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。

學科能力分校就是菁英教育?

社會上持續不斷討論教育的問題，許多人把問題歸咎於升學制度，到底要考試或者不要考試，要多元或者不要多元，似乎永遠也找不到答案。在諸多爭論的議題當中，唯一不受挑戰就是這個社會需要菁英，因此我們必須找到方法挑選出最可能成為菁英的孩子，給他們菁英該有的教育。真的是如此嗎?

多年前一些報導給我許多啟示，內容是教育當局考慮把體育成績列如入學評量項目，贊成與反對的聲浪迎身而起。其中最讓我印象深刻的是一則家長的回應，說這麼一來，連體育也要補習了。癥結不在於是否將體育納入入學評量，而是我們面對這個問題的態度。到底為甚麼我們相信我們能夠分辨出菁英，然後把菁英和非菁英區隔開來分別受教才是最好的? 人們似乎不斷在重蹈覆轍，大家都忘了當年在國中實施學科能力分班所造成的問題，現在反而把在高中實施學科能力分校視為不可挑戰的價值，即使是實施十二年國教都不能放棄用各式各樣的評量來挑選菁英，讓他們可以被集中起來受教。

先說到底甚麼是菁英這件事。大家直覺上認為數學奧林匹克金牌得主是菁英，將來可能是了不起的科學家；跟他同年齡另一位數學沒這麼厲害的同學後來成為一位培育英才的小學老師，請問哪一位對這個社會有更大的貢獻? 那麼一位救人無數的打火英雄，或者一位技藝高超的髮型設計師呢?甚至一位愛打架鬧事的小孩將來都可能成為亂世中濟弱扶傾的英雄。這個社會需要各式各樣的人才，最可貴的教育是讓這些人才都有機會成長茁壯，並能在社會中找到能發揮所長的機會。因材施教是一項普適的原則卻也造成迷思，我們的作法就是把相同才能的孩子集中訓練，透過高強度的學習把這項才能發揮到極致；體育班訓練運動選手，音樂班訓練音樂家，學科資優班訓練諾貝爾獎得主。

我想要說的是把相同的菁英集中起來受教不但不能為這個社會培育人才，而其所造成的壞處是很可怕的，說明如下：

1. 任何一種專長的人，終究要融入社會之中面對各種與他不同特質的人並彼此合作，才可能對這個社會有所貢獻，也才能找到自己的價值。先假設菁英教育真的可以培育菁英，一位有音樂天分的小孩，從小到大都在音樂資優班受教，最後成為一位超凡入聖的鋼琴家，其身邊的人都是和她一樣具有音樂天分與修養的人，程度越高圈子就越小。縱然其表演的藝術超越社會超越時代，最後可能落得沒有任何觀眾與舞台。
2. 如果我們認為公平的社會是值得追求的，用國家資源去營造菁英學校就是加深社會層級的差距。國家資源最應該投入的反而是那些學習狀況最差的小孩，幫助他們將來在社會上不至於無立足之地。把國家寶貴的教育資源投入在菁英教育上則是加大社會階層的差距，讓處境好的人享有更多的資源，處境差的人則無翻身之地。
3. 把相同特質的小孩集中受教會讓社會被割裂成許多價值觀彼此不相容的團體。每一個團體都追求同儕的認同，同質性的團體會形成一種強調自身特質的價值觀，並歧視不符合其特質的圈外人。這樣的社會不可能是一個和諧的社會。讓小孩在受教育期間能夠有機會和與其具備不同特質的小孩相處才是幫助他們將來能融入社會的方法。

都更是遺害子孫的惡法，以容積獎勵都更，何來永續？

政府動不動就以獎勵容積來當作免費的午餐，以為這樣一來就可以順利推動都市更新，不只是短視近利，更是不負責任遺害子孫。

任何東西都會折舊，建築物自然也不例外。房地產不管是用來投資經營或者是居住，折舊本來就是應該承擔的成本，一定的時間必須進行整修以維持品質。政府一方面推動綠建築宣導永續的價值，一方推動都更，讓房屋所有人結合土地開發商以容積獎勵為誘因拆除重建，那請問建築教育還需要重視永續的價值嗎？房屋維護得再好，也敵不過容積獎勵所帶來的利益，乾脆省下維護費用，反正拆除重建不但不必負擔工程費用，還可以更大更好。

都更真的可以帶來利益嗎？所有贊成都更的理由都是說都更可以提升居住環境品質。請問我們為什麼我們所制定的都市計畫都要對土地實施分區的容積管制？所有的公共設施、交通系統、教育、消防與警政都是以人口數量為基本條件配置的。任何一個做規劃設計的人都知道必須了解使用人數才能推估需求量。如果政府對都市發展有目標與策略，那麼容積管制就是為了實現目標所必須堅持的基本要件。任何一棟建築物為提高容積而拆除重建，都會為周邊地區帶來空間品質的傷害，包括工程的干擾、視野的阻隔、交通以及所有的公共設施與安全。而這些代價都不是開發商所必須承擔的。事實上需要被保護的不只是那些不同意都更的少數住戶，還包括其周邊將受到都更工程與容積提升影響的廣大住戶。

還有一個都更的理由是說土地取得困難，不進行都更將會因為供需問題造成房價攀升。事實上土地的建築容積決定土地價格，土地價格攀升房屋價格也會水漲船高。市場要達成供需面平衡是需要時間的。房價在新推建案不斷競相喊價的推波助瀾下，導致不合理的攀升直到崩盤，將造成社會不可承受的傷害，而其元凶早已出清移轉對象。

囤積居奇是物價上漲的兇手。都更讓房地產成為可以囤積的投資對象。因為不需考慮折舊與維護的成本，反正房屋壞了、舊了就進行都更還可以獲利。請問有甚麼物品更適合作為囤積的對象？當囤積不須付出存貨成本又可以獲取暴利時，房屋市場又如何達到供需平衡？民生必需品不可以囤積是維護社會安定和諧的基本原則。只要有錢，要囤積多少黃金鑽石都可以，但糧食就不可以，居住的空間也是如此。

都更以容積獎勵為動力，都更過後的建築物也是會老舊，請問我們是否建議後代子孫的政府也延續都更的政策？等到容積變成兩倍三倍後，房屋繼續老舊又如何呢？曾聽過令人無言以對的笑話，就是政府官員在艱困時期要求人民預繳明年的稅金，人民回應說可是明年的稅金去年就已經預先徵收過了啊。官員回答，那就先繳後年的稅金吧。反正只要把需要承擔後果的時間延後，永遠有免費的午餐可以吃。這個笑話不但過去可能發生過，事實上現在正在發生，就是我們自以為是地享受都更的利益，卻要我們的子孫承擔更嚴重的後果。

巴黎是世界上偉大的城市之一，巴黎市民似乎並不是以拆除舊建築作為保持居住空間品質的主要方法。我不懂巴黎市政府用甚麼辦法維持都市空間品質的，不知道他們是不是也以容積來獎勵更新。倒是我們的政府官員應該用他們很擅長的出國考察來學習他國好的政策。我舉雙手贊成這些大力推動都市更新的官員與民意代表們應該多用一些納稅人的錢好好到巴黎以及世界上其他成功的城市考察參觀。

設計就是對稱性的破壞

一個虛無的空間是完美的對稱，因為無論對何種空間轉換都不會有任何變化。空間中加入地面就破壞了原先完美的對稱，開始有地上與地下的區別。此時任何水平方向的移動或者以垂直線為軸的旋轉或者鏡射都不會造成任何改變，但已經與虛無空間完美對稱有所差距。

若設計師在地面上加入基地的範圍，就又破壞了地面原本的對稱性，而產生了基地內外的區隔。一道牆壁如果想像其上下前後無限延伸，而我們只是透過一個有特定尺寸形狀的視窗來看的話，那麼牆壁也像幾何上的平面一樣，擁有其所有對稱特質。而設計師在牆上加入開口，就又破壞了某些對稱性。隨著設計的進程，量體、隔間、屋頂、牆、板、開口與結構體的加入就破壞了更多的對稱性。

加入資訊的結果就是對稱性的破壞，而對稱性被破壞之處也就是資訊存在之處。根據shannon(1949)的溝通理論，一個訊息內涵的資訊是以其意外的程度(uncertainty, 此處譯為不確定性似乎不妥)來量測的。一組正確的樂透號碼具備很高的資訊量，正因為隨意任選的號碼中獎的機會微乎其微。而一組同樣六個數字，不會中獎的號碼其資訊量極低，也因為隨意任選的號碼不中獎的話一點也不意外。虛無空間完美的對稱無須任何資訊的描述，因為無論從何處，哪個方向觀察，結果都完全一樣，沒有任何意外，不需任何資訊。虛無空間某處出現了一道牆壁，其位置與方向從無數可能的方位中被設計師挑選出來並畫在圖面上，原本虛無的空間從此被分離在牆壁延伸平面的兩側，資訊就產生了。如果設計師只會設計直線的牆面，或者工程師永遠只蓋直線的牆壁的話，那麼只要知道牆壁兩個端點的位置就夠了，中間的線即使畫的歪歪扭扭也無關緊要，甚至圖面也不需要了。

圖面是一種訊息的形式，作為攜帶資訊的媒介。訊息是由某種物理形式的差異模式所構成，可以被記錄、傳遞、偵測並解讀。一張畫在紙上的圖可以是資訊的媒介，正因為圖面上顏色差異的模式可以被辨識出來。如果一張圖紙上每個地方顏色都一樣，或者是像電視雜訊一樣隨機產生的亂點，沒有任何模式可以被辨識出來，那麼就無法作為傳遞資訊的媒介。訊息的量與資訊的量未必是對等的。一道訊息所傳遞的資訊與傳訊者及收訊者在編碼語解碼過程中的預期性有關。例如一位室內設計師與其長期合作的木工彼此之間的溝通可能不需透過繁複的圖面。設計師只要標明隔間牆的位置大小，木工師傅就知道隔間牆內部支架、填充材料與披覆面應該怎麼處理，材料之間應該怎麼接合。但如果這個設計會出乎木匠師傅的意料，採用一種與慣例不同的造型，例如傾斜或者彎曲，那麼設計師就必須透過更詳細的圖面與解說才能正確地傳遞有關隔間牆設計的訊息。反過來說，如果一道平凡無奇的隔間牆，設計師卻鉅細靡遺的把每一根木料、釘子、膠水與螺絲釘與螺紋、甚至木紋都畫上去，這些圖面可說是非常繁複的訊息，但對木工師傅而言，這並沒有傳遞多少資訊，因為這個訊息雖然繁複，但並沒有帶來任何出乎意料之處。可是如果設計師的圖面是要求木工師傅必須完全依照圖面上的每一根釘子、螺絲甚至木紋來製作那又另當別論，因為只要木工完成的隔間牆有任何一根釘子位置深淺，或者任何一塊木頭的紋路與設計圖面有任何偏差，都會出乎設計師意料之外。此時同樣一套圖面，其訊息內涵的資訊就非常豐富，因為每一道木紋就區隔出哪一塊木頭應該如何被切割、配置並接合。因此在設計溝通過程中圖面訊息內涵的資訊是與發訊的設計者，以及施工的收訊者之間對所設計及所造物品的預期有密切的關係。

訊息與資訊之間的關係可以用對稱性來作進一步地闡述。根據在心理系任教的電腦科學家與數學家 Leyton 教授的理論，人對於造型的認知是以對稱性模式辨識為基礎的。對於一個形體所呈現的對稱性，是我們大腦所預期的，而對稱性被破壞之處乃是出乎意料之外，也因此引起認知系統的關注，同時也是可以發現資訊之處。例如光滑桌面上的一道刮痕可能透露出過往曾發生的事件，一件會改變移動方向或型態的物品可能會是危險或者可以當作食物的生物。對於對稱性以及對稱性破壞的認知是關乎生存的能力，也是通往智慧必經之路。Leyton根據這個觀點，用數學架構建立了衍生式形狀建構理論(A generative theory of shape, 2001)，試圖用幾何轉換所構成的群(group)來定義造型的建構程序，並且提出這種以對稱群乘積構成的形式建構程序必須要符合最大轉換性與最大回復性的原則，而其轉換性與回復性的關鍵分別在對稱性的維持與破壞。

Jeremy的建築學習之路

無意間在網路上看到一段影片(Building Popsicle Mansion Time Lapse)，內容是一位叫做Jeremy Finn的14歲男孩自拍其花了九個月，用8千支長冰棒棍，5百支熱熔膠條，從設計到施工，完成一棟1比24的大型木構造住宅的過程。從其建造的程序可以看出他並不只是模仿外觀造型，而是遵照框架式木構造(wood framing)建築物的構造方式完成的，包括地板、牆與屋頂的內部構造，還有室內隔間，甚至照明系統。Jeremy說他高中畢業後想要進大學學建築，希望能夠完成建築碩士學位。如果Jeremy生在台灣，14歲正好是準備高中入學的年齡。

有這樣的興趣與天份的小孩，絕對具備成為傑出建築師的基本條件。在Jeremy嘗試設計並建造模型的過程中，他必須不斷的發現、嘗試、學習並解決問題，這正是一位建築師在面對設計與工程時必須具備的態度。在我們以學科成績為主導的教育環境下，Jeremy可能必須放棄自己的興趣與天份，專注於升學測驗鎖定的學科考試範圍。最可悲的未必是興趣被迫移轉，而是其學習與探索的態度可能因此被抹剎。考試成績是學習成效的指標，但如果把考試成績當作教育的目標，就會成為扼殺主動學習與創造力的兇手。任何可以做為入學測驗的考試題目必須有標準答案，因此最有效的學習就是能夠直接找到標準答案的方法。不用花時間探索未知，因為考試的範圍是明確的，答案也是明確的，老師會告訴我甚麼題目最可能會考，找到標準答案的方法是甚麼，太多的想法不但浪費時間，還可能得到與標準答案不相容的結果。知道標準答案也還不夠，必須反覆不斷練習才能養成一種制式的反應，在最短時間內找出標準答案而絕對不會出錯。

大家不斷在問要怎麼提升學生的創造力，我們更應該問的是要怎樣才不會扼殺孩子的創造力。2006年Ken Robinson在TED的一場演講發人深省，值得一看再看。我們的菁英教育政策教我們的小孩要不斷練習已經會的，不要有自己的想法，因為如果不是標準答案而犯錯，你就不是菁英。

2010年Ken Robinson再度被邀請到TED第二度演講，他強調這個社會需要各式各樣才華的人才，而我們的教育以一種工業化大量標準化生產的速食主義來教育我們的孩子。我們自以為知道孩子們需要甚麼樣的才能來適應未來社會的需求，而事實上我們根本不知道未來孩子們將面對甚麼樣的未來社會，卻還自以為是的踐踏孩子們的夢想。

建築設計團隊的溝通- Shannon模型觀點

上圖(來自wikipedia網頁)是shannon在1949年提出的溝通數學模型，很清楚地描述雙方溝通的message怎樣從source被傳送到destination。message無法被直接傳送，必須以transmitter進行編碼，轉換成signal之後，經由channel傳送到接收端的receiver，經由其解碼之後還原為message。在shannon的論文中負責編碼和解碼的transmitter與receiver都被視為是某種transducer，都可以看作是定義兩個集合之間對應關係的函數。

Shannon的模型極精歛又廣效(generic)，似乎可以應用到所有的溝通系統上。我覺得其模型完全可以用來說明設計溝通的現象。下圖是我所整理出來的，僅是在名詞上作了一點替換。

在這個系統的兩端分別是設計溝通的發訊者和收訊者。設計的意念無法直接傳遞，必須轉換成為某種表示方式，例如圖面或模型，在此稱為設計物件(design artifact)。圖面與模型可以直接傳送，也可以再轉換成為message與signal進行傳輸，但無論這個過程轉換多少次，這個模型的適用性還是一樣的。接收端獲得代表設計意涵的設計物件後進行解碼，將訊息所代表的意涵解讀出來，完成溝通的程序。當設計溝通發生在設計工作室(design studio)時，工作室就是扮演channel的角色，發訊者放置在工作室的圖面與模型可以讓收訊者看到而進行解讀。噪音源(noise source)被連結到transmitter與receiver是因為設計溝通過程中，更可能發生錯誤的是在編碼與解碼的過程，而不是在訊號傳輸的過程，這可以說是與shannon的模型唯一不同之處，但我認為完全不影響到其模型在設計溝通上的適用性。

設計團隊的溝通好比一個由許多transducer所連接而成的網絡。每一個transducer從其他的transducer接收到訊息，進行處理後輸出對應的訊息，傳給其他的transducer。每一次設計溝通的訊息可以看作是定義一個該階段所有可能設計的集合，而收訊端經過解讀之後回傳的訊息可能有助於進一步更精確的定義這個集合，或者對這個集合進行修改。

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。