Le generator project – un constructivisme re-évolutionaire
p. 84-95
Texte intégral
1Tout à la fois création mythique de la première architecture générique et installation temporaire à l’Architectural Association, la réalisation du Universal Constructor 1991 ne peut être appréhendée comme un projet, une machine computationnelle répondant seulement à une logique de conception architecturale et articulant des fonctions ou une diversité d’éléments de programmation. Le « constructeur universel » n’est que l’état d’une recherche développée au long cours par John Frazer et ancrée dans le contexte historique d’un déploiement de la cybernétique, mais aussi de sa critique, dépassement ouvrant à la cybernétique de second ordre, basculement d’une compréhension mécaniste des artefacts vers un monde tenu par l’économie de l’information, ouvert à l’interaction, celui des data, une nouvelle épistémè qui s’initie avec les recherches de Heinz von Foerster, d’Ernst von Glasenfeld jusqu’aux modèles d’autorégulation sociale définis par Niklas Luhmann. L’Universal Constructor s’inscrit dans la suite d’une généalogie qui s’initie avec la Machine universelle 1936 d’Alan Turing qui pouvait calculer toute fonction récursive par un processus mécanique, avec l’Architecture de von Neumann qui modélisait la structure fondamentale de l’ordinateur électronique, et bien sûr avec la formalisation de la théorie de l’information par Claude Shannon. Aux sources de la cybernétique, la conception de l’Anti Aircart Predictor 1942 par Nobert Wiener ou la définition de la Conversation Theory, de l’Interaction of Actors Theory par Gordon Pask1, marquaient l’avènement d’une cybernétique de second ordre (second-order cybernetics) fondée sur la recherche de nouvelles interactions régissant les relations homme-machine et de machine à machine.
« Pask et d’autres ont rendu explicite une approche de la cybernétique, où elle devenait son propre objet de façon auto-référentielle. Ce qui s’est affirmé comme la cybernétique de second ordre est devenu manifeste à la fin des années 1960 quand Margaret Mead a invité l’American Society of Cybernetics à s’appliquer à elle-même les principes de la cybernétique2. »
2Gordon Pask rendra tangible ce tournant théorique avec des projets comme Musicolor (1953) ou SAKI (1960), mais aussi au travers de l’installation Colloquy of Mobiles 1968, qu’il réalisa pour l’exposition « Cybernetic Serendipity » de Jashia Reichardt à l’Institute of Contemporary Art à Londres. Sa collaboration comme consultant aux projets de l’Architecture Machine Group pour la réalisation avec Nicholas Negroponte de SEEK (1969-1970)3, une interaction dynamique entre animal et machine, ainsi qu’avec Cedric Price et John Littlewood pour la réalisation d’un théâtre cybernétique4, concrétise les débats engagés par les protagonistes de la cybernétique de second ordre, un contexte fondamental pour la compréhension du positionnement de John Frazer.
3Dans un article déterminant, « The Architectural Relevance of Cybernetics5 », Gordon Pask replaçait dans une perspective historique la construction progressive des dispositifs numériques fondés sur la superposition dynamique de réseaux de neurones artificiels, prémices d’une robotique qu’il reconsidère dans leur relation avec les acteurs, selon une interactivité avec l’infrastructure du domaine social et ce pour imaginer des formes de co-émergence, de nouvelles correspondances entre le tout et les parties. La création par William Grey Walter des ELectro MEchanical Robots, Light Sensitive 1948, de petits robots simulant l’homéostasie, soit l’autorégulation des organismes vivants et interagissant entre eux et l’environnement à partir de capteurs, puis la publication de The Living Brain 19536, marquaient l’origine des recherches sur l’intelligence artificielle, tout comme l’Homeostat 1948, la thinking machine créée par William Ross Ashby, un système s’auto-régulant sans intervention humaine, ou le programme numérique Logic Theorist 1955 d’Allen Newell et Herbert A. Simon.
4L’instauration à partir de 1946 de la First Cybernetic Conference, premier événement des Conférences Macy, une plate-forme croisant théorie de l’information, théorie des systèmes et les sciences cognitives, ou celle du Ratio Club initié en 1949 à Londres, où l’on retrouvait Alan Turing et William Grey Walter, pionnier de l’exploration neurologique, ont posé les termes d’un champ de recherche qui, au-delà d’une approche réductive de la cybernétique, a définitivement changé nos modes de relation à la technologie, en bouleversant la structure même d’une ontologie de la technique. Les tortues Elmer & Elsie de Grey Walter 1947, l’Homeostat de Ashby, la Palomilla 1949 de Norbert Wiener, les chartes organisationnelles et la Stochastic Analogue Machine 1957 de Stafford Beer, ou l’Eucrates 1956 de Gordon Pask, ont imposé cette cybernétique de second ordre, soit l’introduction de boucles de rétroaction qui induisent de nouvelles capacités d’interaction, un éloge de la « conversation » pour le dire comme Gordon Pask, affirmation d’une nouvelle structure cognitive, celle d’une d’intelligence distribuée.
« La théorie de la conversation constitue une nouvelle forme d’ontologie du sub-individuel, de l’individuel et du collectif, qui dépasse la dichotomie stérile de l’individu et de la société7. »
5Gordon Pask accentuera cette dimension constructive pour ne pas dire constructiviste de la cybernétique, un constructivisme technologique et social tel que l’avait défini Ernst von Glasersfeld8, soit ouvert à une extension et à une autre compréhension de l’organisation et des fonctions de la cognition. Alors qu’il se tourne vers l’architecture, une discipline ouverte à la mise en place de dispositifs pluridisciplinaires et donc proche de ses préoccupations, Gordon Pask, à l’invitation d’Alvin Boyarsky, interviendra dès 1964 régulièrement à l’Architectural Association, et s’affirmera comme une référence d’autorité pour John Frazer, alors étudiant dans l’école de 1963 à 1969, avant d’obtenir un poste de lecturer à l’université de Cambridge où il développera ses recherches sur les automates cellulaires aussi bien que sur l’informatique graphique jusqu’à la création de son entreprise Autographics Ltd. en 1984.
6Mais la démarche de John Frazer s’inscrit aussi au tournant d’un moment historique ou l’architecture se démarquait d’un rationalisme formel hérité du modernisme, par le développement d’une approche structurale, pour ne pas dire structuraliste, qui avec la rupture initiée par Team X, cherchait au travers de la flexibilité de structures modulaires, plus d’interactions entre les programmes et les environnements sociaux-urbains. L’affirmation par Aldo van Eyck d’une « esthétique du nombre9 » où des formes élémentaires pouvaient interagir de façon non hiérarchique avec le contexte, organisait une approche presque biomorphique du tissu spatial, méthodologie qui trouvera son accomplissement avec la réalisation de l’Orphanage d’Amsterdam (1960) et s’affirmera aussi avec la notion de Mat-building telle que proposée par Alison et Peter Smithson. Une telle compréhension structuraliste de la modélisation architecturale, du « langage » de l’architecture encore influencé par le constructivisme plastique du groupe Circle dont Leslie Martin, l’influent directeur de l’École de Cambridge et initiateur d’un développement du laboratoire informatique de l’université, avait été l’un des acteurs, marque encore cette période historique. C’est à ce moment que Lionel March développe avec Martin à Cambridge le premier laboratoire d’informatique dévolu à l’architecture et fonde avec Philip Steadman le Land Use and Built Form Studies (LUBFS).
« La modélisation informatique offrait la possibilité de représenter et d’étudier des systèmes complexes comprenant tous les facteurs en interaction tels qu’on les trouve dans l’environnement construit ainsi que le comportement de leurs occupants. D’une façon plus large, tout devenait “système-théorique”, nous devenions des théoriciens des systèmes10. »
7Une telle prise en compte de l’ensemble des paramètres surdéterminant le projet architectural, John et Julia Frazer en feront la base d’un projet expérimental en imaginant les principes d’une architecture modulaire participative avec Walter Segal, un architecte pionnier dans la recherche sur les systèmes d’auto-construction. La modularité, la flexibilité, l’interactivité, que l’on trouve dans des projets comme Self Builder Kit et the Cal Build Kit (1982) sont à la source des principes les principes qui guideront John Frazer dans sa collaboration avec Cedric Price, sans doute advenue sur les conseils de Gordon Pask. Associé avec Julia Frazer au développement informatique du programme, John Frazer fait parvenir a Cedric Price un projet de maquette pour le Generator Project 1976 alors en développement, prescrivant l’assistance d’un support informatique et d’un système robotisé de grues ouvrant à une intervention des usagers sur la configuration du bâtiment. Au-delà d’une simple compréhension mécanique de l’assemblage et de la reconfiguration possible de ces modules, John Frazer imposait un véritable changement de paradigme, l’ensemble de la configuration étant alors conçue comme un système basé sur des transputers, soit des « processeurs dotés d’une mémoire interne et de quatre canaux de communication ouverts aux processeurs connectés s’établissant en parallèle11 ».
8John et Julia Frazer posent de fait les bases d’un système organisé comme un réseau neuronal, le parallélisme (numérique) instruisant une forme d’architecture permettant de traiter de nombreuses informations en simultané selon une organisation où les processeurs pouvaient en permanence être reconfigurés. L’envoi par les Frazer de documents et de propositions de maquettes sur ce nouveau dispositif accompagne le développement du projet du Generator, Cedric Price produisant alors de nouveaux dessins, sur la base de la grille compositionnelle systématisée, explorant les potentialités d’un environnement susceptible de s’adapter et d’apprendre de ses expériences, première forme efficiente du « learning » appliquée à l’architecture.
JOHN ET JULIA FRAZER, Generator Project, 1980-1985. Système de modélisation physique intelligent en trois dimensions, prototype de travail de 1980. L’électronique embarquée permet à une configuration d’objets tridimensionnels (des cubes dans ce cas) d’être interrogée par un processeur de contrôle afin de déterminer leur disposition lorsqu’elle est modifiée par les utilisateurs.

© John Frazer.
9Mais il serait illusoire de chercher une quelconque filiation avec Price dans les associations qui jalonnent le parcours de John Frazer, sa démarche s’étant établie dès l’origine sur d’autres bases, ancrée profondément sur les préceptes et les développements offerts par la dimension heuristique des algorithmes génétiques. La conception de Reptile, un système génératif formel basé sur deux unités structurales primaires combinables informatiquement en de vastes trames octohédriques ou tétrahédriques, générant toute une infinie variété de formes, marquait la singularité et l’originalité de sa démarche. Reptile (Repetitive-tiles, 1966-1968) posait les bases d’un système fondé sur l’utilisation de codes génératifs, soit l’ensemencement d’un germe (seed), pour reprendre les termes mêmes de Frazer, qui, suivant les instructions fournies à la machine, développerait de façon autonome une datastructure, se multipliant en hybridations complexes. Ces trames n’étaient pas définies a priori comme une structure géométrique, mais selon la distribution aléatoire de points dans l’espace et par le calcul de la distance les séparant. L’intervention sur ce système auto-génératif, sur ce « code » que Frazer nommera « une sorte d’ADN digital », permettant seulement de diriger et de moduler le développement autonome de ces structures, d’en préciser l’orientation et la position de nouvelles unités en croissance de génération en génération. D’abord développé à l’Architectural Association, l’accès à la puissance de calcul de l’ordinateur Atlas Titan du laboratoire mathématique de l’université de Cambridge offrira la possibilité de prendre en charge de plus vastes quantités de données et d’achever la totalité extensive de ces compositions graphiques, de les rendre manifestes en des fichiers imprimables, donnant corps et matérialité à cette recherche séminale sur un code génétique artificiel applicable à l’architecture, un accomplissement alors attesté par sa publication dans la revue Architectural Design12. L’influence de John H. Holland, l’un des acteurs du centre interdisciplinaire du Santa Fe Institute, centre d’études pionnier dans les théories de la complexité, définit le cadre d’une recherche sur les principes d’une génétique théorique et sur les systèmes adaptatifs artificiels. Dans un texte précurseur, John H. Holland mentionnait aussi bien ses sources en génétique biologique que les recherches de John von Neumann sur les automates cellulaires et principalement sur les « growing automata », ouvrant aux problématiques de l’émergence. Mais c’est son directeur de thèse, Arthur Burks, qui avait travaillé avec John W. Mauchly et John von Neumann sur la conception de l’ENIAC et de L’EDVAC, les premiers ordinateurs entièrement électroniques, « Turing complet », soit capables de programmer n’importe quelles machines de Turing, qui permettront d’étendre la notion de constructeur universel (Universal Constructor), lui donnant une authentique capacité générique, « un ordinateur-constructeur universel capable de se reproduire lui-même13 ». C’est sur cette base que John H. Holland, qui obtiendra le premier PHD en science de l’informatique (1959) sous la direction d’Arthur Burks, développera la notion d’algorithme génétique, cruciale pour le développement des systèmes de simulations génériques qui se multiplieront en de multiples champs d’application dans le domaine des théories de la complexité au sein de l’Institut de Santa Fe. Dès 1963, la notion d’algorithme évolutionnaire établie par Ingo Rechenberg et Hans-Paul Schwefel avait proposé, selon une logique d’itération de séquences, de génération en génération, d’optimiser les capacités d’adaptation d’un système dans un environnement14. Référant aux automates auto-reproducteurs de von Neumann, ainsi qu’au Pandemonium 1959 d’Oliver Selfridge, l’un des premiers modèles cybernétiques pour la reconnaissance des « patterns », Holland imagina alors que les algorithmes génétiques pourraient établir les conditions d’une adaptabilité d’un système génératif artificiel, systèmes computationnels devant, pour être évolutifs, intégrer à chaque génération de nouvelles procédures de modification pour définir leur adaptabilité.
« Le processus d’adaptation doit être assimilé à une modification du processus génératif, ce qui suppose que les systèmes adaptatifs doivent être étudiés selon des classes associées de procédures de génération. Les nouvelles classes associées définissent à chaque étape le nouveau répertoire du système adaptatif15. »
10Si le développement des études autour du Generator Project de Cedric Price a conforté le concept d’une architecture générique et universelle qui puisse se décliner en une diversité de structures et de configurations spatiales, c’est au travers son projet pédagogique global d’enseignement à l’Architectural Association, soit les sept années couvrant le développement de ce qu’il dénommera le Morphogenesis Project, que John Frazer arrive à l’aboutissement sa recherche sur les systèmes génératifs fondés sur des règles (rule-based), soit une intelligence computationnelle où des principes de base sont susceptibles de reconfigurer le programme au travers de son évolution. La référence au Universal Constructor de von Neumann est évidente, mais John Frazer lui donne une dimension concrète, et impose une interactivité totale dans le processus de genèse de la forme, entre une approche algorithmique générative et une architecture auto-organisée, une conception des systèmes complexes alors fondée sur les retours d’informations (feedback) et la progression d’un apprentissage, anticipation du « learning » facilité par l‘utilisation des réseaux neuronaux.
JOHN ET JULIA FRAZER, Generator Project, 1980-1985. Kit de conception auto-construction, modèle de 1982, par John et Julia Frazer pour l’architecte Walter Segal. Cet ensemble de panneaux interchangeables a été conçu avec la contribution de Stephen Brown en tant que Calbuild – un outil pédagogique “what if” pour les étudiants en architecture, 1985.

© John Frazer.
11Dès 1992, le Universal Interactor initie la boucle d’un système évolutif où les données entrées-sorties (input-ouput), en quête d’une interactivité plus grande avec des facteurs environnementaux comme le son, la couleur, le mouvement, menèrent au développement d’une installation interactive multipliant le traitement de données qualitatives selon des capteurs.
« Avec l’Interactor, la communication entre les dispositifs était contrôlée par un algorithme génétique qui modifiait le programme afin d’apporter une réponse appropriée aux conditions environnementales16. »
12John Frazer initie sur cette base le développement d’un authentique langage génétique pour l’architecture susceptible de développer une structure évolutive. La réalisation finale du Universal Constructor marquera une étape cruciale pour la définition d’un environnement artificiel totalement auto-organisateur et interactif et s’enrichit des modèles élaborés avec les étudiants de l’AA comme l’Experimental Neural Network Computer 1991 de Mike Dobson. L’Universal Constructor est ainsi conçu comme un automate cellulaire en 3 dimensions composé d’un socle, d’une base et de cellules pouvant répondre à 256 états et assemblées par groupe 12 x 12 en une combinatoire établissant 12 x 12 x 12 x 256 espaces logiques. Chacune des cellules contient un circuit intégré qui lui permet de communiquer avec les cellules adjacentes ainsi qu’avec le processeur de contrôle. Le système reconnaît et localise tous les éléments, leur attribuant un code d’identification. L’ensemble des cellules est équipé de 8 diodes lumineuses dénotant des paramètres qualitatifs touchant la forme, la structure ou des paramètres environnementaux. Le public est invité à recomposer les éléments, le système proposant alors des réponses et s’auto-organisant dans une interaction avec son environnement.
« Le modèle évolutionnaire impose que le concept, la notion même d’architecture puisse être décrite sous la forme d’un code génétique (génotype). Ce code mue et se développe au travers le programme informatique en de nouvelles séries de modèles en réponse aux stimulations de l’environnement (phénotype). Les modèles sont alors évalués dans cet environnement et le code des modèles validés est utilisé pour réitérer un nouveau cycle jusqu’à ce qu’un état particulier de développement puisse être sélectionné pour une application dans le monde réel17. »
Notes de bas de page
1 Gordon Pask, Conversation, Cognition and Learning : A Cybernetic Theory and Methodology, Amsterdam-Oxford-New York, Elsevier, 1975.
2 Thomas Fischer, « Wiener Prefiguring of a Cybernetic Design Theory », in IEEE, juin 2014, Berlin, Springer, 2015, p. 5.
3 L’installation SEEK fut présentée dans l’exposition « Software » en 1970 au Jewish Museum de New York, exposition dont le commissariat était assuré par Jack Burnham. Cf. Jack Burnham, Hans Haacke, Esthétique des systèmes, sous la direction d’Emanuele Quinz, Dijon, Les presses du réel, 2015.
4 Gordon Pask, Proposals for a Cybernetic Theater, manuscrit inédit, folio 3.11, Joan Littlewood Manuscript Collection, Londres.
5 Gordon Pask, « The Architectural Relevance of Cybernetics », Architectural Design, septembre 1969, n° 7-8, p. 494-496.
6 William Grey Walter, The Living Brain [1953], Harmondsworth, Penguin, 1961.
7 Gary Boyd, « Reflections on the Conversation Theory of Gordon Pask », Kybernetes, vol. 30, n° 5-6, 2001, p. 568.
8 Ernst von Glasersfeld, Radical Constructivism, A Way of Knowing and Learning, Londres-Washington DC, The Falmer Press, 1995.
9 Aldo van Eyck, « Het Verhaal van een Andere Gedachte (The Story of Another Idea) », Forum, n° 7, 1959.
10 Philip Steadman, « Research in Architecture and Urban Studies at Cambridge in the 1960s and 1970s : What Really Happened », The Journal of Architecture, vol. 21, n° 2, 2016, p. 295.
11 John Frazer, An Evolutionary Architecture, Londres, Architectural Association, 1995, p. 120.
12 John Frazer, « Reptiles », Architectural Design, avril 1974, p. 231-239.
13 Arthur W. Burks, Computation, Behavior and Structure in Fixed and Growing Automata, Ann Harbor, University of Michigan, 1962, p. 25.
14 Ingo Rechenberg, Evolutionsstrategie : Optimierung technischer Systeme nach Prinzipien der biologischen Evolution, Stuttgart, Fromman-Holzboog Verlag, 1973.
15 John H. Holland, « Outline for a Logical Theory of Adaptative Systems », Journal of the ACM, vol. 9, n° 3, juillet 1962, p. 298.
16 John Frazer, « The Cybernetics of Architecture : a Tribute to the Contribution of Gordon Pask », Kybernetes, vol. 30, n° 5-6, 2001, p. 644.
17 John Frazer, « A Natural Model for Architecture », in Neil Spiller (dir.), Cyber Reader : Critical Writings for the Digital Area, Londres, Phaidon, 2002, p. 248.
Auteur
-
Frédéric Migayrou
Conservateur en chef de l’architecture et du design et directeur-adjoint du Musée National d’Art Moderne - Centre Pompidou. Philosophe de formation, il est professeur d’Architecture à la The Bartlett School of Architecture de Londres. Il a été commissaire d’un grand nombre d’expositions, comme « Architecture non-standard » (2003), « De Stijl » (2011), « La Tendenza » (2012), « Bernard Tschumi » (2013), « Frank Gehry » (2014), « Le Corbusier » (2015), « Japan Architects 1945-2010 » (2014), « Tadao Ando » (2018). Il vit et travaille à Paris (France).
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