■ 姚佳伟

安 纳

丁 凡

0 引言

“工业4.0”（即第四次工业革命）带来了互联网、新能源等新技术的发展及数字化、智能化的转型[1]。其中，数字化作为“工业4.0”的代表和设计演变的下一步[2]，在建筑领域发挥了巨大作用：不仅增强了建筑设计的相互联系，增加了跨学科知识领域的互联，还促进了从区域和城市尺度到建筑构件、材料的跨尺度连续性，从建筑空间层面实现人与技术的多元、多面、多维交互。数字化建筑设计利用计算机强大的数据处理能力，对建筑进行设计和建模，可提高建筑的表现力、创造力、效率和质量，并将可持续性纳入建筑项目[3]。得益于建筑学、材料科学与计算机科学等学科的交叉，数字建筑的概念进一步深化，虚拟现实（VR）、人工智能（AI）、元宇宙等数字技术与建筑设计相互渗透[4]。数字建筑贯穿于建筑的设计、建造、使用与回收阶段，其适应性进化显现出鲜明的复杂系统特征，并表现出特有的传播、进化规律。

后数字时代，建筑的传统定义和内涵发生了深刻的变革。结合移情理论的背景与实验神经美学框架的启发，人们越来越关注从多感官和具身体验角度对建筑感知的研究[5]。后数字时代为建筑环境开发提供了新的机会，但也出现了不同于传统时代的新问题，如无节制收集数据的影响、数据集的质量、有效性和版本控制等。其引发的对数字建筑本质内涵的反思与探讨，需要更新建筑设计方法与文化理念，探索多元化的数字化建筑技术对数字建筑的意义。在此基础上，可尝试重新定义数字建筑的内涵，进而阐释人、技术与空间[6]的关系。

1 后数字时代建筑变革

建筑数字技术（architectural digital technology）是指将建筑基础信息（如建筑的环境、架构、交互等）转变为计算机语言进行运算、分析和传播的技术，是建筑设计中应用信息技术的统称。CAD 作为早期的建筑数字技术，广泛应用于建筑设计中；在信息技术、设计理论、社会环境等多因素影响下，参数化设计、建筑信息模型（BIM）、人工智能（AI）的引入使数字技术不断发展，成为多研究方法在内的综合性研究领域[7]。

1.1 建筑数字技术的内涵

建筑数字技术作为建筑行业发展的必然趋势，更适应现有社会条件下快速、复杂、多变的环境。为了更好地将建筑数字技术应用于建筑设计实践和研究，有必要在客观认识建筑数字技术含义和本质的基础上，尝试将信息技术适应性地应用于建筑设计中的各个方面。由于建筑数字技术的复杂性和混沌性，很难对其进行限定和精确分类。本文根据建筑数字技术的转变与运算、分析与传播、评价与选择等相关定义[8]，对其内涵进行分类（图1）。

图1 建筑数字技术建筑的内涵

1.2 建筑数字技术3 个阶段

建筑数字技术最早产生于20 世纪60 年 代CAD 的 发 展[9]。1963 年Sketchpad 人机图形交互界面的诞生，为随后计算机辅助建筑领域奠定了基础[10]；随后，尼古拉斯·尼葛洛庞帝（Nicholas Negroponte）[11]等学者将建筑数字技术大致划分为3 个阶段，即：初步探索阶段、应用传播阶段和多元发展阶段（表1）。

表1 建筑数字技术的3 个阶段

2 后数字建筑学具身特征

2.1 建筑数字技术的具身认知

具身认知（embodied cognition）又称涉身认知，是20 世纪80 年代出现在哲学、心理学等领域中的一个关于人类认知本质与过程的概念。具身认知（embodied cognition）理论认为“身体在认知过程中扮演着至关重要的角色，认知是通过身体的经验和活动方式来形成的”[12]，即认知受到神经系统与身体的双重制约[13]，其关注心智的重要性，着重强调人的全部身体在全部认知过程中所担任的角色。

具身认知理论根植于梅洛-庞蒂（Maurice Merleau-Ponty）的知觉现象学[14]，与贝特森（William Bateson）、瓦雷拉（Francisco J.Varela）的生物学观点类似。关于“具身”的准确含义，目前还没有统一的理解，但大多数研究者都认为：人的身体在认知塑造过程中起着中心枢纽和关键决定的作用。具身认知强调在身体与环境互相作用下建构认知，也就是说，身体会影响认知的形成和基本内容。

具身与离身相对应。根据笛卡尔（Rene Descartes）的“身心二元论”的观点，媒介技术的发展不断强调着身体离身性，而媒介实践却又主张身体的在场和参与[15]，形成了对立又统一的矛盾状况。在后人类主义的主张中，身体是后人类的假肢（artificial limb），早期的控制论和基特勒的媒介考古学理论都强调了身体在场的不必要性，而在人类中心主义则认为“媒介即人的延伸”[16]。人与技术的互动关系中，出现了“赛博格”（cyborg）的概念[17]，人对自身的认知和想象被整合进媒介技术的发展中。根据唐·伊德（Don Ihde）的媒介技术哲学观，技术对于身体的嵌入式无处不在，于是形成了具身的技术[18]。具身关系（embodiment relations）强调身体、心智和环境的统一关系，在建筑学语境中，即对应了与空间的关系。

2.2 建筑数字技术的具身特征

众多学者认为，具身认知具有涉身性、体验性和环境嵌入性等特征（表2）。基于具身认知的共性概念，本研究尝试从以下3 点阐释建筑数字技术的具身特征。

表2 具身认知的特征总结

2.2.1 特有的表征性

具身认知是人的心理状态与生理体验相互统一的过程，梅洛-庞蒂将这种特征称为现象身体的“世界统一性”[13]。结合具身的涉身性，建筑数字技术的具身特征应具有表征性。当身体交互处在一个确定的情境中时，身体活动就是一种特定任务，与建筑情景相互联系、相互统一。这一过程是身体与空间、身体与环境、身体与世界之间相互包含、综合统一的过程，包含建筑空间、形式信息的建筑数字技术具身认知。

2.2.2 身体的象征性

具身认知理论中，身体是感知环境并与环境互动的基础。结合具身的体验性，建筑数字技术的具身特征应具有象征性，并在不同地区的建筑规划和设计上都有明显体现。在数字建筑中，身体与数字建筑及其环境相互协作，使身体的各个器官、动作在动作处理层面上相互协调、分配和替换。身体的象征与表达，恰恰能在数字建筑技术中被充分体现。

2.2.3 广泛的传播性

后数字时代，建筑技术可以保存建筑特征，并对其进行传播与进化，最终达到适应人类需求和反馈环境的目的。结合具身的环境嵌入性，建筑数字技术的具身特征应具有传播性。这种传播性可能会受到人类个体和社会性认知能力的影响，继而对后数字建筑技术的传播和复制产生影响。因此，后数字建筑技术的具身认知特征取决于对建筑基本信息的表达以及与其他要素相互适应的能力。

3 后数字时代建筑学中的具身认知

3.1 建筑数字技术的具身体验

3.1.1 从虚拟现实到具身体验

虚拟现实（VR）具有体验范围广、互动联系强、发展潜力大等特点，其研究领域广泛，在设计、教育、医疗、社交等方面均有涉及，体验时都需要强大的具身交互形式。目前的虚拟现实与虚拟环境主要由仿真技术生成，因此，仿真在VR 中的作用至关重要，是VR 研究的核心位置。数字时代的发展为“具身认知虚拟”赋予了新的内涵，进一步减小了虚拟与仿真的差距：将可操作性加入建筑数字技术的具身体验过程中，创造出一种既有实体（例如硬件、机器），又能模拟真实过程的具身体验。后数字时代的建筑可以利用这种具身体验，研究不同建筑环境情况对人的影响，这可能会成为与建筑物进行身体交互的初始现实世界应用。对于建筑物与居民之间的生理互动，可能首先出现在医疗保健或福祉环境中，它们可以帮助居民实现如更慢、更深的呼吸，以及其他一些更加专注的体验。一旦此类专业应用被接受，其他建筑类型（如办公室和私人住宅）中更广泛的应用也可能会随之而来。

3.1.2 建筑机器的智能感官思维

人们可以通过感官（触觉、味觉、嗅觉、视觉和听觉）认知并延伸周围的物理世界。具身认知是以认知者的身体为基础，向世界扩展，并将其嵌入到世界中。人与世界的互动构成了与行为响应式自适应建筑具体交互的核心，且这一核心由感官所体现。尼尔斯·耶格（Nils Jäger）等[19]综合了大多数关于具身认知的讨论，提出一种分析具身认知概念和维度的4E 方法。他们认为，身体对人们的认知过程有重大贡献，可理解为被体现、扩展、嵌入和执行（图2）。结合这种交互方法，本研究拟定从建筑机器的智能感官思维来分析建筑数字技术的具身体验，并将建筑机器的智能感官思维分为3 类，即建筑机器视觉、建筑机器嗅觉、建筑机器触觉。

图2 具身认知概念和维度的4E 方法

（1）建筑机器视觉主要体现在图像识别等方面。图像识别、大型图像数据集的扩散以及前所未有的计算能力，推动了称为深度学习（DL）的一类人工智能（AI）算法的发展。在DL 方法中，卷积神经网络（CNN）已被证明在计算机视觉中特别有效，在许多学科中都有应用，如历史建筑识别与移动、文化遗产管理等。

（2）建筑机器嗅觉主要体现在环境感知分析与预测等方面。其中，数字孪生技术已被大幅度应用到碳排放、热环境评估等方面。不同于以往的传统模型，建筑机器的加入使得个性化模型领域取得重大进展，涵盖多种方法。

（3）建筑机器触觉主要体现在3D 打印等方面。建筑机器的智能感官思维也涉及相应技术，包括深度学习（DL）技术，机器学习（ML）技术和CNN 模型构建等[20]。

3.2 建筑数字技术的具身感知

建筑数字技术的具身感知可以通过回忆虚拟场景来影响人们的生活方式，结合场景的建构与交互，使人们在日常生活中做出相应的反应，进而拓展用户的行动。元宇宙正逐步发展成为集合未来每一个数字事物[21]的庞大数字生活空间，不仅集合了人工智能、区块链、云计算、大数据、万物互联等5 类最流行的技术（图3）[22]，还包括将物与物联系起来的物联网技术（IOT）、将人与人联系起来的社交网络技术（SNT）、将物理世界与虚拟世界联系起来的元宇宙技术。人们在元宇宙中体验虚拟生活，这些行为也会反馈到我们的日常生活中。总之，建筑数字技术的具身感知主要体现用户的具身发展，通过人机共生的状态与客观世界普遍联结。在这个过程中，将自身作为媒介的独特性发挥到极致，并在相互融合的过程中共同发展。

图3 元宇宙所涵盖的技术范畴[19]

3.3 建筑数字技术的具身恐惧

3.3.1 技术具身：人机共生的用户行为表达

技术是人类社会进步的重要来源。人们在技术进化和具身理论的影响下，完成了对世界的认知。技术具身作为人们行为的目标表象，虽具有类人化和自创性的发展方向，但也带来了具身恐惧的后果。

布莱恩·阿瑟（W.Brian Arthur）[23]认为技术是自我创造（autopoietic），技术可以组合现有的技术材料、组件和工艺，并开发出新的、更复杂的技术。这意味着，我们的发明和创新，是基于我们对这个时代物质文化的丰富理解。莱文森（Paul Levinson）[24]认为技术发展的方向是越来越像人，技术发展是尝试模仿人体的过程，媒介演化具有“人性化趋势”。技术具身虽然增加了技术的人性化趋势与表达，但实际上也带来了的恐惧。“恐怖谷理论”（uncanny valley，图4）就是人类对类人物体的想象性、预防性恐惧，在技术具身的发展过程中，必须要重视这些限制。

图4 恐怖谷理论[25]

3.3.2 媒介具身：身体传播的媒介特征

日常生活中，信息通常以语言、动作、表情等符号作为载体进行传播。随着人工智能、VR 等新技术的出现，身体也逐步成为一种传播介质，“技术身体”及机器人继而成为传播的主体，人们开始重视身体的媒介性，建筑数字技术进入“媒介具身”时代。数字技术以其强大的仿真性、现场感和即时传播的互动性，将信息传播与身体表现相结合，打造出一种全新的传播图景；并进一步发展出建筑数字技术中的亲身体验感，丰富建筑机器的智能感官思维（图5）。但是对于高度重视虚拟的游戏场景，可能会降低现实中的事件参与度，从而加剧个体孤独自闭和无法融入社会的极端性格。因此，类身体媒介需要考虑用户对媒介过度依存的可能性。

图5 建筑数字技术中的亲身体验[26]

3.3.3 情感具身：人机交互中的自我诉求

建筑数字技术的本质是一种促进具身认知的方法与手段，在技术的驱使下，人机传播作为人机共生新的传播形态，极大地增加了用户自身心理与技术传播的关联性。情感具身不仅是一种认知方式，还与人们的情感和自我诉求密切相关。在建筑数字技术的场景中，人们通过与虚拟环境的互动，能够更深刻地体验建筑空间。通过技术创造的虚拟场景，用户可以更好地理解设计愿景，与环境产生情感共鸣，从而增强自我在空间中的认知和情感体验。然而，这种情景也可能潜藏着恐惧。当用户身临其境地感受虚拟现实的场景时，可能会面临对技术的不确定和陌生感，从而激发出对人工智能等新技术的恐惧。他们担心技术的控制权逐渐被剥夺，于是产生了一种既想接近探索，又想逃离恐被束缚的矛盾情感。为了应对这种情感矛盾，在人机传播过程中，除了满足人们的具身体验外，还应该充分考量其情感诉求，平衡具身认知和恐惧情感。梅罗维茨（Joshua Merovitz）[27]的“媒介情境论”认为，每一种独特的行为都需要适配特定的情境。在建筑数字技术场景下，用户特定的行为需要通过场景的不断切换来实现。设计者应充分考虑用户的情感需求，构建更加符合用户期望和感受的场景，使用户可以更加直观地感知自身，从而增强其情感具身意识（图6）。

图6 建筑数字技术中的情感交流[28]

4 总结与展望

数字时代的到来缩短了地理空间，全新的信息社会和创新技术驱动的数字技术革命则为建筑领域的分析、模拟、生成等领域带来了前所未有的可能。当然，这一变革也伴随着技术进化、理论演化和情感驱动等方面的挑战。如何才能更好地应对这些挑战，以及在后数字建筑学中又会产生怎样的作用和影响，这是我们在今后的研究中首先要思考并解决的问题。

4.1 技术进化：人工智能与深度学习

在第四次工业革命背景下，人工智能（AI）对社会科学、建筑、工程和施工（AEC）等各个学科产生了巨大影响。数字时代的发展增进了全球不同地理空间的个体联系与互动，促进了全新信息社会和数字时代以及创新技术驱动数字技术的全方位变革，使多元化的数字技术辅助建筑分析、模拟、生成技术逐步创新。结合了计算能力和数据智慧的人工智能，为后数字时代建筑学实施提供了无限决策工具和技术可能，未来技术可以考虑结合人工智能和机器学习等深度学习技术，即通过数字孪生和网络切片范式之间的方法联合，提升网络管理模型驱动和人工智能技术，最大限度地提高后数字时代建筑学研究的灵活性、可扩展性、适应性和智能性。

4.2 理论演化：复杂系统与适应架构

随着城市环境的复杂性提升、信息技术的进步、嵌入式建筑系统和传感器等技术的发展，建筑从静态结构转变为复杂的网络物理系统，进而感知和响应环境气候和时间变化。后数学时代建筑空间的适应性不再由流动性来定义，而是通过与居民的互动来定义[19]。数字建筑的设计和管理作为涉及多个学科的复杂问题，未来也将考虑复杂性系统与适应性架构的影响，需要利用设计和创造力来降低设计的复杂性，以实现更连贯和可持续的解决方案。

4.3 情感驱动：交互感知与情感计算

数字建筑作为跨学科应用的实际范式，在未来的研究中可考虑融合社会学、心理学和传播学等学科，创建一种结合人群心理认知、建筑学、数字媒体、情感计算和交互式用户体验的数字建筑新模型，探索数字建筑中可采用的的人工智能等新技术，通过在现实世界场景中整合人类的感知、认知和行为来驱动传感。未来的数字建筑可以从嵌入式网络感知和响应式表面两个主要元素来考虑，结合人工智能开启新的混合交互模式，设计环境中的智能空间；同时，通过促进个体、文化和社会进化的方式来减少恐惧，并以此感知、通知和响应人类的情绪状态。