Thiết kế tham số mở ra kỷ nguyên mới cho quy hoạch đô thị

Khi bàn về quy hoạch đô thị như một lĩnh vực chuyên môn, chúng ta cần nhận thức được những trách nhiệm đa dạng và phức hợp mà nó mang lại. Quy hoạch đô thị không hướng đến một mục tiêu duy nhất, mà là một tập hợp các ý tưởng và chiến lược nhằm định hình môi trường đô thị, đáp ứng nhu cầu của cư dân đang gia tăng, đồng thời đảm bảo tính bền vững và khả năng chống chịu của đô thị. 

Công cụ thiết kế và quy hoạch đô thị tính toán // Kết quả hội thảo MaCT01 2020/21 © IAAC

Tuy nhiên, khi các thành phố không ngừng phát triển và biến đổi như những sinh thể hữu cơ sống động, nhu cầu nhìn nhận những hạn chế của các phương pháp quy hoạch đô thị truyền thống trong việc giải quyết các thách thức đa chiều mà khu vực đô thị phải đối mặt ngày càng cấp thiết. Bởi vì những cách tiếp cận theo lối mòn thường dựa vào các chiến lược thiết kế tĩnh và cứng nhắc, nên việc thích ứng với bản chất năng động của quá trình phát triển đô thị và cộng đồng dân cư ngày càng trở nên khó khăn hơn.

Thiết kế tham số được cung cấp bởi Richard Chou

Chưa bàn đến tính hiệu quả, bất kỳ chiến lược, quy hoạch hay thiết kế nào cũng chỉ đơn thuần là sự mô tả không gian cụ thể được chuyển hóa qua lăng kính của người sáng tạo. Do đó, nhu cầu cấp thiết hiện nay là các phương pháp tiếp cận sáng tạo cho phép tích hợp dữ liệu theo thời gian thực. Đây chính là lý do khiến các nhà quy hoạch đô thị đang hướng đến thiết kế tham số như một giải pháp tiềm năng. Phương pháp này linh hoạt, lặp lại dựa trên nghiên cứu, sử dụng các thuật toán tính toán và công cụ thiết kế để phân tích, tạo ra và tối ưu hóa thông tin trong bất kỳ bối cảnh và điều kiện cụ thể nào.

Đánh giá theo Çalışkan (2017), thiết kế tham số, bắt nguồn từ việc nhận biết sự phức tạp của đô thị, mang đến sự khác biệt với phương pháp quy hoạch truyền thống áp đặt từ trên xuống, thay vào đó, nó hướng đến việc cộng đồng cùng nhau xây dựng và kiểm soát các mô hình. Bằng cách liên kết đa dạng các bộ dữ liệu – cả trực tiếp và gián tiếp liên quan đến đặc điểm của khu vực hoặc nhiệm vụ – thiết kế tham số tạo ra mô hình ba chiều thay vì cách phân lớp hai chiều thông thường. Điều này thiết lập nên những mối quan hệ và sự phụ thuộc lẫn nhau giữa các yếu tố trong đô thị.

Thiết kế tham số của UrbanFootprint

Cách tiếp cận này tạo ra một nhịp cầu nối giữa thiết kế và quy hoạch đô thị, kết nối hài hòa giữa quy mô vĩ mô (toàn cảnh) và vi mô (chi tiết), đồng thời bao gồm cả các yếu tố hữu hình (hình dạng, vật liệu, không gian, cảnh quan) và vô hình (nhân khẩu học, an toàn, chính sách, chiến lược, quy định…) của môi trường sống. Trên thực tế, điều này cho phép chúng ta theo dõi những thay đổi diễn ra trong quá trình điều chỉnh các thông số và chiến lược trên cả hai lĩnh vực, qua đó nâng cao hiểu biết và kiến thức về các hệ thống đang được phát triển.

Với lượng dữ liệu khổng lồ và đa dạng được cập nhật hàng ngày, thiết kế tham số mở rộng mạng lưới các mối tương quan, gia tăng đáng kể các ứng dụng tiềm năng trong lĩnh vực quy hoạch đô thị. Điển hình như:

1. QUY HOẠCH SỬ DỤNG ĐẤT (LAND USE) 

Thiết kế tham số của Patrick Janssen, Rudi Stouffs, Akshata Mohanty, Elvira Tan, Ruize Li

Khi diện tích đất đô thị ngày càng giảm, một trong những thách thức lớn nhất vẫn là phân chia đất đai, đảm bảo chức năng của khu đất liên quan đến mật độ gia tăng của các yếu tố xung quanh và khả năng tối đa hóa diện tích. Bằng cách sử dụng các công cụ thiết kế tham số thông qua việc lặp lại các thông số khác nhau như chiều cao tòa nhà, khoảng lùi và tỷ lệ diện tích sàn, các nhà quy hoạch có thể khám phá các cấu hình khác nhau của các tòa nhà, cảnh quan, cơ sở hạ tầng, không gian mở và bán mở, từ đó đạt được sự cân bằng giữa mật độ, khả năng sinh sống và tính bền vững.

Hơn thế nữa, mô hình tham số kết hợp với công nghệ GIS (Hệ thống Thông tin Địa lý) cho phép mô phỏng phản ứng xây dựng, hiển thị tác động của các hình dạng đô thị khác nhau lên một loạt các yếu tố liên quan đến môi trường (chẳng hạn như sự tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, hướng gió), tính thẩm mỹ… Cách tiếp cận này cho phép ra quyết định sáng suốt, thúc đẩy thiết kế hướng tới người dùng và sự thoải mái, đồng thời duy trì mức độ hiệu quả của các không gian được thiết kế.

2. KHẢ NĂNG TIẾP CẬN VÀ KẾT NỐI (ACCESSIBILITY AND CONNECTIVITY) 

Thiết kế tham số của Zihan Mei

Khả năng kết nối (connectivity) được xem là một trong những chỉ số quan trọng nhất để đánh giá chất lượng quy hoạch và thiết kế. Nó đóng vai trò then chốt, ảnh hưởng đến luồng di chuyển của người dùng và dự đoán các tuyến đường tương lai. Tuy nhiên, trong phạm vi quy hoạch đô thị truyền thống, khả năng tiếp cận, kết nối và khu vực đường bộ thường chỉ dừng lại ở các "khái niệm gợi mở". Thông thường, các tiêu chí đánh giá môi trường đô thị chỉ xoay quanh những số liệu đơn giản như khoảng cách đến các tiện ích, bỏ qua các yếu tố quan trọng như sự thoải mái và góc nhìn của con người.

Do đó, thiết kế tham số trở thành công cụ then chốt cho việc xây dựng những khu phố thân thiện với người đi bộ, vượt qua những hạn chế thông thường của quy hoạch đô thị truyền thống. Nó có thể rút ngắn thời gian xem xét và đồng thời tích hợp nhiều yếu tố hơn như sự nhất quán và chiến lược bố trí các tiện ích (ví dụ: các cơ sở thương mại, giáo dục), tối ưu hóa và cải thiện các lựa chọn phương tiện giao thông, đồng thời nâng cao chất lượng thiết kế đô thị ở cấp độ đường phố/mặt đất (ví dụ: mảng xanh đô thị). Điều này sẽ thúc đẩy việc tạo ra môi trường khuyến khích các lựa chọn giao thông lành mạnh và thân thiện với môi trường hơn, nâng cao trải nghiệm tổng thể của việc đi bộ, đạp xe và sử dụng phương tiện công cộng.

3. CÓ SỰ THAM GIA CỦA CỘNG ĐỒNG (PARTICIPATION AND COMMUNITY ENGAGEMENT) 

Kế hoạch cộng đồng Thành phố Boston 

Khi các vấn đề mới liên tục xuất hiện trong môi trường đô thị, các chiến lược quy hoạch đô thị cần xây dựng những phương thức để giao tiếp và thu hút sự tham gia tốt hơn từ cư dân (trong tương lai). Bước đi then chốt để đạt được mục tiêu này chính là tạo ra các công cụ tương tác và dễ dàng tiếp cận hơn, nhằm trực quan hóa và dễ thu thập phản hồi. Trong hành trình đó, việc tích hợp các công cụ thiết kế tham số tỏ ra rất hữu ích vì mô hình hóa và mô phỏng tham số có thể cung cấp nền tảng trực quan và tương tác cần thiết để truyền đạt các ý tưởng thiết kế phức tạp đến nhiều đối tượng người dùng khác nhau.

Với sự hỗ trợ của chúng, các nhà quy hoạch có thể tạo ra các hình ảnh mô phỏng thực tế về các ý tưởng và phát triển được đề xuất, thúc đẩy sự tham gia có ý nghĩa và phản hồi mang tính xây dựng từ các bên liên quan. Trọng tâm của tư tưởng này nằm ở khái niệm "đồng thiết kế", biến những người quan sát thụ động thành những người đồng sáng tạo bằng cách cho phép tất cả các bên liên quan đóng vai trò tích cực trong việc ra quyết định. Các nghiên cứu và dự án đang diễn ra nhằm mục đích thúc đẩy phát triển các nền tảng và ứng dụng kỹ thuật số để giảm thiểu thời gian thu thập và xử lý phản hồi từ cộng đồng, giải quyết vấn đề về khả năng tiếp cận toàn diện của các công cụ, từ đó khai mở thêm tiềm năng của thiết kế tham số như một “khái niệm thay đổi cuộc chơi”, cho phép cách tiếp cận cộng tác và toàn diện trong việc thiết kế các đô thị.

4. TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG (ENVIRONMENTAL IMPACT) 

Thiết kế tham số của UrbanFootprint

Các mô hình tính toán [Computational models] là trợ thủ đắc lực trong việc đánh giá dữ liệu môi trường, tác động do biến đổi khí hậu và điều kiện của môi trường xây dựng. Bằng cách đưa vào và mô phỏng các tác động môi trường như việc tiếp xúc với ánh nắng mặt trời, hướng gió và biến đổi vi khí hậu, các nhà quy hoạch đô thị có thể kiểm tra và đánh giá hiệu suất của các thiết kế/quy hoạch được phát triển. Những mô phỏng này cung cấp thông tin về các phần có vấn đề nhất của thiết kế, tiết lộ những hậu quả tiềm ẩn và cho phép khám phá các giải pháp tiềm năng để giảm thiểu tác động tiêu cực.

Ví dụ, bằng cách mô phỏng lượng bóng râm và bức xạ trong một bối cảnh nhất định, có thể kiểm tra mức độ thích nghi nhiệt (thermal comfort) trong các không gian công cộng và cải thiện cả hai thông qua việc tối ưu hóa bố cục đường sá, mật độ cây xanh, chiều cao và hình dạng tòa nhà để cho phép tối đa hóa diện tích có bóng râm một cách chiến lược và tăng cường tạo ra vi khí hậu. Cách tiếp cận này thúc đẩy các chuyên gia ưu tiên tư duy thiết kế bền vững và linh hoạt, đồng thời giảm thiểu dấu chân sinh thái.

5. CÁC YẾU TỐ KINH TẾ - XÃ HỘI (SOCIO - ECONOMIC FACTOR) 

Thiết kế tham số của Patrick Janssen, Rudi Stouffs, Akshata Mohanty, Elvira Tan, Ruize Li

Thiết kế tham số có thể cung cấp quyền truy cập vào thông tin liên quan đến dân số, nhân khẩu học, mức thu nhập… Bằng cách tích hợp các yếu tố này vào các kịch bản được xây dựng như dữ liệu đầu vào, tính toàn diện và đa dạng có thể được giải quyết tốt hơn, giúp những người ra quyết định tiến gần hơn đến tính bền vững về xã hội và kinh tế.

Ví dụ, việc phân tích và trực quan hóa các mô hình theo không gian về phân bố thu nhập, tỷ lệ việc làm và khả năng tiếp cận các dịch vụ thiết yếu trong khu vực đô thị có thể hỗ trợ xác định các khu vực có mức chênh lệch lớn hơn, gợi ý các ưu tiên thay đổi chính sách, sử dụng đất và các dự án, dẫn đến quá trình ra quyết định toàn diện và sáng suốt hơn.

6. CƠ SỞ HẠ TẦNG XANH (GREEN INFRASTRUCTURE) 

Thiết kế tham số của Landscape Institute

Đô thị phát triển nhanh chóng đồng nghĩa với nhu cầu gia tăng về không gian sử dụng, thường dẫn đến việc giảm thiểu thảm thực vật. Điều này đòi hỏi những cách thức sáng tạo và thông minh để tái hòa nhập các khu vực xanh vào môi trường đô thị. Bên cạnh việc mang lại giá trị đáng kể từ góc độ môi trường, thẩm mỹ và tâm lý, cơ sở hạ tầng xanh (green infrastructure) còn đóng góp vào quy hoạch đô thị thông qua khái niệm Giải pháp dựa trên thiên nhiên (NBS).

Trong trường hợp này, việc sử dụng các công cụ thiết kế tham số (PD) có thể hỗ trợ phân tích và cải thiện chất lượng khu vực xanh thông qua việc xem xét lại cách bố trí không gian xanh theo khối lượng, sao cho cân bằng sự phân bố của các bề mặt thấm/không thấm. Bằng cách đặt các tiện ích như công viên, không gian xanh và hành lang xanh trong phạm vi đi bộ trong bán kính quy định, trải nghiệm tổng thể của cư dân sẽ được nâng cao.

Xét theo góc độ môi trường, việc tích hợp các công cụ tham số tạo ra mối liên kết giữa các điều kiện đề xuất/hiện có và các nguyên tắc sinh thái. Ví dụ, bằng cách kiểm tra mức độ tắc nghẽn trên đường, kịch bản được xây dựng có thể đề xuất số lượng cây tối ưu cần trồng (coi xét việc bố trí cây dày đặc hơn gần các tuyến đường rộng như đường cao tốc có thể làm trầm trọng thêm mức độ ô nhiễm bằng cách giữ CO2 trên tán cây). Bằng cách xem xét các thông số như độ che phủ thực vật, loại cây và khả năng giữ nước, kịch bản được phát triển có thể cung cấp thông tin về việc lựa chọn các loài thực vật bản địa để đưa vào các không gian xanh nhằm kích thích đa dạng sinh học và hỗ trợ hệ sinh thái địa phương, từ đó nâng cao chức năng tổng thể của cơ sở hạ tầng xanh.

7. CÔNG NGHỆ THÔNG MINH (SMART TECHNOLOGIES)

Thiết kế tham số của Modelur

Ý tưởng cốt lõi của thiết kế tham số có thể nói là "song hành" với các công nghệ thông minh vì các công cụ của nó cho phép xây dựng hệ thống có thể tự vận hành (không cần trợ giúp bên ngoài) trong khi vẫn có khả năng tích hợp liền mạch thông tin mới nhất. Hơn nữa, tính tương thích của chúng cho thấy việc tích hợp các công nghệ thông minh như cảm biến, phân tích dữ liệu và thiết bị Internet of Things (IoT) vào hệ thống thiết kế tham số có thể đồng thời giúp đơn giản hóa đáng kể quy trình quy hoạch đô thị và nâng cao hiệu quả.

8. KHẢ NĂNG PHỤC HỒI (RESILIENCE) 

Thiết kế và Sinh thái Đô thị bởi Parsons

Khi khám phá các công nghệ tiên tiến, các chuyên gia được thúc đẩy tư duy sáng tạo bằng cách nghiên cứu cách phản ứng với các kết quả phân tích đa dạng do các công cụ thông minh cung cấp. Thông qua thiết kế tham số, các nhà quy hoạch có thể đánh giá hiệu suất của các can thiệp thiết kế sáng tạo trong các tình huống khác nhau. Ưu điểm của phương pháp lặp đi lặp lại này là các can thiệp này giải quyết một loạt các thách thức trong môi trường đô thị (chúng có thể thay đổi từ chính sách đến thao tác mặt tiền để nâng cao hiệu quả năng lượng (ví dụ: thiết bị che nắng năng lượng mặt trời phản ứng)). Do đó, chúng tạo ra một hệ thống giải pháp phức tạp, có sự kết nối giúp xây dựng các thành phố có khả năng chống chịu tốt hơn.

Tóm lại, thiết kế tham số đang cách mạng hóa quy hoạch đô thị bằng cách cung cấp một bộ công cụ mạnh mẽ để tạo ra, phân tích và tối ưu hóa các kịch bản đô thị, có thể được chuyển đổi thành nhiều dạng thức và cấu hình khác nhau. Bằng cách tận dụng những lợi thế mà thiết kế tham số mang lại, quy hoạch đô thị có thể định hướng các thành phố và tất cả các thành phần của nó để chuyển đổi, không chỉ thành các đô thị chức năng hóa hơn và hiệu quả hơn về mặt hiệu suất hoạt động, mà còn trở nên năng động, đáng sống và an cư hơn!

                 Biên dịch: Hương Giang | Nguồn: Parametric Architecture