Управление архитектурой при помощи мысли – уже не утопия

Интерфейс управления компьютером при помощи мысли рано или поздно найдет применение в архитектуре.

Автор статьи – Блейн Броунелл, архитектор и исследователь материалов (Американский институт архитектуры). Автор трех книг о трансматериальности (2006, 2008, 2011 гг.), директор последипломного образования (аспирантуры) в школе архитектуры в Университете Миннесоты (США).

Уильям Гибсон в романе «Нейромант» (1984) предвидел мир будущего, управляемый кибернетически усовершенствованными наемниками. Его персонажи используют мощности цифровых сетей, чтобы присоединяться к некой «матрице» при помощи имплантированных в голову электродов. Смелые видения Гибсона породили жанр киберпанка и оказали большое влияние на ряд фильмов-антиутопий вроде «Матрицы» и «Джонни Мнемоник». Как бы то ни было, эти безрадостные картины будущего имеют мало общего с реалиями современного общества, где мозговые компьютеры уже давно не фантастика. Более того, сегодня их активно используют для решения многих задач.

В частности, электроэнцефалографические (ЭЭГ) устройства измеряют электрическую активность мозга на основе тока, бегущего по нейронам. Впервые протестированные на животных в конце XIX века, ЭЭГ сегодня стали обыденностью в исследованиях эпилепсии и мозговых опухолей. Совсем недавно такие компании, как NeuroSky и Emotiv сделали эту технологию доступной для потребителей. К счастью для юзеров, эти устройства измеряют активность мозга без каких-либо имплантатов.

Коммерческая доступность интерфейсов ЭЭГ обозначила переход от исключительно клинического их использования к применению технологии в других областях, включая дизайн. Например, проект художника и музыканта Андреаса Борга Alhambra Mandala interface позволил простым пользователям создавать графические орнаменты при помощи собственных мозговых волн. Исследователи Университета искусств и промышленного дизайна в Линце (Австрия) в своем проекте Trataka смогли добиться управления огнем при помощи мысли. Команда исследователей National Instruments продемонстрировала способность управления мобильными роботами при помощи мозговых волн. Cloud Lab при Школе архитектуры и городского планирования (GSAPP) Колумбийского университета (Нью-Йорк, США) под руководством профессоров Тору Хасегавы и Марка Коллинза регулярно используют технологию ЭЭГ в своих исследованиях по решению проблем пространства и экологического картрирования, называя это «взломом мозга».

На «Национальной конференции для начинающих дизайнеров» 2015 года в Университете Хьюстона (Техас, США) профессора университетского Колледжа архитектуры Хайнс Мэг Джексон и Майкл Гонсалес представили свои интригующие опыты по применению ЭЭГ-технологии для управления архитектурными интерфейсами. В докладе «Прототипы + ремесло: гибридный подход к интерактивному дизайну для начинающих» исследователи описали дизайн и конструкцию ряда разнообразных интерактивных интерфейсов, созданных их студентами. С помощью так называемого «Проекта Мысленного Манипулятора» (Mind Manipulator project) небольшая группа студентов создала динамические архитектурные поверхности, которые меняют свою форму в зависимости от активности мозга личности, взаимодействующей с ними. Проект стал продолжением дипломной работы Гонсалеса в GSAPP, где он научался манипулировать виртуальными геометрическими формами и физическими прототипами при помощи технологии ЭЭГ. Исследование Джексон и Гонсалеса, посвященное «Проекту Мысленного Манипулятора», раскрывает подробности практического использования ЭЭГ-технологии в архитектуре.

Для начала студенты разработали простые реагирующие прототипы при помощи микроконтроллера Arduino. Практические занятия были необходимы для того, чтобы учащиеся лучше усвоили фундаментальные принципы зондирования, контроля и ответной реакции и в дальнейшем смогли перейти к более сложным стратегиям взаимодействия и механики. Ранние прототипы, называемые марионеточными моделями, позволили студентам изучить принципы механики и материальности, прежде чем перейти к сенсорным технологиям поиска и устранения неисправностей. После студенты создали архитектурные панели, взяв за основу принципы работы с жидким бетоном при использовании тканых форм. Панели состоят из эластичной ткани с сетчатой структурой. Варьируя натяжение нитей, студенты смогли изменять геометрию поверхности, выявляя скрытый под тканью волнообразный рельеф, который предварительно был вырезан фрезерным станком с числовым программным управлением.


Компонент сетки, полученный в результате процесса паттеринга. Мэг Джексон, Майкл Гонзалес и Эрик Арнольд


Деревянная панель, на которую надевается эластичная ткань. Мэг Джексон, Майкл Гонзалес и Эрик Арнольд

Студенты должны были построить систему, связывающую мозг пользователя и окружающую физическую среду. Мэг Джексон и Майкл Гонсалес обнаружили, что получившиеся панели концептуально соответствуют электроэнцефалограмме, которая фиксирует сосредоточенное и медитативное состояние ума. Студенты использовали прибор Mindset компании NeuroSky, который связывается с компьютером посредством Bluetooth. Профессора Джексон и Гонсалес разработали программу под названием Nematode, позволяющую Mindset обмениваться информацией с программой Grasshopper, которая, в свою очередь, посылает сигналы на сервоприводы, подсоединенные к панели.

«После серии интерактивных тренировок и построения физических моделей команда смогла настроить свои прототипы таким образом, чтобы взаимодействие между умственной активностью и сервоприводом, контролирующим напряжение ткани, было плавным, – рассказывает Мэг Джексон. – Когда подопытный входит в состояние сосредоточенности, то привод натягивает ткань, обнажая скрытый под ней рельеф. Чем более сосредоточен участник, тем отчетливее проступает рельеф. И, наоборот, как только участник эксперимента расслабляется, натяжение ослабевает, и ткань возвращается в первоначальное состояние».


Mindset с готовой панелью, разработанной студентами

Кроме того, в ходе продолжительной работы с прибором Mindset студенты должны были натренировать свой ум так, чтобы достигать резко напряженного и расслабленного состояний ума. Они выяснили, например, что концентрация на узорах позволяет достичь повышенного внимания, а вот прийти в состояние полного спокойствия было куда сложнее. «Между психическими состояниями существует перепад, – рассказывает профессор Джексон. – Нелегко было соотнести их с числовыми значениями. Наша команда должна была обсудить фактические данные, их перевод в числовые значения и тончайшие переходы между психическими состояниями».

То, что студенты смогли повлиять на трансформирующиеся архитектурные панели одной силой мысли, действительно поражает; и одновременно встает вопрос о будущем использовании ЭЭГ-технологии в проектировании, строительстве и эксплуатации здания.
Например, архитекторы могли бы проверять итерации (рабочие циклы) параметрического дизайна в физических моделях, даже во время встреч с клиентами, без непосредственного обращения к моделям.
Подрядчики смогли бы работать с материалами и управлять монтажными работами на стройплощадке, находясь на безопасном расстоянии от нее, особенно когда речь идет об опасных для жизни условиях. Оболочки зданий можно было бы спроектировать так, чтобы они взаимодействовали с общим настроением людей, находящимся в них, становясь более активными днем и умиротворяющими в часы отдыха.

Несмотря на многообещающий характер этих идей, правда, еще далеких от реализации, профессора Джексон и Гонсалес продемонстрировали наиболее вдохновляющий момент использования ЭЭГ-технологии в архитектуре. Один из студентов в исследовательской группе имеет ограничения физических возможностей: он прикован к инвалидной коляске и едва способен пошевелить рукой, чтобы двигать компьютерную мышь. Управляемая мыслью архитектурная панель позволила ему испытать недостижимое другими средствами чувство взаимодействия с окружающей средой.

Такие технологии как ЭЭГ демонстрируют очевидный потенциал, вооружая пользователей средством преодоления своих физических ограничений во взаимоотношении с архитектурой – например, при открывании дверей и окон, управлении лифтами или движущимися дорожками одной только силой мысли. Такое видение предполагает, что интрефейсы, управляемые мозгом, совсем не обязательно приведут нас к плачевным последствиям, предсказанным авторами антиутопий. В действительности «Проект Мысленного Манипулятора» показал нам, что реальность может быть не только более странной, чем вымысел, но и более яркой.