Self-Organizing 基础行为的自组织系统

Self-Organizing 基础行为的自组织系统是我在2017下半年开启的个人项目。

这一系统从经典生长原型DLA以及Differential Growth中抽离了四种基础行为并重组:生长、死亡、吸引、排斥。通过判定单体周边环境的密度分布给予不同权重及生长方向,再通过场的调节加强不均匀分化,使族群不断增殖。

详情见推送: 【算法】基础行为的自组织|Self-Organizing | 20170924-20171227

行为 – 系统

它是一个基于密度的系统,自我生长增殖以占据整个空间。整个系统基于两类个体:种子与母体 ——他们遵循着相应的两套行为。随着系统发展,个体与周边关系的变化,个体的类型在种子与母体之间相互切换。

生长与死亡的行为,表现出类似DLA的特征,即外部细胞更容易累积生长。 吸引与排斥的行为,则表现出类似Differential Growth的特征,即粒子之间保持着一定距离,并且系统会因此逐渐膨胀。

当粒子之间相距过近,其间会产生排斥以保持距离,同时,密度较小的“种子”粒子则会将周边吸引,这样一来密度发生了分化,形态的分支得以产生。我将吸引与排斥称为“动态行为”,即借此使不断累加的系统具有动态特征,比DLA具有更高的可塑性。

这些行为,都是相互对立的极点,假如任意一个行为消失,系统都不成立,变得不平衡且单极化,失去自组织的生长特性 —— 正是这种摇摆不定的中间态发展了系统,而从中也产生了智能。

系统 – 原型

当我们调整行为的参数比重,整个系统的发展模式会明显靠近这一行为所对应的原型——高动态值的系统呈现出Differential的碰撞与排斥特征;低动态值的系统则呈现出类DLA的累积特征;高度分化的系统在同一尺度下具有更多分支,低分化的系统则主要由母体例子组成。

Based on the above, the system is a mixture of several prototypes, from which we extract individual behaviors. By controlling weight of behaviors, we can control the weight of prototypes, adapt the system to specific circumstances. As a “created” mix system, it is defined by the ratio and weight we set, for different goals.

系统 – 变体

智能系统的一大特征就是对于周遭产生反应,调节自身或改变环境。当环境发生改变——加入障碍、场等因素——系统会对其产生反应,并调节自身以适应环境。这一属性意味着我们能引入一些复杂的设计因素,来引导系统发展为之服务。

环境 – 变量

建筑物作为环境变量 – 社区尺度下的自组织

时间 – 变量

自组织 – 地形

前期的研究主要基于平面,我尝试将生成的粒子向3D转变,通过将时间线上的累加密度转变为高度,人工的自然地形由此产生。

自组织 3D

在多次修改后,我发展出了3D版本的算法(密度的计算在这一版本中被改为类似风玫瑰的矢量密度),拥有更高的效率以及可控性。

系统 – 城市

系统的复杂行为可以被看作基因键,正是它们定义了系统。假如我们从更多的原型中抽离行为(譬如 React-Diffusion)那么每一个个体将能承载更多层级的信息,展现出更加丰富的行为。

而人类社会就是一个多维度的复杂系统,而其中的一个个体承载着更加复杂的信息与行为。而建筑作为社会结构的一种具象形式,它也许能成为一种自组织——在这种自发的平衡当中我们能找到更好的解决问题的方式——一种自下而上的方式。 在我的项目比特侵蚀当中,就展开了一次针对城区的自组织迭代设计。