159TECNOLOGIAE COSTRUZIONEDIUNA NUOVA CULTURA MATERIALE

Sergio Russo Ermolli1

1 _{DiARC-Department of Architecture, University of Naples Federico II, russermo@unina.it}

La modifica di prospettiva determinata dalla inarrestabile e irreversibile diffusione delle tecnologie digitali nel settore AEC (Architecture, Engineering & Construction) porta necessariamente con sé una riflessione critica sulla cultura materiale e sulle nuove accezioni di materialità che coinvolgono il progetto di architettura. Già a partire degli anni Novanta, l’emergere del digitale portava con sé una idea di scenario nel quale la “fisicità” avrebbe finito per perdere qualsiasi rilevanza, lasciando aperto il campo esclusivamente a contenuti dematerializzati, costituiti unicamente da informazioni, trasferibili istantaneamente ovunque e a chiunque. Analoga enfasi veniva adoperata nei riguardi del progressivo fenomeno di “virtualizzazione” di materiali e prodotti, così come della crescente “rarefazione” della loro corporea fisicità. Al contrario, le nuove tecnologie digitali, nella loro graduale trasformazione del paesaggio materico intorno a noi, hanno finito per amplificare il rapporto con la materialità di prodotti e processi, agendo in una direzione di maggiore leggerezza, efficienza, interazione, personalizzazione.

In questo senso la materialità, arricchendosi sempre più di contenuti digitali, finisce per allontanarsi dall’essere destinataria passiva della forma, acquisendo un ruolo attivo e generativo nella progettazione della forma. In realtà, è possibile affermare che il fenomeno della digitalizzazione che ha investito la materia stia rendendo evidenti, persino comprensibili, alcune teorie della fisica moderna. Ad esempio, quando si afferma che la materia è costituita da forme immateriali e che queste, ad un livello invisibile, riescono a dare identità alla materia su scala visibile. Tali approcci sembrano quasi trovare una sorta di conferma nell’attuale panorama materico, dove è possibile costruire e programmare un materiale partendo proprio da forme immateriali, attraverso la stretta interazione tra chimica e design, microscala e macroscala. Le innovazioni avvenute nel campo delle scienze dei materiali e nelle strumentazioni digitali hanno determinato infatti un superamento di caratteristiche consolidate della produzione fisica, come inalterabilità,

prevedibilità e certezza, per aggiornarle con nuove potenzialità che ne modificano anche il suo significato, quali interazione, “intelligenza”, trasformabilità e autonomia.

In uno scenario nel quale natura e artificio risultano combinate in maniera sempre più stretta, è possibile per la computazione digitale di “informare” il materiale con specifiche caratteristiche che ne determinano, in qualche modo, un comportamento naturale, biologico, responsivo e adattivo. Il contenuto “immateriale” inseribile all’interno di materiali e prodotti permette di individuare nuovi set di proprietà che vanno dalla programmabilità alla comunicabilità, dalla memorizzabilità alla tracciabilità. In primo luogo, infatti, microprocessori progressivamente più potenti ed efficienti rendono possibile incorporare funzionalità in prodotti non digitali, trasformandoli in artefatti programmabili in grado di eseguire ulteriori ed estensibili funzioni, che vanno oltre il loro scopo originale. L’utilizzo di dispositivi per l’identificazione e/o memorizzazione automatica di informazioni possono inoltre creare elementi materici individuabili in modo univoco all’interno di un’architettura informatica, permettendo l’inserimento di questi artefatti digitalizzati nell’infrastruttura IoT (Internet delle Cose). Non completamente separabile dal materiale stesso è anche il sensore, che può essere integrato in esso per renderlo “intelligente”, ovvero capace di percepire e rispondere ai cambiamenti che avvengono nell’ambiente nel quale è inserito e, quando collegato con micro-alimentatori e micro-antenne, di formare immense reti. Gli artefatti digitalizzati possono così interagire con altri artefatti, infrastrutture e utenti attraverso la possibilità di inviare e ricevere messaggi digitalizzati, generando nuove relazioni tra persone e prodotti. La maggior parte di questi artefatti digitalizzati può essere dotato anche di capacità di memoria, individuale o in rete, che li permette di “ricordare” il luogo in cui sono collocati, l’utilizzo che ne è stato fatto, i risultati delle interazioni, ecc., producendo in tal modo enormi quantità di tracce digitali relative a condizioni, movimenti e interazioni con altri oggetti o persone.

T

C

N

M

C

The change of perspective brought about by the unstoppable and irreversible spread of digital technologies in the AEC (Architecture, Engineering & Construction) sector necessarily brings with it a critical reflection on material culture and new meanings of materiality that involve the architectural design. Already in the 1990s, the appearance of digital technology brought with it an idea of a scenario in which “physicality” would end up losing any relevance, leaving the field open exclusively to dematerialized content, consisting solely of information, instantly transferable anywhere and to anyone. Similar emphasis was placed on the progressive phenomenon of “virtualization” of materials and

products, as well as the increasing “rarefaction” of their corporeal physicality. On the contrary, new digital technologies, in their gradual transformation of the material scenery around us, have ended up amplifying the relationship with the materiality of products and processes, acting in a direction of greater lightness, efficiency, interaction, customization.

In this sense, materiality, becoming richer and richer in digital content, ends up moving away from being a passive recipient of form, acquiring an active and generative role in the design of form. In reality, it is possible to say that the phenomenon of digitization that has affected the matter is making evident, even understandable, some theories of modern physics. For example, when it is stated that matter is made up of

immaterial forms and that these, at an

invisible level, are able to give identity to matter on a visible scale. Such

approaches seem almost to find a sort of confirmation in the current material panorama, where it is possible to build and program a material starting from immaterial forms, through the close interaction between chemistry and design, micro-scale and macro-scale. Innovations in the field of materials science and digital tools have in fact led to the overcoming of consolidated characteristics of physical production, such as inalterability, predictability and certainty, in order to update them with new potentialities that also change their meaning, such as interaction, “intelligence”, transformability and autonomy.

In a scenario in which nature and artifice are combined more and more closely, it is possible for digital computation to “inform” the material with specific characteristics that determine, in some way, a natural, biological, responsive and adaptive behavior. The “immaterial” content

that can be put inside materials and products allows to identify new sets of properties ranging from programmability to communicability, from memorability to traceability. First of all, in fact, progressively more powerful and efficient microprocessors make it possible to incorporate functionality into non-digital products, transforming them into programmable artifacts capable of performing additional and extensible functions that go beyond their original purpose. The use of devices for the identification and/ or automatic storage of information can also create uniquely identifiable material elements within a computer architecture, allowing the inclusion of these digitized artifacts in the IoT (Internet of Things) infrastructure. Not completely separable from the material itself is also the sensor, which can be integrated into it to make it “intelligent”, i.e. able to perceive and

160

Technology and Construction of a New Material Culture

E’ possibile relazionare tale nuova accezione di materialità alla trasformazione dei processi produttivi che sono avvenuti negli ultimi anni, nella direzione di Industria 4.0 (ma anche della nuova frontiera di Industria 5.0) nella quale dati e materiali, progetto e fabbricazione si sovrappongono fin quasi a confondersi. Uno scenario, quindi, fatto di tecnologie di modellazione informativa interconnesse con processi di digital fabrication, di stampanti 3D collegate a software di sviluppo digitale, di realtà aumentata a supporto dei processi produttivi, di robot collaborativi rapidamente programmabili, di comunicazione multidirezionale tra processi progettuali, produttivi e prodotti, di gestione di Big Data su sistemi aperti. La combinazione di diverse Key Innovative Technologies (come nano e bio-tecnologie, sensoristica, Intelligenza Artificiale, IoT, realtà virtuale, visione artificiale, cloud e mobile), apre inoltre a sfide molto vicine, indirizzate a costruire soluzioni organizzative e produttive ancora più flessibili e interattive nei processi industriali, passando attraverso sistemi automatizzati interconnessi che auto-apprendono, recependo (learning) esperienza e conoscenze dell’operatore, in un rapporto sempre più simbiotico con l’uomo.

Il digitale entra in gioco anche in relazione alla crescente affermazione di un modello di R&D del tipo Open, che modifica quello più convenzionale di sviluppo dell’innovazione, nel quale i processi di ricerca e sviluppo, le politiche di proprietà intellettuale, le procedure realizzative e di commercializzazione dei prodotti sono tutte svolte esclusivamente all’interno dei confini dell’azienda. Nel modello di Open Innovation, al contrario, l’utilizzo di piattaforme di condivisione e scambio delle informazioni permette di “aprire” a sollecitazioni provenienti anche dall’esterno, come startup, università, istituti di ricerca, fornitori, inventori, programmatori e consulenti. La rete di interconnessione globale, in sinergia con l’Innovazione Tecnologica, finisce così per trasformarsi in un potentissimo strumento di R&D che sta cambiando il modo di intendere le attività produttive, in specie quelle più intellettuali, e di conseguenza il modo di organizzarsi delle grandi aziende strutturate e delle attività lavorative a più alto contenuto professionale.

Se la cultura digitale trasforma in profondità la cultura

materiale in quanto modifica non solo fisicamente l’oggetto che viene prodotto, ma soprattutto il significato che viene ad esso attribuito, questa non può non investire anche il fronte dei processi esecutivi. Può essere indicativo osservare tale fenomeno proprio all’interno del comparto industriale AEC che presenta uno dei più bassi indici di digitalizzazione tra tutti i settori produttivi. In tale contesto, il fenomeno della (nuova) industrializzazione edilizia è infatti basato sul doppio registro della materialità e dell’immaterialità, in cui termini quali Design for Manufacture & Assembly, Modern Method of Construction, Modular Building, Off Site Manufacturing, possono essere riaggiornati (o ripensati) proprio in forza della versatilità assicurata dalla computazionalità e dalla flessibilità dei sistemi produttivi. La prospettiva, già delineata sin dalla fase iniziale della industrializzazione del settore delle costruzioni, di concepire il luogo di costruzione prevalentemente come luogo di assemblaggio di parti realizzate in azienda, piuttosto che di formatura on site, si arricchisce di aspetti inediti rispetto al secolo scorso. Il ricorso a sistemi di produzione “snelli”, all’automazione e alla robotica, abilitati dalla possibilità di operare in tempo reale e in remoto grazie ai protocolli di interconnessione, permette di superare i limiti tipici della produzione prefabbricata: ripetitività, bassa qualità formale, tecnologica e prestazionale, economia di scala, ecc. La vera novità non è tanto (o non solo) nel nuovo “prodotto” off site, quanto piuttosto nei contenuti soft che strutturano le nuove processualità di produzione-costruzione. I contenuti più innovativi in tale ambito includono l’utilizzo di piattaforme digitali industriali in grado di supportare un’offerta di soluzioni prefabbricate modulari, adatte a tipologie diversificate (mass customization); la gestione sincronizzata di una filiera di impianti dislocati in cloud tra loro e connessi in tempo reale al cliente finale; lo sviluppo di processi decisionali fondati sull’intelligenza artificiale che cercano di ridurre il numero di transazioni e di assicurare una maggiore coerenza della concezione alle esigenze della produzione, della logistica e dell’assemblaggio.

L’obiettivo di individuare temi e questioni, all’interno del Convegno Internazionale, utili a riflettere sulle nuove dinamiche che si istaurano nel rapporto tra tecnologia e cultura materiale nell’era digitale, ha richiesto la specificazione di tre differenti focus di approfondimento: Integrazione delle tecnologie digitali respond to the changes that occur in

the environment in which it is inserted and, when connected with micro- feeders and micro-antennas, to form immense networks. The digitized artifacts can thus interact with other artifacts, infrastructures and users through the possibility of sending and receiving digitized messages, generating new relationships between people and products. Most of these digitized artifacts can also be equipped with memory capacity, individual or networked, which allows them to “remember” the place where they are located, the use made of them, the results of interactions, etc., thus producing huge amounts of digital traces related to conditions, movements and interactions with other objects or people.

It is possible to relate this new meaning of materiality to the transformation of production processes that have occurred in recent years, in the direction of Industry 4.0 (but also the new frontier of Industry 5.0) in which data and materials, design and manufacturing overlap

almost to the point of confusion. A scenario, therefore, made of information modeling technologies interconnected with digital fabrication processes, 3D printers connected to digital software, augmented reality to support production processes, rapidly programmable collaborative robots, multidirectional communication between design, production and product processes, management of Big Data on open systems. The combination of different Key Innovative Technologies (such as nano and bio-technologies, sensors, Artificial Intelligence, IoT, virtual reality, artificial vision, cloud and mobile), also opens up to very close challenges, aimed at building even more flexible and interactive organizational and production solutions in industrial processes, passing through interconnected automated systems that self-learning, incorporating experience and knowledge of the operator, in an increasingly symbiotic relationship with man.

Digital also comes into play in

relation to the growing affirmation of an R&D model of the Open type, which modifies the more conventional model of innovation development, in which research and development processes, intellectual property policies, manufacturing and marketing procedures of products are all carried out exclusively within the company’s boundaries. In the Open

Innovation model, on the contrary,

the use of information sharing allows to “open” to solicitations coming also from outside, such as startups, universities, research institutes, suppliers, inventors, programmers and consultants. The global interconnection network, in synergy with Technological Innovation, thus ends up becoming a very powerful R&D tool that is changing the way of understanding production activities, especially the more intellectual ones, and consequently the way of organizing large structured companies and work activities with higher professional content.

If digital culture profoundly transforms material culture, as it

not only physically modifies the object that is produced, but above all the meaning that is attributed to it, it also invests the construction process. It can be interesting to observe this phenomenon within the AEC industrial sector, which has one of the lowest digitalization levels among all production sectors. In such context, the issue of the (new) building industrialization is in fact based on the double register of materiality and immateriality, in which terms such as Design for Manufacture & Assembly, Modern Method of Construction, Modular Building, Off Site Manufacturing, can be updated (or rethought) precisely because of the versatility ensured by the computationality and flexibility of production systems. The perspective, already outlined since the initial phase of industrialization of the construction sector, to conceive the place of construction mainly as a place of assembly of parts made in the industry, rather than forming on site, is enriched with new aspects compared to the last century. The use of “lean”

161

161

vita; Innovazione dei sistemi produttivi per l’offerta di soluzioni diversificate in rapporto alle specificità fisiche e culturali dei luoghi e degli utilizzatori; e, infine, Scenari collaborativi per la produzione eco-orientata finalizzati al raggiungimento di obiettivi di innovazione socio-tecnica. In tutti gli ambiti è possibile riconoscere connessioni multidimensionali sul modo di pensare e fare architettura, che possono essere messe in relazione alla ridefinizione delle reciproche relazioni tra i principali protagonisti del processo edilizio: progettisti, aziende e imprese. Dapprima lentamente, poi in maniera quanto mai rapida, le nuove tecnologie digitali hanno infatti determinato una sempre più stretta correlazione tra la fase decisionale e quella realizzativa, assicurando una diretta interconnessione tra il progetto, elaborato all’interno di un ecosistema computazionale, la produzione in officina e l’assemblaggio delle parti in cantiere. La condivisione di “linguaggi” digitali comuni tra progettisti, produttori e costruttori, soprattutto sul tema della materialità dell’architettura, ha permesso di ristrutturare le metodologie e le gerarchie del progetto, passando da una processualità caratterizzata da una notevole autonomia, nella quale ruoli, competenze e responsabilità venivano definite con particolare precisione, ad una basata su flussi di lavoro condivisi e collaborativi, nella quale i confini disciplinari e operativi tendono a confondersi e a sovrapporsi. Lo storico ruolo del progettista come autore unico, ad esempio, viene sostituito da flussi progettuali semi-autonomi a guida algoritmica, ancorati in profondità in infrastrutture collettive di comunicazione digitale. Ciò ha determinato l’esigenza, se non l’urgenza, da parte della disciplina dell’architettura, in tutte le sue componenti, di avviare un profondo ripensamento di teorie, metodi, ruoli e oneri, allo scopo di affrontare, al netto delle posizioni di estrema retroguardia, opportunità e rischi di questa inevitabile trasformazione con la maggiore consapevolezza critica possibile.

Nel momento in cui l’informazione progettuale diventa sempre più virtuale ma, allo stesso tempo, sempre più integrata con la materialità, e gli scambi tra intuizione e conoscenza diventano più interconnessi con le metodologie esecutive e produttive, diventa più difficile per l’architettura rimanere separata dalla fisicità della costruzione. Sicuramente le architetture non sono

mai interamente l’esito di decisioni trasparenti e razionali, ma contengono sempre elementi di indeterminatezza, incoerenza e dubbio. Nel momento in cui flussi digitali integrati permettono però di relazionarsi in maniera più diretta con la dimensione materiale dell’architettura, ciò non può rappresentare una diminutio, ma solo un importante opportunità di confronto con la dimensione aperta e creativa del progetto di architettura. References

Arrighi, S. (2017), “Il nuovo materialismo”, in Nebuloni, A. & Rossi, A., Codice

e progetto. Il computational design tra architettura, design, territorio, rappresentazione, materiali e nuove tecnologie, Mimesis, Milano/Udine.

Carpo, M. (2017), The Second Digital Turn. Design beyond intelligence, The MIT Press, Cambridge, MA.

Caruso, I., Giambattista, A. and Migliore, E. (2014), “Distopie digitali. Scenari progettuali di atopicità tecnologica”, in Quaderni Planning Design

Technology, n. 3.

Chesbrough, H. (2003), Open Innovation. The new imperative for creating and

profiting from technology, Harvard Business School Press.

Deutsch, R. (2015), Data-Driven Design and Construction. 25 strategies for

capturing, analyzing and applying building data, John Wiley, New Jersey.

Floridi, L. (2014), The Fourth Revolution. How the Infosphere is Reshaping

Human Reality, OUP Oxford (trad. it. La quarta rivoluzione. Come l’infosfera sta trasformando il mondo, Raffaello Cortina, Milano, 2017).

Flusser, V. (1985), Ins Universum der technischen Bilder, European Photography, Göttingen (trad. it. Immagini. Come la tecnologia ha cambiato la nostra

percezione del mondo, Fazi, Roma, 2009).

Kline, S. and Rosenberg, N. (1986), “An Overview of Innovation”, in Landau, R., Rosenberg, N. (eds), The positive sum strategy: harnessing technology

for economic growth, National Academy Press, Washington D.C.

Migliore, E. (2015), “Digital Materials. La nuova materialità biologicamente digitale”, Digicult, available at: http://digicult.it/it/author/enzia-migliore/ (Accessed 10 April 2019).

Picon, F. (2018), La matérialité de l’architecture, Parenthèses, Paris. Sennet, R. (2008), The Craftsman, Yale University Press, New Haven (trad. it.

L’uomo artigiano, Feltrinelli, Milano, 2008).

production systems, automation and robotics, enabled by the possibility to operate in real time and remotely, thanks to interconnection protocols, allows to overcome the typical limits of prefabricated production: repetitiveness, low formal, technological and performance quality, economy of scale, etc. The real novelty is not so much (or not only) in the new off-site “product”, but rather in the soft contents that structure the new production-construction processes. The most innovative contents in this area include the use of industrial digital platforms able to support a range of modular prefabricated solutions, suitable for diversified types (mass customization); the synchronized management of a supply chain of plants located in the cloud and connected in real time to the final customer; the development of decisional processes based on artificial intelligence that seek to reduce the number of transactions and ensure greater consistency of design to the needs of production, logistics and assembly.

The objective of identifying