Kiến trúc biomorphic: Từ lý thuyết đến công cụ thiết kế

Thiên nhiên từ lâu đã là nguồn cảm hứng sâu sắc cho kiến trúc và thiết kế. Kiến trúc hình thái sinh học chính là biểu hiện sống động của mối liên kết đó, khi nó đón nhận vẻ đẹp phức tạp và không ngừng thay đổi, lấy cảm hứng từ những hình dạng hữu cơ tự nhiên.

Hãy cùng khám phá thế giới của kiến trúc hình thái sinh học: từ các đặc điểm thiết kế độc đáo, những công cụ thiết kế tính toán hỗ trợ cho đến góc nhìn của kiến trúc sư trong việc kiến tạo nên những không gian mang tính biểu cảm sâu sắc, nơi tự nhiên không chỉ là cảm hứng mà còn là một phần trong chính quá trình thiết kế.

Kiến trúc hình thái sinh học là gì?

Kiến trúc hình thái sinh học lấy cảm hứng từ các hình dạng, cấu trúc, quy luật hoạt động của thiên nhiên và các sinh vật sống. Thay vì sử dụng các hình khối thẳng, góc cạnh truyền thống, phong cách thiết kế này mô phỏng những đường cong mềm mại, cấu trúc phức tạp và sự linh hoạt tự nhiên, nhằm tạo ra không gian hài hòa với môi trường và mang lại trải nghiệm sống động, tự nhiên hơn cho người sử dụng.

Thuật ngữ “biomorphic” bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp với “bios” nghĩa là sự sống và “morphe” nghĩa là hình dạng hoặc dáng vẻ. Từ những mẫu hình hữu cơ phong phú khác nhau như tổ ong hay cành cây, các kiến trúc sư và nhà thiết kế áp dụng kiến trúc hình thái sinh học để biến những mẫu hình này thành những trải nghiệm không gian độc đáo.

Trong suốt lịch sử, nhiều kiến trúc sư tiên phong đã khám phá và ứng dụng các nguyên lý của kiến trúc hình thái sinh học thông qua bản vẽ tay, mô hình vật lý và các thí nghiệm sáng tạo. Một trong những ví dụ điển hình và có ảnh hưởng sâu sắc là công trình Sagrada Familia, với những trụ cột lấy cảm hứng từ hình dáng cây cối, thể hiện rõ nét phong cách hình thái sinh học qua các hình khối điêu khắc và cách thể hiện thiết kế độc đáo của nó.

Ngày nay kiến trúc hình thái sinh học vẫn đang phát triển nhờ vào các công cụ thiết kế bằng máy tính. Những công cụ này giúp kiến trúc sư dễ dàng mô phỏng và thử nghiệm các hình khối phức tạp một cách chính xác. Khi tìm hiểu cách các công cụ này hoạt động, chúng ta sẽ thấy rõ cách công nghệ kỹ thuật số đang giúp kiến trúc lấy cảm hứng từ thiên nhiên trở nên hiện đại và hiệu quả hơn.

Đền Thờ Chuộc Tội Sagrada Familia trùng tu năm 2002

Kiến trúc hình thái sinh học có những đặc điểm gì?

Kiến trúc hình thái sinh học có những đặc điểm riêng giúp nó trở nên độc đáo và có ảnh hưởng trong ngành thiết kế. Những đặc điểm này không chỉ tạo nên vẻ đẹp khác lạ mà còn giúp công trình hoạt động hiệu quả và hài hòa với môi trường xung quanh. Một số đặc điểm nổi bật của loại kiến trúc này bao gồm:

• Biểu đạt kiến trúc phức tạp

Một điểm nổi bật của kiến trúc hình thái sinh học là sự ưa chuộng những hình khối phức tạp, khác với phong cách tối giản thường thấy ở kiến trúc hiện đại. Các công trình thường có hình dáng uốn lượn, không đều nhau và chuyển động linh hoạt. Những thiết kế này không chỉ để tạo vẻ đẹp lạ mắt mà còn cho thấy sự tinh tế trong cách bố trí không gian và kết cấu bên trong.

• Hình khối hữu cơ lấy cảm hứng từ thiên nhiên

Thiết kế hình thái sinh học lấy cảm hứng từ các hình dạng trong tự nhiên như xoắn ốc, cành cây hay cấu trúc tế bào. Những hình khối tự nhiên này trở thành nền tảng để kiến trúc sư phát triển ý tưởng và định hình nên công trình.

• Hình khối như điêu khắc, tạo cảm giác khi bước vào không gian

Kiến trúc hình thái sinh học sử dụng các hình dạng uốn lượn như tác phẩm nghệ thuật để tạo nên không gian. Những hình khối này đẹp mắt, được sắp xếp hợp lý để phù hợp với công năng sử dụng. Khi bước vào, ta có thể cảm nhận rõ cảm xúc mà không gian mang lại và tương tác linh hoạt với từng khu vực trong công trình.

Andreas Palfinger

Phần mềm cho quy trình thiết kế kiến trúc hình thái sinh học

Ngày nay, các công cụ tính toán tiên tiến đã giúp tạo ra và chỉnh sửa các thiết kế hình thái sinh học phức tạp nhanh chóng hơn. Kiến trúc sư dễ dàng chuyển hóa các hệ thống tự nhiên thành những hình khối không gian sáng tạo, vừa chính xác vừa mang tính thẩm mỹ nghệ thuật. Hãy cùng tìm hiểu ba phần mềm phổ biến và phù hợp nhất được sử dụng trong quy trình thiết kế kiến trúc hình thái sinh học: Grasshopper3D, Cinema 4D và Blender.

Grasshopper3D

Grasshopper3D là phần mềm lập trình trực quan tích hợp với Rhino3D, cho phép kiến trúc sư tạo và điều chỉnh hình khối một cách linh hoạt thông qua giao diện kéo thả các khối lệnh. Trong thiết kế kiến trúc hình thái sinh học, Grasshopper3D hỗ trợ phát triển các hình dạng phức tạp lấy cảm hứng từ tự nhiên với độ chính xác cao và khả năng tùy biến mạnh mẽ. Phần mềm cũng cho phép người dùng dễ dàng thử nghiệm, tinh chỉnh và lặp lại thiết kế. Bên cạnh đó, các plugin như Lunchbox, Pufferfish và Cocoon mở rộng thêm khả năng sáng tạo, giúp hình thành các cấu trúc hữu cơ tinh vi hơn.

Gediminas Kirdeikis

Cinema 4D

Cinema 4D là phần mềm chuyên dùng để dựng hình và làm hoạt hình. Nó nổi bật nhờ các công cụ mạnh mẽ như MoGraph, Cloner và nhiều tính năng khác giúp nhà thiết kế dễ dàng tạo, chỉnh sửa và biến đổi các mô hình 3D theo ý muốn. Phần mềm còn có thể tạo chuyển động cho các hình khối dựa trên các quy tắc và thuật toán nhất định. Cinema 4D giúp mô phỏng chính xác những hình dạng hữu cơ và cấu trúc phức tạp, tạo ra các hình thay đổi liên tục như họa tiết tế bào hay các thiết kế dựa trên quá trình phát triển tự nhiên. Đây là công cụ lý tưởng cho kiến trúc hình thái sinh học.

Blender

Blender là phần mềm miễn phí dùng để tạo mô hình 3D, nổi tiếng vì dễ sử dụng, linh hoạt và có khả năng xử lý mạnh. Phần mềm này đặc biệt được yêu thích nhờ vào các công cụ điêu khắc và tính năng “Geometry Nodes” – một hệ thống thiết kế bằng cách kết nối các nút lệnh, khá giống với Grasshopper3D.

Với Geometry Nodes, nhà thiết kế có thể tạo ra quy trình thiết kế theo các quy tắc nhất định, giúp xây dựng nên các hình khối phức tạp và mang dáng vẻ tự nhiên. Nhờ đó, Blender trở thành một công cụ rất phù hợp để tạo ra các thiết kế kiến trúc mang tính hình thái sinh học.

UH Studio Design Academy

Cách tiếp cận thiết kế với kiến trúc hình thái sinh học

Andreas Palfinger là một nghệ sĩ kiêm nhà thiết kế kiến trúc hoạt động trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Anh áp dụng những phương pháp thiết kế hiện đại để tạo ra các công trình mang hình dáng tự nhiên, phức tạp và đầy sáng tạo theo phong cách kiến trúc hình thái sinh học. Với kinh nghiệm làm việc tại những đơn vị nổi tiếng như MAD Architects, CERN và Superflux, Palfinger kết hợp giữa tư duy nghệ thuật và cách tiếp cận thực tiễn trong thiết kế.

Quy trình thiết kế của Palfinger kết hợp mô hình 3D, kỹ xảo hình ảnh và các bước xử lý hậu kỳ để tạo ra một quy trình trọn vẹn và hiệu quả. Anh cũng từng giảng dạy nhiều khóa học về kiến trúc hình thái sinh học tại PAACADEMY và sắp tới sẽ tổ chức một workshop mang tên “Artefacts of Growth: Biomorphic Structures in Cinema 4D”.

“Những di vật của sự phát triển: Các cấu trúc hình thái sinh học trong Cinema 4D” tại PAACADEMY

Palfinger sử dụng phần mềm Cinema 4D để tạo ra những hình khối phức tạp và chuyển động, mô phỏng cấu trúc tinh vi của sinh vật trong tự nhiên. Anh chú trọng vào việc kể chuyện qua hình ảnh, kết hợp quy trình thiết kế theo thuật toán và liên tục thử nghiệm, điều chỉnh các mô hình. Nhờ những công cụ mạnh mẽ trong Cinema 4D, Palfinger có thể tạo ra các thiết kế độc đáo, mang tính nghệ thuật cao.

Andreas Palfinger

Kiến trúc hình thái sinh học mở ra một cách nhìn mới về mối liên hệ giữa con người và thiên nhiên thông qua thiết kế. Với sự hỗ trợ của các công cụ như Grasshopper3D, Cinema 4D và Blender, kiến trúc sư có thể dễ dàng tạo ra những hình khối tự nhiên, phức tạp nhưng chính xác. Khi công nghệ ngày càng phát triển, kiến trúc cũng dần trở thành một ngôn ngữ cảm xúc, nơi hình thức không chỉ phục vụ chức năng mà còn truyền tải cảm hứng và kết nối sâu sắc với thế giới tự nhiên.