד התפיסתי המתמקד בתרגום נקודת המבט הסובייקטיבית למבנה (...) לא ניתן להוכיח עדיין שתכנון המבוסס על תפקוד משיג תוצאה סופית טובה יותר מכל מתודה תכנונית אחרת'.
תודה מיוחדת לפרופ' בן עמי טורקניץ מברזיל - מפתח תוכנת CityZoom וכן לד'ר יאשה גרובמן על תרומתם המקצועית למאמר.
בניית אתרי אינטרנט