Глава III. Развитие теории в ХХI веке

В XXI веке формируются два направления применения фрактальной теории в архитектуре и градостроительстве.

В рамках первого направления можно рассмотреть труды следующих деятелей науки.
В 2002 году Чарльз Дженкс отмечает, что «новые науки («науки о сложных системах»), включающие фрактальную геометрию … принесли с собой изменение мировоззренческой перспективы … Грамматика этой новой архитектуры всегда провокативна. Она варьируется от неуклюжих капель до элегантных волноподобных форм, от рваных фракталов до подчеркнуто нейтральных «инфопространств» [14]. При создании проектов применяет космогонические и антропоморфные концепции. Например, проекты «Сад космического построения» в Дамфрисе, Шотландии; городской парк «Спираль Времени» в Милане; парк «Ячейка Жизни» около Эдинбурга; парк на юго-востоке Нортумберленда недалеко от города Крамлингтон, Великобритания.

В 2007 году И.А. Добрицына рассматривает переход в архитектуре и градостроительстве от «решетки» к «фракталу» в связи с необходимостью уйти от статичной структуры к динамичной, т.к. город постоянно изменяется. Также автор видит преимущества такого перехода в наибольшей выразительности форм, в применении математических методов и компьютерной техники при решении архитектурно-градостроительных задач [15]. Автор отмечает, что «нелинейная архитектура природоподобна». Это «новейшая генерация проектных экспериментов» на основе особой техники моделирования формы. Исследователь приводит идеи математиков: «морфология городов родственна фрактальным образованиям, использование фрактальной геометрии при изучении роста городов позволит строить прогностические модели развития их структуры»; развитие города как сложной системы является непредсказуемым; «город растет через хаос, через погружение в хаос, пребывание в хаосе, выход из хаоса».
Е.Н. Князева и С.П. Курдюмов говорят о том, что «красота … может быть рассмотрена как некий промежуточный феномен между хаосом и порядком … в современном мире имеются города, такие как Нью-Йорк или крупнейший мегаполис Бразилии Сан-Паулу, которые разрастаются как каменные джунгли чисто хаотически, неорганизованно, спонтанно, но в итоге возникает нечто, излучающее красоту» [16].

В 2009 году Е.Ю. Витюк (УралГАХА) рассматривает развитие города во взаимосвязи порядка и беспорядка, применение синтетического подхода к исследованию структуры архитектурных и градостроительных образований, использование математических методов в градостроительном проектировании.

Концепция создания аналитических моделей городов и участков городской среды с использованием фрактальной теории, разработана Е.А. Кропаневой (2009, УралГАХА) в рамках магистерской диссертации «Оценка архитектурных качеств среды города на основе фрактальных структур» (научный руководитель Л.П. Холодова) [21]. Концепция предусматривает создание фрактальной модели городской среды из трех систем: «плоскостей слоев», «линий связей» и «узлов концентрации». Слой в модели графически отражает характер процессов, происходящих внутри фрагмента, выбранного для анализа. Каждый слой содержит информацию в одном из аспектов рассмотрения среды (элементы естественной среды, постройки, транспортная система, распределение функций, эмоциональное восприятие и др.). С помощью графики и цвета на слоях модели отражаются степень интенсивности и место проявления свойств определенных типов фракталов (кривая Кох, кривая Пеано, пыль Кантора, фрактальные кластеры, ковер Серпинского и дерево Пифагора). Это позволяет выделить узлы – «места возникновения фрактальных ассоциаций, соответствующих каждому из фракталов на каждом из слоев». По вертикали между узлами устанавливаются связи, характеризующие определенный тип фрактала. Связи могут быть разными по толщине и направлению, проходить через все слои или только через некоторые из них. С позиции исследователей модель позволяет определить закономерности взаимодействия элементов среды, степень ее целостности, информационной насыщенности и др.; создается на стадии предпроектного исследования и разработки основных положений проекта [22].
Концепция создания аналитических моделей городов и участков городской среды с использованием фрактальной теории в целом демонстрирует широкие возможности применения этой теории в градостроительстве, формирования перспективных методов моделирования градостроительных объектов [22].

В рамках второго направления рассматриваем применение фрактальной теории с использованием свойств, принципов и закономерностей формирования фрактальных структур. Попытки реализации этого направления представлены в Интернет (http://community.livejournal.com). В данной модели город мыслится «как объект детерминированного хаоса, множество фрактального аттрактора. Фрактал – это сама структура города, бесконечное самоподобие на всех уровнях организации». Архитектурная форма также «строится по фрактальным принципам. Схема передвижения людей – аттрактор формы, а модуль человеческого тела – основа для расчета дробной размерности».
Концепция моделирования фрактальных структур в планировке и застройке города (В.А. Колясников, В.Н. Бабич, студ. М.П. Кравченко, Д.Н. Миронова, 2009) содержит пять основных положений:

под фракталом понимается сложная структура, пространственная форма которой повторяет саму себя в любом масштабе;

основные свойства фрактальных структур в планировке и застройке города – самоподобие или иерархичность (многослойность), способность к развитию и непрерывному движению (генетичность), дробная размерность, непрерывность, принадлежность одновременно к хаосу и порядку; данные свойства должны находить свое отражение в градостроительном моделировании;

для ускорения процесса моделирования и программирования его результатов можно использовать морфологический словарь фракталов; число фракталов в таком словаре около ста;

выбор фракталов из словаря для градостроительных моделей определяется правилом соответствия форм фрактальных структур положению города в системе расселения, функциональным к композиционным задачам, историческим традициям, знаково-информационным и природно-географическим условиям;

в процессе компоновки фракталов должны использоваться их свойства, например, генетичность, многослойность и т.д.

Перечисленные положения были использованы при моделировании фрактальных структур г. Екатеринбурга и его центра.
В данной концепции (по Р. Барту) означаемым является фрактал, а означающим – генеральный план города. Фрактальная структура выступает как инвариант, а градостроитель навешивает на него варианты. Фрактал отражает действительность, и в то же время конструирует ее.
В современной реальной проектной градостроительной практике примером реализации «фрактальных идей» является г.Дубай (ОАЭ), туристическая карта которого является прекрасной иллюстрацией формообразования планировочной структуры из фракталов прошлого, настоящего и будущего города [22].
В градостроительстве уже достаточно часто используются правила и методы творческого мышления, установленные в синергетике (фрактальной теории) (Эдвард де Боно) [22]. К числу фрактальных правил следует отнести [22]:

«доминирование главной идеи» - подчинение основополагающему замыслу содержания и формы;

«использовать слова-девизы» - выражение в нескольких словах главной идеи;

«не спешить с приговором» - признание многообразия точек зрения, откладывание окончательной оценки решения;

«подвергать сомнению все, в том числе мелочи»;

«взглянуть в сторону» - перенести внимание в другую зону;

«дать новое имя» - введение нового названия объекта, модели; создание нового мифа, ярлыка.

Группу фрактальных методов составляют [22]:

метод перегруппировки и переоценки исходных данных;

метод системного моделирования - создание системы моделей для обработки информации;

метод подбора и перестройки образца, существующей модели;

вариантность подходов, альтернативность решений;

метод от противного - постановка с ног на голову;

метод мозговой атаки - использование определенных принципов мыслительной деятельности (выдвигать больше идей, развивать идеи других, не критиковать, стремиться к оригинальной идее и др.);

метод аналогий - использование неуместных сведений, «случайного импульса».

Указанные «фракатальные» правила и принципы творческого мышления можно дополнить методическими требованиями к организации творческого мышления на всех уровнях проектирования расселения и городов (по Е. Н. Перцику) [20]:

· четкая формулировка и широта постановки проблем;

· расчленение проблем на подпроблемы, выдвижение и анализ альтернатив, поиск связей и взаимодействий;

· непрестанное обращение к исходной информации, плодотворная интуиция;

· умение найти принципиально новое решение;

· генерализация, соответствующая определенному этапу решения проблем;

· целесообразность рассмотрения фрагментов и деталей возможных

Таким образом, в XXI веке формируются закономерности и принципы построения (конструирования) и осуществимости градостроительных объектов как сложных самоорганизующихся систем в рамках фрактальной теории [22]:

· «способность будущего конструировать настоящее» - проектирование градостроительной системы с учетом стратегического плана развития территории, градостроительных прогнозов и программ, оказывающих влияние на современное состояние среды; планирование на расчетный срок (25-30 лет) и отдаленную перспективу (50-100 лет); использование «синергетической модели прогнозирования», основными компонентами которой являются «жесткое ядро» (цели, законы, идеал), «мягкая оболочка» (принципы), «расплывчатый пояс гипотез», «поле путей развития» и «границы поля блуждания», «установленные в соответствии с определенными нормами и нормативно-правовыми условиями»;

· «конструктивность целого» - построение градостроительной системы из подсистем и структур, согласованных на основе общей идеи, общего типа развития; коэволюция развивающихся в разном темпе структур с учетом охраны историко-культурного и природного наследия, обеспечения безопасности жизнедеятельности;

· «синкретичность образа» - наличие и разработка художественного замысла проекта, описание градостроительной системы небольшим числом фундаментальных идей и образов, например, «устойчивый город», «ноосферный город», «каркас» и «ткань»;

· «динамичность» («открытость», «гибкость и эластичность») – выделение устойчивых и изменяемых частей градостроительной системы (каркасов и тканей), проектирование способности ее к трансформации, адаптации к изменившимся условиям;

· «использование семиотического фрактала» - применение в проектировании приема самоподобия форм и знаков – фракталов на уровнях территориального планирования, планировки территории и архитектурно – строительного решения;

· «междисциплинарная согласованность» - согласованность подсистем и структур градостроительной системы, координация междисциплинарных и архитектурных разделов проекта.

Интерес к фрактальной теории не ослабевает и сегодня. Зачастую возникают такие ситуации, когда объект исследования трудно представить в виде классической модели. Следовательно, «имеем дело с нелинейными связями и недетерминированной природой данных. Нелинейность в мировоззренческом смысле означает многовариантность путей развития, наличие выбора из альтернатив путей и определенного темпа эволюции, а также необратимость эволюционных процессов. … То есть, когда мы применяем классические модели (например, трендовые, регрессионные и т. д.), мы говорим, что будущее объекта однозначно детерминированное. И мы можем предсказать его, зная прошлое объекта. А фракталы применяются в том случае, когда объект имеет несколько вариантов развития и состояние системы определяется положением, в котором она находится на данный момент» [18]. То есть происходит попытка изобразить хаотичное развитие. Поэтому фракталы «позволяют намного упростить сложные процессы и объекты... Позволяют описать нестабильные системы и процессы и, самое главное, предсказать будущее таких объектов» [18].

Заключение

Фрактальная теория влияет на умы авторов, ориентирует творческий процесс. В архитектурной и градостроительной деятельности зачастую фракталы применяются на уровне эмоционально-чувственного восприятия, они дают «творческий импульс, направляющий мысль архитектора или градостроителя в определенном направлении». Фракталы объединяют в себе массу образов: «цветовые тона, мелодические сочетания, линии» [1]. Таким образом, происходит интеграция эмоционального и рационального.
Фрактал нужно рассматривать прежде всего, как форму, позволяющую создавать уникальные решения в области архитектуры и градостроительства.
Фрактальные структуры отвечают всем требованиям архитектурной композиции. Исходя из законов построения фрактальной структуры можно предугадать, как будет воздействовать реальный объект, построенный по законам данного фрактала на чувственно-эмоциональное восприятие зрителя. «В аспекте представления об организации и существования архитектуры как динамической знаковой системы, опираясь на фрактальные принципы, можно говорить об архитектурной текстуальности как о принципе организации порядка в хаосе» [1].
Благодаря исследованию фрактальных структур появлялись первые операциональные способы работы с ними, например, появилась методология, связывающая в целое представление таких, казалось бы, совершенно не корреспондирующих между собой объектов, как фрактал и генеральный план города.
Нужно отметить, что создание каких-либо концепций при помощи фрактальной теории – это в какой-то мере создание «идеальных типов». При их помощи гораздо легче перенестись на реальность. Создается «идеальная» модель, которая служит основой для исследования. В результате возникают определенные пути решения поставленных задач, которые внедряются в существующую ситуацию или по которым создается новая действительность.
«Со времени возникновения фрактальной теории прошло не более трети века, но за это время фракталы дали мощный концептуальный импульс для многих современных архитекторов. Возможно, первоначальное увлечение фракталами и было слишком бурным, однако нам представляется бесспорным право архитектора на свой язык и свою, пусть и адаптированную, интерпретацию образов, право выстраивать свою теорию, переводя за-имствованные из других областей понятия в метафорический смысл» [1].
Таким образом, складывается на сегодняшний момент ситуация, которую синергетика называет бифуркацией: перед каждым, кто входит в мир науки, открывается необходимость и возможность выбора своей методологической ориентации [23].
Важно отметить то, что существует на сегодняшний день практика применения фрактальной теории в различных сферах человеческой деятельности, в частности архитектуре и градостроительстве. Симбиоз математики и архитектуры переводит развитие фрактальной теории в архитектуре и градостроительстве на новый уровень.