有知觉的建筑

有知觉的建筑Sensate Architecture文/刘洁徐卫国 LlUJie XU Weiguo刘洁/清华大学建筑学院博士生徐卫国/清华大学建筑学院教授※本研究受到国家自然科学基金重点项目资助（编号:51538006）与清华大学（建筑学院）-中南置地数字建筑联合研究中心资助。 中图分类号：TU201,文献标识码：A摘要：长期以来，构筑如同生命体一般的建筑一直是建筑师们的追求， 而一个有生命的建筑则应该具备对外界环境的感知能力，即具有知觉系

有的一种特质。对于人类来说，认知心理学认为，知觉指的是人们对来 自周围环境的感觉刺激进行辨别、组织和理解的一系列加工⑵。统。本文提出了有知觉的建筑这一概念，从知觉的“五感”出发，分析 了一个如同生命体的建筑可以从哪些方面来建立其知觉系统，同时结合 当前的一些前沿研究实例和笔者自己所参与进行的设计案例，进而探讨 各种知觉渠道建立的技术方法以及其在建筑设计中的应用途径。文章最 后分析了建筑建立知觉系统的意义和在此基础上未来建筑发展方向的可 能性。关键词：住区、知觉渠道、传感技术、生命体、智能、动态知觉包含两个层面，第一个层面是感觉层面，即通过感觉器官对外部环 境的信息逬行获取，完成信息从外部客体到主体内部的信息映射；第二

个层面是认知层面，即将第一个层面获取到的感觉信息通过大脑进行分 析处理形成能够使主体认知理解的有意义的信号或直观形象。针对于第 一个层面，可以认为有机体即生命体都具有感觉的能力，它们都可以通

过自身的器官或者组织提取到外部环境的某些信息，而这些信息可能是

杂乱的、无序的；针对于第二个层面，则要求有机体需具备神经中枢， 可以将第一个层面中所获取的混乱的信息进行处理分析，提取有用信

息，忽略无用信息，并将这些信息与过往认知经验建立联系和对应，分

Abstract: Building a living-like building has been the architect's

析转译成为能够被主体理解的具体信号，并产生能够进一步影响到个体

appeal, and a living building should have the ability to perceive

the external environment, that is, the system of perception.

动作行为的可能。This paper proposes a concept of Sensate Architecture. Start­2、建筑的知觉古往今来，认为建筑应该具有生命的建筑理论不计其数。赖特认为建筑 应该是有机的，是具有生命的，与自然融为一体的活的建筑；新陈代谢

ing from the ufive senses\" of perception, it analyzes the pos­

sible sen sate aspects of a living-like building could establish,

and explores the technical ways and methods of establishing

various sensory channels for building. Finally, the paper ana­lyzes the significanee of building a perception system and the

派则引用了生物学的名词“新陈代谢”来直观地强调自己关于建筑应该 是一个生命体的观点；阿基格拉姆的行走城市将建筑设计成了一个如 生物般活动的有机体。20世纪60年代末，伴随着控制论的兴起，以戈 登•帕斯科（Gordon Pask）为代表的科学家提出应该将互动技术应 用到建筑设计中，为建筑增加如同人类的神经系统的“感知一分析一行

potential development of future architecture.Keywords: community design, perception channels, sensing

为”的控制系统，进而将建筑变成一个真正的可以认知、可以思考、可

technology, living-Like building, intelligence, dynamic一、知觉与建筑的知觉以自主反应的活的建筑。而要让建筑成为一个活的如同生命体一般的建

筑，则首先需要为建筑构建知觉系统，让建筑能够充分地对周围的环境 进行了解。4、知觉知觉这个概念对于大多数人来讲并不陌生，以意大利哲学家特勒肖为代

如同生物的知觉系统一样，建筑的知觉可以定义为建筑对来自周围环境

表的“物活论”认为，一切物质都有生命及感知能力；莱布尼兹的单子 论认为世界万物皆由单子组成，而单子是精神的能动实体，每个单子都

的感觉刺激信息的进一步辨别、组织和理解的一系列加工过程。建筑的 知觉系统的建立可以分为两个部分。首先，建筑需要先具备能够感觉信 息的能力，即通过“感官”获取到周围环境状态的物理信息；其次，建

自身具有无意识的知觉但从科学上来讲，知觉是高级有机生物所具

117住区研究 I□匚DC STUDIES 柱叵筑需要具备认知信息的能力，可以将感觉到的环境物理信息转译成能够

1） 环境三维信息的感知环境三维信息的感知主要指的是对静态的物体的物理信息的获取和分 析。对于建筑来讲，哪怕是单一维度的视觉信息感知都可以帮助建筑获 取到大量的信息。例如，在建筑上植入一个单维度的光线传感器，传感

被建筑所理解并对建筑的行为起影响作用的具体的有意义的信号，为建 筑形成面向于环境的行为能力提供基础。为了实现知觉系统的第一步，即感觉部分，则需要为建筑建立\"感觉器 官”，即知觉渠道。正如梅洛•庞蒂在知觉现象学中对于身体的强调，

器虽然只能传回光线强度的数值，但是，通过对比这些数值与建筑设计

规范中的标准照度值，建筑就可以自主地知道当前室内环境是否符合使

建筑知觉系统的建立也需要强调建筑自身知觉渠道的建立使其完成对于

用者工作的需求。而当布置成光线传感器矩阵的时候，建筑就会具备了

周围环境信息的获取。如今，伴随着传感技术及物联网技术的普及，建 筑可以通过不同种类的传感器而形成知觉渠道，进而完成对周围环境信 息的初步获取。而知觉系统的第二步，即认知部分的实现，则需要为建 筑构筑神经中枢系统，形成建筑的\"大脑”，让建筑能够从获取到的各 种信息中分析出自己认识的或能为自己所用的信号，进而作为下一步建

如昆虫的复眼一般的视觉能力，可以将多个传感器的信息汇总成一个类 似于灰度图像的光线阵列图像进而通过低精度图像识别的方法判断岀环 境中各个物体的边界，物体的远近甚至物体的种类。事实上，建筑的视觉系统可以涵盖的范围要远远大于人类的视觉系统。

筑的行为产生的基础及依据。过去，一个作为神经中枢使用的中央控制

例如，建筑不仅能“看”到人们可以看到的可见光，还可以“看”到红 外线、紫外线等。器费用较为昂贵且体积较大，而如今，随着信息技术、嵌入式技术及云 计算的发展，控制器的价格已低至几十块钱，体积已缩小到如硬帀一 般。信息及数据的处理也不再需要本地进行，而是可以借助云端来实 现，实现本地硬件的轻型化处理。低门槛、低成本、低耗能的电子芯片

清华大学建筑学院互动设计课程中的学生作业“Ca-Fi装置设计”（图

1 ）中，采用了基于红外线的传感器作为装置的视觉渠道。该设计基于

海德格尔“空间”和“存在”的辩证关系，设计者认为只有空间在被人

使得建筑可以快速高效地完成对传感器捕捉到的环境信息的处理，并将 这些信息转换成为可以被建筑所理解及使用的信号，为建筑产生如\"生

使用的时候，空间才应该存在，才具有意义。设计中，建筑空间在无人 使用的时候会被一群机械生物所充满，而当有人岀现的时候，生物会自

命体” 一般的自主行为提供基础。动为人们让岀一定的活动空间供人们使用，从而实现生物和人们共同居

二、建筑知觉系统的构成根据詹姆斯•吉布森（James Gibson ）在《The Senses Consid-

住的平衡生态模式。在生物动态行为的过程中，机械生物需要探测四周

是否有人出现，还需要避免与人和其它机械生物群体的相撞。ered as Perceptual Systems》一书中对于知觉系统分类方法，人类

的知觉系统可以分成视觉系统、听觉系统、触觉系统'嗅觉-味觉系统

该装置选取了红外线热释电传感器、红外测距传感器作为其主要的感知 模块，即装置的视觉渠道。红外线热释电传感器可以搜集到周围环境的

及方位系统。不同的知觉系统依靠不同的知觉渠道产生，如视觉是依靠

眼睛，听觉是依靠耳朵等。同时，不同的知觉系统又会相互影响，相互

红外线信号，同时，根据人会产生红外线的原理，当红外线热释传感 器探测到周围环境中的红外线状态属于温体辐射区（即物体温度在40 摄氏度）时，传感器便会返回数字信号1,即表示有人出现在传感器所

辅证，以产生一种综合的知觉来辩证地完成对一个事物的认知。如果仅 仅依靠单个知觉系统的信息分析，人难免会如盲人摸象一般产生对事物

的认知偏差。感应的范围里。红外测距传感器则由一个红外发射器和一个红外接收器

组成，红外发射器发岀红外线，遇到物体障碍，红外线被反射回来由红

基于此，一个建筑知觉系统也同样需要构建以上五个系统。建筑需要从

外接收器所接收。通过计算从发射红外线到接收返回红外线的时间差可

这五个知觉系统共同获取周围的环境信息，以使得建筑可以更加清晰地 了解周围环境的状况。以知道障碍物与红外测距传感器之间的距离。将红外线热释传感器与红

外测距传感器固定在一起，再放置在舵机上，舵机按一定固有频率快速 左右转动，当红外线热释传感器返回有人的信号的时候，装置记录当时

1、视觉系统视觉系统在人的知觉系统中占据着绝对主导的地位，视觉系统所产生的

舵机的角度和红外测距传感器测岀的距离值，便可以对人的空间位置进 行精准定位。而当红外线热释传感器返回无人的信号时，装置根据红外 测距传感器返回的距离值可以判断出其距离非人类障碍物的远近情况。

信息量也远远多于其它知觉系统的信息量。对于人而言，视觉系统是基 于眼睛这个视觉渠道，并结合大脑对视觉图像的分析产生的；而对于建

同时，根据短时间内连续返回的舵机角度值和红外测距传感器距离值情 况，装置还可以判断出障碍物的体积大小等信息。通过对障碍物的性质 （是否是人）、障碍物的体积、障碍物的距离等不同情况的分析，装置

筑而言，视觉系统可以通过诸如光线感应器、深度感应器、摄像头等多 种多样的感应器形成的视觉渠道，并结合相应的算法对感应器所获取的

信息进行分析处理产生。通过视觉系统，建筑可以完成对于环境的三维 信息的感知（如光线、颜色、深度等直观的图像信息），对于环境时间

可以在此基础上产生岀不同的动作行为，如向人靠近，与物远离等。维度动作的感知（如移动、变形、动作等错位信息）以及对环境抽象信 息的感知（如分析出环境中物体的种类、名称、人的情绪等与历史经验

2） 环境时间维度动作的感知环境时间维度动作的感知主要指的是对动态的物体的形状、位置等变化 的感知。正如青蛙只能看到动态的物体，建筑也可以有选择地只是注意相对应的信息）。口匚住区研究DC STUDIES118

Third-Generation・功能说明：1•与人运动过趨中保持不相!f.2. 可以根据人的行为控制气球上下穆动.3 可以＜［平面¢8定范38内活动。4. 可以根8J人的冇为安京力光IC色。5 小 够互fflSiH.1 Ca-Fi互动建筑装置设计（图片来源：学生作业设计学生：张泽龙、白宇清、林璐；指导老师：徐卫国、刘洁）到环境中的动态信息。利用如摄像头之类的图像传感器对环境进行定 取到使用者的肢体关节信息。通过分析手指各个关节的相对位置可以 获知手是张开的状态还是握拳的状态。通过计算多个不同时间点手的位 置的变化，可以计算出手的移动速度，进而分析出手是在缓慢地抚摸还

频次图像捕捉，并将多次图像进行对比，可以准确分析岀环境中是否有

物体进行移动以及移动物体的属性。例如清华互动设计课程中的学生作

业“Keywin建筑装置设计”选择了对人眼球移动的动作捕捉作为装置 设计的动态行为激发元素。装置从建筑中窗户作为室外环境与室内环境

是快速地抓握。同时，根据现实中人们与猫进行交互过程中手的动作状 态，在设计中，不同的手势动作又被赋予了不同的意义（例如，手张开

沟通桥梁的意义出发，通过为窗户设计动态的窗棱进而试图解决中国传 统窗户中窗棱的图案化设计与窗景欣赏之间的矛盾问题（图2） o并缓慢地移动代表了轻抚的动作），进而根据手势的不同，装置会产生

如猫一般的不同的行为反应（例如，轻抚会激发装置小幅度的缓慢摆动

动作，以体现出“撒娇”的行为状态）。装置通过与参与者进行多种多

该装置选择了眼动仪作为具有视觉渠道作用的感知模块。眼动仪会预先 记录使用者看向某些固定位置时瞳孔的位置，虹膜的角度等信息，再通

样的行为互动，可以帮助参与者释放压力、获取心理的慰藉，而建筑因

此也变成了一个具有心理治疗功能的空间。过观察瞳孔的位置移动情况，虹膜的角度变化情况，推算出使用者视线

的移动方向和移动距离，进而实时地分析出使用者的视线聚焦点位置。

3）环境抽象信息的感知对环境抽象信息的视觉感知所包含的范围很广，仅仅对人面貌图像的视 觉感知就包括了对人相貌颜值的感知、年龄的感知、情绪的感知以及结 合记忆的面容相似度的感知等。这种抽象信息的感知是建立在对于直观 图像物理信息经验分析基础之上的。例如，在对于人情绪的分析中，计 算机通过对数以万计的不同情绪的人脸图片进行学习，进而分析出不

然后，通过将这些信息与实体窗户装置进行拓扑映射，便可以分析出人

的视线所集中在窗户的区域位置。当人的眼球一直保持在一个位置，产

生某一区域位置的视觉凝视的时候，装置便会认为使用者有望向窗外风 景的需求，窗户该区域的窗棱会自动扭转由传统的冰裂纹转化成矩形窗

棱，为人提供观景的视觉通道。而在这种语境下，窗户不只扮演了传递 风景的工具的角色，也扮演了风景本身。同情绪状态下图片中每一个像素的RGB值的排列规律，进而可以判断 出摄像头中人的情绪状态。如今，伴随着图像识别技术云服务应用的普

除了对人体某T寺定器官的感知之外，借助特定的传感器，建筑还可以完 及，建筑空间也可以便捷快速地借助云计算完成对空间中的使用者的抽 象信息的视觉感知。成对人肢体动作的諛。清华互动设计的学生作业“Pet Your Mind建筑 装置设计”采用Kinect作为主要的动作捕捉视觉传感器。该设计针对当代 社会年轻人压力大，经常需要靠“擔猫”进行情绪宣泄的现象，将建筑空

例如，清华大学建筑学院参数化工作营互动装置设计作品“Flipped建

间的墙体设置成一面类似于猫毛的苗墙” o结合人们“擔猫”时猫的 筑装置设计”（图4 ）便采用了人脸识别和情绪识别技术来实现对使用 者的个性化服务。首先，装置通过摄像头作为视觉渠道实时地抓取记录

反应，墙体被赋予诸如“亲近”、“躲避”、“撒娇”、“炸毛”等多种 行为状态以模仿猫与人交流时的动作特点（图3）。建筑空间的照片作为基础信息，并将这些照片上传到云服务器。通过云 服务器对照片进行人脸识别，装置可以精确分析出建筑空间中是否有

在设计的实现过程中，首先，装置利用Kinect传感器作为视觉渠道获

人。其次，云服务器会将具有人脸的图像与服务器中储存的用户信息图119住区研究 口匚DC STUDIES2 Keywin互动建筑装置设计（图片来源：学生作业 设计学生：吴承霖、徐达；指导老师：徐卫国、刘洁、罗丹）3 Pet Your Mind互动建筑装置设计（图片来源：学生作业 设计学生：童皑爽、尤晓慧、刘徽建；指导老师：徐卫国、刘洁）像依次进行对比，从而分析出这个人是哪一个用户。得到用户信息之 后，建筑空间便可以根据以前储存的用户的资料情况个性化地与用户打

设计中，装置采用了音频传感器作为听觉渠道。通过两个小型麦克风获

取环境中的音乐的信息，并经由分频器将音乐分离成从到高七个音频

招呼进行交流，让参与者感受到建筑空间的亲近和关怀。同时，云服务 频率维度的音强值。通过分析不同频率中音强值的大小变化，可以判断

器还会对具有人脸的图像进行情绪识别，进而分析岀用户的情绪状态， 并根据色彩心理学原理来改变装置空间的光环境颜色，为参与者营造适

出音乐的节奏（按照低频音强大小变化）、节拍、音调等。同时，各个 频率的音强值会对应到装置中空气肌肉的动态效果之中（例如当出现低 音频大音强的低重音时，空气肌肉会发生大幅度扭转等），进而让建筑 空间屋顶上的空气肌肉可以随着音乐的旋律舞动，为建筑空间营造一种

宜的环境氛围，调节情绪状态。除此之外，云服务器还会分析图像中有

没有可以被识别的手势，当使用者打出表达爱心的手势的时候，装置会 自动在墙面上拼贴岀心形的图案，对使用者的爱意进行回应，而使用者

跟随音乐舞动的动态氛围空间。也会因此感受到建筑自己的关注。除了这种传统的人们所常见的声音感知之外，建筑还可以接收人们所无

2、听觉系统听觉系统的产生是由于作为听觉渠道的耳蜗接收到空气中的声波振动进

法获取的声音的物理信息，如超声波。正如蝙蝠可以通过超声波精确定 位物体一样，通过两个不同位置的超声波传感器返回的距离数据就可以

而刺激听觉细胞形成的。根据声波振动的频率、强度等不同，声音也会 根据三角形原理精确定位出一个物体的位置、方向及速度。因此而具备不同的特征，形成不同的声调甚至语言，并产生不同的意 义。建筑听觉系统的建立可以分成对于声音物理信息的感知和对于语言 信息的感知两大类。在清华学生的互动设计作业“Kinetair建筑装置设计”（图6 ）中便采

用了超声波传感器作为装置的听觉渠道。装置被设计成一个可以三维交 错旋转的楼梯，楼梯的每一个梯板上都布置了一个超声波传感器。传感

1 ）声音物理信息的感知声音本身会带有多种多样的信息，如音频、音强、节奏等。在清华的互 动设计课程中，“Klyntmr955建筑装置设计”（图5）便采用了声音作 为设计的主要交互元素。该设计是从流浪歌手舞台缺失的角度出发，希

器通过计算其发射超声波和接收到的超声波之间的时间差而得到障碍物

与其的距离。同时，根据多个超声波传感器所监测到的不同时刻下的距 离信息，可以分析出在楼梯上行走的人的行走方向以及行走速度，进而

保证将下一刻可能出现人的梯板自动转成水平位置，使得装置可以在不 影响楼梯功能使用的同时展现出楼梯动态韵律的样貌。望可以通过对歌手演奏曲目的感知，自动形成具有节奏韵律的舞蹈般的

建筑空间，形成建筑空间为之伴舞的感觉。口匸住区研究DC STUDIES120

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4互动建筑装置Flipped知觉渠道构成（图片来源：徐清清绘制清华大学建筑学院参数化非线性建筑研习班AI+AR&VR组，指导老师：刘洁、罗丹）5互动建筑装置Klyntar955（图片来源：学生作业 设计学生：吴冠毅、林源圣、苏彦杰、杨宇琪；扌旨导老师：徐卫国、刘洁）2）语言信息的感知语言的表达和理解能力可以看做是人类所特有的一种知觉能力。由于文

绪是积极的还是消极的，并因此影响到建筑环境照明的颜色（图7 ）, 例如当装置听到空间中有人情绪积极地表达爰意的时候，环境光会变成

字在拼读的时候会产生固定的声波频谱，因此通过监控环境中声音的音 频变化情况便可准确获知语言所表达的内容。目前，随着自然语言处理 技术的进步以及循环神经网络（RNN ）算法的应用，计算机可以轻松

粉色；当空间中有人吵架的时候，环境光会变成蓝色等。通过语言感知 系统的建立，可以让人们更直观地与建筑产生情绪的交互，让建筑显得

更亲切。地通过一段声音的录音分析出使用者所表达的语言的意义。语言可以让

使用者能够更直观更快速地表达意愿，因此让建筑具备语言信息感知的 能力，可以帮助建筑能够高效地获取到环境中人们的想法、要求、情绪 和氛围，并为行动不便的人提供对建筑空间控制的便利性。3、触觉系统触觉系统的产生是由于生物的外表皮组织或者肌肉关节受到了挤压变形 的刺激，进而产生的一种建立在组织物理位移基础之上的知觉系统。触 觉是人们感受外界事物的最直接的知觉途径，其可以完成对于肌理的认

同样在互动装置Flipped的设计当中，装置被植入了语言感知系统。首

知、对形状大小的认知等。建筑空间可以通过压力、压强、电容、电阻 等物理技术来建立其直接触觉系统，也可以通过温度、湿度、气压、电

先，装置会通过麦克风作为听觉渠道，实时地对建筑空间中的声音进行

声音采集。当声音的响度突然高于环境音量时，计算机会自动进行声音 录制，并将记录的声音上传到云服务器。云服务器通过语义分析的技术

磁等建立间接触觉系统。分析出这段声音中人们说的话的含义，并通过智能问答机器系统自动生

1 ）直接触觉系统直接触觉系统建立在人与建筑实体部分之间的直接接触上，通常是因为 物理变形导致的电流改变而使得建筑感知到环境中产生的触摸行为。广

成合适的回答或者通过关键词搜索方法自动执行人们所提出的要求和命

令（例如，控制装置中座椅的开启和关闭）。语言感知系统不只体现在 对语言语义的理解上，还体现在对语言的语气色彩分析上。装置通过云

泛意义上讲，灯的开关、空调的开关都可以算作是建筑空间触觉系统的

服务器将收录的声音进行音调和音色的识别，进而分析出讲话的人的情 感受器。除此之外，通过在建筑的各个表面布置诸如压力传感器一类的121住区研究 口匸DC STUDIES6互动建筑装置Kinetair（图片来源：学生作业 设计学生：马宏涛、唐宁；指导老师：徐卫国、刘洁、罗丹）7 Flipped装置通过感应对话的情绪色彩改变颜色（图片来源：作者自摄）触觉传感器，可以根据压力数值的大小帮助建筑分析岀空间中人的数量 墙壁上各个节点的电流及磁场的强度值，进而可以推断出墙壁前人们的 具体行为姿态以及人们在墙体围合空间内的电子设备使用情况，使看似

及状态。平常的墙壁变成一面多维度感应墙。清华互动设计课程作业“叶-包裹-编织”（图8）是一组为人们提供休

闲娱乐空间的城市家具装置设计。该设计中，装置座椅部分的压力传感 器被作为装置的触觉渠道。传感器时刻回传给中央处理器座椅表面的压

4、嗅觉-味觉系统人们的嗅觉和味觉的产生通常是由于鼻腔和口腔对外来物质进行尝试

力值。当压力值突然大幅度上升时，座椅便会认为有人坐在了座椅上， 这时，装置的顶端如同枝叶的部分便会自动垂下，卷曲形成可以遮阳的

后，通过体液内的多种蛋白质与物质中的化学物质进行反应进而刺激脑 神经对这项物质所具有的特殊味道的形成印象。由于嗅觉和味觉系统的

半围合私密空间。同时，压力传感器还可以通过分析所监测的压力值的 化学反应原理并无太大差别，对建筑来讲，建筑的嗅觉和味觉系统可以

大小判断出椅子使用者的体型大小，进而可以调节枝叶的卷曲幅度，为 统一概括为气味系统。人们提供大小适宜的半围合空间。目前，建筑中常用的气味感觉系统多是从安全层面岀发来感知有害气体

2）间接触觉系统我们在日常生活中当靠近某些物体的时候，就算没有触碰到，也会感觉

（如煤气，天然气等）的泄露问题，但事实上，建筑可以培养的嗅觉-

味觉感知系统可以比当前丰富的多。在实际应用过程中，含有多种化 学反应剂阵列的试剂盒会被放置在建筑室内作为嗅觉-味觉渠道。当空

这个物体的存在和性质，例如火焰、喷泉，我们只要近距离接触就能感 受到热度、湿度等。这种近场的接触虽然不是与物体的直接接触，但是

气中影响气味的某些化学元素与试剂盒中的反应剂进行反应时，试剂 盒通过监测试剂盒中不同试剂的化学反应情况，进而分析出空气中气 味的主要化学元素，判断出气味的属性。在加州大学尔湾分校所进行

却通过物体周围的气流对流接触到我们的肌肤，进而感觉到物体的特有

物理性质。这种间接的触觉系统同样可以被建筑所采纳，如感受风力的

大小，感受温度的高低，感受磁场的强弱等。例如卡耐基梅隆大学与迪 士尼匹兹堡研究中心联合进行的“感知墙壁W3II++”设计研究⑶（图9 ）中，研究者在墙壁涂料面层之下刷涂导电涂料和平铺导线网形成复合

的wuSmell电子鼻”⑷硏究中，通过类似的手法可以辨别出桌子上的 液体究竟是哪一种饮品（牛奶、西瓜汁、可乐等）。这种对于气味的精 确分析技术可以帮助建筑更好地理解建筑空间中的状况进而产生具有特

面层作为建筑的触觉渠道，再通过对墙壁各处电流及磁场的监控，分析 色的沉浸式空间。□C 住区研究柱区 DC STUDIES1228叶-包裹-编织互动装置（图片来源：学生作业 设计学生：程瑜飞、王鹏、陈文清；指导老师：徐卫国、刘洁、罗丹）C6 6

♦ 4唇如ZZ F2 Tail4 6 *laiotoooeoooioi111oeoi11ooeoigi 1111ID:0xF1C29 Wall++感知墙壁(图片来源：Zhang, 丫.，et al., Wall++: Room-Scale Interactive and Context-Aware Sensing )事实上，这种气味的感知不但可以实现对特殊气味的感知，还可以实

BenchMark11 （图10 ）是一系列富有传感器的椅子集群，每个椅子上

配备了GPS传感器、三轴加速传感器作为椅子的方位知觉渠道。椅子 可以根据GPS返回的数据获取到自身在地球上的位置，还可以通过三 轴加速传感器在XYZ轴上的加速度值判断出这个椅子的倾斜角度、运

现对人的情绪或健康的感知判断。人们的身体本身在时时刻刻地分泌

着信息素（又叫费洛蒙），而信息素的本质就是化学分子。现实中，

人们大多能够感觉到信息素的影响，但是却无法对信息素有所认知。

未来可能通过构建信息素感知渠道，完成对空气中弥漫的信息素的分 析，从而帮助建筑通过信息素的成分了解到人的身体健康、情绪等状 况，进而帮助建筑空间针对于空间使用者的不同身体生理状况作出相

动方向、旋转角度等信息。通过对比不同时刻传感器返回的信息情况，

可以了解到椅子在一段时间区间内的使用状况。同时，结合多个椅子的 方位系统情况还可以分析出不同的椅子之间的聚集情况，进而分析出人

应的举措。例如，伦敦嗅觉感知设计实验室根据人的不同身体状况， 向空气中释放某些特殊的香味分子，这些香味分子可以通过刺激人类 大脑神经以控制心情，在一走程度上达到预防和治疗如抑郁等轻度精

群对空间的使用状态。三、建筑知觉系统的意义建筑通过建立基于多种知觉渠道的知觉系统，可以使建筑能够充分、全 面、多维度地对建筑内部空间及外部环境进行了解，为未来的建筑发展

神疾病的效果。5、方位系统生物除了五官可以产生知觉之外，还会有类似于方向感、平衡感等知 觉。动物的这些知觉是通过内耳迷路中的前庭器官进行感知的，经过

提供更多的可能性。总体来讲，建筑知觉系统的建立的意义包含但不止 于以下几点：大脑分析，得到速度、加速度以及与地球引力方向的相对关系等信

1、建筑知觉系统所产生的空间数据将有利于建筑师对空间进行细致的

了解。首先，很多建筑在建成之后并没有进行使用后评估，建筑运维状 况中岀现的问题无法及时地发现及改正，使得建筑师再设计类似建筑的

息，进而形成对自我的空间定位。针对建筑自身方位状态的感知，除了现在已经成熟的对高层水平偏移 时候并不能规避掉以前建筑设计过程中存在的问题。其次，虽然建筑师

量的检测之外，还可以感知建筑中各个构件的方位及构件之间的相对 方位。例如麻省理工学院Civic Data Design Lmb设计的“城市家具

在进行新建筑的设计或旧建筑的改造设计的时候通常会选择建立电脑数

字模型进行各种模拟分析，将模拟产生的数据作为设计的依据，然而事123住区研究 口匸DC STUDIES亠，564 ***•**■•・・••》I 36««^A 96 —■woo >roo troo voo woo «*00 woo iroo roo woe 30*00 irooO O :、O * ：＞ 0 ：I： ：!： ：I： ：l：Partly Cloudy10 BenchMark城市家具使用情况分析（图片来源：BenchMark研究报告，Sarah Williams提供）实上，模拟产生的数据并不一定准确，有的甚至相差甚远。针对于以 疗等），在自动判断出使用者有潜在的健康问题的时候及时在使用者无

上两个问题，建筑应该在设计之前先在场地进行知觉系统的初步搭建， 提取到场地的真实数据信息来作为设计的依据；然后建筑在建造过程中

意识的状况下，为使用者提供相应的环境治疗，进而减少疾病的产生概 率，使建筑变成一个健康的建筑。进行知觉系统的正式搭建，并在建成后不断地根据建筑的知觉系统返回 的信息对建筑的局部进行改建更新，以及对知觉系统的再次完善。结合 建筑的知觉系统的建立，未来的建筑将会是一个时刻在变化，时刻在进

4、建筑的知觉系统的建立带来了建筑与人之间主客体的关系变化。过

去传统建筑学中人作为主体，建筑作为客体，人被迫要适应建筑所提供

化，时刻在革新的，全民在无意识状态下参与设计的动态建筑。的环境空间；而建筑建立了知觉系统之后，建筑变成主体，人变成客

体，建筑会主动地去适应人的行为活动，进而给予人的行为活动更大的

2、 建筑知觉系统的建立将有助于建筑的能源节约。目前建筑在设计的

时候都是按照需要空间和能源的最大值或者最不利值来进行设计，而这

自由度。建筑与人之间相互感知的动态平衡模式可以帮助建筑在多次环 境对自身的刺激过程中逐渐形成更有利于人们居住的物理环境。恰恰就造成了建筑运维阶段时能源的浪费。例如办公建筑中不同时间段

会议室的空置、住宅建筑卧室占用时起居室的空置等都在不同程度上造 成了空间的浪费；建筑照明系统与建筑遮阳系统同时开启、建筑采暖及

参考文献制冷系统全时段全空间的运行均造成了建筑能源上的浪费等。针对以上

[1] Leibni乙 G.W., G.W. Leibniz, and N. Rescher, G.W. Leibniz's Monadology :

两个问题，通过建筑知觉系统的建立，可以精确获知建筑空间的使用状

an edition for students. 1991, Pittsburgh, Pa.: University of Pittsburgh Press, vii, 323 p.况，进而自动完成空间的自主调配重组以及建筑设备系统的自动调节， 进而帮助建筑节约不必要浪费的能源。⑵ Sternberg, R.J., Cognitive psychology. 2nd ed. 1999, Fort Worth: Harcourt

Brace College Publishers, xxiii, 584 p.[3] Zhang, 丫., et al., Wall++: Room-Scale Interactive and Context-Aware3、 建筑知觉系统的建立将有助于建筑形成更为友好、亲切、治愈的动

态空间。建筑不同于其它物体，它可以为人们提供一个沉浸式的环境空 间。人每天都会有大于三分之二的时间生活在建筑空间内，因此建筑空

Sensing, in Proceedings of the 2018 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems. 2018, ACM: Montreal QC, Canada, p. 1-15.[4] Hirano, S.H., et al., uSmell: exploring the potential for gas sensors to classify

odors in ubicomp applications relative to airflow and distance. 2015.19(1): p. 189-202.间是否优良直接影响到人们的身心健康。为建筑建立知觉系统可以帮助 建筑了解使用者的健康状况及各种需求，从而能够为使用者提供更为舒

适、更为人性化的动态空间形态和环境状态。同时，伴随着社会节奏的 加快，人们精神上或者心理上的疾病越来越多，建筑空间通过结合某些

疾病（如心理疾病）的治疗手法（如光环境治疗、语言治疗、气味治