As an architect, I often ask myself, what is the origin of the forms that we design? What kind of forms could we design if we wouldn't work with references anymore? If we had no bias, if we had no preconceptions, what kind of forms could we design if we could free ourselves from our experience? If we could free ourselves from our education? What would these unseen forms look like? Would they surprise us? Would they intrigue us? Would they delight us? If so, then how can we go about creating something that is truly new?
En tant qu'architecte, je me demande souvent, quelle est l'origine des formes que nous concevons ? Quel genre de formes pourrions-nous concevoir si on arrêtait de travailler avec des références ? Si on n'avait aucun préjugé, si on n'avait aucune idée préconçue, quel genre de formes pourrions-nous concevoir si nous pouvions nous libérer de notre expérience ? Si nous pouvions nous libérer de notre éducation ? A quoi ressembleraient ces formes inédites ? Est-ce qu'elles nous surprendraient ? Est-ce qu'elles nous intrigueraient ? Est-ce qu'elles nous raviraient ? Si oui, alors comment pouvons-nous créer quelque chose qui soit vraiment nouveau ?
I propose we look to nature. Nature has been called the greatest architect of forms. And I'm not saying that we should copy nature, I'm not saying we should mimic biology, instead I propose that we can borrow nature's processes. We can abstract them and to create something that is new. Nature's main process of creation, morphogenesis, is the splitting of one cell into two cells. And these cells can either be identical, or they can be distinct from each other through asymmetric cell division.
Je propose que nous nous tournions vers la nature. On a appelé la nature "le plus grand architecte des formes". Et je ne dis pas que nous devrions copier la nature, jJe ne dis pas que nous devrions imiter la biologie, au lieu de ça, je propose que nous puissions emprunter les processus de la nature. Nous pouvons les abstraire et créer quelque chose de nouveau. Le processus principal de création de la nature, la morphogenèse, est la division d'une cellule en deux cellules. Et ces cellules peuvent être soit identiques, ou elles peuvent être distinctes les unes des autres par le biais de la division cellulaire asymétrique.
If we abstract this process, and simplify it as much as possible, then we could start with a single sheet of paper, one surface, and we could make a fold and divide the surface into two surfaces. We're free to choose where we make the fold. And by doing so, we can differentiate the surfaces. Through this very simple process, we can create an astounding variety of forms.
Si nous faisons une abstraction de ce processus et le simplifiions autant que possible, alors nous pouvons commencer avec une seule feuille de papier, une surface et nous pourrions faire une pliure et diviser la surface en deux surfaces. Nous sommes libres de choisir où nous plions. Et, ce faisant, nous pouvons distinguer les surfaces. Grâce à ce processus très simple, nous pouvons créer une étonnante variété de formes.
Now, we can take this form and use the same process to generate three-dimensional structures, but rather than folding things by hand, we'll bring the structure into the computer, and code it as an algorithm. And in doing so, we can suddenly fold anything. We can fold a million times faster, we can fold in hundreds and hundreds of variations.
Maintenant, nous pouvons prendre cette forme et utiliser le même processus pour générer des structures tridimensionnelles, mais plutôt que de plier les choses à la main, nous amenons la structure dans l'ordinateur, et la codons sous forme d'algorithme. Et, ce faisant, nous pouvons soudain plier n'importe quoi. Nous pouvons plier un millions de fois plus vite, nous pouvons plier des centaines et des centaines de variantes.
And as we're seeking to make something three-dimensional, we start not with a single surface, but with a volume. A simple volume, the cube. If we take its surfaces and fold them again and again and again and again, then after 16 iterations, 16 steps, we end up with 400,000 surfaces and a shape that looks, for instance, like this. And if we change where we make the folds, if we change the folding ratio, then this cube turns into this one. We can change the folding ratio again to produce this shape, or this shape.
Et comme nous essayons de faire quelque chose en trois dimensions, nous commençons non pas avec une surface unique, mais avec un volume. Un volume simple, le cube. Si nous prenons ses surfaces et les plions encore et encore et encore et encore, puis après 16 itérations, 16 étapes, nous nous retrouvons avec 400 000 surfaces et une forme qui ressemble, par exemple, à ça. Et si nous changeons l'endroit où nous faisons les pliures, si nous modifions le ratio de pliage, alors ce cube se transforme en celui-ci. Nous pouvons changer le ratio de pliage pour produire cette forme-ci, ou cette forme-là.
So we exert control over the form by specifying the position of where we're making the fold, but essentially you're looking at a folded cube. And we can play with this. We can apply different folding ratios to different parts of the form to create local conditions. We can begin to sculpt the form.
Nous exerçons un contrôle sur la forme en spécifiant la position de l'endroit où nous faisons de la pliure, mais essentiellement, vous voyez un cube plié. Et nous pouvons jouer avec ça. Nous pouvons appliquer différents ratios à différentes parties de la forme pour créer des conditions locales. Nous pouvons commencer à sculpter la forme.
And because we're doing the folding on the computer, we are completely free of any physical constraints. So that means that surfaces can intersect themselves, they can become impossibly small. We can make folds that we otherwise could not make. Surfaces can become porous. They can stretch. They can tear. And all of this expounds the scope of forms that we can produce.
Et parce que nous faisons le pliage sur l'ordinateur, nous sommes complètement libres de toute contrainte physique. Ça signifie que les surfaces peuvent se croisent ils peuvent devenir incroyablement petits. Nous pouvons faire des pliures que nous ne pourrions pas faire autrement. Les surfaces peuvent devenir poreuses. Elles peuvent s'étirer. Elles peuvent déchirer. Et tout cela expose la portée des formes que nous pouvons produire.
But in each case, I didn't design the form. I designed the process that generated the form. In general, if we make a small change to the folding ratio, which is what you're seeing here, then the form changes correspondingly.
Mais dans chaque cas, je n'ai pas conçu la forme. J'ai conçu le processus qui a généré la forme. En général, si nous faisons un petit changement dans le ratio de pliage, et c'est ce que vous avez vu ici, alors la forme change proportionnellement.
But that's only half of the story -- 99.9 percent of the folding ratios produce not this, but this, the geometric equivalent of noise. The forms that I showed before were made actually through very long trial and error. A far more effective way to create forms, I have found, is to use information that is already contained in forms. A very simple form such as this one actually contains a lot of information that may not be visible to the human eye. So, for instance, we can plot the length of the edges. White surfaces have long edges, black ones have short ones. We can plot the planarity of the surfaces, their curvature, how radial they are -- all information that may not be instantly visible to you, but that we can bring out, that we can articulate, and that we can use to control the folding.
Mais c'est seulement la moitié de l'histoire, 99,9 % des ratios de piage produisent non pas ceci, mais cela, l'équivalent géométrique du bruit. Les formes que j'ai montrées avant ont été effectivement produites grâce à très longs tâtonnements. J'ai trouvé qu'une manière beaucoup plus efficace de créer des formes, consiste à utiliser les informations déjà contenues dans les formes. Une forme très simple telle que celle-ci contient en fait beaucoup d'informations qui peuvent être invisibles à l'œil humain. Ainsi, par exemple, nous pouvons tracer la longueur des bords. Les surfaces blanches ont des bords longs, les noires en ont des courts. Nous pouvons tracer la planéité des surfaces, leur courbure, leur radialité, toutes les informations qui peuvent ne pas être instantanément visible pour vous, mais que nous pouvons faire ressortir, que nous pouvons formuler, et que nous pouvons utiliser pour contrôler le pliage.
So now I'm not specifying a single ratio anymore to fold it, but instead I'm establishing a rule, I'm establishing a link between a property of a surface and how that surface is folded. And because I've designed the process and not the form, I can run the process again and again and again to produce a whole family of forms.
Maintenant je ne spécifie plus de ratio pour le pliage, mais j'établis plutôt une règle, j'établis un lien entre la propriété d'une surface et comment cette surface est pliée. Et parce que j'ai conçu le processus et non la forme, je peux faire tourner le processus encore et encore et encore pour produire une famille entière de formes.
These forms look elaborate, but the process is a very minimal one. There is a simple input, it's always a cube that I start with, and it's a very simple operation -- it's making a fold, and doing this over and over again.
Ces formes semblent complexes, mais le processus est très minime. Il y a une entrée simple, je commence toujours par un cube, et c'est une opération très simple, c'est faire une pliure, et le refaire encore et encore.
So let's bring this process to architecture. How? And at what scale? I chose to design a column. Columns are architectural archetypes. They've been used throughout history to express ideals about beauty, about technology. A challenge to me was how we could express this new algorithmic order in a column. I started using four cylinders. Through a lot of experimentation, these cylinders eventually evolved into this.
Appliquons ce processus à l'architecture. Comment ? Et à quelle échelle ? J'ai choisi de concevoir une colonne. Les colonnes sont des archétypes architecturaux. Elles ont été utilisées tout au long de l'histoire pour exprimer les idéaux de beauté, de technologie. Ce qui me posait problème, c'était comment exprimer ce nouvel ordre algorithmique dans une colonne. J'ai commencé avec quatre cylindres. Après de nombreuses expérimentations, ces cylindres ont fii par aboutir à ceci.
And these columns, they have information at very many scales. We can begin to zoom into them. The closer one gets, the more new features one discovers. Some formations are almost at the threshold of human visibility. And unlike traditional architecture, it's a single process that creates both the overall form and the microscopic surface detail. These forms are undrawable. An architect who's drawing them with a pen and a paper would probably take months, or it would take even a year to draw all the sections, all of the elevations, you can only create something like this through an algorithm.
Ces colonnes ont des informations à de très nombreuses échelles. Nous pouvons commencer à zoomer dessus. Plus on s'approche, plus on découvre de nouvelles caractéristiques. Certaines formations sont presque au seuil de visibilité humaine. Et contrairement à l'architecture traditionnelle, c'est un processus unique qui crée à la fois la forme globale et les détails microscopiques de la surface. On ne peut pas dessiner ces formes. Un architecte qui voudrait les dessiner avec un stylo et un papier mettrait probablement des mois, voire un an pour dessiner toutes les sections, toutes les élévations, on ne peut créer quelque chose comme ça qu'avec un algorithme.
The more interesting question, perhaps, is, are these forms imaginable? Usually, an architect can somehow envision the end state of what he is designing. In this case, the process is deterministic. There's no randomness involved at all, but it's not entirely predictable. There's too many surfaces, there's too much detail, one can't see the end state.
La question la plus intéressante, peut-être, est : ces formes sont-elles imaginables ? Habituellement, un architecte peut envisager d'une certaine manière l'état final de ce qu'il conçoit. Dans ce cas, le processus est déterministe. Il ne laisse aucune place au hasard, mais il n'est pas entièrement prévisible. Il y a trop de surfaces, il y a trop de détails, on ne peut pas voir l'état final.
So this leads to a new role for the architect. One needs a new method to explore all of the possibilities that are out there. For one thing, one can design many variants of a form, in parallel, and one can cultivate them. And to go back to the analogy with nature, one can begin to think in terms of populations, one can talk about permutations, about generations, about crossing and breeding to come up with a design. And the architect is really, he moves into the position of being an orchestrator of all of these processes.
Ceci conduit donc à un nouveau rôle pour l'architecte. Il lui faut une nouvelle méthode pour explorer toutes les possibilités qui s'offrent à lui. D'une part, on peut concevoir de nombreuses variantes de forme, en parallèle et on peut les cultiver. Et pour revenir à l'analogie avec la nature, on peut commencer à penser en termes de populations, on peut parler de permutations, de générations, de croisement et de reproduction pour aboutir à une conception. Et l'architecte est vraiment, il se retrouve dans le rôle d'un chef d'orchestre de tous ces processus.
But enough of the theory. At one point I simply wanted to jump inside this image, so to say, I bought these red and blue 3D glasses, got up very close to the screen, but still that wasn't the same as being able to walk around and touch things. So there was only one possibility -- to bring the column out of the computer.
Mais assez de théorie. À un moment donné, je voulais simplement sauter à l'intérieur cette image, pour ainsi dire, alors j'ai acheté ces lunettes 3D rouge et bleu, je me suis approché très près de l'écran, mais ce n'était encore pas comme de pouvoir marcher et toucher les choses. Donc, il n'y n'avait qu'une seule possibilité, sortir la colonne de l'ordinateur.
There's been a lot of talk now about 3D printing. For me, or for my purpose at this moment, there's still too much of an unfavorable tradeoff between scale, on the one hand, and resolution and speed, on the other. So instead, we decided to take the column, and we decided to build it as a layered model, made out of very many slices, thinly stacked over each other.
On a beaucoup parlé d'impression 3D. Pour moi, ou mon objectif en ce moment, il y a encore trop de compromis défavorable entre l'échelle, d'une part et la résolution et la vitesse, de l'autre. Nous avons donc décidé de prendre plutôt la colonne, et nous avons décidé d'en construire un modèle en couches, fait de très nombreuses tranches, finement empilées les unes sur les uns les autres.
What you're looking at here is an X-ray of the column that you just saw, viewed from the top. Unbeknownst to me at the time, because we had only seen the outside, the surfaces were continuing to fold themselves, to grow on the inside of the column, which was quite a surprising discovery. From this shape, we calculated a cutting line, and then we gave this cutting line to a laser cutter to produce -- and you're seeing a segment of it here -- very many thin slices, individually cut, on top of each other.
Ce que vous voyez ici est une radiographie de la colonne que vous venez de voir, vue d'en haut. À mon insu, à l'époque, parce que nous n'avions vu que l'extérieur, les surfaces continuaient à se replier à croitre à l'intérieur de la colonne, ce qui était une découverte tout à fait surprenante. De cette forme, nous avons calculé une ligne de découpe, et puis nous avons donné cette ligne de découpe à un découpeur laser pour produire, et vous en avez vu un segment ici, de très nombreuses tranches minces, découpées individuellement, les unes sur les autres.
And this is a photo now, it's not a rendering, and the column that we ended up with after a lot of work, ended up looking remarkably like the one that we had designed in the computer. Almost all of the details, almost all of the surface intricacies were preserved.
Et voici une photo maintenant, ce n'est pas un rendu, et la colonne que nous avons obtenue au final, après beaucoup de travail, qui a fini par ressembler remarquablement à celle que nous avions conçu dans l'ordinateur. Presque tous les détails, la quasi-totalité de la subtilités de surfaces a été préservée.
But it was very labor intensive. There's a huge disconnect at the moment still between the virtual and the physical. It took me several months to design the column, but ultimately it takes the computer about 30 seconds to calculate all of the 16 million faces. The physical model, on the other hand, is 2,700 layers, one millimeter thick, it weighs 700 kilos, it's made of sheet that can cover this entire auditorium. And the cutting path that the laser followed goes from here to the airport and back again.
Mais ce fut un travail énorme. Il y a encore une énorme déconnexion en ce moment entre le virtuel et le physique. Il m'a fallu plusieurs mois pour la conception de la colonne, mais en fin de compte il faut à l'ordinateur environ 30 secondes pour calculer toutes les 16 millions de faces. Le modèle physique, d'autre part, est composé de 2 700 couches, un millimètre d'épaisseur, il pèse 700 kg, il est faite de feuilles qui peuvent couvrir la totalité de cet auditorium. Et le chemin de découpe que le laser a suivi va d'ici à l'aéroport et retour.
But it is increasingly possible. Machines are getting faster, it's getting less expensive, and there's some promising technological developments just on the horizon. These are images from the Gwangju Biennale. And in this case, I used ABS plastic to produce the columns, we used the bigger, faster machine, and they have a steel core inside, so they're structural, they can bear loads for once. Each column is effectively a hybrid of two columns. You can see a different column in the mirror, if there's a mirror behind the column that creates a sort of an optical illusion.
Mais c'est de plus en plus possible. Les machines sont de plus en plus rapides, elles sont de moins en moins chères, et il y a certains des développements technologiques prometteurs en vue. Ce sont des images de la Biennale de Gwangju. Et dans ce cas, j'ai utilisé du plastique ABS pour produire les colonnes, nous avons utilisé une machine plus grande, plus rapide, et elles ont un noyau d'acier à l'intérieur, elles sont donc structurelles, elles peuvent supporter des charges pour une fois. Chaque colonne est en fait un hybride de deux colonnes. Vous pouvez voir une colonne différente dans le miroir, s'il y a un miroir derrière la colonne qui crée une sorte d'une illusion d'optique.
So where does this leave us? I think this project gives us a glimpse of the unseen objects that await us if we as architects begin to think about designing not the object, but a process to generate objects. I've shown one simple process that was inspired by nature; there's countless other ones. In short, we have no constraints. Instead, we have processes in our hands right now that allow us to create structures at all scales that we couldn't even have dreamt up. And, if I may add, at one point we will build them.
Alors où cela nous mène-t-il ? Je pense que ce projet nous donne un aperçu des objets inédits qui nous attendent si nous, les architectes commençons à réfléchir à la conception non pas de l'objet, mais d'un processus pour générer des objets. J'ai montré un processus simple inspiré par la nature ; il y en a d'innombrables autres. En bref, nous n'avons aucune contrainte. Au lieu de cela, nous avons des processus entre nos mains dès maintenant qui nous permettent de créer des structures à toutes les échelles que nous ne pouvions même pas imaginer. Et, si je peux ajouter, à un moment donné nous les construirons.
Thank you. (Applause)
Merci. (Applaudissements)