Проектирование будущего: адаптация к переменам

Введение

Планирование и строительство с прицелом на будущее

Защита от устаревания (также futureproofing) — это процесс прогнозирования будущего и разработки методов минимизации последствий потрясений и стрессов, вызванных будущими событиями. Защита от устаревания применяется в таких отраслях, как электроника, медицина, промышленный дизайн, а в последнее время — и в проектировании с учетом изменения климата. Принципы защиты от устаревания заимствуются из других отраслей и систематизируются в виде подхода к вмешательству в историческое здание.

Электроника и связь

В перспективных электрических системах здания должны быть оснащены "гибкими распределительными системами, обеспечивающими возможность расширения коммуникационных технологий". Программное обеспечение для обработки изображений должно быть гибким, адаптируемым и программируемым, чтобы иметь возможность работать с различными потенциальными медиафайлами в будущем, а также обрабатывать растущие размеры файлов. Такое программное обеспечение должно быть также масштабируемым и встраиваемым, то есть его применение и среда использования могут меняться, и программное обеспечение должно адаптироваться к этим изменениям. Для поддержки будущих вычислительных потребностей в обработке изображений требуется более высокая степень интеграции обработки. В беспроводных телефонных сетях обеспечение устойчивости к будущим изменениям развернутого сетевого аппаратного и программного обеспечения становится критически важным, поскольку их развертывание обходится очень дорого, и экономически невыгодно заменять системы при каждом изменении в работе сети. Разработчики телекоммуникационных систем уделяют особое внимание возможности повторного использования и гибкости системы, чтобы оставаться конкурентоспособными на рынке.

Роль промышленного дизайна в формировании будущего

Дизайнер выполняет предписывающую, а не описательную работу. В отличие от ученых, которые описывают существующий мир, дизайнеры предлагают, каким он мог бы быть. Поэтому дизайнеры в определенной степени являются футурологами. Эта практика берет начало в работах итальянских радикалов 1960-х годов и развивается через критический дизайн Энтони Данна и Фионы Раби конца 1990-х годов, которые разработали подходы к дизайну для исследования и критики идей, а не для создания объектов. По своей сути, дизайнеры – это футуристы. Минимальный срок от разработки продукта до его появления на полке составляет несколько лет, а иногда и 10–15 лет. Таким образом, работая за своим столом по утрам, вы уже работаете с будущим. В промышленном дизайне, "защита от будущего" направлена на предотвращение устаревания путем анализа снижения привлекательности продуктов. Привлекательность оценивается по таким критериям, как функциональность, внешний вид и эмоциональная ценность. Продукты с более продуманным дизайном, лучшим внешним видом и более быстрой аккумуляцией эмоциональной ценности, как правило, сохраняются дольше и считаются "защищенными от будущего". К характеристикам таких продуктов, выявленным в ходе исследования, относятся вневременность, высокая долговечность и эстетичный внешний вид, привлекающий и удерживающий внимание покупателей. В идеале, с возрастом привлекательность объекта должна сохраняться или даже возрастать благодаря усилению эмоциональной привязанности. Продукты, соответствующие современной общественной парадигме прогресса и одновременно способствующие этому прогрессу, также, как правило, становятся более привлекательными. Стремление изменить мир пронизывает спекулятивный дизайн, где успех часто измеряется не тем, что создано, а влиянием идеи и тем, как она проникает в более широкое сознание.

Методологии проектирования, ориентированные на будущее

Важным направлением в разработке продуктов и услуг нового поколения является выявление возможностей путем изучения неудовлетворенных и невыраженных потребностей людей в настоящем и использование этих знаний в перспективной проектной деятельности. Поггенпол утверждает, что дизайн стимулирует идеи о том, как можно использовать технологии с большей эмпатией.

Коммунальные системы

В одном из регионов Новой Зеландии, Хокс-Бей, было проведено исследование для определения мер, необходимых для обеспечения устойчивости региональной экономики, с особым акцентом на водную систему. Исследование было направлено на понимание существующего и потенциального спроса на воду в регионе, а также на то, как этот потенциальный спрос может измениться в условиях изменения климата и более интенсивного землепользования. Полученная информация использовалась для разработки прогнозов спроса, которые послужат основой для улучшения региональной водной системы. Обеспечение устойчивости к будущему, таким образом, включает в себя перспективное планирование будущего развития и растущих потребностей в ресурсах. Исследование фокусируется почти исключительно на будущих потребностях и не рассматривает другие аспекты обеспечения устойчивости, такие как планы действий на случай катастрофических повреждений системы или долговечность используемых материалов.

Изменение климата и энергосбережение

В области устойчивых экологических проблем термин "устойчивость к будущему" обычно используется для описания способности проекта противостоять воздействию потенциальных изменений климата, вызванных глобальным потеплением. Это воздействие характеризуется двумя основными признаками. Во-первых, "зависимость от ископаемого топлива будет практически полностью устранена и заменена возобновляемыми источниками энергии". Во-вторых, "общество, инфраструктура и экономика будут хорошо адаптированы к остаточным последствиям изменения климата". При проектировании зданий с низким энергопотреблением "здания будущего должны быть устойчивыми, энергоэффективными и способными адаптироваться к социальным, технологическим, экономическим и нормативным изменениям, тем самым максимизируя ценность жизненного цикла". Цель состоит в том, чтобы "снизить вероятность преждевременного устаревания конструкции здания". В Австралии исследование, заказанное Управлением здравоохранения Нового Южного Уэльса, изучало "практические и экономически эффективные стратегии проектирования, направленные на обеспечение "устойчивости к будущему" зданий крупного австралийского медицинского учреждения". Это исследование пришло к выводу, что "акцент на подходе, охватывающем весь жизненный цикл проектирования и эксплуатации медицинских учреждений, очевидно, принесет пользу". За счет проектирования гибких и адаптируемых конструкций можно "отсрочить устаревание и, как следствие, необходимость сноса и замены многих медицинских учреждений, тем самым снижая общий спрос на строительные материалы и энергию". Важна способность несущей системы здания адаптироваться к прогнозируемым изменениям климата, а также вопрос о том, "достаточно ли эффективны неструктурные [поведенческие] адаптации, чтобы компенсировать ошибки, вызванные неверным выбором прогноза изменения климата". Суть дискуссии заключается в том, могут ли изменения в поведении пользователей обеспечить устойчивость здания к будущему, несмотря на возможные ошибки в оценке последствий глобального изменения климата. Существует множество факторов, которые не рассматриваются в статье в полном объеме. "Мягкие адаптации", такие как изменения в поведении, могут существенно повлиять на способность здания продолжать функционировать в меняющихся условиях окружающей среды. Таким образом, адаптивность является важным критерием в концепции "устойчивости к будущему" зданий. Адаптивность – это тема, которая все чаще встречается в других исследованиях, посвященных устойчивости к будущему.

In the realm of sustainable environmental issues, future proof is used generally to describe the ability of a design to resist the impact of potential climate change due to global warming. Two characteristics describe this impact. First, "dependency on fossil fuels will be more or less completely eliminated and replaced by renewable energy sources." Second, "Society, infrastructure and the economy will be well adapted to the residual impacts of climate change." In the design of low energy consuming dwellings, "buildings of the future should be sustainable, low energy and able to accommodate social, technological, economic and regulatory changes, thus maximizing life cycle value." The goal is to "reduce the likelihood of a prematurely obsolete building design." In Australia, research commissioned by the Health Infrastructure New South Wales explored "practical, cost effective, design related strategies for 'future proofing' the buildings of a major Australian health department." This study concluded that "a focus on a whole life cycle approach to the design and operation of health facilities clearly would have benefits." By designing in flexibility and adaptability of structures, one may "defer the obsolescence and consequent need for demolition and replacement of many health facilities, thereby reducing overall demand for building materials and energy." The ability of a building's structural system to accommodate projected climate changes and whether "non structural [behavioral] adaptations might have a great enough effect to offset any errors from an erroneous choice of climate change projection". The essence of the discussion is whether adjustments in the occupant's behavior can future proof the building against errors in judgment in estimates of the impacts of global climate change. There are many factors involved and the paper does not go into them in exhaustive detail. "Soft adaptations”, such as changes in behavior, can have a significant impact on the ability of a building to continue to function as the environment around it changes. Thus adaptability is an important criterion in the concept of "future proofing" buildings. Adaptability is a theme that begins to come through in many of the other studies on future proofing.

Архитектура, инженерное дело и строительство

Использование термина "обеспечение будущего" (или "защита от устаревания") было редкостью в отрасли AEC, особенно в отношении исторических зданий, до недавнего времени. В 1997 году лаборатории MAFF в Йорке, Англия, были описаны в статье как "защищенные от устаревания" благодаря достаточной гибкости для адаптации к развивающимся, а не статичным научным исследованиям. Стандартный строительный контур и инженерные системы могли быть адаптированы к каждому типу проводимых исследований. В 2009 году термин "обеспечение будущего" использовался в связи с "мегатрендами", которые стимулировали обучение планировщиков в Австралии. Аналогичный термин, "устойчивость к усталости", был использован в 2007 году для описания стальных накладок в строительстве мостов, которые не должны разрушаться из-за усталостных трещин. В 2012 году организация из Новой Зеландии сформулировала восемь принципов зданий, защищенных от устаревания: эффективное использование энергии, повышение здоровья и безопасности, увеличение срока службы, повышение качества материалов и монтажа, повышение безопасности, улучшение звукоизоляции для снижения шумового загрязнения, адаптивный пространственный дизайн и сокращение углеродного следа. Другой подход к обеспечению будущего предполагает, что о защите от устаревания следует задумываться только при масштабных реконструкциях здания. Даже в этом случае предлагаемый временной горизонт для событий, требующих защиты от устаревания, составляет 15–25 лет. Объяснение этого конкретного временного горизонта для улучшений, направленных на защиту от устаревания, неясно. При оценке недвижимости существует три традиционные формы устаревания, влияющие на стоимость: физическое, функциональное и эстетическое. Физическое устаревание возникает, когда физические материалы здания приходят в негодность и требуют замены или ремонта. Функциональное устаревание возникает, когда здание больше не может выполнять предполагаемое назначение или функцию. Эстетическое устаревание возникает при изменении моды, когда что-то выходит из стиля. Появилась и четвертая потенциальная форма: экологическое (или устойчивое) устаревание. Экологическое устаревание во многом представляет собой сочетание вышеуказанных форм. Экологическое устаревание возникает, когда здание больше не соответствует одной или нескольким целям устойчивого проектирования. Одним из разумных подходов к созданию устойчивых городов, защищенных от устаревания, является комплексное междисциплинарное сочетание мер по смягчению последствий и адаптации для повышения устойчивости города. В контексте городской среды устойчивость зависит не столько от точного прогнозирования будущего, сколько от терпимости к неопределенности и широких программ, направленных на поглощение стрессов, с которыми может столкнуться эта среда. В этом контексте важен масштаб: события рассматриваются как региональные стрессы, а не локальные. Цель устойчивой городской среды – сохранять множество вариантов, подчеркивать разнообразие среды и осуществлять долгосрочное планирование с учетом внешних системных шоков.

Use of the term "future proofing" has been uncommon in the AEC industry, especially with relation to historic buildings until recently. In 1997, the MAFF laboratories at York, England were described in an article as “future proof” by being flexible enough to adapt to developing rather than static scientific research. The standard building envelope and MEP services provided could be tailored for each type of research to be performed. In 2009, “future proof” was used in reference to “megatrends” that were driving education of planners in Australia. A similar term, “fatigue proofing,” was used in 2007 to describe steel cover plates in bridge construction that would not fail due to fatigue cracking. In 2012, a New Zealand based organization outlined eight principles of future proof buildings: smart energy use, increased health and safety, increased life cycle duration, increased quality of materials and installation, increased security, increased sound control for noise pollution, adaptable spatial design, and reduced carbon footprint. Another approach to future proofing suggests that only in more extensive refurbishments to a building should future proofing be considered. Even then, the proposed time horizon for future proofing events is 15 to 25 years. The explanation for this particular time horizon for future proof improvements is unclear. In the valuation of real estate, there are three traditional forms of obsolescence which affect property values: physical, functional, and aesthetic. Physical obsolescence occurs when the physical material of the property deteriorates to the point where it needs to be replaced or renovated. Functional obsolescence occurs when the property is no longer capable of serving the intended use or function. Aesthetic obsolescence occurs when fashions change, when something is no longer in style. A potential fourth form has emerged as well: sustainable obsolescence. Sustainable obsolescence proposes to be a combination of the above forms in many ways. Sustainable obsolescence occurs when a property no longer meets one or more sustainable design goals. One reasonable approach to future proof sustainable cities is an integrated multi disciplinary combination of mitigation and adaptation to raise the level of resilience of the city. In the context of urban environments, resilience is less dependent on an exact understanding of the future than on tolerance of uncertainty and broad programs to absorb the stresses that this environment might face. The scale of the context is important in this view: events are viewed as regional stresses rather than local. The intent for a resilient urban environment is to keep many options open, emphasize diversity in the environment, and perform long range planning that accounts for external systemic shocks.

Исторические здания

Обеспечение устойчивости к будущим изменениям для обозначенных исторических зданий и сооружений добавляет уровень сложности к концепции обеспечения устойчивости к будущим изменениям в других отраслях, как описано выше. Любые вмешательства в исторические здания и сооружения должны соответствовать стандартам Секретаря по работе с историческими объектами. Степень соответствия и выбранный стандарт могут различаться в зависимости от юрисдикции, типа вмешательства, значимости объекта и характера планируемых работ. Основной принцип заключается в том, чтобы в ходе вмешательства не был нанесен ущерб зданию или сооружению, который мог бы повредить его или сделать недоступным для будущих поколений. Кроме того, важно, чтобы исторические части здания или сооружения можно было понять и оценить отдельно от новых элементов.

Инфраструктурные проекты

Обеспечение устойчивости в будущем также является методологией для решения проблем уязвимости инфраструктурных систем. Например, анализ инфраструктуры водоснабжения в Южной Калифорнии и Тихуане, проведенный Ричем и Гаттузо в 2016 году, показал, что к потенциальным уязвимостям относятся разрушение дамб, износ материалов и изменение климата. С изменением гидрологических условий из-за изменения климата, особое внимание будет уделяться обеспечению непрерывного функционирования систем водоснабжения после стихийных бедствий, когда отдельные компоненты или объекты системы могут быть повреждены. Многие новые технологии очистки питьевой воды, такие как опреснение, физическая, химическая и биологическая очистка, могут помочь устранить эти уязвимости. Разработка инфраструктурной системы, рассчитанной на долгосрочную перспективу, может принести значительные и продолжительные выгоды. Региональная система водоснабжения Сан-Диего реализует программу модернизации инфраструктуры для обеспечения достаточных водных ресурсов в будущем. Она включает в себя программу аварийного хранения, направленную на поддержание 75% уровня обслуживания и охватывающую несколько ключевых элементов региональной системы водоснабжения. Стратегии, применяемые в Сан-Диего и Тихуане, обеспечивают устойчивость систем питьевой воды к будущим вызовам, включая установку сейсмических контуров и гибких систем увеличенного диаметра для предотвращения повреждений при землетрясениях, а также адаптацию к будущим изменениям в потреблении и росту населения. Региональная система водоснабжения Сан-Диего реализует стратегии, направленные на диверсификацию и повышение надежности водоснабжения, включая использование ресурсов столичного округа водоснабжения, передачу ирригационной воды, облицовку каналов для предотвращения утечек, меры по сохранению и сокращению потребления, рециркуляцию сточных вод, опреснение, подземные и поверхностные водные ресурсы. Строительство новых водопроводных туннелей и восстановление водопроводных сетей, ответвлений и каналов продлевает срок службы и укрепляет систему, снижая физический и функциональный износ и предотвращая дальнейшее ухудшение ее состояния. Постоянное техническое обслуживание, усилия по диверсификации, развитие потенциала и планирование будущих потребностей обеспечат устойчивое водоснабжение региона в долгосрочной перспективе. В то время как выбор материалов важен для первоначального воздействия здания или продукта, менее долговечные материалы требуют более частого обслуживания, приводят к увеличению эксплуатационных расходов и необходимости замены. Напротив, более долговечные материалы могут иметь более высокие первоначальные затраты, но эти затраты окупятся в долгосрочной перспективе за счет снижения расходов на обслуживание, ремонт и эксплуатацию. Все компоненты строительной системы должны иметь сопоставимый срок службы или обеспечивать возможность разборки для замены материалов с более коротким сроком службы. Это позволяет сохранять материалы с более длительным сроком службы, а не утилизировать их при проведении технического обслуживания. Правильное обслуживание здания имеет решающее значение для обеспечения его долговечности, поскольку оно предотвращает разрушение менее долговечных материалов, которое может привести к ухудшению состояния других компонентов.

Future proofing is also a methodology to address vulnerabilities of infrastructure systems. For example, analysis of domestic water infrastructure in the Southern California and Tijuana area completed by Rich and Gattuso in 2016 demonstrates that potential vulnerabilities include levee failures, material deterioration, and climate change. With changes in the hydrologic conditions due to climate change, there will be increased emphasis on ensuring that the water infrastructure systems continue to function after a natural hazard event where specific components or facilities in the system are compromised. Many new potable water technologies, such as desalination, physical treatment, chemical treatment, and biological treatment systems, can help to address these vulnerabilities. Development of a future proof infrastructure system can have longer lasting benefits. The San Diego Regional Water System has been implementing a program of infrastructure improvements to ensure plentiful water sources in the future. These include developed an emergency storage program aimed at providing a 75% service level and includes several key elements of the regional water system. The strategies being employed in San Diego and Tijuana are future proofing their potable water infrastructure systems by including seismic loops and flexible oversized systems to prevent damage in seismic events accommodate future changes in use and population growth. The San Diego Regional Water System is pursuing strategies that diversify and increase redundancy of water supplies by including metropolitan water district sources, irrigation water transfer, canal lining to prevent leakage, conservation or reduced consumption, recycled wastewater, desalination, groundwater sources, and surface water sources. Development of new water tunnels and relining water mains, branches, and canals extends the service life, and fortifies the system while reducing physical and functional obsolescence and preventing further deterioration of the system. Ongoing maintenance, diversification efforts, capacity development, and planning for future requirements will ensure an ongoing future proof supply of water for the region. While choice of materials is important to initial impacts of a building or product, less durable materials lead to more frequent maintenance, operating expenses and replacement. By contrast, more durable materials may have more significant initial impacts, but those impacts will pay off in the long run by reducing maintenance, repairs, and operations expenses. Durability of all components of a building system should have equivalent service lives or allow for disassembly in order to maintain the shorter service life materials. This allows retention of materials that have longer service lives rather than disposing of them when removed to perform maintenance. Proper maintenance of a building is critical to long term service life because it prevents deterioration of less durable materials that can expose additional materials to deterioration.