MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Trong quá trình hoạt động sản xuất và sinh sống, đấu tranh với thiên nhiên, con người đã từng bước khám phá ra các quy luật, nhận thức các quy luật đó, bắt chước, học hỏi và sáng tạo nhằm phục vụ cho lợi ích của mình. Trong kiến trúc xây dựng cũng vậy,con người không chỉ bị động đối phó với các điều kiện khắc nghiệt của khí hậu mà chủ động vận dụng các quy luật, đặc điểm của giới tự nhiên nói chung vào thực tế sáng tác. Nhà khoa học Mỹ Janine Benyus, người đầu tiên kiến lập các nguyên lý phỏng sinh học trong thập niên 1990, cho biết :” Phỏng sinh học là các cách tân lấy cảm hứng từ thiên nhiên.
Nguyên tắc của nó là quan sát, học hỏi các chiến lược sống của các sinh vật để tạo ra một thế giới khác. (…) Cuốn sách này nói về các ứng dụng phỏng sinh học đang bắt đầu được thương mại hóa, ví dụ như pin mặt trời mô phỏng lá cây.”Các loài sinh vật tạo ra các sản phẩm trong điều kiện không có nhiệt độ cao, không có các chất phụ gia độc hại và không có áp suất cao. Chúng ta cũng đang đi đến chỗ này, ví dụ như với các pin mặt trời mô phỏng lá cây, các pin mặt trời không cần đến nhiệt độ cao, áp suất cao và các chất phụ gia độc hại. Cái giá của việc sản xuất ra các pin này có thể thấp hơn so với giá sản xuất công nghiệp hiện nay”.
Bà Janine Benyus cũng lưu ý :” Cần quan sát và so sánh giữa việc các sinh vật sử dụng năng lượng với năng lượng hạt nhân mà con người tạo ra. Khi quan sát các phương thức tích trữ năng lượng của sinh giới, có thể thấy loài vi khuẩn sơ đẳng nhất đã có các phương thức hấp thu năng lượng mặt trời. Từ 3,8 đến 4 tỷ năm nay, sinh giới đã có rất nhiều kinh nghiệm trong việc sử dụng năng lượng mặt trời. Không kể một số loài sinh vật sống dưới đáy đại dương sử dụng các năng lượng địa nhiệt”.
Nói đến thiên nhiên, không thể bỏ qua giới sinh vật quanh ta, cũng chịu những điều kiện khắc nghiệt của khí hậu nhưng giới sinh vật vẫn tồn tại, phát triển và phát triển. Đó là do cấu trúc và hình thức của của giới sinh vật có tính hơp lý về nhiều mặt, gợi cho các kiến trúc sư những bài học bổ ích và quí báu như : tính hợp lý về hình thức, cấu tạo, sử dụng vật liệu, kỹ thuật, kinh tế và mỹ quan. 2 Sự bùng nổ về khủng hoảng năng lượng, sự cạn kiệt nguồn tài nguyên thiên nhiên và quá trình biến đổi khí hậu bất thường. Chính trong điều kiện khó khăn này các kiến trúc sư nghiên cứu giải pháp cứu cánh chung.
Kiến Trúc Xanh, Kiến Trúc Sinh Thái và Kiến Trúc Bền Vững lần lượt xuất hiện với những thay đổi đang kể trong đường lối tư duy và giải pháp. Ngôn ngữ của hình khối cũng quan trọng như ngôn ngữ của kết cấu vậy, cùng với việc sử dụng vật liệu và học hỏi thiên nhiên, nhiều xu hướng kiến trúc bắt đầu nở rộ :Kiến Trúc Hiện Đại, chủ nghĩa Hiện Đại mới, High Tech, , Biểu Hiện, giải tỏa kết cấu. Cùng có sự quan tâm đặc biệt với các xu hướng trên “ Kiến Trúc Phỏng Sinh” ra đời với sự lôi cuốn từ hình thức bên ngoài đến giải pháp công năng bên trong đã nhanh chóng nổi bật cùng tiềm năng phát triển gần như vô tận bởi tính đa dạng trong sinh học và hơn hết là khả năng tạo ra một môi trường hài hòa với đặc tính sinh thái. Những xu hướng kiến trúc này ra đời gần như đoạn tuyệt các hình mẫu của kiến trúc Hy Lạp, La Mã, làm thay đổi hình ảnh thế giới mang đẳng cấp thời đại.
Các kiến trúc sư và các nhà thiết kế đương thời thấy được nhiều cảm hứng trong các cấp độ sinh học cao hơn. Ý tưởng sinh học chiếm đa số trong các tác phẩm kiến trúc hiện đại chẳng hạn như : Le Corbusier, Frank Lloyd Wright là hai đại diện nổi bật nhất, nhưng hiện nay nổi lên những kiến trúc sư đi trước thời đại như Kts Zaha Hadid, Kts Santiago Calatrava, Kts Frank Gehry, Tom Wiscombe,Vincent Callebaut…. Để học hỏi và sáng tạo những gì mà tự nhiên đã tạo ra sau hàng tỷ năm tiến hóa, các nhà phỏng sinh học nhấn mạnh đến một thái độ khiêm nhường cần có, để con người có cơ hội nắm được nhiều điều tinh túy từ các loài động thực vật, dù hết sức bé nhỏ, và các hệ sinh thái ở khắp mọi nơi. Trước những thách thức sinh thái nhãn tiền đối với nhân loại chúng ta, phỏng sinh học là một cơ hội cho việc chuyển đổi nền khoa học – công nghệ và kinh tế hướng đến sự phát triển bền vững .Thế kỷ XXI, thế kỷ của cách ngành công nghệ cao đang phát triển, trong đó toán học , sinh học và công nghệ thông tin đóng góp một phần đáng kể trong việc nghiên cứu và cải tạo thế giới.
Bởi chúng ta đã có một thời gian dài chìm đắm trong việc hủy hoại chính nguồn tài nguyên thiên nhiên tạo nên sự biến đổi khí hậu,đã một phần cảnh tỉnh 3 nhân loại toàn cầu và việc tìm ra giải pháp để thực hiện các phải pháp kiến trúc phỏng sinh thành sự thật dưới sự hỗ trợ các ngành công nghệ cao,sẽ cho ra chính xác sản phẩm từ khâu 3d cao cấp đến các khâu hoàn thiện và quản lý công trình.Việc áp dụng các thành tựu trong toán học vào ngành kiến trúc hiện nay đã không còn xa lạ đối với nhiều nước trên thế giới, và chúng ta cần phải học hỏi về mặt này để đảm bảo những sản phẩm kiến trúc trong tương lai theo kịp thời đại và góp phần gìn giữ môi trường tự nhiên cho thế giới. Tôn trọng thiên nhiên, học tập thiên nhiên để tạo nên những khối dáng hữu cơ tạo nên cảm giác tĩnh- động đến từ các loài thực vật,động vật nương theo địa hình , một số công trình và quần thể còn hòa hợp với bản sắc văn hóa vùng miền là phương châm trong thiết kế kiến trúc Phỏng Sinh hiện nay, không những gây hiệu quả thị giác ấn tượng mà nó còn góp phần định hình kiến trúc cho tương lai. Tổng quan các công trình nghiên cứu liên quan đến đề tài Trong luận văn “ Bước đầu tiếp cận nguồn gốc của sự hài hòa trong nghệ thuật kiến trúc” của Trần Minh Đức (2009) đã bắt đầu tiêp cận đến hình học Fractal với mục đích tìm kiếm mối liên hệ giữa sự hài hòa của tự nhiên với sự hài hòa trong nghệ thuật kiến trúc. Luận văn “Hình học phi Eculide và Kiến Trúc Đương Đại “ của Võ Thị Trâm Anh (2010), nghiên cứu mối liên hệ giữa kiến trúc và hình học phi Eculide để đánh giá sự ảnh hưởng to lớn của toán học đương đại ( hình học Topo, Fractal, Lobachevsky.) đến thẩm mỹ kiến trúc ngày nay.Luận văn “ Kiến trúc Phỏng Sinh và khả năng ứng dụng tại Việt Nam” của Trần Anh Khoa (2013) nghiên cứu về loại hình kiến trúc phỏng sinh theo tự nhiên, thông qua các nghiên cứu có tính chọn lọc của thực vật và động vật, tạo ra những giải pháp và liên kết bền vững.
Các luận văn trên đã nghiên cứu một số khía cạnh cho giải pháp kiến trúc hiện nay, đó là tạo nên một phong cách mới mà còn là giải pháp cho việc biến đổi khí hậu hiện nay ở Việt Nam nói riêng và trên toàn thế giới nói chung, đồng thời nên lên cần có sự kết hợp của các ngành công nghệ cao để giải quyết các vấn đề Phỏng Sinh đặt ra. Đặng Thái Hoàng có những công trình nghiên cứu sâu về các lý luận của các xu hướng kiến trúc trên thế giới. Một số các công trình của ông như: 4 “Kiến trúc thế kỷ XX”, “Lược khảo nghệ thuật kiến trúc thế giới”. Tôn Đại với “ Kiến trúc Hậu Hiện Đại” và nhiều bài viết chuyên luận đăng trên các tạp chí kiến trúc.
Trong “Một số xu hướng kiến trúc đương đại nước ngoài” của PGS.Lê Thanh Sơn cũng đề cập đến các lý luận của xu hướng Hi-Tech. Luận văn thạc sỹ của ngành kiến trúc của Nguyễn Liên Minh đề tài “Kiến trúc trường phái biểu hiện của Oscar Niemeyer và bài học áp dụng vào Việt Nam” cũng đề cập đến những vấn đề của chủ nghĩa biểu hiện. Luận văn thạc sỹ của ngành kiến trúc 2013 của Trần Anh Khoa đề tài “ Kiến trúc Phỏng Sinh và khả năng ứng dụng tại Việt Nam”. Các tài liệu trên mang một khối lượng khá lớn về những lý luận kiến trúc, trong đó có xu hướng biểu hiện hình thức của kiến trúc Phỏng Sinh và xu hướng công nghệ cao.
Đây là những tài liệu kiến trúc tham khảo quý báu cho việc nghiên cứu của luận văn. Kiến trúc Hiện đại với chủ nghĩa nhất nguyên về công năng, theo thời gian đã không còn mang hơi thở của thời đại nên bản thân nó đã đánh mất đi vai trò tiên phong và dần dần đi vào lãng quên trong tư duy thiết kế của kiến trúc sư. Và ngày nay, các kiến trúc sư đã chấp nhận sự đa nguyên, đa dạng, phong phú trong cách tiếp cận và tư duy về không gian kiến trúc nhằm tìm ra hướng đi phù hợp với tinh thần thời đại mới. Trong bối cảnh đấy, sự phát triển mạnh mẽ của các ngành khoa học tự nhiên trong đó có ngành toán học với các dạng hình học xuất hiện như Lobachevsky, Fractal, Topology,…đã hỗ trợ cho các kiến trúc sư đương đại nhận thức về không gian và xây dựng nên các ý niệm, lý luận về thị hiếu thẩm mỹ, công năng cho thời đại mới.
Những lý luận này sẽ không thể hiện thực hóa nếu như không có một cơ sở vững chắc là sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật và công nghệ đồ họa máy tính. Những bước tiến mới của kỹ thuật đồ họa trong thập niên 90 của thế kỷ XX đã tạo ra những công cụ thiết kế hỗ trợ đắc lực cho các kiến trúc sư trong việc thể hiện các đường cong, bề mặt hay không gian phức tạp của hình học ToPo. 5 Mối liên hệ điển hình đó không còn phù hợp trong thời đại ngày nay – thời đại công nghệ thông tin. Ngày hôm nay, mọi thứ đều liên tục được cải tiến về hình thức lẫn công năng, các ý tưởng, kỹ thuật làm nên công trình cũng không ngoại lệ.
Hình thức có thể phù hợp với công năng chỉ trong một giai đoạn nhất định, sau đó nó sẽ bị "lỗi thời", không phù hợp nữa.