Achim Menges, Hygroskin-Meteorosensitive Pavilion (2013) : la notion de « comportement » dans l’architecture computationnelle
p. 206-213
Texte intégral
1 « Les techniques de fabrication manifestent la même variabilité que nos comportements. Précisément, les machines à commande numérique et l’ensemble des technologies de production permettent de fabriquer un continuum industriel […], nous passons du moule à la modulation1 », écrit Bernard Cache dès 1995, annonçant le passage de la forme à son « empreinte » informationnelle dans l’espace-temps numérique. Dès les années 1990, l’émergence de l’objet « non standard » va de pair avec la notion de « comportement » qui définira autant la variabilité de la conception que celle de la fabrication. « L’image première n’est plus l’image de l’objet mais l’image des champs de contrainte à l’intersection desquels se dessine l’objet. Cet objet ne reproduit plus un modèle d’imitation, mais actualise un modèle de simulation2. » Le passage du modèle d’imitation à celui de simulation, induit par les technologies numériques, marque ainsi l’émergence de la notion de comportement dans l’architecture computationnelle.
2Dans Digital Materiality in Architecture 2008, Gramazio & Kohler avancent que le rôle de l’architecte est désormais de concevoir un « comportement », « d’écrire des logiques architecturales, et non plus de dessiner ou de modeler des formes »3. Ce sont de « nouveaux systèmes organisationnels » qui mènent à la conception de processus matériels et à l’abandon de la géométrie. « L’image n’a plus aucune fonction de figuration », ce qui importe est la « capacité de se représenter ou de s’imaginer les processus et les phénomènes physiques au-delà de leurs apparences visibles »4. L’architecte recourt désormais aux systèmes multi-agents5, algorithmes autonomes mus par un comportement en essaim et réactifs les uns par rapport aux autres qui font preuve, pour Alisa Andrasek, à la fois d’adaptabilité et de résilience6. Ces processus génératifs sont directement liés aux technologies de simulation computationnelle7. L’architecte et scientifique Jenny Sabin (université de Pennsylvanie) se consacre à l’étude des comportements cellulaires qui sont autant d’« organisations tectoniques » susceptibles d’être extrapolées à l’échelle architecturale. Elle promeut une approche bio-dynamique et multiscalaire qui simule les processus biologiques. L’architecture ne sera durable que dans une interaction entre la forme et son environnement, rendue possible à travers les phénomènes d’adaptabilité cellulaire. « Au final, concepteur, machine, matière et programme collaboreront de manière continue, de la nano à la macro-échelle, sur un plan à la fois physique et numérique, en recourant à des comportements organiques et inorganiques afin de mettre en place de nouveaux paradigmes de conception et de production8. » Pour Andrew Kudless (MATSYS-Material Systems), l’architecture est « un corps matériel avec ses propres forces intrinsèques et extrinsèques relatives à la forme, à la croissance, au comportement9 ».
3Les projets de Minimaforms (Theodore et Stephen Spyropoulos) mettent en œuvre également des comportements, des « environnements proto-architecturaux », des modèles participatifs. Petting Zoo 2013 est un environnement artificiel de robots activé par le comportement des visiteurs. Chacun de ces éléments, mû par une forme d’intelligence artificielle, développe une émotivité et une dimension sensorielle propre, en interaction avec les stimuli extérieurs. Ces créatures artificielles aux tentacules lumineux qui changent de couleurs interagissent en permanence entre elles ainsi qu’avec les visiteurs. L’architecture déploie ici « une nouvelle nature qui combine le biologique et le computationnel en un organisme adaptatif et évolutif10 ». « À travers la fusion de systèmes naturels et synthétiques, l’architecture peut construire des machines génératives, faisant évoluer les relations qui engagent des nouvelles formes d’organisation spatiale, de fabrication et de communication11. » Ces « environnements comportementaux » outrepassent l’objet pour faire valoir une dimension à la fois organique et machinique de l’architecture.
4Au MIT Media Lab, Neri Oxman (Material Ecology) étudie les champs de convergence entre biologie, chimie, neurosciences et sciences computationnelles. « Les matériaux sont les nouveaux logiciels12. » L’architecte aspire à une « synergie complète entre géométrie, matière physique et énergie13 ». Seuls des prototypes à l’échelle 1 : 1 de systèmes constructifs sont à même d’expérimenter ces paramètres physiques. Le Silk Pavilion 2013, réalisé au MIT et composé de quelque 6 500 vers à soie, accrochés à des panneaux de fils de soie, a franchi une nouvelle étape de recherche en se donnant comme un objet architectural littéralement vivant, une proto-architecture évolutive dans le temps à travers le comportement des vers à soie. Cette nouvelle « intelligence » que réclame Neri Oxman dans les processus de conception et de production de l’architecture doit prendre appui sur une connaissance approfondie des processus du vivant, corrélée à une recherche sur de nouveaux matériaux.
5Les recherches d’Achim Menges (né en 1975), à l’Institute for Computational Design, Institute for Building Structures and Structural Design, à Stuttgart, associent biomimétique et fabrication robotique. C’est ici la matière même, sa physicalité, ses propriétés inhérentes, qui génèrent la forme, marquant la fin du mécanique au profit du performatif. L’objet architectural est issu de son interaction avec ses conditions environnementales et se définit à travers son « comportement matériel ».
« Au lieu d’opérer une simple translation des modèles biomorphiques de la biologie vers l’architecture, le transfert de connaissance se fait sur un plan systémique et performatif […] Par conséquent, la biomimétique est appréhendée comme une stratégie pour la conception architecturale et structurelle. L’objectif est de mettre en œuvre un système matériel informé biologiquement qui réunisse les principes de conception issus de la nature avec ceux de la fabrication14. »
6Achim Menges se réfère à l’enseignement de Josef Albers au Bauhaus de Dessau dans les années 1920, puis au Black Mountain College en Caroline du Nord dans les années 1940, qui développa une expérimentation à partir des réactions des matériaux comme méthode créative de conception architecturale. ICD/ITKE Research Pavilion 2010 est un assemblage de bandes de bois pliées, découpées par des robots. Le processus de « pliage élastique » a été rendu possible grâce à la convergence entre « conception computationnelle, simulation structurelle et fabrication robotique »15. Tout est ici intégré dans le processus informatique, du comportement des matériaux à la fabrication. Nature et architecture se rejoignent dans une dimension durable, inhérente à la structure même de la matière, qui permet de s’émanciper de l’appareillage mécanique ou électronique. À l’instar des systèmes biologiques, l’architecture se donne dans un champ de performance énergétique et comportementale.
7En 2013, HygroSkin-Meteorosensitive Pavilion interroge le comportement hygroscopique et anisotropique du bois. La « structure cellulaire » du bois le fait réagir aux modifications climatiques. Des microparticules de bois ont été incrustées à l’intérieur de fines lamelles qui constituent la structure même du pavillon, découpée et assemblée par des robots. Cette enveloppe « météosensitive » réagit naturellement, à la manière d’une pomme de pin, aux variations d’humidité de l’environnement dans lequel elle se trouve, les corolles de bois s’ouvrant ou se refermant, dans une ventilation naturelle du pavillon, ainsi réactif comme un système vivant. C’est ici le système structurel et le comportement du bois qui ont engendré la forme du pavillon. Menges défend une stratégie « no-tech » dans laquelle nature et computation ne font plus qu’un à travers la programmation matérielle du bois. Le pavillon, véritable proto-architecture, lui permet d’actualiser sa recherche à l’échelle 1 : 1. Les maquettes vont simuler à échelle réduite cette dimension performative que les prototypes à l’échelle 1 : 1 expérimenteront à l’instar d’une architecture. Conçu par ordinateur et réalisé par des machines à commande numérique, ce pavillon n’est ainsi ni un prototype ni une architecture en tant que telle, mais une proto-architecture qui interagit avec son environnement.
8Pour Achim Menges, les systèmes computationnels évolutionnaires impliquent « l’exploration algorithmique de processus indéterminés16 ». Le « modèle numérique » doit passer à une étape ultérieure et se convertir en une « behavioral machine » tandis que la maquette a fait place au « comportement cyber-physique d’une conception à la fois computationnelle et matérielle »17. Conception et fabrication sont envisagées comme des champs co-extensifs qui interagissent à travers un « feedback cyber-physique ». Les « modèles numériques », en leur qualité d’entités évolutives en temps réel, adaptatives, assurent aujourd’hui la « traduction du virtuel à l’artefact physique », mais Achim Menges souhaite aller plus loin et faire en sorte que la matérialisation du projet soit générative du processus créateur. L’approche comportementale est à présent envisagée comme un retour d’information qui inscrit le processus de création dans une adaptabilité permanente à un ensemble de contraintes qui évoluera au cours du processus de fabrication18. La phase de matérialisation n’est plus alors extérieure au temps de la conception mais lui est devenue intrinsèque. Le « modèle numérique » est ce qui articule computation de la forme, structure et espace.
9 Dans ce contexte, l’architecte et théoricien Andrew Witt en appelle à un « modèle numérique » qui dépasse la dimension d’agrégat du BIM pour intégrer en temps réel toutes les étapes de la conception de manière dynamique afin de laisser place à de « nouveaux modèles numériques réactifs » qui se donneraient comme de véritables « instruments de connaissance »19. La conception de projets deviendrait pour lui équivalente à la conception de systèmes de connaissance. À travers les outils paramétriques qui fixent un ensemble de règles et de contraintes, il s’agirait de faire en sorte que les réactions de la « maquette numérique » à ces contraintes interagissent en retour sur la conception du projet. L’architecte ne dessine plus un projet, mais un système comportemental20. La prochaine révolution se fera sur le plan cognitif, où des « modèles intelligents » seront dotés d’une forme d’intelligence artificielle encapsulée qui leur permettra « de suggérer de manière active des solutions […] Les modèles paramétriques sont en train d’évoluer pour devenir des systèmes experts. Ils encapsulent de plus en plus les contraintes et comportements des systèmes techniques du bâtiment de manière adaptative21 ».
10À la « machine abstraite22 » qu’était la nature pour Gilles Deleuze, a fait place un organisme digital, toujours en « formation », à la « matérialité dynamique »23. Essaim, réseau, maillage d’agents, d’algorithmes, de molécules, de cellules définissent un nouvel « artefact » hybride, multifonctionnel, vivant, géométrique, habitable, qui se définit par son comportement. Entre simulation et computation, l’architecture est devenue un objet comportemental, à savoir un outil morphogénétique qui, au-delà de la forme, a intégré une compréhension cognitive.
ACHIM MENGES, HygroSkin, 2012. Photographie du Meteorosensitive Pavilion, projet HygroSKin.

© ICD University of Stuttgart.
Notes de bas de page
1 Bernard Cache, Terre meuble, Orléans, HYX, 1997, p. 67.
2 Ibid., p. 67.
3 Ibid.
4 Michael Hansmeyer in Marie-Ange Brayer, Frédéric Migayrou (dir.), Naturaliser l’architecture, catalogue de l’exposition, Orléans, HYX, 2013, p. 74 sq.
5 Pour définir les systèmes multi-agents : les objets deviennent des « agents en simulant des capacités individuelles cognitives et d’autonomie » : Franck Varenne, « Modèles et simulation : pluriformaliser, simuler, remathématiser » in Franck Varenne, Marc Silberstein, Modéliser et simuler. Epistémologies et pratiques de la modélisation et de la simulation, t. II, Paris, Éd. Matériologiques, 2013, p. 304.
6 Ibid., p. 49.
7 Ibid., p. 96-105.
8 Skylar Tibbits, The Self-Assembly Line, 2012, non publié.
9 Conversation de l’auteur avec Andrew Kudless.
10 Theodore Spyropoulos, « Constructing Behavioral Environments. Notes on a Systemic Ecology », in Not Nature, New York, Pratt Institute Graduate Architecture and Urban Design, printemps 2012, p. 99.
11 Ibid., p. 96.
12 Conversation de l’auteur avec Neri Oxman.
13 Neri Oxman, « Proto-design. Architecture’s Primordial Soup and the Quest for Units of Synthetic Life », in Neil Spiller, Rachel Armstrong (dir.), Protocell Architecture, AD Architectural Design, n° 210, mars-avril 2011, p. 103.
14 Achim Menges, « Material Computation. Higher Integration in Morphogenetic Design », in Achim Menges (dir.), Material Computation, AD Architectural Design, n° 216, mars/avril 2012 ; Achim Menges, « Material Resourcefulness : Activating Material Information in Computational Design », op. cit. ; Moritz Fleischmann, Jan Knippers, Julian Lienhard, Achim Menges, Simon Schleicher, « Material Behaviour/Embedding physical Properties in computational Design Processes », op. cit., p. 45 ; Achim Menges (dir.), Material Synthesis. Fusing the Physical and the Computational, AD Architectural Design, vol. 85, septembre-octobre 2015.
15 Achim Menges, « Material Resourcefulness : Activating Material Information in Computational Design », op. cit., p. 50.
16 Achim Menges, « The New Cyber-Physical Making in Architecture. Computational Construction », in Material Synthesis. Fusing the Physical and the Computational, AD Architectural Design, Londres, septembre-octobre 2015, vol. 85, p. 31. Voir aussi Achim Menges, « Morphospaces of Robotic Fabrication », in Sigrid Brell-Cokcan, Johannes Braumann (dir.), Robotic Fabrication in Architecture, Art, and Design, Vienne, Springer, 2012, p. 28-47.
17 Ibid., p. 33.
18 Ibid., p. 32.
19 Andrew Witt, The Heuristics of Digital Modeling, non publié, n. p.
20 Ibid.
21 Ibid.
22 Gilles Deleuze, Félix Guattari, Mille Plateaux. Capitalisme et schizophrénie, Paris, Les Éditions de Minuit, 1980, p. 640.
23 Varenne, op. cit., p. 101.
Auteur
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Marie-Ange Brayer
Conservatrice, cheffe du service Design et Prospective industrielle au Musée National d’Art Moderne - Centre Pompidou. Docteure en histoire de l’art et de l’architecture (EHESS), elle a été directrice du Frac-Centre à Orléans (1996 à 2014) où elle a développé une collection d’architecture expérimentale et cofondé ArchiLab. Commissaire au Centre Pompidou des expositions « Imprimer le monde », « Ross Lovegrove » (2017), « La Fabrique du vivant » (2019) et « Design et merveilleux » au MAMC+ de Saint-Étienne (2018). Elle vit et travaille à Paris (France).
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