回顧：智能移動、超級街區，看數字技術怎麼與城市相結合
城促最近的大師論壇和設計講壇都被來自巴塞羅那的專家們「承包」了。還記得在第26期大師論壇上，Vicente Guallart作為加泰羅尼亞高等建築研究院（IAAC）的負責人介紹了學校情況。而在本期設計講壇，IAAC的研究主管和教授Mathilde博士更為細緻地介紹了幾個關於智慧城市和數字製造項目。
講座的高潮是Mathilde博士基於「超級街區」項目分享與公共空間有關的一系列設計，讓我們真正了解到如何通過技術讓公眾參與設計的決策，並讓這些決策反映到未來的設計。
前言 | 黃澤碧
編輯 | 黃澤碧
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Dr. Mathilde Marengo
Ph.D Architect
IAAC Head of Studies, innochain Supervisor Board, MAA, MaCT, CIEE Senior Faculty
我給大家介紹的是我在加泰羅尼亞高級建築學院一個團隊的研究成果，我們團隊研究的是城市與技術，也就是怎樣通過城市與技術的結合讓我們的城市更具回應性。在開始前，我先給大家介紹一下加泰羅尼亞高級建築研究院（IAAC），這是一家研究建築教育、數字製造的中心，它基於現有的技術，努力為人類打造未來棲息地。
在IAAC的研究中，我們希望通過研究結合技術與城市，讓現代城市更好地發展。我們非常重視設計的實用性，也非常注重製造設計的原型，因為紙上談兵並不能知道設計的結果，而有了原型之後就可以進行測試、打磨並且提升。這就要求我們擁有製造生產設施，大家可以看到我們研究院下屬的機器研究室里的機器人手臂，它能夠給我們製作原型時提供許多幫助。
機器人手臂 / 圖片來源：IAAC Facilities
我們學校有兩個校區。首先給大家介紹巴塞羅那的校區，這裡不是傳統意義上的建築學院教學樓，它其實是一個工廠。在這個工廠里，我們可以建立和設計一些原型。這裡有一個Fab Lab製造實驗室，這是歐洲的第一個同時也是最大的Fab Lab，它是全球Fab Lab網路的其中一個。在製造實驗室里有激光切割機、3維印表機、機器人手臂、打磨的機器等等不同的設備，還有生物實驗室。
這個製造實驗室可以給不同人群（包括巴塞羅那當地市民或者建築學院學生）提供場所、工具和機器，讓他們能夠在那裡發揮他們一些想法還有一些靈感。在這裡你可以「為所欲為」，把所有的想法都變成現實。同時，巴塞羅那的這一家製造實驗室還負責協調世界各地的製造實驗室，在這裡可以看到許多成果的協調。
我們還提供了一個專門的場地給學院的碩士研究生使用，這裡跟其他的Fab Lab有相似也有不同。比如我們的Master Lab（就是所謂的大師實驗室）可以改良設備，學生可以使用包括3D列印、打磨機器、激光切割機、AR、VR、人工智慧、機器人手臂等在內的所有設備。
註：Fab Lab即Fabrication Laboratory（微觀裝配實驗室），是美國MIT比特與原子研究中心發起的一項新穎的實驗——一個擁有幾乎可以製造任何產品和工具的小型的工廠，Fab Lab Barcelona是Fab Lab全球網路體系的重要成員。
可供學生使用的設備 / 圖片來源：IAAC Facilities
另外一個校區叫Valldaura，在距離巴塞羅那20分鐘車程的一個地方，那裡有一個Valldaura Lab。跟其他實驗室不同，Valldaura Lab坐落在自然公園，有140公頃的森林面積。更為重要的是，在這個實驗室里，我們要求提供以自然為基礎的設計方案，比如需要考慮自然植物的生命周期等。
Valldaura校區還有一個非常大的特色，我們把它稱為自給自足的校園，我們在那裡可以生產出人類生活需要的所有物料，包括食物、能源等。我們希望將原始物料與數字製造技術結合，比如水資源的管理、能源調動、食物創新性生產及管理，用這種環保的方式滿足人類所需。
此外，我們還有一些別的實驗室。比如能源實驗室，通過一些創新的方式製造能源或提供能源不足的解決方案。比如綠色實驗室，通過將自然的物料和數字製造的結合，採取創新方法改良食物的生產和製造。
Valldaura校區 / 圖片來源：iaac.net
加泰羅尼亞高級建築研究院是在20年前成立的，儘管當時還沒有「物聯網」的概念，但是極具前瞻性的學院創始人認識到建築需要改變過去的範例。我們現在所強調的建築設計不僅是建造一些鋼筋水泥的大樓，而是思考怎麼將建築跟數字製造技術結合，這就是所謂的「高級建築」。
「高級建築」的概念來源於我們的創始人出版的研究成果《The Metapolis Dictionary of Advanced Architecture》（2001）。我們講到的高級建築理念其實是一個可以升級、外延、拓展的一門學科。我們非常希望能夠把這個可拓展的理念在城市中體現出來，比如能源的提供、電力的設計怎麼跟周圍的城市圖景相結合。因其範圍之龐大，涉及到多個學科，因此，高級建築需要跟包括生物學、工業設計、工程學、物理、化學在內的不同專家學者互相合作、協調。
The Metapolis Dictionary of Advanced Architecture (2001) / 圖片來源：iaac.net
在二十年前建築學已經不斷向高級建築轉化，在五年前城市規劃也開始吸引人們的眼球，還有智慧城市等新理念的崛起，但是這些技術的發展卻沒能更好地被運用到人類棲息地的改良中。這是因為我們講到的數字技術往往是由一些大型技術公司主導，而這些技術公司並沒有跟城市設計師聯合起來，所以城市設計師沒能理解這些設計技術可以為他們所用、為他們所駕馭。
我們能夠做什麼呢？我們希望在城市設計和數字城市、智慧城市這幾個學科之間找到重疊點，找到一群同時橫跨這幾個學科的人，共同把這些數字技術應用在城市設計當中。
數字製造與新能源
太陽能屋
這裡展示的第一個項目是太陽能屋原型。項目希望通過數字建造的技術去優化大樓的環境，並且能以太陽能作為樓宇的主要能源並提高能源的利用率。
太陽能屋原型，馬德里，2010年 / 圖片來源：fablabbcn.org
在這個項目中，我們用改變房屋形狀的方式，使其能夠最大限度地吸收並使用太陽能。不僅如此，這棟房屋的改造是完全是使用數字建造技術的，它是IAAC的結晶，因為它完全是在學校的製造實驗室里設計和建造的。我們希望這個項目能夠體現出數字製造技術與能源使用效率提高的結合，讓我們重新思考如何改良樓宇的建造。
太陽能屋的建造 / 圖片來源：fablabhouse.com
早在工業革命之前，人們就採取線性生產模式來建造樓宇。這種線性生產模式是從一個地方取材並運輸到建築目的地再進行生產，異地生產不僅造成原材料的浪費，在運輸過程中也產生了交通廢氣。
傳統生產製造模式產生污染和浪費 / 圖片來源於網路
我們現在倡導螺旋創新的生態系統，也就是在一個地點取材並進行物料的調配或者萃取，然後在另外一個地方進行生產，最後在第三個地方消耗這些生產出來的東西。這種生產模式倡導本地生產，儘可能在生產的源頭降低材料的浪費，儘管可能會在建造的地方產生垃圾（這可以採取一些方法去改良），但是避免了線性生產模式中不同地方物資材料的交叉污染。
同時，我們希望能在整個生產線和運輸線的交流中去分享知識，也就是說在一個地方進行物資萃取時，除了使用當地的材料，也會聘用當地的人才進行本土化生產。我們希望在保證這些地方之間互聯互通，降低交通運輸的污染，盡量讓物質萃取、生產、運輸幾個環節間不受阻滯。剛才講到的太陽能屋就是基於我們所推廣的這一個生產模式建造的。
從線性到循環生態系統：全球連線生產，原材料留在可以接受的城市和地區距離，信息指引如何生產和製造 / 圖片來源於網路
這裡要介紹一下Fab Lab，它通過網路讓不同城市的知識實現共享。我們可以在不增加交通污染的情況下，使用這些知識去優化任何一個建築。剛剛展示的太陽能屋原型是在製造實驗室里生產的，它提供了比較全面的功能，包括廚房、浴室和能源控制室（用於監控能源的消耗）。但是它有一個很大的缺點——形狀決定了它的大小不能提升，也就是在拓展性上遇到了障礙。
在2011年，我們打造了一個智慧樓庭，這裡解決了太陽能屋的拓展性。大家看這個木牆，它是可以升級、可以變得更大的。這個可擴展的木牆很好地體現了我們剛才講到的對Fab Lab的運用：一個太陽能屋的原型在經過質疑和調整後進行優化，滿足樓宇或者是房屋使用者的需求。新增的可升級的木牆技術可以直接應用於新樓房的建造，也可以應用於舊樓房的翻新。而它最大的優勢就是可以加強太陽光的吸取——它能夠捕捉太陽日出和日落，並且能夠調整窗口的位置、調整通風，更好地調動能源的使用。
太陽能屋升級版 / 圖片來源：Vicente Guallart
生物光伏
在提到新能源生產時我們都會提到太陽，但是天氣不好的時候怎麼辦？所以我們另外一個研究項目是希望拓展我們在自然界里能獲取的資源。在2014年，植物的光合作用給了我們新的靈感，因此我們的新能源研究有了新的目標：生物光伏，將自然的光合作用應用於太陽能發電。
植物在進行光合作用時會吸收二氧化碳，排出氧氣，同時植物還會釋放出有機化合物。如果這些有機化合物進入含有共生菌的土壤，細菌就會為了生存而分解有機化合物，這一過程產生了含有電子的副產品——只需提供一個電極，這些電子就能被收集並且發電。
發電原理 / 圖片來源：iaac.net
我們邀請了來自巴薩羅那和劍橋大學不同學科的專家共同合作。我們設計並製造了一個比較小的原型——將磚頭和含有碳纖維和聚合物的塑料薄膜結合在一起的打磨以及鍛造。這個原型可以讓我們去測試設計中存在什麼問題。
可以升級、拓展的原型 / 圖片來源：iaac.net
根據第一個原型，我們共同研究打造了可以升級、拓展的磚塊。這些磚塊除了扮演容器以外，還為苔蘚形成保護層，使其免受陽光的直接照射，形成利於其生長的濕潤微氣候。
可拓展的磚塊能夠滿足並聯和串聯兩種電路 / 圖片來源：iaac.net
智能移動性
接下來我想講一下未來的移動性，也就是智能移動性。在2013年，巴塞羅那市議會邀請我們撰寫一份技術指南——巴塞羅那的公共系統（包括交通系統）里的信息通信指引，其中一個很大的難題就是智能停車。巴塞羅那的停車位不夠，我們希望通過提案能夠優化車輛四處搜尋停車位的窘境，並且能夠更好利用城市的空間。
智能停車系統的想法是作為試驗性項目啟動的，在巴塞羅那建立原型。我們在地下裝設了一些感測器，這些感測器能夠捕捉到地面上有沒有空位可以停車。同時，這些感測器跟路面的燈柱進行一體化連接，當地下感測器收到有空位可以停車的信息時就能上傳到雲端，與巴塞羅那智能交通系統進行連接。這個項目通過連接原有的基礎設施，對地面空間的使用進行了優化。
過去提到移動性時，我們都會知道道路、交通網路決定了城市的基本面貌，設計師去設計車輛，而車輛又能決定道路有沒有被充分利用。那麼，設計師能不能跨過道路和車輛這兩個中間環節去直接改變城市呢？我們怎麼把實時信息以及數據的萃取融入到城市棲息地和公共空間的使用中呢？在2017年，我們跟兩個業界夥伴合作，希望更好地利用原有的基礎設施。其中一個機構叫火車移動性，這個機構擅於利用原有基礎設施的提升和拓展去改良交通網路的效率。另一個機構是城市標準，這個機構位於慕尼黑。另外，我們邀請了一些碩士研究生參與，共同助力巴塞羅那城市移動性的提高，我們所聚焦的領域就是怎麼利用原來一些交通資源。
我們從不同使用者（行人或開車的人）的角度出發，考慮交通堵塞或交通網路利用率低下帶來的影響。我們發現如果城市交通資源是同時設計給開車的人和行人共同使用的，那麼他們兩者都不能很好去享受這個公共交通資源；如果城市交通資源只是設計給開車的人，那麼行人可能就會遭遇比較大的麻煩。我們的解決方案是把行人放在核心，因為他們是使用交通資源的主要力量，而車輛不是主角，只是在行人的周圍巡航。這裡我們也使用了無人駕駛的理念，希望能夠在開車的人、行人和無人駕駛車輛之間實現一種共生的關係。
我們採取了數字導向的分析方法。基於經驗，對路況、交通的分析以及對未來的展望，我們進行了數字模擬。另外還有政府提供的公開數據，比如巴塞羅那的人流量以及高峰頻率，他們所使用的共享單車平台等。基於這些數據的分析和收集，我們就能理解空間和時間對於行人或者公共交通資源使用者所帶來的影響，也能在不同公共交通參與者中找到其潛在的移動性聯繫，這樣我們就能知道城市變革或者交通公共資源的調配需要往哪個方面去發展。
巴塞羅那市議會引進的自行車共用系統 / 圖片來源於網路
在完成來對巴塞羅那行人出行特點的收集後，我們將不同參數進行視覺化再現和理解。我們還考慮到城市公共環境應用的舒適度，還有裡面所應用的一些質量或者基於一些行人出行量的流量，更好地去重新塑造城市。
另外，反饋閉環也很重要，所有的變革目的都是要以人為本。我們有一個公共教育平台，希望能夠在那裡收集到市民的意見，包括他們想怎麼利用城市資源，他們想有什麼樣的出行方式等。我們設計了一個叫ownership（就是擁有城市的意思）的應用，讓市民自己決定，如果由他們重新去想像這個城市空間的話，這個城市應該怎麼樣設計。我們希望通過這個大家都可以平等參與的平台得出一些解決方案。
積極的公共空間
超級街區
公共空間是城市的靈魂，從公共空間的設計里可以感受到互聯互通，人們的交流，以及城市的精神面貌。現在公共空間的改良趨向於以行人為主，如果一個公共空間是在工業革命之前建立的，那很可能它不會太以人為本。我們希望通過一體化技術將技術和信息整合到公共空間中，重新思考公共空間的架構和功能，更好地服務社會和服務市民。
我演講最後一個部分就關於積極活躍的公共空間以及非常具有參與度的市民，這裡會提到我們參與的巴塞羅那的兩個公共空間改造項目。巴塞羅那是由Ildefons Cerdà設計的，城市原本是以加泰羅尼亞廣場為中心，向四周輻射以形成不同區域，而後城市採用與海岸線平行的正交網格狀結構，車輛可以自由穿梭進出。城市發展到如今，交通堵塞給巴塞羅那帶來很多的污染。
巴塞羅那的城市設計 / 圖片來源於網路
基於巴塞羅那的城市設計，我們推行「超級街區」項目，讓原本由城市廣場輻射出來的道路也能擁有公共空間。「超級街區」以3×3的九宮格為一個區域，在某些區域禁止車輛運行，街區中設一條只讓當地車輛使用的慢行車道。這樣就能降低原來這些車輛能夠穿梭自由的一些出行方式，從而緩解交通堵塞和空氣污染。我們的方案降低了21%的車輛出行率，節約了60%的空間，騰出來的這些空間就可以讓市民自由享用。
「超級街區」 / 圖片來源於網路
巴塞羅那政府對「超級街區」有以下六個不同的目標：更加便捷的可持續性交通，活化公共空間，拓展生物多樣性、建立綠色環保項目，促進社會凝結，資源自給自足，綜合管控治理。所以被釋放出來的公共空間會被不同的活動使用。
在2016年9月第一個「超級街區」落成時，公眾的接受程度很糟糕，人們對它的想法也非常負面。這是因為他們不太了解「超級街區」，他們覺得「超級街區」影響了他們原有的出行方式，他們必須把車停到更遠的地方。市民對於超級街區的理解跟建築師、規劃師的理解是完全不一樣的。其實我非常理解他們，但其實從規劃層面來看，他們所享用的公共空間沒有減少。
Gràcia社區一條步行友好的街道 / 圖片來源於網路
遊戲互動
在「超級街區」正式投入使用的那一天，建築學院的一些學生上街進行宣傳推廣。為了讓市民更好地了解「超級街區」，我們設計了市民可以一起互動的城市規劃遊戲——「未來的超級街區」。通過這個遊戲讓市民們實現設計靈感，讓市民可以參與公共空間的設計，成為未來城市規劃師的參考。遊戲里包含居民生活區所需要的各種功能，並且用不同的顏色進行標識，比如植被區、生產區或者休閑區。我們使用無人機進行拍攝、收集數據，來考慮如何把新近產生的變化體現在未來的設計裡面。
巴塞羅那波里諾區的一個交叉口，那裡被改造為一個帶有足球場和沙池的操場 / 圖片來源於網路
為了有更好的靈活性和移動性，2017年建築學院設計了名為SUPER BARRIO（BARRIO是西班牙語街區的意思）的移動端遊戲互動界面，界面的主體是一些3D模型。遊戲界面的右邊有不同的主題內容，市民可以挑選不同主題的模型添置在原來的街區上，這些主題包括行人的准入性，還有綠化植被、體育設施、社會能源、文化元素等，玩家添加一個不同功能的主題就會得分。
不同功能的動態組合反映出玩家的個人意願和得分，比如一位使用者非常喜歡種樹，那麼他生態組別的得分就會很高，但是經濟組別的得分很低。如果遊戲發現玩家在某一主題過於注重而導致各組別的得分不平衡就會發出警告信息。這意味著使用者會了解到不同的組別在帶來好處的同時又會有其他資源的犧牲，所有的東西都會有代價。使用者通過這一遊戲可以知道在設計公共空間時需要考慮什麼。
Super BARRIO 界面 / 圖片來源：iaac.net
第一次參與遊戲的有75個人，他們一共增加了1345個功能模組。我們希望能夠讓更多的人去參與，所以把這個項目在義大利和巴塞羅那進行推廣。這對市民們來說是很好的學習機會，因為這些市民也會是公共資源的最終使用者。他們在遊戲中理解了不同組別能夠發揮什麼功能，在實際添加時會有什麼投入，他們參與越多，對公共空間理解也更多。我們希望讓市民知道：你的選擇、你的意見反饋、你所有的投入和參與會產生什麼結果，而這一個結果會怎麼樣影響到你自己實際居住的環境。
設計師也能利用這些數據，在進行規劃的時得到更多的指引，不再閉門造車。數據驅動決策是很重要的，這樣形成的決策或解決方案不再是設計師的主觀猜測，而是基於信息和數據的整合讓決策更具科學性和實踐性。
Super BARRIO / 圖片來源：iaac.net
這些工具怎麼改變設計師在設計中的決策呢？其實第一步就是前面提到的數據收集，我們能夠根據結果對生態功能、社會功能、文化功能、能源產生功能、行人使用功能和移動功能進行打分，對比不同的模型哪些是最受人們關注、哪些容易被人們忽視。
同時，我們不僅收集參與遊戲的市民他們放了什麼模型，還了解他們的背景、性別、參加遊戲的原因，他們是長期居住在那裡的市民還是只是過來遊玩或工作。長期居住的人非常關注產生能源的新方式，而路過的人注重生態美觀性，臨時居住的人很重視社交和文化功能，工作的人會很重視生態環境和文化。通過收集來的信息和數據，我們創立了一個數據目錄，展示了市民希望怎麼樣善用這些空間。
主持人：非常感謝Mathilde博士今天下午給我們帶來一場非常精彩的講座。其實單從技術層面來說，她們並不是在創造新的技術，而是通過新的方式把當前的各種技術組合起來應用到城市設計中，她們設計出一套有意思的系統提供了不同的解決方案，我覺得還是非常有啟發的。
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