Riguardo ai sistemi autorganizzati (prima parte)

Parlare di auto-organizzazione è scivoloso. Perché le definizioni fornite da biologi e matematici appaiono inaccessibili ai più (compreso lo scrivente). Perché gli algoritmi rappresentativi di sistemi autorganizzati sono di difficile accesso e applicazione.

Eppure può essere molto semplice produrre o riprodurre sul proprio tavolo da lavoro un insieme di elementi che suggeriscono forme di autorganizzazione.

Basta prendere un contenitore alimentare (quello del latte o dei succhi di frutta), pulirlo e tagliarlo a strisce. Nessun problema se i pezzi non saranno tutti uguali. I margini di tolleranza sono ampi, anche se non infiniti.

Incurvando le strisce di carta e plastica su se stesse e unendo gli estremi con una volgare cucitrice a punti metallici, vengono fuori degli anelli relativamente piccoli (4 o 5 cm di diametro, 1 o 2 cm di altezza). Anelli che possono essere uniti tra loro sempre con la cucitrice.

Il modo di giunzione degli anelli rappresenta il criterio di autorganizzazione per un sistema seppure così tanto casareccio e poco aristocratico. Scegliamo il più semplice, quello complanare: accostiamo gli anelli disposti su uno stesso piano e cuciamoli nel punto di contatto. Se gli anelli sono tutti uguali e ognuno è circondato da 6 anelli, il risultato è una superficie piana bucata. Ma gli anelli non sono tutti uguali e la superficie tende a incresparsi. Se poi ogni tanto un anello manca tende a formarsi una calotta.

La flessibilità del materiale permette la deformazione degli anelli che da tondi diventano ovali, oblunghi, distorti. E la deformazione degli anelli permette la modellabilità della superficie. Ogni elemento del sistema si organizza soltanto in funzione degli elementi vicini, come recita la principale definizione del principio di autorganizzazione. Nello stesso tempo i margini di tolleranza applicati a un elevato numero di ripetizioni generano una forma, un assetto complessivo del sistema con una propria identità figurativa.

La natura è piena di textures generate dalla ripetizione all’infinito di un elemento o meccanismo riproduttivo: coralli e spugne mantengono allo scoperto tanto gli elementi primari che si ripetono l’uno attaccato all’altro, quanto la variabilità delle combinazioni che lo stesso meccanismo riesce a produrre.

Anelli di carta e punti metallici servono a costruire dei macro-coralli? Giocando sulle deformazioni degli anelli, i raggi di curvatura della superficie passano dal molto stretto (1 o 2 diametri) all’infinito e la forma del macro-corallo si lascia modellare orientata o ispirata dalla bio-similitudine.

Considerazioni al margine:

- le prestazioni strutturali della forma generata dagli anelli è incredibilmente superiore alle strisce di carta utilizzate per costruirla;

- la deformazione sistematica degli anelli, necessaria alla modellazione del macro-coralli, producono un modello fisico fotografabile e testabile ma non traducibile un modello grafico e, meno che mai, in un modello strutturale;

- la bio-similitudine non riguarda tanto il materiale di partenza o la configurazione di arrivo, quanto il meccanismo di aggregazione e crescita degli elementi costitutivi.

I sistemi cellulari di cavi: la leggerezza della sostenibilità.

Riportiamo il poster e il testo del abstract di uno dei due progetti esposti nella mostra 100 Concetti celebrata in occasione del congresso R.E.D.S. (Rome Ecological Design Symposium).

 

La ricerca sui “Sistemi cellulari di cavi” ha l’obbiettivo di proporre un sistema leggero, in cui l’uso dei materiali sia minimizzato. Lo studio è articolato in due parti, la prima sviluppa il sistema costruttivo attraverso l’utilizzo dei modelli fisici e la manipolazione del materiale; la seconda si concentra sull’analisi del comportamento strutturale, approfondendo il fenomeno dello scorrimento tra i cavi e attrito. Tali strutture appartengono alla tipologia delle reti di cavi, con la particolarità che la maglia è generata dall’aggregazione di elementi monodimensionali discontinui, uniti tra loro da nodi scorrevoli attraverso un processo reiterativo. La rete bidimensionale viene portata ad uno stato di tensione (o pre-tensione), definendo il sistema tridimensionale della struttura resistente: la maglia ricorda o riproduce le cellule dei tessuti vegetali e le relative modalità di aggregazione.

La biomimetica come strumento di progetto. Struttura in pneumatici riciclati bio-ispirata al cactus.

Riportiamo il poster e il testo del abstract di uno dei due progetti esposti nella mostra 100 Concetti celebrata in occasione del congresso R.E.D.S. (Rome Ecological Design Symposium).

La proposta valuta l’applicazione della biomimetica come un processo metodologico delle scelte progettuali. Il progetto sviluppa una maglia per la costruzione di coperture tese, definendo più livelli di analisi biomimetica.

Lavori e ricerche

Appunti di viaggio (per fare ricerca)

Proseguendo nei miei studi sul disegno dinamico mi sono trovato di fronte a un bivio: l’approfondimento dei contenuti sembra richiedere un aumento della complessità delle simulazioni, delle applicazioni di questo tipo di disegno; la comprensione dei meccanismi spinge verso una estrema scomposizione dei passaggi intermedi sino alla sequenza elementare dei comandi.
La crescita di un albero in un paesaggio influenzato dalle quattro stagioni, la metamorfosi di un tempio greco dal legno alla pietra, la fine dell’architettura a causa dei terremoti, la riappropriazione dei luoghi da parte della vegetazione costituiscono la scaletta di un racconto illustrato in allestimento, che ha il solo scopo di verificare fino a che punto arrivano gli algoritmi dinamici nel simulare la realtà. Vedremo dove mi porterà questa linea di ricerca. Fin dall’inizio però il tentativo di riflettere sui contenuti in questo ambito di indagine porta a distinguere il disegno animato (quello di Walt Disney per intendersi), che utilizza immagini pittoriche in sequenza, dal dynamic design che applica algoritmi per simulare un evento, una prestazione, una procedura.
Ma cosa significa “applicare un algoritmo”? Che differenza c’è tra disegnare un parallelepipedo e gestire l’algoritmo di una primitiva? Di qui il bivio di cui sopra. Mentre sto portando faticosamente avanti la simulazione della complessità, ho provato a spiegare (non so se a me stesso o agli altri) con due dispense pubblicate su amazon.com e lulu.com di cosa è fatto un disegno dinamico, quali sono le scelte che uno compie nel costruire non solo una immagine ma anche le relative modificazioni, metamorfosi o evoluzioni nel corso del tempo.
Per esempio se voglio simulare le lesioni in un muro causate da un terremoto ho bisogno di: un adeguato numero di blocchi o mattoni, la dislocazione di questi blocchi in file a giunti sfalsati, la sovrapposizione delle file di mattoni, l’attribuzione di un peso a ciascun elemento, una appropriata disposizione dei muri per completare la struttura, una fondazione sulla quale registrare i danni del sisma (come un distacco e uno sfalsamento), la capacità di fondazioni e terreno nel sostenere la costruzione, il progressivo generarsi e diffondersi del distacco a partire dalla lesione nelle fondazioni, la parziale perdita di aderenza tra i blocchi, l’incapacità dei blocchi di sostenersi l’un l’altro, l’inclinazione della muratura sino al collasso finale.