《超越学科的认知基础》第4组
逻辑模型
背景
随着城市规模的不断扩大，许多问题和矛盾日益凸显。一方面，土地资源紧缺，利用率较低；另一方面在城市规划的过程中整体意识较差，城市分区之间联系不紧密，使得整个城市的运作效率低下，不能够满足新时代的需求。
如何在城市的规划建设中最大化地提高土地利用率以及城市的运作效率成为发展道路上亟待解决的问题。
而与此同时，经过几十亿年的演化，细胞堪称世界上最完美的运作系统: 合理有效的组织，高效率的能量工厂，有序的交通运输，高通量的排泄体系等等。
无疑，细胞的模式为城市的规划提供了最佳参考。
此外，细胞间连接为城市和城市，城市和农村之间的连通方式提供了多种多样可行的方案。
目的
将城市不同分区与细胞不同结构进行类比，参照细胞结构之间的联系与相互作用，合理地设计或者改善城市的结构，提出一套较为完备的设计理论，提高城市运作的效率。
预期效果
- 熟练掌握一系列学习工具
- 学习使用数据处理，图形绘制软件
- 提升从宏观，介观，微观不同层次认知事物的能力
- 从不同的知识体系中，找到超越学科界限的学习方法与知识本体的共性
- 将细胞生物学和城市规划理论有机的结合在一起，提高城市规划的整体意识，为生物科学在生活中的应用,城市建设规划的进行提供一个全新的思路，促进学科之间的交叉。
- 跳出学科的传统框架，锻炼知识迁移和类比能力，养成善于观察，善于思考的习惯。
- 了解理论体系的基本组成，学会如何提出并且完善一个全新的理论。
输出
- 相关词条的创建
- 每位组员的周常学习报告，整个小组共同报告
- 以检索图册的形式，进行分类并展示可以搜集到的已有城市的规划案例中和细胞结构存在交集的设计，分析这些设计的优缺点，尤其关注城市的运作效率方面
- 一套合理的基于细胞结构的城市规划理论
- 在相关老师的指导下做成数字出版物
- 如果有可能提交相关专利申请
过程
- 讨论出明确的目标
- 进一步制定学习计划
- 可能包括案例收集 小组讨论 数据库处理 老师指导 检索图册设计 概念类比 设计原理阐释 设计概念图绘制
输入
- 与各大领域大师的交流
- 同学之间的相互学习
- 小组成员之间的讨论
- 经典城市规划资料 细胞生物学文献以及参考教材 城市规划理论教材 数据处理软件 数据库 绘图软件(Sketch AutoCAD Autodesk Maya) 专业指导老师 数字出版社 知识产权维护团队
外部因素
- 并不熟悉这样的授课、作业方式
- 对英语水平要求较高
- 组员其他的课业压力繁重
- 相关学科的空白（特别是涉及学科交叉的部分）
- 软件以及数据处理能力
- 相关领域的指导老师
- 有效资源的可利用性
学习进程
1.搜集参考书目并分配阅读任务
目前确认有：《城市规划原理》（第四版），中国建筑大学出版社——马晗熙，秦皇
《细胞生物学》，科学出版社2003年，王金发 ——石鑫，颜峻
《The Structure of Scientific Revolution》——颜峻
《我们赖以生存的隐喻》
2.今后的进度计划表
第5~7周，基于所选参考书目，从微观介观宏观三个层次建立起完整的细胞结构——城市规划对比表格 第8周，期中考试暂停 第9~12周，完成对比表格，并且以细胞结构的优越性提出对城市规划的较为完备的指导理论 第13~16周，为理论搜集实际例证，配上图文并进行数字出版
3.概念类比细胞结构与城市规划之间的，建立比较表格
| 城市规划问题 | 细胞结构研究 | |
| 微观 | 住宅及其环境
|
细胞结构 |
| 介观 | 交通运输模式 | 细胞间的物质运输与信息传递 |
| 宏观 | 城市整体布局 | 细胞、组织、器官、系统层级 |
| 令人适宜的环境 | 酶、蛋白质对环境稳定温和的要求 | |
| 城市扩张 | 链菌增长模型 |
4.就微观层面进行较为详细的工作，建立今后的工作模板
| 社区 | 细胞 | 同 | 异 | |
| 规模 | 满足一所小学的服务人口所需要的住房，它的实际的面积则由它的人口密度所决定。 | 满足必须的细胞结构，大小从直径几十微米到鸵鸟蛋都有 | 都必须有足够的空间满足基本的结构需求；结构与功能相适应，规模随需要而改变；不是越大越好，考虑物质运输速率比； | |
| 边界 | 小区围墙？ | 细胞膜 | 相对封闭稳定；允许特异物质进出； | 细胞膜能随外界环境影响变化 |
| 内容物 | 机构用地 | 细胞器 | 拥有相应的服务功能；拥有相对独立的系统； | 细胞中的细胞器联系密切，组成成分可以相互融合补充。 |
| 开放空间 | 细胞质囊泡 | 用于满足特殊需要 | 平面与立体 | |
| 内部道路系统 | 细胞骨架 | 满足物质运输的需要；要与它可能承载的量相适应，又要设计得便于单位内的运行同时又能阻止过境交通的使用 | 平面与立体；高尔基体的分类包装运输； | |
| 环境 | 绿化、娱乐设施 | ph值、离子浓度、温度等 | 必须维持一定的环境来保持蛋白质活性/人的工作效率 | 蛋白质所需条件有明确的数理条件；人类心情则难以确定 |
4.学习NETLOGO
1.NETLOGO介绍 2.基础使用方法File:NetLog使用基础.pptx 3.程序实例简介海龟车的程序解释
输出（仍待完善）
进行了细胞结构与城市规划之间的概念类比，建立一个比较表格（仍待完善）
| 城市规划问题 | 细胞结构研究 | |
| 微观 | 住宅及其环境
|
细胞结构 |
| 介观 | 交通运输模式 | 细胞间的物质运输与信息传递 |
| 宏观 | 城市整体布局 | 细胞、组织、器官、系统层级 |
| 令人适宜的环境 | 酶、蛋白质对环境稳定温和的要求 | |
| 城市扩张 | 链菌增长模型 |
就微观层面进行较为详细的工作，建立今后的工作模板
| 社区 | 细胞 | 同 | 异 | |
| 规模 | 满足一所小学的服务人口所需要的住房，它的实际的面积则由它的人口密度所决定。 | 满足必须的细胞结构，大小从直径几十微米到鸵鸟蛋都有 | 都必须有足够的空间满足基本的结构需求；结构与功能相适应，规模随需要而改变；不是越大越好，考虑物质运输速率比； | |
| 边界 | 小区围墙？ | 细胞膜 | 相对封闭稳定；允许特异物质进出； | 细胞膜能随外界环境影响变化 |
| 内容物 | 机构用地 | 细胞器 | 拥有相应的服务功能；拥有相对独立的系统； | 细胞中的细胞器联系密切，组成成分可以相互融合补充。 |
| 开放空间 | 细胞质囊泡 | 用于满足特殊需要 | 平面与立体 | |
| 内部道路系统 | 细胞骨架 | 满足物质运输的需要；要与它可能承载的量相适应，又要设计得便于单位内的运行同时又能阻止过境交通的使用 | 平面与立体；高尔基体的分类包装运输； | |
| 环境 | 绿化、娱乐设施 | ph值、离子浓度、温度等 | 必须维持一定的环境来保持蛋白质活性/人的工作效率 | 蛋白质所需条件有明确的数理条件；人类心情则难以确定 |
更改
最终方案
安排
预期效果
通过对城市的模块化，以及对模块的设计，模型库的构建，使得对城市规划没有较多知识的人能够进行简单、基础地虚拟城市建设。
- 没有基础的人能够通过这套系统进行简单地虚拟城市建造
- 有一定编程或者程序设计基础的人，能够通过开源的模块库获取、改造或者重新设计模块
- 有城市规划背景的人，能够利用这套体系进行更加高效的设计
城市交通枢纽
城市交通枢纽
案例分析
1.城市合金塔
简介
AMLGM建筑事务所构想了纽约“城市合金”典型建筑模型。城市中的十字路口存在许多未被开发区域，例如高架铁路和高速公路。设计旨在优化混杂、相互关联的住宅环境，运用特定材料，高度利用路口上方空间。设计为现有城市再生提供了替代方案，利用共生概念，重新开发现有交通走廊上方空间。实验性案例位于LirrHE 7站交口，利用了靠近交通中心的优势。同一方案内部容纳了多种住宅条件。设计融汇不同的楼面几何造型，各座建筑每个楼层均包含圆柱形和三角形布局。多重柔性复合铝材系统使表皮得到优化，每个点均有独特的暴露角度。
通过优化异构体和构筑物的高度来提升居住的可能性。设计的想法很不错，为当前的城市更新提供了一个非常理想的模式，为探索在纽约的交通走廊提供了不错的方向，但是建筑的隔音技术必须要跟上！
图集与设计
- 城市合金塔3.jpg
- 城市合金塔4.jpg
- 城市合金塔5.jpg
- 城市合金塔5.jpg
- Alloy tower 2.jpg
- Alloy tower.jpg
自主设计
设计理念
从我自己对小组题目的理解来看，我比较倾向于设计出一个类似于细胞中内质网功能的一个城市综合体。简而言之就是利用去中心化的思想，使用一个建筑单体来营造出城市。
城市的拥堵、交通的不顺畅。这些情况的出现的一大原因可以归结为城市的组成成分为一个个中心，如购物中心、住宅中心、交通中心、教育中心、娱乐中心。因此人们在这些中心间进行奔波，所以产生了拥堵。因此我的初步设计想法就是创造一个集各种功能于一身的枢纽，在这个枢纽里拥有住宅区、对外的交通的枢纽、以及其他各种功能，而这个小的枢纽由于去中心化思想的存在，它本身就是一个区块、一个细胞、本身就可以实现自给自足，而这个枢纽内部同样也是去中心的，我们可以凭借技术使得一些现有的必须中心才可实现的功能转而去中心化、如学校、医院等。这样这个“巨细胞”内部就可以实现自给自足，同时他和外部的沟通并不会特别频繁。从而实现从细胞到城市的过渡。
初步想法
时间安排
城市模块化设计
学习调研
city engine的使用
简介
Esri CityEngine是三维城市建模的首选软件，应用于数字城市、城市规划、轨道交通、电力、管线、建筑、国防、仿真、游戏开发和电影制作等领域。
ce的核心是CGA书写，而不是思考怎么去建模，充分的理解你的模型结构和表达上。CGA是模型的DNA。
CGA规则定义了一系列的几何和纹理特征决定了模型如何生成。基于规则的建模的思想是定义规则，反复优化设计，以创造更多的细节。
当有大量的模型创造和设计时，基于规则建模可以节省大量的时间和成本。最初，它需要更多的时间来写规则文件，但一旦做到这一点，创造更多的模型或不同的设计方案，比传统的手工建模更快。
我们项目的重点是建设城市模型并且考量交通设计，显然CE十分便捷。
CGA语法
CGA Shape Grammer.用程式化的语句建立规则，描述建模的过程。
例如：
attr groundfloor_height=4//定义建筑底层高度
attr floor_height=3.5//每层高度
attr height=11//总高度
attr wallcolor="#fefefe"//定义墙壁的纹理素材
lot-->
extrude(height)building//生成建筑
GIS数据支持
地理信息系统(Geographic Information System GIS）是将计算机硬件、软件、地理数据以及系统管理人员组织而成的对任一形式的地理信息进行高效获取、存储、更新、操作、分析及显示的集成。
CE是与[ArcGis]完美结合，加强了GIS软件的三维表现能力。
ArcGis能将二维几何图形转化为贴附地形表面的三维要素，从而允许用户使用这些要素和地表交互或者进行空间分析。
扩展
CE适合用来做规划，ce的模型可以跟lu（Lumion）结合，来展示动态的动画效果。//城市与细胞的主要区别之一就是细胞总是动态变化的吧//
CE是一款强大的模型生成软件，但是对于我们而言只是为了将最后的成果进行可视化处理。
重点是用netlogo做出我们设计理论的交通运输模型并将它与传统的街道模型做出比较。
参考资料
城市分区
将规模较大的整体地域分成几个组成部分称为分区。 以功能分区为主的分区规划具有久远的历史。
基本功能分区种类
居住区、商业区、工业区
城市主要用地类型的空间分布特征表
城市分区的填充
居住区
- 居住用地包括住宅用地、公共服务设施用地、道路用地和公共绿地。
- 住宅用地，指住宅建筑基底占有的用地及其四周的一些空地，其中包括通向住宅入口的小路、宅旁绿地和家务院。
- 公共服务设施用地，指居住区级、小区级或组团内各类公共服务设施建筑物基底占有的用地及其四周的用地，包括道路、场地和绿化用地。
- 道路用地，指居住区内各级道路的用地，包括道路、回车场和停车场用地。居住区级道路是划分小区或组团的道路，组团级道路是组团内部干路，住宅组团道路是连接一群住宅的道路。
- 公共绿地，指居住区级、小区级及其组团内的公共使用绿地，包括居住区级公园、小区级小游园、小面积和带状绿地，其中包括儿童游戏场地、青少年和成年老年人的活动和休息场地。
商业区
商业区需要很多服务设施，包括：
- 基本公共设施
- 零售商业设施
- 饮食服务业设施
- 文化娱乐业设施
- 其他公共设施
- 金融业设施
- 商务办公设施
- 信息通信情报设施
- 辅助类设施
- 商业附属设施（周转仓库等）
- 交通设施
- 市政公用设施
- 游憩设施
输出
- 《超越学科的认知基础》第4组最终成果报告
- 各人学习报告
- city engine文件
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