专访崔彤:科研建筑设计方法的创新

   日期:2023-05-23     浏览:57    
核心提示:编者按:在国家创新驱动发展战略背景下,近期我国科研建筑的建设数量激增。同时,科研建筑的更新迭代对设计方法的创新提出更高的
 

编者按:

在国家创新驱动发展战略背景下,近期我国科研建筑的建设数量激增。同时,科研建筑的更新迭代对设计方法的创新提出更高的要求。因此,如何建设高品质的科研建筑,以促进科学技术不断进步,是建筑界目前关注的问题。崔彤大师多年来活跃在建筑创作一线,完成了大量的科研建筑设计项目,不断深化对科研建筑的研究,以建构与之相适应的科学设计体系。为此,笔者特邀崔彤大师进行访谈,希望对该领域的业界同仁有所启发。
CA:您作为中国建筑学会科研建筑学术委员会主任委员,能否介绍一下中国建筑学会科研建筑学术委员会的情况? 
崔彤:经过三年的筹备,中国建筑学会科研建筑学术委员会(以下简称“学术委员会”)于2022年12月11日正式成立,其宗旨是团结和汇聚科研建筑领域的建筑师、学者,以及实验室工艺设计、材料、设备、施工等相关的技术人员、科研工作者、管理者,搭建具有国际视野的、专业的交流平台,探索科研建筑设计理论及方法,建构科研建筑的专业设计体系,通过学术委员会的工作,引领科研建筑设计的技术进步,推动我国科研建筑的高品质发展,为国家深入推进创新驱动发展战略,实现科技自立自强提供强有力的支撑和保障。

CA:中国建筑学会科研建筑学术委员会的主要任务体现在哪些方面?具体要做哪些工作呢?
崔彤:学术委员会的主要任务包括以下四个方面:
1)发挥智库职能,助力顶层设计。学术委员会为科研建筑发展提供政策与技术咨询,助力科研建筑管理和决策体制的优化,建立和完善国家设计标准与规范,举荐并奖励获得优秀科技成果的人才。在国家重大科技创新领域的前期部署环节,以科研建筑为切入点,对建筑学进行探索并做出贡献。
2)搭建跨学科平台,促进国际交流。学术委员会搭建国际交流的桥梁,汇聚全球不同领域的高水平专家,促进跨学科、跨专业的学术研讨及协作交流,同时开展科学家与建筑师之间的科普工作。
3)开展课题研究,提供技术支撑。学术委员会聚焦国内外的热点、难点及前瞻性问题,协同委员单位开展专项课题研究,研发科研建筑设计的关键技术,开发新产品,探索科研建筑设计理论及方法,建构科研建筑的专业设计体系,为我国科研建筑的设计、建设与管理提供技术支撑。同时,鼓励学科交叉,倡导建筑学的科学研究。
4)探索合作模式,实现行业引领。学术委员会协同政府、高校、科研院所,以及建设单位、施工单位、设计单位、专业厂商等,将“产—学—研—用”相结合,探索科研建筑设计流程上的团队合作新模式,强调建筑师在基建项目全过程中的牵头作用,推动全链条、全专业的良性互动和发展。

CA:请您直观评估一下当今中国科研建筑的发展水平,谈谈哪些方面具有机遇和优势,哪些方面需要补足短板,以及哪些方面将面临挑战?
崔彤:目前我国科研建筑发展的机遇和优势,第一个,也是最重要的优势是建设量大。当前,我国有一个量大、面广的科研建筑设计创作和建设的实践机遇,建设量大,数据量和样本量就大,我们才能对典型的范例再进行研究,国外没有这种量大的机会,所以我们的研究水平和设计水平可以借助“量变”实现“质变”。第二个优势来自既往时间的不断积累。经历了改革开放之后的40多年,我国建筑行业从“起步”发展到“成长和成熟期”,在科研建筑多种类型的全面开展和规模化建设方面积累了不少经验。第三个优势是时间机遇。新冠肺炎疫情三年后,国内建设进入了小爆发期,如同科研建筑创作或研究的“小春天”,我们曾经历过“科学的春天”,当前的感觉就像是科研建筑发展的“春天”,建筑行业要抓住这个“春天”的时机,取得长足的进步。
目前我国科研建筑的短板:第一个短板在于如何与国际接轨,并互相影响和学习。我国很多领域的科研水平确实与国际发展水平有差距,特别是“高精尖”领域,内容决定表象,与之相对应的建筑设计也随之滞后;第二个短板体现为国内科研建筑设计相关规范、标准、设计理论、设计手法、核心技术等各个方面还不够成熟。
目前我国科研建筑的挑战:第一在于“内功”,即我们需要找到科研建筑的独特性,深入细分科研建筑的类型;第二来自“外力”,我们应与科研工作者共同完成这项事业,把科学研究的工作转化成一个物化的空间、一个容器,以及一个建成环境,从而充分地满足科学家的需求。

CA:怎样才能提高我国科研建筑设计、建设和管理的水平?
崔彤:我认为不能把科研建筑设计仅作为建筑师的任务,还要系统考虑决策者、管理者、投资者、科研工作者的需求,适度调配决策、资本、管理、科研等方面,产生的联动力,提高我国科研建筑设计的水平。因此,我们成立了科研建筑学术委员会,致力于建设一个“科学共同体”,全方位、全链条地提高科研建筑的整体品质。

CA:怎样建立以提高科研建筑设计、建设和管理水平为目标的 “科学共同体”?
崔彤科研建筑设计是一个连续生成的设计过程,这种“生成法则”与设计普通楼宇的突发灵感是不同的。
第一个阶段是生成一个顶层架构,战略性地规划科研工作,或将其称为科学策划,并深度思考科研产业的布局。考虑战略性科学家、顶级的学者需求,进行前置设计,然后再落回具体的建筑设计中,对材料设备,甚至施工的技术人员的匹配情况进行整合。
第二个阶段是对科学实验工艺进行初步规划,在宏观层面将重要的前提条件都罗列出来。
第三个阶段是科研建筑规划和设计的深度思考。一座建筑、一个研究所园区、一座科学城,它们规模、内容、大小都不同,因此科研建筑设计不能流于套路和样板,而是真正地针对每一个项目进行调研,通过分析、观察、研究,产生一个“目标对应关系良好”的科学空间。如果建筑师拿到任务书就按照要求来做,那么就缺少了前面两个步骤。
第四个阶段是应该将后评估的角度扩展为调查研究和回访评估,这个环节也很重要。因为我们能够像对待实验样品一样,得到这些用户使用者或业主科学家等一线人员的直接反馈,这对建筑师来说非常重要。这就是“测试”或“试错”的结果,但是这个结果未必完全有效,需要不断地调查研究,这样才对建筑设计优化有帮助。
当前我国的核心问题就是在科研建筑全过程、全链条的设计当中,缺少前两个阶段和第四个阶段。

CA:为了提高科研建筑的设计品质,科研工作者可以通过什么方式参与科研建筑的设计过程?
崔彤:在前期的第一、二阶段和后期的第四阶段中,科学家的参与都非常重要。前期是“大科学家”,即有战略性的科学家和纵横家,或被称为“总架构师”,他们在宏观层面上进行设计策略规划和战略上的思考,对建筑设计起到方向性的把关作用,这将对科研建筑设计产生很大的影响。例如:我设计的中国科学院海洋研究所是由丁仲礼院长设计的总体架构,而王建国院士设计的中国科学研究院量子信息与量子科技创新研究院,是由潘建伟院士设计的总体架构。他们的远见和总体架构,就是我们设计的方向,也是设计的出发点和落脚点。我认为这一点很重要,即他们也将自己看作一名设计师,设计时会做一个宏观的规划(图1)。

 

中国科学院海洋研究所鸟瞰

后期阶段是“后评估”。建筑师应该直面使用者,因为使用者对于建成环境非常了解,他们以自己的行为模式和科研工作方式,切身感受、使用每一个建筑空间,通过他们的反馈,建筑师可以得到真实的关于建筑设计的评估和结论。


CA在新时代科研建筑内涵和外延的变化下,科研建筑产生了多种新的建筑类别,请您谈谈相关的实践体会。

崔彤:新时代的科研建筑范式发生了广度和深度层面的演变。其功能除了包含科学实验室外,还纳入了科研办公、科研教育、科研博览、科研试验、野外观测考察等内容,“人—机” “人—人” “人—环境” “物—物”及复合空间模式的重新定义使科研建筑发生更新迭代。

我设计的中国科学院动物研究所国家动物博物馆(以下简称“动物博物馆”),本来是科研核心的组成部分——标本馆,但在做设计的过程中,其慢慢从科学家最需要的储存和研究样本库,转化成动物博物馆。动物博物馆实际上介乎“内”和“外”之间,既可以服务于内部的科学家,也可以服务于普通观者和学生,成为一个科普教育基地。这个例子比较具有典型性,它让科学走下神坛,走进社会,并让公众获得参与感。动物博物馆成为城市与研究所之间的过渡,当人们进入动物博物馆时,他们就进入了准科学园区。在国家战略当中,动物博物馆释放出来的科学能量,起到了很大作用,它已经变成了现在北京市自然博物馆当中的优秀案例(图2、图3)。

 

在我设计的中国科学院数学所(以下简称“中科院数学所”)的公共空间中,交流、博览的部分为开放空间,展览老一代数学家的手稿已经成为一种自豪感和荣誉感的象征,也是对华罗庚等科学伟人的一种纪念性表达。这种引以为豪的表彰行为,对于年轻人来说是一种激励。这些伟大的科学家们代表了一种榜样的力量,在无形中传播了科学精神。

科研建筑成为科普工作的重要战场,科研建筑与科普的结合是科研建筑本身更新迭代的契机和挑战。科研建筑走下神坛,进入城市和民间,已经是一种趋势。在中科院每年的公众开放日中,科研院所的大门是敞开的,让更多的青少年了解科学家的工作和生活,激发他们学习的热情,现在这已成为科学向社会打开大门的一种最新的方式。以前位于远郊的天文台经常在有重要天文现象时举办科技活动,邀请众多朋友一块参观,这是天文爱好者的一种交流、交往方式,到现在则变成很正常的、向社会辐射能量的途径。

在我们设计的很多科研院所中,即使没有设置博物馆,科研机构机房、科研装置也慢慢变成大家可以参观、访问、观摩的区域。所以网络机房通常也要预留参观流线,核心科研区域的展示将成为一种场所精神、一种景象,科研人员的工作状态也将成为展示的内容。

CA:您觉得科研建筑的前策划与后评估应该如何开展?
崔彤:科研建筑的前策划与后评估比普通建筑的策划与评估更加重要,尤其是“前策划”,不仅仅被称为“策划”,还要拓展为一种包含总体架构的工作,即“科学架构”。它是科研工作的学科规划,还融入了科研实验、工艺流程。如哪些学科具有学科交叉前景,哪些学科是重点,哪些应该做成大科学装置,哪些学科能够引领或辐射周边等问题,是建筑师无法提前做出规划的。例如:“科研园区里面要不要有生活区”这个问题,需要战略科学家来决策是否进行“高标准的筑巢引凤”,然后建筑师给出位置、规模等相关建议,从而解决如何让科学家有更好的生活环境,营造一个区别于高端的商业住宅,符合科研工作者身份且适宜休息、放松的地方,进而激发科研工作者的热情等问题。
CA科研建筑有可能会在哪些层面上具有科技创新的潜力?
崔彤:国家科技创新的目标是通过科研建筑本体,也就是建筑物理空间的某种特质来促进、激发科研活动的进步。
第一,鼓励建筑空间从单一学科空间走向多元复合的交叉学科空间,要让科学家在此空间内产生能量,进行创新,这就需要在“前策划”的环节里,将多个学科成员聚集在一起。例如:中国科学院海洋研究所包含了七大涉海研究所,在丁仲礼院长的宏观指挥下,其并非以“研究所”为单元来组织空间,而是以“实验室平台”为单元,让来自不同研究所的科学家都在此聚集、交汇,该平台成为具有多种可能性、共享的基础平台,促进学科走向融合和交叉。如果想鼓励两个相近的学科交叉,要让学科的专家们处于同一个群落当中,如建筑学和生态学的科研者,在一座建筑中,他们一定能产生频繁的交流。在英国牛津大学和英国剑桥大学研究所里的各个研究室中,设有很多沙龙、咖啡厅和无处不在、可随意写画的黑板。例如:“风车状”建筑平面的十字节点是大家的必经之处,若在此设置共享的交流大厅或供人交流的咖啡室就可以增加学科交叉的可能性。总而言之,我认为从单一学科走向多学科复合是“科技创新”最根本的潜力。
第二,从封闭到开放,传统意义上经院式的、封闭的古堡研究所,以及“酝酿”牛顿的时代已经过去了,当代透明和开放的体系是未来趋势,只有打破空间的边界,才能更好地融合,从而产生科技创新的原动力。从封闭到开放,不仅要关注建筑室内,还应该关注向外延伸的空间,然后将外部公共空间与建筑内部空间联系在一起,其中庭院、广场或花园都是可以让创新生发的地方。瑞士巴塞尔诺华产业园区内的科研人员不是在建筑里做科研,而是在草坪、亭子或长廊里,在室外空气最好的地方进行交流研讨。建筑师希望空间融会贯通,建筑内部和外部、子系统和外系统拥有一个循环交替的过程。
第三,高效的立体集成是走向学科交叉和科研创新的途径。例如:中国科学院计算技术研究所以3万多平方米的立体科学大厦代替原来水平向展开的科研院所,我们将其称为“芯片式”的高度聚集,以保证工作效率是极高的。建筑不是无情的机器,而是有花园、院子、屋顶花园的人工环境,被高效地组织在一起。此外,科研建筑还应该具备信息网络化和智能化的特点,如同被一个智能主板组织在一起,形成一个高度聚集、立体交织的支撑体系,将结构与水、暖、电、风,以及现代新型的智能网络化体系相结合。
第四,科研建筑要走进城市。我认为科技创新不仅在于科学家群体,还要与城市生活、资本经济、政治,如银行、公司、政府部门等充分融合。我们团队正在设计一座位于城市核心位置的科研建筑,将其融入城市的生活和运转中,是真正有效的创新方法。
第五,真正实现科技创新的实验室走向了两个极端:一方面是极度专业化,如同步光源等大科学装置,专业化程度很高;另一方面则走向功能的消解,如路易斯·康所做的萨尔克研究所的“被服务空间”,就像电脑插入不同的芯片一样,不论是生物学、物理学,还是机械学,都可以通过改变夹层的“服务系统”而进行变更。因此,公共通用实验室作为被支撑体系灵活划分的、万能通用的均质空间,是未来发展的一种潜在趋势。■

后记 :
经历了长期的大规模建设,我国科研建筑已经成为一种独立的建筑类型。科研建筑承载内容的独特性,让科研建筑的设计过程不再是建筑师的“独角戏”,而是由科学家、建筑师、实验室工艺工程师、管理者共同组成的“科学共同体”参与其中的过程。各专业人士共同开展科研建筑的设计理论和方法研究,完善全链条的设计过程,增加科研建筑的前策划和后评估环节。在“科学共同团体”的协作和努力下,相信未来科研建筑将会为我国科技创新提供更优质的物理空间。
 
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