Kiến trúc phỏng sinh học là gì? Chúng ta đã lên ý tưởng kiến trúc từ sinh học ra sao?

Thế giới quanh ta chính là nguồn cảm hứng lớn để sáng tạo cũng như khám phá. Từ dòng nước chảy cũng có thể làm ra chiếc ghế nghệ thuật như Cheng Tsung Feng, từ hình dạng của chuồn chuồn cũng là nguồn cảm hứng để các nhà thiết kế tạo nên tòa cao ốc chọc trời DragonFly. Những ví dụ trên đều dựa trên những đặc tính sinh học. Vậy kiến trúc phỏng sinh học và sinh học có mối liên hệ như thế nào?

Kiến trúc phỏng sinh học (Biomimetic Architecture) là gì?

Năm 1941, kỹ sư người Thụy Điển George de Mestral khi đi săn với chú chó cưng của mình trở về nhận thấy một số hạt quả gai bám vào quần áo và lông chó của mình. Ông đã quan sát rất tỉ mỉ và nhận ra ở những hạt này có một “đầu móc”, có thể dễ dàng bám vào bất cứ thứ gì có vòng dây nhằm giúp chúng phát tán ra môi trường. Và từ việc nghiên cứu loài cây này, bảy năm sau ông đã phát minh ra móc và dây buộc vòng, được đặt tên là Velcro.

Ví dụ của De Mestral về việc lấy cảm hứng từ thiên nhiên, bắt chước và tái tạo hành vi của các sinh vật sinh học đã được Janine Benyus phổ biến trong cuốn “Biomimicry – Innovation Inspired by nature” năm 1997 (tạm dịch: Phỏng sinh học – Sự đổi mới lấy cảm hứng từ thiên nhiên). Trong cuốn sách này, Benyus đã giới thiệu ba khía cạnh liên quan đến sự sáng tạo và đổi mới của con người với thiên nhiên.

Cụ thể:

Phỏng sinh học bản chất như mô hình: Biomimicry là ngành khoa học mới, nghiên cứu các mô hình tự nhiên và sau đó mô phỏng hình thức, quy trình, hệ thống và chiến lược này để giải quyết các vấn đề của con người một cách bền vững.

Phỏng sinh học bản chất như thước đo: Biomimicry sử dụng tiêu chuẩn sinh thái để đánh giá tính bền vững của các đổi mới. Sau 3,8 tỷ năm tiến hóa, tự nhiên đã học được những gì cần hoạt động và tồn tại.

Phỏng sinh học bản chất như người cố vấn: Phép thử sinh học là một cách mới để xem xét và định giá tự nhiên.

Từ đó, kiến trúc phỏng sinh học là phương pháp tiếp cận khoa học đa lĩnh vực để thiết kế bền vững, vượt ra ngoài việc sử dụng thiên nhiên làm nguồn cảm hứng cho thẩm mỹ mà nghiên cứu sâu hơn và áp dụng các nguyên tắc xây dựng có trong môi trường tự nhiên và các loài.

Kiến trúc phỏng sinh học lấy cảm hứng từ sinh học, là phương pháp tiếp cận dựa trên cảm hứng từ bản chất, đặc điểm của đối tượng sinh học. Do vậy, sinh học chính là kho tàng để kiến trúc hay thiết kế sinh học làm nền tảng để tạo nên những tác phẩm, sản phẩm có ý nghĩa thực tiễn. Thế giới sinh học cũng chính là nơi khơi nguồn để chúng ta giải quyết các vấn đề như tự sửa chữa, chống ăn mòn, chống thấm nước, khai thác năng lượng mặt trời…

Tính ứng dụng của phỏng sinh học trong kiến trúc

Mặc dù trở nên phổ biến trong những năm gần đây và được coi là xu hướng đương đại nhưng KTS Michael Pawlyn đã phát biểu trong bài báo “Làm thế nào phép thử sinh học có thể được áp dụng trong kiến trúc” của mình, được xuất bản trên tạp chí Financial Times rằng các ví dụ ban đầu về kiến trúc phỏng sinh học được tìm thấy trong công trình của KTS thời Phục hưng Filippo Brunelleschi. Chính Filippo sau khi nghiên cứu độ bền của vỏ trứng đã thiết kế nên mái vòm mỏng hơn, nhẹ hơn cho nhà thờ của ông ở Florence, công trình hoàn thành năm 1436.

                                                                  Nhà thờ Santa Maria del Fiore, Florence (Hình ảnh: James Taylor-Foster)

Sau đó, vào năm 1719, các nhà sản xuất giấy chuyển từ sử dụng sợi bông và vải lanh sang bột gỗ của ong bắp cày khi xây tổ. Phát hiện của nhà côn trùng học người Pháp Réne-Antoine Réaumur đã hướng đến giải pháp thay thế tốt hơn. Năm 1809, KTS hải quân Sir George Cayley cũng đã nghiên cứu cá heo để thiết kế thân tàu sao cho hợp lý hơn.

Pawlyn cũng đề cập đến thiết kế ứng dụng phỏng sinh học đó là Trung tâm Eastgate, một trung tâm mua sắm và khối văn phòng ở Harare, Zimbabwe. Thiết kế này được lấy cảm hứng từ các gò mối và hệ thống kiểm soát nhiệt độ sinh học của chúng trong môi trường khắc nghiệt, do đó không cần phải dùng điều hòa.

                                                                         Trung tâm Eastgate | Mick Pearce (Hình ảnh: David Brazier)

Ngày nay, phép thử sinh học có thể được áp dụng cho biến đổi khí hậu, giải quyết vấn đề an ninh lương thực, năng lượng và nước; đối phó với tình trạng thiếu hụt tài nguyên hoặc mất đa dạng sinh học; ngay cả trong việc xây dựng các thành phố bền vững.

Mỗi năm, có khoảng 15 tỷ tấn bê tông được sản xuất trên toàn thế giới, thải ra khoảng 1 tỷ tấn carbon dioxide. Tỷ lệ xây dựng đó vẫn tiếp tục khi các nước đang phát triển vẫn cần xây dựng thành phố họ muốn. Tương đương gần nhất với bê tông trong sinh học là san hô, được hình thành bởi các sinh vật tạo ra cấu trúc từ khoáng chất trong nước biển. Tuy nhiên có sự khác biệt rõ rệt giữa sản xuất bê tông và san hô: nếu sản xuất bê tông sản sinh lượng lớn CO2 thì dựa vào quá trình khoáng hóa sinh học thông qua phương pháp phỏng sinh học vào sản xuất bê tông, về lý thuyết, chúng ta có thể loại bỏ hàng tỷ tấn CO2 khỏi khí quyển.

Cuộc cách mạng phỏng sinh học hiện được coi là kim chỉ nam hướng tới môi trường xây dựng bền vững hơn, có nghĩa là các tòa nhà cần tập trung vào việc học hỏi chọn lọc từ thiên nhiên thay vì chỉ chiết xuất các yếu tố từ nó.

Biên dịch | Vũ Hương (Nguồn: Archdaily)