修論梗概

修士論文

- 梗概 -

建築の遺伝子

― 建築形態の情報モデルに関する基礎的研究 ―

東京大学大学院　建築学専攻

2013 年度　修士論文梗概集

116064　石原 隆裕

0. 序【主題】本論文は情報モデルによる建築学における《遺伝子》に関する研究を主題とする。【目的】本研究では

- 1. 生物の遺伝子を参照し、生物における遺伝子・生物情報学と対応

する建築の《遺伝子》・建築情報学を定義付けること

- 2. 1. の定義に基づいた建築情報学の基礎的な研究として、《遺伝子》を

利用して同一環境において複数の建築物を分析・比較すること

を目的としている。【構成】第 1・2章では《遺伝子》の定義付けを行い、第 3・4章で実例を用いて《遺伝子》を利用した建築物の分析を行う。第 1章は生命科学、特に生物情報学を参照し、生物における遺伝子の機能から建築において《遺伝子》のもつ性質や可能性を考察している。また、《遺伝子》に関する研究を行うにあたって遺伝情報を記述するメディアを正確に理解する必要性を示す。第 1章での考察に基づいて第 2章では先行する論考から建築における遺伝情報を記述するメディアとしてパラメトリックな幾何学的システム (連動系の幾何学 )が利用できることを示す。以上の章で建築の《遺伝子》の役割とその表現方法を明らかにしたうえで、第 3章では Serpetine Galleryのパビリオン (以下 Serpentine)を題材として《遺伝子》の分析を実例に基づいて行い、第 4章では第 3章で得られた結果を考察する。最後に、本研究の成果を整理し今後の展望を述べる。【先行研究】情報のシステムとして遺伝子に注目した言説としては田中浩也、松川昌平が設計手法と関連する文脈で生物の遺伝子を参照している[柄沢他 (2011)]。また建築物の形態を数式として記述する研究としては麓他 (1996)の研究やBosch他 (2003-2004)のプロジェクトが存在している。

1-0. 生命科学と建築学における情報　Ludger Hovestadtは生命科学における観察対象の変化をbig zoomと呼んで、博物学すなわち生物種の分類から細胞生物学、分子生物学、生物情報学へと発展した経緯を指摘している。 ここで注目しなければいけないことは、観察のレベルが詳細になったことが情報技術によって視座の転換になってることである。物体として存在するモノをあつかって実体の挙動を観察する学問から生物のなかに流れる抽象的な情報をあつかう学問に変化が生じている。生命科学において情報という切り口の導入は表現や効率化以上の意味をすでに持っている。また、同時に高分子のモデル化が生物情報学の創始には不可欠であったことも注目せねばならない。なぜなら、情報を記述するメディ

アを取り扱えなければ情報を読み出すことができないからだ。　翻って、建築における情報の取り扱いを見てみると、建築学では情報として建築を扱うというよりは、むしろ計算機にそれまでの技術を移植して効率化する方向に進歩してきた。つまり、建築では生物学のように建築を情報としてとらえるような視座の転換は起こっていない。　このように建築と生物では情報の取り扱いが異なっている一方で、建築学と生命科学はこれまでも関係があった。もし生命科学において開拓したフロンティアと同様に情報技術が建築学において未知の領域を切り拓くことを期待するのであれば、生物の形態や仕組みを模倣するのみならず、生物情報学と同様に建築を情報としてとらえるためのモデル化が必要である。そのためには単純に設計図書を電子化するのではなく、情報のシステムとして建築を捉え直さなくてはならない。そして、そのようなモデルがつくられて初めて、生命科学における生物情報学に相当する建築情報学の扉は開くことができる。

1-1. 生物遺伝学から類推される建築遺伝学　DNAには非遺伝子DNAが存在している。これらは遺伝子の組み換え・修復など関連する機能を担っていると考えられている。真核生物では遺伝子の中もエキソンと呼ばれる部分とイントロンと呼ばれる部分に分類することができるが、タンパク質のアミノ酸の配列情報を記載しているコード領域はエキソンにのみ含まれる。つまり実際につくられる物質的実体の情報に当たるものはDNAの中の一部分だけに存在している。さらに、生物の保有している遺伝子は常にすべてが発現しているわけではない。調整的発現と言われる、環境に応じた発現の促進や抑制が行われている。これらの関係を (fig.1)に示した。つまり、生物の実体は遺伝子によって一意的に決定されているわけではなく、生物の遺伝情報と生物の肉体は一対一に対応しない。これをふまえると、遺伝情報を「生物の設計図」と表現してしまうと、設計図が最終的に建設される建物の形態を指定していないことになる。生物におけるタンパク質の合成過程を見る際には、設計図は、メッセンジャー RNAに相当するというのが妥当な類比である。また、同様に対応させて、建築の《遺伝子》とは設計図を生み出す機能をもち、与件と呼応しながら形態を決定していくため

Gene

CodeExon

GENOM

mRNA

複製、変異、偽遺伝子、交配…発現調整、指示…

形の要素 捨てられる形Intron

設計図

パラメータ

幾何学

fig.1

指導教員 隈 研吾 教授

としてより詳細に定式化できる。しかし、この段階ではGeometryの正体はわからない。そこでパラメトリックな幾何学について論じた建築論をみていくことにする。

2-2. Greg Lynn: Animate Form　具体的な形で建築論とパラメトリックな幾何学を結びつけた先駆者のひとりとしてGreg Lynnが挙げられる。LynnはGill Deleuzeらの哲学を理論的背景に「前決定的な同一性から生成的な同一性への転換」[磯崎 (1999b)、159頁。]としてパラダイムの転換を指摘し、そのためにパラメトリックな幾何学的システムを用いることを主張した。Lynnは 1995年から2000年にかけてAny会議で連続的に発表を行っているが、そのなかで「環境的領域との絶えずフィードバックする」[磯崎 (1999a)、74頁。]ダイアグラムを提示する。そのための具体的な図像としてblobが利用されている。Lynnによれば、blobは環境に対して応答し、かつ図形の要素が数的パラメータを用いて記述される関係性を保持しており、全体の表現型は変化する一方でシステムは同一である。すると、この幾何学的システムは②式で表されるようなシステムのひとつである。しかし、その図像として利用されるものが blobでなくてはならないという必然性はない。当時 Lynnが手にすることができた幾何学において、パラメトリックに応答するシステムをつくる簡単な手段が blobであったことが選択の大きな要因を占めている。Any会議ではどのような図形によってシステムを構築するのかという問題とは別に、パラメータの決定に関して議論になった。パラメータを使って変形していく曲面は、与えるパラメータを選択する操作者がいなければ決定できない。すなわち与件から「生成する」といいながらも、数値を介して建築家が造形していることが問題視された。しかし、生成という語が与件から建築が自動生成することで一意に決定するかのような印象を与えてしまうが、Lynnはむしろ前決定的な同一性を否定しているので複数の可能性を生み出すことは必然でもある。Lynnが示したパラメトリックな幾何学がもつ価値は、自動生成を行う可能性にあるのではない。建築家による与件の読み取りや整理と造形の関係性を、幾何学のシステムとパラメータとして明示したことにある(fig.3)。Lynnの議論は前節で示した②式を<Animate> Form = blob(parameter(Environ.))…③

と限定的に書き換えて表現することができる。blobが必然でないことはすでに述べたが、《遺伝子》として機能するようなシステムを成立させるために幾何学的な要素に対して求められるのはどのような性質であるか。この点を次節でBernard Cacheの言説を参照して検討する。

blob

Environment

Animate Form

Environment

のシステムであるといえる。このため、遺伝子は関数として、Form = Gene(Environment) ……①

と書ける。さらに、与件との呼応を強調したが、ある範囲で形態を決定していることも重要な遺伝子のもつ性質である。収斂進化のような遺伝子と乖離した形態間の類似はあるものの、実体として存在する形を手がかりにして遺伝子の一部分が推定することは一定の妥当性をもつ。以上の議論を踏まえると、生物同様に建築にも《遺伝子》があるとして、生物における情報システムと対応させるとき、《遺伝子》の要件として次の各項が挙げられる。- 形を定義する情報を有している- 与件から読み取った情報を反映する- 与件に対して出力される形は複数の可能性をもつ

本研究ではこれらの条件を満たし、①式のように環境を引数として形を返す関数で表された情報のシステムを《遺伝子》と定義する。

1-2. 世代間の遺伝　本研究では実例を扱わないが、建築物でも遺伝現象が定義可能である。梗概では詳細を割愛する。

2-0. 連動系の幾何学　建築において、上で提示した《遺伝子》の条件を満足するような情報のシステムを記述する方法を考案する。これまで、建築を記述する方法としては図面と模型、そして透視図が存在してきた。これらの建築の表現方法と与件を結びつける情報のシステムが構築できれば、それを建築の《遺伝子》を記述するメディアとして扱うことができる。以下で、そのようなメデイアとして連動系の幾何学が利用できることを示す。

2-1. 磯崎新の模型論　磯崎新は「模型的思考」として、自立的な図像が現実世界との間でなんらかのパラメータを与えられることで測定器として機能するという考えを示した。磯崎の言う《模型》で《遺伝子》を表現することができる。なぜなら、図像化されるということは形を定義する情報を有していることにほかならず、測定器としてのはたらきとは与件から読み取った情報を反映することだから《遺伝子》の条件の少なくとも2つを満たすことができるためである。磯崎が「模型的思考」と呼ぶものを環境 -遺伝子 -生物の関係と照らし合わせると環境と《遺伝子》(=《模型》)をパラメータが結び形態が模型によって導かれる(fig.2)。①とあわせてForm = Gene(parameter(Environment), Geo.)…②

Environment

Geometry

Architecture fig.2

fig.3

のシステムを表現したものとして利用することができる。建築の《遺伝子》と生物の遺伝子の発現機構を比較するとfig.5のようになる。

p = parameter (Environ)

f = Component(p)

f∈parts

F=F+f

evaluate(F)=True

parameterとEnvironmentの関係を定義

F=null

Start

End

delete(f )no

yes

f∈Exon由来

F=F+f

delete(f )no

yes

yes

no

発現調整をGenomから読みとり

Coding領域をGenomから取得

f = Coding(p)

Componentとパラメータの関係を定義

p = parameter (Environ)

F=null

Start

End

2-5. アルゴリズミック・デザインの理論と《遺伝子》、進化　本研究では実証的な検討は行わないが上の議論で定義された≪遺伝子≫がアルゴリズミック・デザインに利用できる可能性は大きい。

3-0. 実例を用いた検証　Serpentineを実例として建築物の《遺伝子》を解析し、具体的に《遺伝子》を取り扱うことでなにがわかるのかを示す。《遺伝子》が与件 (から得られる環世界 )と形態を結ぶものだとするならば、同一の環境に建つ建築物を比較することで各個体の《遺伝子》の固有性を明らかにすることができる。そのため同一条件でパビリオンが建設されたSerpetineを対象とした。本研究では入手できる資料の限界からパビリオンの《遺伝子》のうち形態に関係する部分のみを対象とした。　分析の手法としては Serpentineの図面、写真を資料[Jodidio(2011).吉田 (2006).吉田 (2012).吉田 (2013)など ]から収集し、パビリオンの与件と形態を連動させて対象体をプログラミング言語で記述し、全事例を比較する。与件と連動するパラメータが環世界のパラメータであり、与件と無関係な数値はコンポーネントに含まれる。これら描画プログラム全体が建築の《遺伝子》の形態に関する部分のモデルとなる。13の事例それぞれに対して《遺伝子》を書き出した。その後、得られた各《遺伝子》について、データの情報量・プログラムの行数・入力変数の個数を比較した。また、敷地に存在する道と樹木が変化したと仮定して、これらと対応していると想定される環世界のパラメータを変化させて、パラメータの変動に対する応答性能を比較した。

3-1. から 3-13.( 各パビリオンの《遺伝子》作成 )　個別のパビリオンの《遺伝子》を記述した。各《遺伝子》の実体化例をfig.6からfig.18に示す。なお、以下では各パビリオンを<Zaha>のように設計者名を使って略称する。

3-15. パラメトリック・スタディ　環世界を表現するパラメータのなかには、周辺環境と幾何学的な制限によって関係をもつものがある。多くのパビリオンと関

2-3. Bernard Cache: Objectile　Lynnが理論的支柱としていたDeleuzeの『襞―ライプニッツとバロック』の冒頭で図版を引用して議論されているobjectile ( 対象体 )という概念は Bernard Cacheが Deleuze(あるいはHenri-Louis Bergson)の哲学を造形に応用しようとした試みの中で生まれたものである。対象体以外にCacheの建築理論にとって鍵となる概念としてnon-standard ( 非標準 )、associative （連動性）がある。また、これらを理解することで建築の《遺伝子》のシステムを図像化する際に必要となる性質を把握することができる。Cacheが目指している非標準建築はシリーズであり、同じ型の建物が大量複製されるのではなく、複雑で固有な形態をもった建物を無限に生み出していくのでもない建築生産のあり方である。非標準建築のために求められるのが連動性である。連動性とはシステムの内部に情報の参照関係が構築されていることである。Cacheが提示している非標準建築のために必要なCAD-CAMの連動システムにおける基礎的な要素は 4つある。 - 関係性の雛型にコンポーネント挿入をする - 常に数値は暫定的であり最後まで連動性を持ち続ける - 建設に必要な全ての図書を出力する(BIM) - 金銭的な情報をひもづけるこの要件はLynnのanimate formにも共通する部分があるが、Cacheに特徴的なのは交換可能なコンポーネントをblobに限定せずに想定している点である。この仕組みであれば Lynnよりも広汎な形態言語に対して理論を応用しうる。連動性が導入された動的な図形によって表象される、非標準な生産を可能にする連動のシステムが対象体である。動的存在であるから、あるひとつの状態で図形を紙に印刷しても対象体を表現することはできない。対象体は無数の可能な形をもった図形のシステムであり、モノとしての対象 (object)に結び付けられた操作すべき機能性を持つものである。Lynnの animate formが形そのものであり、動きを静止した時にも表現しうるような流状体であることを指定されているのに対して、対象体は形を生み出す仕組みであり、構成要素そのものには指定はない (fig.4)。式で表すと、<Non-Standard> Form= <Associative> Obj(Comp., para(Environ.) )……④

2-4. 建築の《遺伝子》　④式において、非連動な場合も相関性ゼロの関数として捉えれば遡行的に形態と環境からObjectile関数を推定しうる。このようにして定義される対象体は建築の《遺伝子》となる情報

associative

component

componentOBJECTILE

Environment

Non-StandardForm fig.4

fig.5

data総量(kB) 行数 入力変数

＜Zaha＞

＜Libeskind＞

＜伊東＞

＜Siza＞

＜Niemeyer＞

＜Koolhaas＞

＜Eliasson＞

＜Gehry＞

＜SANAA＞

＜Nouvel＞

＜Zumthor＞

＜Zaha＞

＜Libeskind＞

＜伊東＞

＜Siza＞

＜Niemeyer＞

＜Koolhaas＞

＜Eliasson＞

＜Gehry＞

＜SANAA＞

＜Nouvel＞

＜Zumthor＞

＜HdM＞

＜藤本＞

＜HdM＞

＜藤本＞

＜Zaha＞

＜Libeskind＞

＜伊東＞

＜Siza＞

＜Niemeyer＞

＜Koolhaas＞

＜Eliasson＞

＜Gehry＞

＜SANAA＞

＜Nouvel＞

＜Zumthor＞

＜HdM＞

＜藤本＞

係性が深い道と樹木と関連付けられているパラメータを変化させて仮想的な環境で《遺伝子》から実体をつくった。

fig.20樹木を西 fig.21樹木を南fig.19 default

3-14.《遺伝子》比較　得られた《遺伝子》の情報に関して定量的な比較を行った。table1,table2の通り。

4. 考察　同等の環境に対して設計されているにもかかわらずデータ総量に大きな開きがあることがまず注目される。すなわち、生物種と同様に建築物の間でも《遺伝子》の情報量には差がある。データ総量と行数は概ね対応する一方で、データ総量に対して入力変数の数は単純に対応せず、上位の 3パビリオンを除けば入れ替わりが激しい。入力変数が多いということは環境と応答しうるインターフェースが多いということである。しかし、与件との関連付けなしと考えられる＜伊東＞、＜Niemeyer ＞、＜ Zumthor ＞の他に＜ Koolhaas ＞、＜Nouvel ＞、＜Eliasson ＞も入力変数が少ないグループに入っている。＜Koolhaas ＞、＜Nouvel ＞と＜ Eliasson ＞は関連付けありのグループで、プロポーションの変形を生じるものである。この事実は、与件との関連付けのないグループが建築家の意図した形態をそのまま提示している一方で、プロポーションの変化は

意図された理想型を実環境に適応させるために非等倍率の拡大縮小を許した変形であると解釈できる。 　概ね、入力変数に関して上位のものが環境と連動しやすく、下位のものは連動しないかプロポーションのみを変化させているといえる。例外となる場合は、入力変数が多くとも、環世界とは独立に変数を設定しているために与件との連動が生じていない。

5. 結び　この研究では生物の遺伝子を参考に建築の《遺伝子》を定義付け、実際に同一の環境に建設されたパビリオン群に対して《遺伝子》の分析を行った。これによって情報という視点から、既往の建築の分類とは異なる指標で建築を評価しその性質を記述することができた。

data総量(kB) 行数 入力変数

＜Zaha＞

＜Libeskind＞

＜伊東＞

＜Siza＞

＜Niemeyer＞

＜Koolhaas＞

＜Eliasson＞

＜Gehry＞

＜SANAA＞

＜Nouvel＞

＜Zumthor＞

12.8

6.74

19.5

15.8

14.3

8.89

16.1

30.6

9.63

10.8

11.9

477

233

497

532

516

350547

974

376

414

353＜HdM＞

＜藤本＞68.5

75.3

2080

2870

80

126

34

45

27

2617

141

41

19

12

4794

8067

年順

table1.遺伝情報の定量的評価 table2.データ・行数・入力変数の相関(降順リスト)

環世界との連動性による分類

fig.18<藤本 >fig.17<HdM>fig.16<Zumthor>fig.15<Nouvel>fig.14<SANAA>

fig.13<Gehry>fig.12<Eliasson>fig.11<Koolhaas>fig.10<Siza>

fig.9<Niemeyer>fig.8<伊東 >fig.7<Libeskind>fig.6<Zaha>

＜Zaha＞

＜Libeskind＞＜Siza＞

＜Koolhaas＞

＜SANAA＞

＜Nouvel＞

＜HdM＞

＜伊東＞＜Niemeyer＞

＜Eliasson＞＜Gehry＞

＜Zumthor＞

＜藤本＞

PAVILIONS関連付けあり

非プロポーション

プロポーション

関連付けなし

※文献註記は本文：文献目録参照のこと。