バイオニック建築

バイオニック建築は、生物の生理学的、行動的、構造的適応を研究し、表現力豊かな建物の設計と建設のインスピレーションの源とする現代的な運動です。^[1]これらの構造物は、天候や気温の変化などの変動する内部および外部の力に応じて構造的に自己修正できるように設計されており、自立しています。^[2]

この様式の建築は18世紀初頭から存在していましたが、気候変動と地球温暖化に対する社会の懸念が高まった21世紀初頭になってようやく成熟し始めました。^[3]これらの影響により、バイオニック建築は、自然と社会の調和のとれた関係を可能にする景観を作り出すことで、社会を人間中心の環境から引き離すために使用されるようになりました。^{[3]これは、建物のデザインがより}持続可能な環境をサポートすることを保証するために、形状、材料、構造の複雑な相互作用を深く理解することによって達成されます。 [ ^{4 ]}その結果、建築家はエネルギーと材料を節約し、^[6]建設の消費を減らし、 ^[7]建物の構造の実用性と信頼性を高めるために、ハイテクの人工材料と技術の使用に頼ることになります。^[5]

「バイオニック アーキテクチャ」という言葉は、ギリシャ語の「bios」（生命）^[4]と英語の「technics」（研究する）^[8]に由来しています。この用語はもともと、「テクノロジーを生命体に移植する」という科学的傾向を説明するために使用されていました。^[1]「バイオニック」という用語は、1958 年に、米国陸軍大佐のジャック E. スティールとソ連の科学者オットー シュミットによって、ロボット工学の分野を取り巻く研究に焦点を当てた天文学プロジェクト中に初めて使用されました。^[1]プロジェクトでは、両方の研究者が当初、バイオニクスの概念を「生き物に基づくシステムの科学」と認識していました。^{[9]このアイデアは、1997 年に}ジャニーン ベニュスによって拡張され、「自然の天才の意識的な模倣」を指す「バイオ ミミクリー」という用語が生まれました。^[要出典]

1974年、ヴィクトル・グルシュコフは著書『サイバネティクス百科事典』を出版し、その中でバイオニクスの研究を建築的思考に応用し、次のように主張した。「近年、バイオニクスが建築や建設技術と連携する新たな科学的方向性、すなわち建築バイオニクスが登場している。植物の茎、生きた葉の神経、卵の殻などの自然界のモデルをサンプルとして使用することで、エンジニアは家、橋、映画館などの耐久性があり美しい建築構造物を作り上げている。」^[要出典]その後、JSレベデフは1983年に著書『建築とバイオニクス』^[1]を出版し、建築の古典的理論に焦点を当てた。^[10]この本では、さまざまな生物の行動を研究し、その観察結果を建築や設計に統合する可能性を探った。^[8]彼はまた、バイオニック建築は生物が使用するのと同じ生存メカニズムを模倣することで「完全な保護」を可能にするため、設計や建設に関連する多くの問題を解決するだろうと理論化した。^[1] 1980年代後半までに、建築バイオニクスはついに建築科学と実践の新しい分野として登場しました。^[10]これはその後、建築バイオニクスの中央研究および実験設計研究所の設立に影響を与え、ソ連といくつかの社会主義国におけるバイオニック建築の分野の主要な研究センターになりました。 ^[10]

建築環境は、廃棄物、材料生産、エネルギー使用、化石燃料排出の大部分を占めています。^[11]したがって、社会の日常活動を可能にしながら、より効率的で環境に優しい建築設計を開発する責任があります。^{[要出典]これは、}太陽光、風力、水力などの再生可能エネルギー源や、木材、土壌、鉱物などの天然資源の利用によって実現されます。 ^[11]

ジャニーン・ベニュスは著書『バイオミミクリー：自然に触発されたイノベーション』（1997 年）で、建築デザインにおけるバイオミミクリーのレベルを確立するために使用できる一連の質問をまとめました。建築デザインがバイオニクスの原則に従っていることを確認するには、次の質問に「はい」と答える必要があります。^{[引用が必要]}

• その前例は自然と関係があるのでしょうか?
• 太陽光発電ですか？
• 自給自足ですか？
• 形状と機能が適合していますか?
• それは持続可能でしょうか?
• 美しいですか？

バイオニックアーキテクチャの分類は以下のとおりである。^[12]

• アーチ型構造:動物の脊柱にヒントを得て、より堅固で堅牢な建物を造ります。
• 薄いシェル構造:内部の力を表面積全体に分散させる能力から、さまざまな甲殻類や頭蓋骨にヒントを得たものです。このスタイルを採用した建物は、柔軟性と可鍛性を備えています。
• 膨らみ構造：植物や動物の細胞からヒントを得たもので、主に美観目的で使用されます。
• 螺旋構造:オオバコの葉と日光を調節する能力にヒントを得たものです。このデザインの建物は最も豊富な日光を浴びることができます。

考古学的データによると、バイオニック建築の最初の形態は古代ギリシャにまで遡ることができ、主に解剖学的観察に重点が置かれていた。これは、ギリシャ人が人体の特徴に魅了され、それが建築の対称的なデザインに影響を与えたためである。^[要出典]バイオニック建築は、スタッコ成形品に植物の要素を使用することからも観察できる。^[3]このアイデアは、コリント式の墓に飾られたアカンサスの葉を観察したポリクレイトスの学生の一人から生まれたと言われている。 ^[3]これは、アカンサスの葉に囲まれたコリント式の柱頭のデザインにインスピレーションを与えた。^[3]

産業革命の勃興に伴い、多くの理論家が近代技術の進歩の根底にある意味に関心を抱くようになり、「自然中心の建築」というアイデアを再考した。^[要出典]この時代に建てられたバイオニック建築のほとんどは、一般的な鉄の構造から離れ、より未来的なスタイルを模索していることがわかる。^[要出典]たとえば、アントニオ・ガウディの サグラダ・ファミリアの内部デザインは、植物の様々な形や模様からインスピレーションを得ており、柱は人間の骨の構造を反映している。^[要出典]このような影響は、ガウディが自然を模倣することで建物の機能性を高めることができるという認識に基づいていた。^[8] ジョセフ・パクストンのクリスタル・パレスも、人間の骨の構造を模倣し、より堅牢な構造を作り出すために格子グリッドを使用している。^{[引用が必要]}クリスタルパレスは、スイレンや人間の大腿骨に見られる静脈組織も模倣しています。これにより、建物の表面張力が軽減され、過剰な材料を使用せずにより多くの重量を支えることができるようになりました。^{[引用が必要]}

地球温暖化と気候変動をめぐる懸念の高まりや技術の向上により、建築バイオニクスは主に、現代の持続可能性を達成するためのより効率的な方法に焦点を当てるようになりました。^{[引用が必要]}現代の建築バイオニクス運動の例には、30 St Mary Axe（2003）があります。これは、「ヴィーナスフラワーバスケットスポンジ」から大きなインスピレーションを得ています。これは、水流から力を分散させる、格子状の外骨格と丸い形をした海の生き物です。^{[引用が必要]}建物のデザインは、アルミニウムコーティングされたスチールのダイアグリッド構造を特徴としています。^{[引用が必要]}これにより、受動的な冷房、暖房、換気、照明が可能になります。^{[引用が必要]} ニコラス・グリムショーの「エデンプロジェクト」 （2001）は、泡を結合したものに触発されたいくつかのジオデシックドームを備えた一連の自然バイオームを特徴としています。^{[引用が必要]}これらは、より軽い鉄骨フレームを提供し、太陽光発電のためにより多くの日光を建物に取り込むことを可能にするプラスチックの一種であるエチレンテトラフルオロエチレン ( ETFE ) の 3 層で作られています。 ^{[引用が必要]}また、将来より効率的な材料が発見された場合に備えて、枕は鉄骨フレームから簡単に取り外せるように作られています。^{[引用が必要]}

バイオニック建築の主な利点は、再生可能な材料を使用することで、より持続可能な生活環境を可能にすることです。 ^[11]これにより、エネルギー効率が向上し、金銭的な節約が可能になります。^[11]例えば：

• ドイツのBIQ（バイオインテリジェント指数）ハウスは、スプリッターヴェルク・アーキテクツとSSCストラテジックサイエンスコンサルタンツによって設計されました。^{[13]この家は完全に}藻類で動いています。^[13]この家は熱交換器を備えており、ガラスパネル内で微細藻類を培養して、建物にエネルギーと暖かさを供給するための資源として使用しています。^{[13]これにより、二酸化炭素を排出しない電気が生成され、}太陽光発電の2倍の効率があります。^[13]
• チュニジアのサハラ森林プロジェクトは、ナミビアの霧浴甲虫に強く影響を受けた温室プロジェクトです。この甲虫は、乾燥気候でも体温を調節し、独自の真水を作り出すことができます。^[要出典]この建物は、甲虫と同様に、一年中栽培に適した塩水の蒸発、冷却、加湿システムを備えています。^[要出典]蒸発した空気は真水に凝縮し、夜間も温室を暖かく保つことができます。^{[要出典]蒸発プロセスで抽出された塩は、}炭酸カルシウムと塩化ナトリウムに結晶化することもでき、これを圧縮してビルディングブロックにすることができ、廃棄物を最小限に抑えることができます。^[要出典]

バイオニックアーキテクチャは、過度に技術的である傾向があるため、維持管理が難しいと厳しく批判されてきました。^[14]例えば：

• ジンバブエのハラレにあるイーストゲート センターは、建設中に厳格な規則に従う必要がありました。エンジニアは、騒音公害や予測できない天候に対処するために、外壁は直射日光が当たらないようにし、壁に対する窓の比率は約 25% にし、窓は換気口で密閉する必要があると主張しました。^{[引用が必要]}

技術の進歩により、バイオニック アーキテクチャの潜在能力はまだ十分に探求されていません。しかし、社会のニーズを損なわず、より効果的で環境に配慮した持続可能な設計アプローチに対する需要が急速に高まっているため、多くのアイデアが提案されています。

これは本質的に、氷山の浮力と様々な生物の形状にヒントを得た浮遊する建物を造ることを伴います。 ^[11]特に、その内部構造は、様々な居住空間やオフィス空間を収容するために、蜂の巣やミクロパル放射虫の形状に基づいています。^{[11]提案された設計では、風力、バイオマス、太陽エネルギー、水力エネルギー、}地熱エネルギーなど、様々なエネルギー源からエネルギーを生成することを目指しており、建物が自給自足で持続可能なものとなることを可能にします。^[11]さらに、海洋スクレーパーは水上に建設されることを意図しているため、設計者は海底火山や地震力などの新しいエネルギー源から電気を抽出して生成するというアイデアを模索しています。^[11]

_{このアイデアは、}場所間の移動時間を短縮し、化石燃料の排出量とCO2 汚染を削減できるエリアを創出する可能性を探るものです。^[15]このデザインは「すでに大きな活動拠点」となっている場所を対象としているため、^[15]高校、大学、食料品店などに特に役立ちます。^[15]建築デザインも非常にコンパクトで、緑地を増やすことを目指しており、空間を最大限に活用できます。^[15]

このアイデアは、相互接続された居住ユニットのセットを作成することに焦点を当てており、「ネットワーク化することで、お互いのユーティリティを共有し、恩恵を受けることができる」ものです。^[15]また、このデザインは自立型であることも意図されており、ユーザーのニーズに基づいて変更することができます。たとえば、屋根は、太陽エネルギーを集めるために傾斜したり、雨水を集めるために傾斜したり、空気の流れを良くするために滑らかにしたりすることができます。^[15]

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