建筑中的仿生学：可持续的未来
Jamie Miller博士是B+H建筑事务所的仿生学总监。作为仿生学、亲生物性和生态工程领域的设计师，Jamie拥有近二十年将自然启发设计原则应用于国际项目的经验。
仿生学是一种实践哲学，正在从根本上改变建筑环境。它认识到我们在自然界中拥有模型和导师，可以帮助我们重新构想当今面临的大多数挑战，并教会我们什么是真正的可持续性。想想那些无需电力就能泵送水分的树木，那些通过良性化学方式从太阳收集能量的叶片，或是那些没有废物、没有失业的森林。随着新兴技术的出现，这些大胆的隐喻正在变为现实。
在我实践仿生学的过程中，我发现当它在项目启动之初就被整合时最为有效。当团队在项目伊始就采用这种视角，指导设计的方向、框架和原则便会发生微妙的变化，从而打开设计可能性和可持续性的深度。它邀请设计师走出先入为主的观念，学习一种新的设计模式，并在此过程中获得基于数十亿年进化而来的关于如何在这个星球上生活、设计和繁荣发展的智慧。自然在相同背景下、受相同资源约束下，解决了许多与我们相同的设计挑战。然而，正如我们正在学习的，自然以一种截然不同的方式做到了这一点。
以竹子为例，它是细长的中空管状物，却能长到40米高而不弯折或屈曲。仔细观察可以发现，竹子中规律的节状结构像隔板一样增加了结构稳定性，同时最大限度地减少了材料用量。注重形状而非材料来实现功能，是自然界中常见的追求。Julian Vincent教授[1]指出，在自然界中，材料是昂贵的，而形状是廉价的，这种看待设计挑战的视角的微妙转变，能够激发更广泛的解决方案。
另一方面，珊瑚的强度堪比水泥，却仅由海水和二氧化碳构成——这与我们混凝土制造中产生的大量碳排放形成鲜明对比。珊瑚使用一套看似简单却迷人的化学物质和原材料进行构建，仅依靠太阳的能量。在建造过程中，它们不会破坏环境，反而会改善环境，自然地为更多生命的繁衍创造有利条件。
仿生学之所以发展如此迅速，是因为我们需要新的方法来解决当今的问题。在韧性研究文献中，气候变化被称为“棘手问题”，因为我们没有解决它的先例。棘手问题过于复杂、充满不确定性、利害攸关且需要紧急决策，以至于我们用来解决问题的传统思维模式往往是不够的。也就是说，导致问题的思维方式无法解决问题。与此同时，我们还看到生态焦虑的急剧上升——由于气候变化、生物多样性丧失以及我们面临的其他许多“棘手问题”带来的生存危机所引发的心理健康问题。好消息是，仿生学给了我们希望。它帮助我们跳出用于构建建筑环境的传统范式，去探索新的潜在可能性——不仅关乎如何在这个星球上生存，更关乎如何繁荣发展。
弥合自然与建筑之间的鸿沟
自然与人类建筑之间存在着鲜明的对比。数百年来，我们的建筑环境在很大程度上基于一种与自然自身不相容的设计认识论。尽管解决了相似的挑战（如交通、通信、制造、结构工程、管道和流体输送），自然界却使用一套看似简单却迷人的原材料进行构建。自然界只使用了元素周期表中的部分元素、采用良性制造方式，并且仅依靠太阳的能量。自然界更容易分解和再利用，创造了一个自然的循环经济（自然界中没有废物）。自然界还利用信息而非材料来创造具有多种功能的形状。就像骨骼，它在应力最高的地方增加材料，而在不太需要的地方移除材料。
B+H 为加拿大安大略省New Lowell的“生命村庄”创造了愿景——一个突破可持续性边界的、大胆的仿生开发新模式。
令人兴奋的是，由于新兴技术的发展，弥合自然世界与我们构建的世界之间的鸿沟正变得越来越可行。随着绿色化学、材料生态学与设计、计算建筑学与3D/4D打印、增材制造、大数据和人工智能的发展，我们开始看到令人难以置信的自然隐喻变为现实。例如，斯图加特大学的仿生学展馆、代尔夫特大学的自修复混凝土，或是Neri Oxman的生物聚合物塔“Aguahoja III”。
变革性应用
仿生学在建筑行业中的应用潜力是巨大的。两个日益受到关注的令人兴奋的趋势是材料生态学和菌丝体。
材料生态学由富有远见的建筑师Neri Oxman[2]倡导，模糊了材料与生物学之间的界限。通过利用自然系统的适应能力，Oxman设想了能够响应环境并模仿自然过程的建筑。蚕已被用于建造建筑展馆，而使用可生物降解复合树脂（如甲壳素和果胶）进行3D打印的塔楼，则被用于数字化制造具有响应性的有机建筑。
菌丝体——蘑菇的根系结构——已被证明是一种多功能且可持续的材料。Biome等公司正在制造基于菌丝体的保温材料，这些材料具有防火性能，且效果与传统材料相当。Bolt Threads已与主要服装品牌合作，创造基于菌丝体的服装和材料。此外，菌丝体甚至可用于分解废弃建筑，为未来的建筑制造砖块，从而创建并闭合更循环经济的循环。
仿生学的未来
仿生学正在崛起。我们越深入地了解自然的奥秘，并创造性地应用我们对仿生学的理解，建筑行业就越能重新定义其与自然世界的关系。通过将自然原则融入设计，我们可以创造出与环境和谐共存的建筑和基础设施，减少资源消耗，并最小化对环境的影响。最重要的是，我们可以再次认识到我们是更大网络的一部分；我们依赖于自然，并且是重要的贡献因素。与其追求“少做伤害”，仿生学告诉我们，我们的呼吸滋养树木，我们的身体滋养土壤，而通过有意识地模仿自然，我们的建筑将再次滋养并回馈它们的生态系统。
将仿生学融入建筑行业不仅是为了激发创新；更是为了建立与自然的新关系，并认识到其超越商品开发的巨大价值。这是要认识到，在地质时间尺度上，人类只是刚刚抵达这个星球，而自然界已经磨砺其设计方案近四十亿年。然而，尽管时间短暂，人类却已造成了巨大的破坏。但正如推广“仿生学”一词的Janine Benyus所说：“我们必须提醒自己，我们不一定是坏物种，只是一个非常年轻的物种。”
随着这些以及许多其他技术的进步，我们正看到建筑行业思维的转变；我们不再把自然视为可以索取的对象，而是可以教导我们的导师。当我们在改变行事方式中拥抱仿生学时，我们就能挑战传统的设计边界，在自然的智慧中找到灵感。我们可以找到一个超越传统思维的模型来遵循。在B+H，我们正看到这一点在令人兴奋的项目中得到实现，例如与CABN[3]合作的离网社区设计合作、与土著社区合作的多个项目，以及独特地将自然融入我们设计的项目。
点击此处收听《建设城市，塑造生活》播客访谈，了解Jamie Miller的仿生学之旅以及盛裕集团如何探索和推动这些令人兴奋的项目。
听取杰米-米勒的更多发言
我们如何向世界上最好的设计师——大自然学习？答案很简单：仿生学。B+H 建筑事务所生物仿生学总监Jamie Miller分享了他对应用大自然的基本原理来创造更可持续的建筑环境的日益增长的热情。
[1] Julian Vincent是多所大学的教授，专注于仿生学、自然启发制造和机械工程。他也是国际仿生工程学会主席。
[2] Neri Oxman是一位美籍以色列设计师和教授，以结合设计、生物学、计算和材料工程的艺术与建筑作品而闻名。她创造了“材料生态学”一词来定义她的工作。
[3] CABN.co是一种预制、经济实惠的木质住宅，完全能源独立，可在几天内建造完成。B+H仿生学已与CABN合作，开发具有离网能力的可负担社区。