Essay in Testimony, Towards the Design of a Heterogeneous Built Environment

試論;
ムラのある人工建築環境の設計に向けて

20240201_環境のムラの設計について

1)Functionalismic Architectural Planning and Computational Design

PO often involves optimisation methods based on the performance of the built environment engineering and, specifically, its performance. In principle, this is the process of finding a design that satisfies the various performance requirements of a room's use while checking its approximate performance through simulation. As already mentioned in multiple places, the unification of computing platforms and improvements in computing speed have made it possible to try out many individual designs and to use mathematical optimisation techniques to arrive at a design that performs better. (For more information, see the article.)


To return to the topic briefly, optimisation requires its target values. For most indicators, the performance needed for a behaviour or action is defined in a reductionist manner from the approaches of architectural science, especially building planning and environmental engineering. Since the subject is human beings, this is not only within the scope of architectural science but also from other disciplines such as physiology, sociology, etc., where reference references will be gathered. Indicators such as required or target illuminance, for example, exist in architectural standards such as ASHREI, as well as in the Japanese Industrial Standards (JIS). (link as an example)


Simply put, this is part of functionalist architectural planning. The author intended to use it in his doctoral thesis at an early stage (around 2010), but it had already been used for structural optimisation, especially in architecture. As it is often used in engineering, it is also compatible with mathematics because it is easy to clearly define what is good or bad.

1)機能主義的な建築計画 と コンピューテーショナルデザイン

 ポの業務では、建築環境工学にもとづいた性能(パフォーマンス)の検証、さらにその性能に基づいたデザインの最適化をよく行う。原理的には室の用途に応じた、各種の性能を満たすデザインを、シミュレーションでおおよその性能をたしかめながら、見つける作業である。様々な場所で、既出であるが、コンピューテーションの方法のプラットフォーム統一や、計算機の速度向上により、たくさんの個体(デザインのパターンを)試すことが可能になり、また数学的最適化手法も援用して、より良い性能を発揮するデザインにたどり着くことが可能になった。(くわしくは、そのアーティクルを参照のこと)


 話は少し戻るが、コンピュータを使って最適化を行うにはその目標値が必要になる。たいていの指標に関しては、建築学の、とくに建築計画学と建築環境工学のアプローチから、還元主義的に、動作や行為に必要な性能を定められている。また、対象が人間であるので、これはもちろん建築学の範囲だけではなく、生理学、社会学などの他の学問からも参考となるリファレンスを集めることになる。例えば要求照度、あるいは目標照度などの指標は、ASHREIなどの建築の規格にも、また日本工業規格(JIS)などにも存在する。(例としてのリンク)


 簡単に述べるなら、これが機能主義的な建築計画の一端といってもよいのではないか。筆者の博士論文でも、早い時期(2010年前後)に援用してつもりであったが、特に建築では構造の最適化にすでに用いられていた。工学ではよく用いられる手法であるので、よい、悪いが明確に定めやすい、という点で数学とも相性が良い。

2) Awareness in the course of work

The following is a typical procedure of the various performance-based design optimisation workflows often requested by the aforementioned POs. Basically, it is assumed that the client is the design architect and that most of the required area and floor plans have already been determined.

0)The designer (client) comes with a concept design + α plan
1) Hear the design intent and plan of the plan/elevation carefully
2) Assume the performance of the room/area and reduce it to a number.
3) Predict the given conditions (e.g. weather) for each season and period
4) Divide cases and modify them according to the given conditions
5) Calculate the scores for each case.
6) Evaluate to meet the design intent (e.g. average, absolute).

It has taken me years of hard work to create this flow because I am doing work that does not exist in the world, but because I created it myself, I continue to question myself about the various figures and the methods themselves. When I stop, I wonder if this is the right thing to do.

   For example, around steps 0)  and 1) in the early stages, the designer decides on the room's use and writes the room's name. This is not a criticism of our work, but naming the room and binding the user's actions does not fit reality. For functions with equipment such as 'Stairs', 'Toilets' or 'Kitchens', they do exactly what they are supposed to do, but do all people hold meetings in 'Meeting rooms'? First of all, there needs to be something more natural about this congruent approach. Some places symbolise this incongruity and show a trial-and-error approach to conformity to reality. On the contrary, 'Office' and 'Living room' are more defeated by language; we need to know what room it is. Rooms with no defined function for what they do are given names that make no sense for such a function.

)業務の中での気づき、動的与条件と、動的目的関数と

 先述のPOでよく依頼される性能ベースの各種デザイン最適化業務の流れのうち、典型的なものの手順をかいてみる。基本的にクライアントがデザインアーキテクトで大方の要求面積や、平面計画が決まっている状態のものとする。


⓪デザイナー(クライアント)がコンセプトデザイン+αの計画を持ってくる
①設計意図と、平面/立面の計画をよくヒアリングする
②その室/エリアの性能を想定し、数字に落とす。
③各季節、各時間の、与条件を(e.g.気象ファイル)から予測する
④先に定めた目的関数を、与条件で場合分けや改変する
⑤ケースごとの得点を計算する。
⑥設計意図に合うように評価する(絶対値を合わせて合計など)


世の中にない仕事をしているわけだから、このフローを生み出すこと自体に結構苦労して何年かかっているわけだが、しかし自分で作ったので、各種の数字や手法そのものに対して、ふと立ち止まこれで正しいのだろうか、と自問自答する


 例えば序盤のステップ⓪①あたりでは、デザイナー/設計者が部屋の用途を決めて室名をかきこむ。これは、我々の仕事に対する批判ではないが、すなわち室に名前を付けて、ユーザーの行為を縛るというのが、なにか現実と合わない気がする。「階段」、「トイレ」や「厨房」などの器具を伴う機能についてはまあその通りの行為をするとしても、「会議室」は会議をする人ばかりだろうか。この合目的的な手法にまず、何か不自然さを感じる。この違和感を象徴し、現実への適合のための試行錯誤が見えるところがある。「執務室」や「リビング」は逆に言葉のほうが負けている、何の部屋かはわからない。何をするかが決まっていない部屋には、そのような機能としては意味不明の名前が付けてあるのだ。

Around steps 2 and 3, the performance of the space for the activity (could be, say, action or behaviour) is assigned. From the feeling in practice, open plans are becoming increasingly common*. In an office, until a few decades ago, it was assumed to be for paperwork, but now it is mainly for computers. First, this needs to be clarified for such open-plan, generic room applications.

Next is the correspondence between space and function. For example, how about the living room in a house? One can imagine a bright living room, while others may be dark. Some people read newspapers in the living room, and others drink whisky. In other words, one space does not correspond to one human activity. Yes, there is a space demanded by each, but is it predictable?

Not surprisingly, As this is not possible in principle, they have responded by improving the adaptability of the built environment engineering performance of the space by using smaller semi-devices, such as louvres, blinds, curtains and partitions, instead of architecture, and by allowing them to be manipulated by the human user.

*1; As for post-pandemic, physical walls may be deliberately left in place as a design as a method of air hygiene.

*2; Backlighting of computer LCD screens and keyboards may come up for discussion, and many geeks are particular about the brightness and nits of their smartphones.

ステップ②、③あたりでは、行為のための空間の性能を割り出すことになる。まず、オープンプラン、ジェネラルな室用途には結構困る、いろいろなことが行われるので、必要な要求性能は平均をとるなどでぼやける。実務においての感覚であるが、基本的にはオープンプランが多くなってきている※。オフィスであれば、数十年前までは書類仕事を前提としていたわけだが、いまは主にパソコンである※。また同様に、電気仕掛けの小さなデバイスで、タスク環境と呼ばれる微細な環境空間を自分の周りのみに発生させることが一般的であるからだ。

次に空間と機能の対応関係である。例をあげるなら、住宅それもリビングなどはどうだろう、明るいリビングもあれば、暗めのリビングも想像できる。朝と昼と夜、それぞれの表情がある、リビングで新聞を読む人もいるし、ウイスキーを飲む人もいる。すなわち一つの空間に一つの人間的アクティビティーが対応していない。たしかに、それぞれに要求されている空間というのはあるのだが、そこで起こることは予想できるのだろうか?

当然のことながら、原理的に不可能であるので、建築ではなくより小さな、例えばルーバー、ブラインドや、カーテン、パーティションなどのセミデバイスを使用し、かつそれを使用者である人間に操らせることで、その空間の建築環境工学的性能のアダプタビリティーを向上させて、対応してきた。


※1;パンデミック後に関しては空気衛生の方法として物理的な壁を意図的に設計として残しておくことも見られる


※2;パソコンの液晶画面やキーボードのバックライトが議論に上がることはある、スマホの輝度、ニトにはこだわるギークも多い。

   Even around steps 3) and 4), many things could be improved. The country/region and climate issues, how and when to divide the seasons, and how to divide the day and night plans depend on spoon-feeding. For example, when working in Japan, many summer and winter values are reversed, and another issue today is the intermediate season. While it may still be possible to fully-air-conditioned high-rises, there are increasing demands for natural ventilation and other support due to urban energy issues, peak power in summer, climate change and the thermal environment in the event of a disaster.

   Around step 6), it depends on the resolution at which the scene is divided. If you want to divide the scene into very rough segments, you can divide it into day and night or summer and winter. However, some countries do not have seasons. If the resolution is gradually increased, the average temperature and rainfall per month/12 months are often used to show the characteristics of a place. However, this does not pick up time-varying phenomena such as brightness, which would be hourly. However, to be more realistic, humans do not live like a geyser every hour.

The above has been written at length and will be reviewed again with the key words. If we consider a plan that accounts for human action based on the built environment, the approach is rough, and people have intelligence. The next question is how much time and spatial design resolution to set. If you are a human being reading this, you will understand that in five seconds a person can be thinking about something else and doing something else.

 ステップ③や④あたりでも、いろいろな問題はある。国・地方と気候の問題、季節をどう分けるか、いつ分けるか、昼と夜の計画はどう分けるか、それぞれは匙加減次第である。例としては、日本で仕事をしていると、夏場と冬場の価値のつけ方が逆転するものも多い、暑いと寒いがそんざいしているからだまたもう一つ今日的な課題は中間期である。超高層で完全空調にするならまだしも、都市のエネルギー問題、夏場のピーク電力、気候変動、災害時の温熱環境などから自然換気などを援用する要請が増えてきている。

 ステップ④あたりは、その場面をどのくらいの解像度で分けるかによる。かなりあらくわけるなら、昼と夜、あるいは夏と冬でもよい。ただし、国によっては季節がない地域もある。徐々に解像度を上げていくなら、1/12か月ごとの平均気温や雨量などでその場所の特徴を示すこともおおい。ただ、これでは明るさなどの時間ごとに変化する現象は拾えない、その場合は一時間ごととなる。ただ、もっと現実に即したことをいうなら、人間は一時間に一度、間欠泉のように生きてるわけではない、つまり離散時間を生きているわけではない。逆にデータ量としては、2020年代では一秒単位では計算が苦しいということは言える。


上記で長々と書いてきた、あたりまえのことを言語化するなら、与条件は動的であると同時に、目的関数も動的である、ということ。建築環境をもとにした人間行為までを勘定に入れる計画をかんがえるなら、アプローチが荒い、人間には知能がある、時に合目的的に、ときに気ままに他者や環境とインタラクトしている。あとは、時間、空間的な設計の解像度をどのくらいに定めるかもある。下手したら、人は5秒でまったく別のことを考えて、別のことをしている場合もあるのは、これを読んでいる読者が人間であるならわかっていただけると思う。

3)アプローチはいろいろあるよ

上記のような課題について、ちょっと気づいていつつも業務は業務として続けているわけですね。そんな中で、すこしでも問題に対してたいおうできないかなあ