從設計到製造的溝通模型

From design to fabrication: A model of communication

上圖把Claude Shannon 的溝通數學模型基本架構改寫成設計到製造的流程。設計到製造是一個溝通流程，尤其在工業時代之後，許多設計師脫離工匠的身分，而工匠也必須深入各種工程科學知識而成為工程師。設計師精於將其設計構思以圖面或其他方式表達，而工程師則專注於將設計圖面所描述的物品或建築物以有效的製程製造出來。從設計到製造就是一個如假包換的溝通流程。

上圖把設計師當作transmitter, 負責將設計構思編碼成為設計圖說。設計圖說是一種可以透過某些channel傳輸的signal。製造者接收到設計圖說之後，扮演transmitter的角色，進行解碼將圖說轉換成為物品或建築物。與Shannon的一項基本差異是shannon的模型中，message經過編碼，傳輸後解碼，應該還原為原來的message。此時我們做了一點延伸，也就是還原之後的message並非原來的message，而是原來message的某種轉換，可以是空間的平移轉換，這就是shannon討論的case。也可以是時間的轉換，或者語言的轉換，甚至是設計構思與成品之間的轉換，反正只要是某種轉換就可以，而絲毫不影響到shannon模型的適用性。

設計溝通時noise比較可能是在encode和decode過程中發生，不過我認為並不影響到模型的適用性，因此我期待shannon所有推論仍舊可以用來分析設計溝通。因為noise不管是在transmitter或者是channel中發生，都是讓signal產生變異，讓接收端對signal產生錯譯的機率提高。

另一個可能需要討論的是shannon的message是可以用非常明確的格式表達的，而設計溝通模型中的message代表設計構思，卻沒有人知道如何表示設計構思。從weaver的文章中我得到啟發，或許這可以歸到semantic的層級，而根據weaver的看法，shannon的模型被延伸到semantic的層級，甚至effectness的層級都不損及其適用性。我們只要再加一個transmitter把設計圖說轉換成shannon模型中的signal，然後把前後兩個transmitter看成是單一的transmitter就可以了。當然這時在現實世界中，這樣的transmitter就是設計師加上他所用的電腦。

在Shannon的模型中，所有的information都來自information source，不管是encode或者decode都不會加入資訊，只會流失資訊。在設計/製造的溝通模型中，設計師在encode的過程中加入information，而工程師在decode設計師的圖面時會加入information以釐清該設計如何建造。

建築設計的編碼

建築設計需要進行編碼(encode)，就是把設計的想法用圖面或者其他可以表達設計形式的方法表達出來。編碼除了作為溝通之用外，也是作為設計師的外部延伸記憶，能夠把某階段的設計構想記錄下來，輔助設計思考時內部記憶之不足。因此設計師將自己的想法進行編碼，再看著自己畫的圖面進行解碼也可以視為是自己與自己溝通的過程。編碼的內容隨著設計的進行而增刪修改，其目的就是在所有可能設計之母集合裡面尋找可行的方案。初步看來，就建築設計各個階段而言，編碼的格式應該具備下列特徵；

1. 每個設計階段的編碼的格式須讓設計師能夠包含足夠的資訊以辨識出各個設計階段母設計集合中需要被區隔處理的個別方案。根據Shannon對transducer的說明指出在編碼與解碼過程中之可能遺失資訊，而不可能增加資訊，所以如果設計的編碼內容不能正確指出被關注的設計方案，就不可能在解碼時增加資訊而回復。一個階段性的設計方案，就是下一個設計階段設計的母集合。而下一設計階段的目標就是在這個母集合中進一步標定一個更細緻的設計方案。依此如果編碼內容不能明訂該設計階段所需關注的設計方案，就會對下一個階段的設計工作產生不利的影響，就會有一個不適當的母集合作為下階段設計溝通的基礎。
2. 設計編碼必須具備某種結構性的脈絡，讓設計師可以有效率的進行編碼與解碼。建築設計的母集合通常極為巨大，在一個巨大的母集合中要找到並標定其中的一個元素可能需要耗費大量的資源。編碼的格式會影響進行程序的效率。建築經過歷代的專業經驗所發展出來的各階段專業圖面(建築計畫、基本設計、細部設計等)可以說是目前我們所能掌握的最有效的專業編碼系統。
3. 接續上一個特徵的說明，專業編碼系統必須是精簡的，否則就不可能是有效率的。編碼的內容不會要把設計方案所有的細節標示出來，而是透過專業知識的參照去解讀所需處理的方案特徵。專業知識的參照並不能增加資訊，因此編碼的精簡也必須符合第一項特徵。
4. 建築設計的編碼在各個設計階段應該是不同的，但各階段編碼的內容應該可以接續使用，或至少是可以相互參照，也就是可以很容易的比對其相似性。這應該是第一特徵所提到的，一個設計階段的編碼就是下一個設計階段設計編碼的母集合的必然結果。

後記(2020/04/21)

這裡所謂的編碼和一般建築師或工程師所用的編碼不一樣。在工程中, 一般的編碼是指為所設計的構件, 或材料加上一個編號, 並利用編號的特定位數的數字或文字進行分類。這篇文章的編碼是基於資訊科學中的encode，是指為所欲傳達的資訊設計出某種符號對應關係, 作為傳達訊息, 溝通之用。

訊息、資訊與意涵：一個建築設計的觀點 Notes on the Mathematical Theory of communication

Claude Shannon 和 Warren Weaver在1949年出版的小冊 The Mathematical Theory of Communication包含了兩篇文章。第一篇"Some recent contributions to the mathematical theory of communication"是由Weaver主筆，但內容以Shannon的溝通理論為中心的文章給我很多啟示，對我個人先前許多模糊甚至錯誤的論點做了許多澄清。文中所採用的資訊也與意涵(meaning)做了明顯的區隔。這是我個人，也包括很多其他人都犯的一個錯誤，或許不能算是錯誤，因為語言本來就是約定成俗。只不過看了Shannon對資訊和意涵的區隔之後，深深認同這樣的定義方式更能幫助我們深入的討論，可以做為探討溝通現象的基本概念。雖然該論文還有很多地方是我未能透徹了解的，但是已經感覺到Claude Shannon的數學模型實在可以作為討論包涵設計溝通在內的許多溝通現象的基本理論，礙於數學能力不足而無法真正深入，非常可惜。

Shannon與Weaver文中為資訊(information)做了明確的定義，是指所揭示訊息(message)之內容的非預期程度(uncertainty)。以由一連串的符號所構成的訊息為例，前後符號間相關性越高則訊息內容之非預期程度越低，該訊息所揭示的資訊量也就越低。其計量方式依據Shannon的模型可以用馬可夫鍊為基礎所建立的公式計算。依據Weaver的看法，通訊可以分為三個層次，就是技術(technical)、語意(semantic)以及效用(effectiveness)。Shannon的數學模型雖然僅涉及技術層級，但只要增加轉換器(Transmitter)就可以延伸至更高的層級。例如以一個把語意轉換成訊息的轉換器，與一個把訊息轉換為語意的反向轉換器分別接在原先模型的兩端就可以把系統從技術層級延伸到語意層級。而兩個轉換器接在一起，將之合併視為一個轉換器似乎並無不妥。就模型的結構來講，三個層級的區分其實並沒有真正的必要性。

以下是我個人的延伸推論。資訊的衡量在不同的溝通層級中會有不同的標準，其差異主要來自所有可能的溝通內容之母集合。就技術層級而言，這個母集合就是所有可能產生之訊息的集合；就語意層級而言，這個母集合就是所關切之語意區劃的集合；就效用層級而言，這個母集合就是所關切之效用區劃的集合。母集合不同，以Shannon的模型而言，當然其所傳輸的資訊也不會相同。

例如我們以某種溝通管道傳輸六個代表樂透號碼的數字。就技術層級而言，其所傳輸的資訊量與這六個號碼之間的相關性有關，例如相同號碼不會重複出現。但如果我們從語意層次來看這個溝通訊息，可以合理的假設我們所關心的意涵是這組號碼會或者不會中獎，也就是說語意層級的母集合只有會中獎與不會中獎兩個元素。此時所傳輸這六個號碼內含的資訊量就與其是否為中獎號碼密切相關。如果收到一組預期不會中獎的號碼，那麼其所傳輸的訊息並不太出乎預期，因為任何一組號碼中獎的機率本來就近於零。但如果訊息揭露的是一組會中獎的號碼，那麼其語意內含的資訊就很高，因為如果沒有這筆訊息，我們自己幾乎不可能可以預期到中獎的號碼。從語意的層級來看，同樣是六個數字所構成的訊息，其內涵的資訊量卻天差地遠。

以設計溝通而言，一張表現設計構想的圖面可以從技術層面分析其內涵資訊。圖面各部分之間的相關性應該是關鍵，例如線條是否大多為正交直線? 所描繪的造型是否具備對稱性? 一個正方形可以經由對一個線段施予四次旋轉轉換組合而成，而線段本身則可經由對一個點施予一定區間之平移轉換而得。由此看來，Michael Leyton的"A Generative theory theory of shape"所提出的理論指出一個設計圖面內涵資訊來自於對稱性的破壞，與Shannon的理論模型是可以相互呼應的。從技術層級來看的話，一張複雜，充滿非典型曲線造型的圖面比一張簡單、對稱和正交直線所構成的圖面具備更多的資訊，因為對讀圖者而言，其揭露的非預期性較高。語意層級的內涵資訊必須從設計內容之非預期程度來判斷，也就是說設計內容所代表之設計概念如果不出乎讀圖者的預期，那麼其內涵資訊就很貧乏，肯定不會是一張有趣的圖面。至於設計的好壞，或許就可以歸到效用層級，因為一個有趣、出乎預期的設計未必是個好設計，還要看所設計的內涵是否能在適當價值體系下獲得高度的評價。

談設計溝通可能要把重點放在Shannon 理論模型中的 transmitter以及receiver上面。Transmitter 所做的是encode的程序，而receiver做的就是decode。設計師試圖把語意轉換成訊息就是在進行encode，也就是把設計構想畫成圖面的這個階段，此時設計師扮演的角色就是transmitter。設計師繪製設計圖面時會使用專業繪圖語言，以精簡的方式表達其設計構想。在編碼過程，專業知識可以幫助其以適當的方式編製出精要的訊息作為溝通之用，相對的，在接收端也需要專業知識來對所接收到的訊息，也就是設計師所繪製的專業圖面進行解碼，才能夠反向的把設計師所欲表達的設計構想解讀出來。如此的訊息對非專業者而言，因為其不具備適當的專業知識，因此在編碼或解碼過程就會發生錯誤或缺漏，好比一個transmitter或者receiver無法正確的編碼或者解碼。下圖是利用shannon的模型加以修改成描述設計溝通的模型，兩者在本質上是一樣的。

設計溝通當牽涉到專業人員與不同專業或非專業人員之間溝通時就要注意這件事。因為receiver一端不具備適當的專業知識，因此專業人員在編碼過程中必須把足夠的意涵明確的轉換並整合到所發出的訊息當中。好比把原本用平立剖面表示的設計圖改用透視圖或者模型來表示。所付出的代價就是額外的資訊作業，而這部分的資訊作業對其設計構想的成形並沒有直接的幫助。
(revised 2013, 3, 13)

上圖表是一個設計流程中，從里程碑到里程碑之間的資訊作業與資訊量之間的關係。例如一個設計案的開始，從基地配置到基本設計完成之間，針對設計方案本身的資料(data, message)與資訊(information)隨著設計的進程而增加，但其關係並非縣性的正向關係。資料增加代表設計團隊投入的資源也同樣增加，但投入資源的增加卻未必代表描述設計的資訊量也以同樣的幅度增加。在一個階段的初始，設計往往偏重發散式 (divergence) 的思考，許多方案被提出，但只有一個會被選來繼續發展，因此資料的增加不代表資訊同樣增加。同時在初始階段設計溝通比較密集的在專業人員之間進行，雙方具備相同的專業知識，因此可以用精簡的專業訊息溝通，資料作業的負擔較小。確認發展的設計方案後，設計重點進入收斂階段(convergence)，針對選定的方案進行細化，也因此設計案的內涵資訊量快速增加，同樣的資料作業負擔也很高，但因為用的是精簡的專業訊息，因此作業效率較高。等到設計進度大約到達預定里程碑時，進入表現階段(presentation)。此時需準備和非專業或是跨專業人員的溝通訊息以作為里程碑必須交付的項目。此時大量的工作投入將專業訊息轉變成為非專業訊息，例如根據平立剖面製作模型與透視圖，並且上材質燈光等等，就是為了讓非專業人員也能充分了解設計方案的內涵。此階段投入大量的資料處理工作，而對設計方案資訊卻沒有甚麼貢獻，甚至在這個階段所累積的大量資料，可能將成為後續階段資料處理作業的包袱。

(revised 2014, 1, 3)

設計合作隨想

最近讀一篇文章"Collaborative design: what is it?", 是由Thomas Kvan 發表於Automation in Construction 9 2000. 409–415.  文中介紹了先前研究者(P.W. Mattessich, B.R. Monsey, Collaboration: What Makes It Work, Amherst H. Wilder Foundation, St. Paul, MN, 1992.)對cooperation, cordination與collaboration的區分，其對三者的定義節錄如下：

1. Cooperation is characterized by informal relationships that exist without a commonly defined mission, structure or effort. Information is shared as needed and authority is retained by each organization so there is virtually no risk. Resources are separate as are rewards.
2. Coordination is characterized by more formal relationships and understanding of compatible missions. Some planning and division of roles are required, and communication channels are established. Authority still rests with the individual organization, but there is some increased risk to all participants. Resources are available to participants and rewards are mutually acknowledged.
3. Collaboration connotes a more durable and pervasive relationship. Collaborations being . . . a.
   full commitment to a common mission . . . Authority is determined by the collaborative structure. Risk is much greater . . .

作者對三者的區分強調三件事，第一是互動關係，cooperation是靠informal relationship，而coordination和collaboration則相對的比較是formal relationship. 第二是決策權力，cooperation的決策權力分散於各參與者，而collaboration的決策權力乃是基於合作的架構。第三是資源與風險的分配，cooperation為參與者各自取得資源並承擔各自的風險，coordination與collaboration則強調資源共享，風險共同承擔的層次提升。

 

這三件事應該都可以歸納成資源取得與風險承擔的關係。

 

首先，所謂的formal與informal relationship其實決定於合作各方是基於那一種互信機制而成立的，例如朋友之間合作憑藉的是道德與人性，破壞合作的行為可能讓個人在朋友間的信任感降低；建築師與結構技師的合作則加上合約的法律責任，破壞合作的行為會受到法律懲處；事務所設計團隊則有雇用關係來確保合作關係，破壞合作的行為可能影響升遷或者受雇。換句話說，這三者的區隔可以用賽局中行為決策與回饋的關係來描述。

 

第二，決策權力是指資訊流動的模式，也就是在合作過程中，每個參與者決定怎麼採取、處理哪些資訊，送出哪些資訊的模式，事實上也就是賽局參與者各自的行為決策所表現的方式。例如建築師採納某項結構顧問所提的方案，其實就是決定從結構顧問取得哪些資訊，並對業主送出哪些資訊，結構顧問和業主也分別做出其資訊取得與輸出的決定。

 

第三就不用說明了，就是談資源取得與風險承擔的關係。

 

Kvan文中強調設計合作往往不需到collaboration的層級，更常見的是cooperation的形式。collaboration不必然是比較高級的合作形式，事實上過多的資訊交換與過少的資訊交換都是不好的合作形式。好的合作應該是憑藉者少量的資訊交換，卻能得到複雜的形式結構，所謂的複雜的形式結構可以用其結構所蘊藏的資訊量來表示。有些設計合作的研究者以合作成員資訊交換的形式數量來論斷合作的成效應該是不對的方式。資訊交換代表資源的耗損，應該是降低合作成效的因子，合作成果本身蘊含的資訊量才是提升合作成效的正面影響因素。當然必須有適當的資訊交換才能產出豐富的資訊，資訊交換、合作成果與合作成效三者關係就像成本、獲利與投資效益一樣。

 

設計合作的成果就是設計作品成型過程中各階段的資訊。設計作品所內涵資訊量會與解碼的機制有關，就像人體結構是在胚胎發育過程中個別細胞解讀基因所蘊藏資訊而形成。人體結構的複雜度遠遠超過人類DNA所蘊藏的資訊量所能描述的層次，代表胚胎發育過程中大量的資訊被投入，整合到人體結構之中。受精卵所發展出來的人體，再也不是區區DNA所能描述的了。以建築師與結構顧問的合作為例，其合作的成效是基於建築物生命周期後續階段中，包括未完成之設計階段，營造與使用，甚至更新拆除過程對設計的解讀所產出的資訊相關。一個恰當的結構系統對於建築物管線的設計、工程的進行以及建築外觀、安全、空間使用，建築物的更新維護與拆除回收都能反映出適當的平衡關係以達成最高的效益。而維持這種平衡關係就是最高資訊內涵的表現。自然界與人造物大多有趣而複雜的現象都是因為系統中達成某種平衡關係而產生的，例如飛機平穩的飛行，體操選手精采的翻滾動作，天上的雲在某個特定高度出現某種特定型態都是透過某種平衡關係而表現出來的，而這平衡關係背後代表豐富的資訊內涵。複雜系統未必繁複，飛機平穩的飛行看似單調無奇，其實內涵豐富的資訊；建築物簡單樸素的結構也可能是建築師與結構顧問成功合作產生的傑作。

 

Carnegie-Mellon University的教授Luis von Ahn(http://www.ted.com/speakers/luis_von_ahn.html)在TED有一個演講談到如何用網路促成大量人的合作 Massive scale online collaboration(http://www.ted.com/talks/lang/en/luis_von_ahn_massive_scale_online_collaboration.html)非常有趣，也值得我們參考。其公司利用CAPTCHA結合七億五千萬人的力量進行印刷書本的數位化工作。這是一個極端的例子，因為書本可以被拆解成個別的單字，數位化後再整合起來。建築設計與構築會困難很多，因為建築物各部份可能都是相關的。自然界的現象如白蟻築巢與胚胎發育告訴我們大量參與者的合作可以完成的任務，其複雜度遠遠超過書本的數位化。massive collaboration關鍵就是合作動機以及資訊交換，動機是越大越好，而資訊交換則是越少越好。每一個參與單元可以不必通盤了解全局，甚至不必了解絕大多數其他參與單元所做的事情，其關鍵之一是每個參與者在執行任務時會受到其執行環境的影響而有所變化。換句話說，就是每個單元會從環境中蒐集某些資訊，加以分析後決定其行為模式。

上圖是巴黎哥德式建築(Musée de Cluny)內部所呈現出來的結構，這個已經存在超過五百年的石造建築結構應該可以算是建築師和營造團隊成功的設計合作成果。如果是在二十一世紀蓋出類似的構造，也可以做為所謂數位建築的範例，展示如何以CAD和CAM的技術創造複雜曲線的建築構造。我們試著想像一下，在五百年前建築師與營造團隊如何進行協同作業? 有可能是依靠複雜詳盡的三維圖面來進行嗎? 他們必定是透過極為簡單但有效率的專業溝通語言進行協調，而其設計必須整合千百年來所累積下來的營造經驗才可能成功。這種專業溝通語言讓不同的匠師所製作的構造單元能夠準確的吻合，讓建築師對造型的理想與結構現實考驗能夠達到平衡。
讓我們問兩個問題，

1. 形式設計與營造如何整合？
2. 這樣的結構有沒有可能用大量合作的方式來設計並建造完成？

以資訊作業的角度看建築資訊建模與設計實務之衝突與可能的化解方式

專業分工是建築設計實務上非常重要的原則，是經過千百年前人所傳承下來的經驗與智慧所建立起來的。專業分工最重要的目的就是把與建築相關的複雜資訊做適當的分割，讓各個專業能夠適度的獨立作業，又能透過適當的介面讓建築師進行整合。在程序上能夠配合與業主的溝通及決策，盡量讓每一個專業參與者不會因為決策的細化或者變更而徒勞無功。現行的建築設計實務同時也兼顧了各專業與業主各自的立場，透過合約與互信關係的建立讓每一個參與者都可以在其可以承受之風險壓力下安於其作業。資訊技術的改變勢必對此傳承已久的專業產生衝擊，建築設計相關知識的供應鏈會出現結構性的變化，在變化過程中產生的衝擊與可能的化解之道就是這次專題討論的主題。

建築資訊建模（Building Information Modeling）是一種對於建築設計資訊處理的理想化概念，被提出來後短短幾年之間成為無可抗拒的趨勢。相對於其在實務界飛快的推展速度，事實上就資訊處理的概念與技術而言，並沒有與之相對應的突破。各種與BIM相關的應用軟體，都是基於上個世紀八零年代所發展出來的物件導向程式設計的技術與概念，加上電腦3D圖像加速技術所開發出來的應用系統。就以物件導向的技術而言，現階段BIM的技術應用也僅限於以物件屬性為主的資料結構，對於物件導向技術概念中非常重要的程序性資訊的封裝並沒有深刻的討論與應用。而建築設計程序性資訊的整合可能就是化解目前BIM在建築設計實務應用過程中所可能遭遇之困境的關鍵。

傳統的設計表達方式以建築物之造型、構造與材料之規格為主。建築師的任務就是把預期完工後的建築物之關鍵性規格以圖面等各種施工合約文件表達出來。建築師表達設計的方式可以說是一種宣示性的資訊，著重在所完成物品最後的樣貌。相對於此，廚師描述一道菜色的方式則是以食譜來表示，著重的是程序性的資訊。以水餃為例，應該沒有任何一份食譜會把水餃的構造用專業製圖的方式精準的畫出來，也不會有任何一家餐廳會以各道菜色之平立剖面的規格來建立其廚房的作業規範。目前建築專業圖面繪製的工具都是以描述宣示性資訊為主。即使是基於物件導向之概念與技術所開發出來的BIM相關工具而言，對於程序性的資訊也僅只於零碎片段的紀錄。

建築師的設計流程中有極為豐富的程序性資訊，然而在現有繪圖工具的限制下，對其僅有零散的紀錄，真正保留下來的只有最後的繪圖結果。程序性資訊流失所需付出的代價就是設計修改時作業成本暴漲，以及設計溝通過程中所整合之跨專業資訊可能在後續修改過程中產生錯誤、缺漏或矛盾。設計過程是一種資訊與資料累積與整合的過程。資訊與資料的累積並不是對等的。專業的作業流程必須使用極為精簡的表達方式，也就是以少量的資料表示大量的資訊，才能保持設計過程的作業效率。在每一個設計階段的初期是屬於資訊快速累加而資料非常精簡的專業作業流程；而在設計階段的後期，資訊累積速度趨緩而資料累加數量大增，主要因為必須準備在跨入下一個設計階段之前和業主以及其他專業團隊進行溝通。此時必須加入大量的資料以克服溝通上的專業障礙，而這些資料卻對本身專業資訊的投入沒有貢獻，徒增設計作業負擔。這些投入的資料反過來造成溝通後設計修改成本的增加。

衍生式建模（generative modeling）是一種基於與一般電腦繪圖與建模截然不同的概念所發展出來的技術。其概念可以溯源自上世紀電腦圖學的初期發展，然而在個人電腦盛行的年代並未成為電腦輔助繪圖的主流。衍生式建模的特點就是以程序性資訊為其主體，經過電腦的解讀運算之後才衍生出圖面與模型。在建模過程中，電腦以系統化、結構化的方式記錄設計師的設計流程，因而可以在後續階段回溯前期的設計決策並加以修改，再讓電腦重新衍生出修改後的圖面與模型，提供做為檢討與溝通使用。在設計修改過程中，建築師幾乎不需要付出任何資料處理的代價。衍生式建模的另一個特點就是往往可以用極為精簡的資料來表示複雜的幾何形式，也可以將專業資訊整合到建模流程之中，讓後繼的操作調整不會影響到前期的決策。衍生式建模可能極為適合用來做為跨專業的溝通語言。本專題討論將以操作實例來說明此概念和技術如何在建築師進行設計整合與溝通過程中，協助其克服資訊作業上的衝突。

圓頂的構造 An example of geodesic dome by Grasshopper

常常看到同學作設計時以地球儀的方式來畫圓頂構造．其實圓頂構造如果以Bulkminster Fuller（參照　http://en.wikipedia.org/wiki/Geodesic_dome）於1926年提出之數學建構方式設計，在結構與工程上，甚至外觀上都可以更好。

模仿地球儀的構造可能是最直接的，不過在垂直向度上，各角度經線最後集中在南北極的兩個點上。如果直接以經緯線作為結構的支撐，顯然這是極不合理的構造。最好的結構系統應該沒有任何部分的結構強度相對於其可能受力是過強或者過弱。過強是浪費，而過弱則讓整體結構安全性下降。圓球是極為對稱的造型，而地球儀般分布極為不均勻的構造方式不可能是合理的。如果以半球形圓頂為例，地球儀構造的重量集中在最高點，其強度沒有發揮的機會，而其重量造成下層結構的負擔。

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/7e/Sphere_wireframe_10deg_6r.svg/220px-Sphere_wireframe_10deg_6r.svg.png

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/77/G%C3%A9ode_V_3_1.gif

上圖是從wikipedia連結的圓球，以繪製地球儀的方式繪製。可以看出構造上最密集的地方就在南北極兩個頂點。另外一張上圖也是從wikipedia連結過來的圖片，是以Fuller提出的幾何結構畫出來，一個近似圓球的多面體。依據Fuller的方法，這個多面體可以無限制的依照需求加以細緻化為更接近圓球的造型。

一般的電腦繪圖系統可能沒有提供這種geodesic dome的繪製功能。我用Rhino Grasshopper建了兩個component。(下載檔案) 第一個是繪製一個二十面體(icosahedron)，也就是geodesic dome的基本型。第二個component是以visual basic在grasshopper中寫出，可以對以mesh表示之二十面體或其他的多面體加以細化成更近似圓球的多面體，其結果以mesh表示。以下就是程式產出的結果，分別是經過0次，1次，3次與5次的細化。細化的次數在理論上可以沒有限制，但第五次細化後已經有20480個三角形，所以這個程式把上限設在5次，如果需要更高階的細化只要進入程式改一下就可以了，能執行到多高階的細化就看電腦的速度和記憶體容量了。這種構造乍看之下是由許多正三角形構成，但實質上不管是多細緻的geodesic dome，整個圓球只有二十個正三角形，就是從其原型正二十面體的二十個正三角在細緻化過程其對稱性未受破壞而保留下來的，其餘的所有三角形都有不相等的邊長。幾何上不可能由正三角形來構成近似圓球的曲面，因為圓球的高斯曲率大於零，環繞在同一個頂點的三角形角度的總和必定小於360度。如果是正三角形60度的角，六個正好是360，五個又太小，只能形成像二十面體一樣的多面體，和圓球曲面有很大的差距。（台灣大哥大的球形標誌就是一個錯誤的例子，以六個正三角形環繞頂點的近似球體是不可能被實際建構出來的，因此如果該公司想要將這個標誌製作成實體的話，其構成的三角形必定不等邊，比例上大概也不太好看）Geodesic Dome細緻化過程是一種對稱性破壞的過程，越細緻的圓球需要越多種不同長度的桿件來組構。

下圖也是引用自wikipedia，是Fuller於1967年蒙特婁世界博覽會所設計的美國館，是一個直徑60公尺的3/4圓球，由雙層　geodesic dome構成，結構極為輕盈，遠看就像肥皂泡一樣。

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/0a/Mtl._Biosphere_in_Sept._2004.jpg/300px-Mtl._Biosphere_in_Sept._2004.jpg

數位媒材對建築設計工作室中同儕間協作與溝通的影響

在過去手繪圖面與模型的年代，建築設計工作室是一個同儕互動的場所．除了因為長時間在工作室共同作業而引發的同步互動之外，四處散佈的工作圖面與模型也成為非同步互動的資訊媒介．進入電腦繪圖年代之後，大家的圖面與模型都在電腦裡面．電腦即使開啟，其可見的圖面或模型也侷限於螢幕或者投影．設計工作室同儕之間互動的模式因為媒介的轉換而改變了．其可能的影響如下：

1. 首先，工作空間中不再隨處可見能夠傳達設計意念與訊息的圖面與模型，因此工作室中隨機引發的互動行為中，由於缺乏外在資訊媒介的引導，溝通過程中與設計議題相關的資訊交換之深度和頻率都可能降低．工作室的空間可能不再是同儕之間設計構想與資訊交換的主要場所．
2. 工作室中散佈的工具、圖面、模型、半成品與材料都是同儕活動的印記，讓每一個工作室的成員了解自己的設計與工作進度和同儕之間的關係，進而產生自覺或者非自覺的協調性行為．這種溝通方式可以類比於螞蟻在其活動空間中依據所遭遇的狀況，如覓食、敵對等，而在其行徑留下的各種化學印記，甚至結合其與同伴遭遇時的動作模式來傳達複雜的資訊．
3. 刻意安排的溝通活動（如評圖或者上課）如果是以投影畫面為主，也會產生溝通模式的移轉．投影畫面是以時間序列進行，由發訊者主導畫面的順序與時間，在空間的安排上也會透過光線的控制與座位的安排讓收訊者的注意力集中在投影的畫面．與此相對的，陳列於空間中圖面與模型則可以由收訊者者自由的選擇並決定讀取的速度．即使在有發訊者主導的情況下，收訊者也可以自由的轉移其關注點於其他圖面或模型上．
4. 數位媒材的特點之一就是同儕之間的溝通比較會有認知層次上的差異．最簡單的溝通是資料的交換，不牽涉到發訊與收訊雙方認知或意念上的流通與刺激，而純粹只是資料的傳輸．傳統的資訊媒介在複製或再利用的過程都需要受訊方的認知活動，因此不牽涉到較高層次認知活動的資料交換發生的比例較低．數位媒材的使用則可能會有設計者引用了大量的外來資料，卻對其所傳達之資訊內容僅牽涉到極低的認知層次．
5. 數位媒材的優勢之一在於建置、複製與轉換的成本極低．設計過程中從蒐集、處理到表現與儲存管理都非常方便．設計過程的成本結構的改變讓同儕之間的溝通互動可以有產生更大效益的潛力．
6. 數位媒材作為設計溝通的媒介可以跨越時空的障礙，虛擬的設計工作室可以成為更不受時空限制的同儕互動場所．

神話、科學理論與生活

...幻想世界在貧乏的知識中建立起來，但卻被寄以熱望... 

 Yi-Fu Tuan（段義孚）, 潘桂成譯,  Space and Place - The Perspective of Experience

神話是在資訊不足的情況下產生，但是其建構過程可能必須加入許多資訊，並且透過某種架構組織起來，否則一個貧乏的神話就無法被寄以熱望。段義孚在 Space and Place 這本書的第七章談「神話空間和地方」告訴我們神話是構成人們空間經驗的重要元素。神話並不因科學的發展而消失，因為科學開拓了人類的知識，但也發掘更多未知的疆域。人們面對這些未知的疆域時，藉由推論、類比、隱喻或者想像加入許多資訊，試圖把未知領域中不完整的知識片段組織起來成為一個較完整的架構，依附到更大的知識範疇，成為知識體系的一部份。這樣的知識建構過程如果遵循科學方法的原則，其結果往往不被稱為神話，而稱為理論。

神話是人們企圖解釋其所經歷到或者學習到的現象時所產生的理論。這些神話或者理論對人類的文化，甚至生存有重大的意義，而其是否能通過科學理論的檢測往往是無關緊要的。神話對人類的生活至少具備下列的意義：

知識的建構與傳承：知識建構是一種資訊累加、組織而後精煉的過程。沒有經過組織與精煉的鬆散資訊就比較不易被傳承，而成為文化的一部份。神話有助於將人類經驗歷程所獲得的有用但片段而不完整資訊組織起來，形成文化的傳承加以保留。

建立共同的價值體系：無論神話的內容是否能夠通過事實的驗證，都可以幫助社會建立共同的價值觀，這也是人際關係和合作的互信基礎，是維持社會穩定的要素。

面對不確定的未來：人類在奮鬥求生的過程中有許多未知的遭遇，必須在資訊不足的前提下迅速採取行動，神話可能可以幫助人們克服面對未知時的恐懼與不安，找到可以遵循的模式而採取具體的行動以克服困難。

未完，希望可以回來寫完

(2018. 12. 28)

我們大都知道住居所選之處最好是背山、面水、朝南，這是祖宗代代相傳下來的生活智慧，人們未必知其所以然但卻也都認定這就是好風水。地理風水師傅更能如數家珍的說明更多細節，他們就是知識的傳承者。其所傳承的內容和科學理論一樣，有許多生活環境相關的智慧，也有許多想像與假設。資訊傳承的內容必須被記憶、相信，才有可能被執行，也才算是成功的溝通流程 (大陸把 information 翻譯成信息，我認為非常的貼切)。知識建構的過程卻往往必須從破碎、偏頗、甚至互相矛盾的資訊開始，長時間的累積精煉後才能建構較完整的體系，而在能夠成功被建構之前，這些破碎偏頗的資訊如何被接受、記憶與相信？於是想像與假設就進來填補缺漏的空間與連接的環節，這些被建構起來的知識體系有些被稱為神話、有些就說是風水，也有些被歸類為科學理論。

Niels Diffrient rethinks the way we sit down

TED 一篇關於設計的演講

http://www.ted.com/talks/niels_diffrient_rethinks_the_way_we_sit_at_work.html

About this talk

Design legend Niels Diffrient talks about his life in industrial design (and the reason he became a designer instead of a jet pilot). He details his quest to completely rethink the office chair starting from one fundamental data set: the human body.

About Niels Diffrient

Design legend Niels Diffrient is the creator of the Freedom Chair, a radical rethink of the way we sit today. Throughout his career, he's been a pioneer of ergonomic design -- studying the… Full bio and more links

設計從小細節的觀察開始

許多人在談許多設計的大道理，這個TED的演講卻直截了當告訴我們，許多好設計就是從留意生活的小細節開始。放下身段，不要以為自己都懂了，像個小孩一樣趴到地上，你會看到從沒注意到的寬廣世界，就是這樣，沒有了不起的大道理。

http://www.ted.com/talks/lang/eng/paul_bennett_finds_design_in_the_details.html

About this talk

Showing a series of inspiring, unusual and playful products, British branding and design guru Paul Bennett explains that design doesn't have to be about grand gestures, but can solve small, universal and overlooked problems.

About Paul Bennett

As a creative director at Ideo, Paul Bennett reminds us that design need not invoke grand gestures or sweeping statements to be successful, but instead can focus on the little things in life,… Full bio and more links

BIM：The incomplete incarnation of BPM

Building Information Modeling 在這幾年變成火紅的話題，讓人以為資訊科技又帶來了一個值得追求的里程碑。其實這個話題早在上個世紀的70年代就已經以Building Product Model出現在Eastman的論文了(http://en.wikipedia.org/wiki /Building_Information_Model#cite_note-3)，而其背後的理念說不定還可以上溯到上世紀的40年代，那時就已經有 英國人將電腦用在醫院的設計上。當其時，電腦繪圖能力簡陋之至，可以使上力的部分正好是以數位模型做為建築物的product model的這一個塊。等到電腦繪圖能力在70年代展露曙光，80年代日漸成熟，乃至於90年代成為個人電腦基本配備後，電腦繪圖與網路共同成為資訊科技對建築專業影響的代表性技術，就好像夜間只看到迎面而來，閃亮奪目的兩個車燈，對隱身黑暗中蘊藏龐大能量的汽車車身卻視而不見。這個真正推動科技前進的車身，就是資訊科學，就是把類比的世界轉換成數位符號的表示法並加以處理運算的相關理論與技術。

2000年以後，大家對於用網路傳輸龐大的繪圖檔案已經習以為常後，才有更多人體會到電腦繪圖再怎麼漂亮精確快速，究竟還是圖面，對於建築物更深刻的分析與判斷終究要靠人類專家解讀圖面之後才能獲得。電腦不過是畫圖的工具罷了，還屬於建築專業技術中較低的層級。2002年Bernstein 提出的BIM其實是BPM在網路時代投胎轉世的新生兒 。30年的歲月究竟讓這個轉世投胎的BIM有甚麼不一樣呢?有哪些新的基因是在受到科技輻射照射後突變產生呢?在這裡提出其中一件未完成的突變，就是物件導向。

物件導向是一個很容易受到誤解的觀念與技術。如果說我們把一個複雜的系統分解成許多相互作用的物件就叫做物件導向似乎也沒有錯，但如果僅是這樣的話會錯過許多能幫我們體會物件導向威力的重要線索。用許多屬性來描述一種物件是古老的資料結構概念，早期的結構化程式語言pascal就有了，甚至應該也有更早的根源。把許多用屬性定義的物件用層級組織起來，也早已是陳年老把戲。我想真正代表80年代成形的物件導向技術的，應該是把程序資訊和資料結構整合起來這件事。也就是說，物件除了有屬性資訊之外，還有method來定義這些屬性資訊應該如何解讀，而同時method的結構也定義此物件可以怎麼與其他物件交互作用。

為什麼我說BIM的物件導向突變還沒完成，就是說目前只見到物件的屬性與層級，還沒有看到程序資訊如何被整合進來。如果將來真的朝這個方向走，一棟建築物的資訊模型會像是一套與公定標準類別庫（standard class library )相容的物件導向的程式庫。