Thiết kế tham số đang dần trở thành xu hướng làm thay đổi cách thức tạo hình công trình trong kỷ nguyên kiến trúc mới. Phương pháp này ứng dụng thuật toán và các tham số như ánh sáng, gió, vật liệu để mô hình hóa và tối ưu không gian một cách linh hoạt, sáng tạo. Những đường cong mềm mại, hình khối hữu cơ mà thiết kế tham số mang lại không chỉ thách thức giới hạn kỹ thuật truyền thống mà còn mở ra một chân trời mới cho kiến trúc bền vững và đô thị thông minh của tương lai.
Thiết kế tham số là gì?
Thiết kế tham số (hay Parametric design) là phương pháp tạo hình kiến trúc dựa trên thuật toán và các tham số đầu vào – như ánh sáng, gió, vật liệu hay chức năng sử dụng. Thay vì dựng hình thủ công, kiến trúc sư sử dụng phần mềm lập trình để mô hình hóa công trình theo một hệ thống biến đổi linh hoạt, cho phép tự động tối ưu theo điều kiện thực tế. Đây là sự kết hợp giữa thiết kế kỹ thuật số, tư duy toán học và hình học phức tạp.
Phong cách kiến trúc này đặc trưng bởi các hình khối hữu cơ, đường cong liên tục và bề mặt mềm mại – vốn rất khó tạo ra bằng phương pháp truyền thống. Thiết kế tham số thường ứng dụng trong các công trình quy mô lớn, kiến trúc bền vững và đô thị thông minh, nhờ khả năng thích nghi nhanh với biến động môi trường và nhu cầu sử dụng. Đây chính là bước chuyển mạnh mẽ trong xu hướng kiến trúc tương lai.
Nguồn gốc hình thành thiết kế tham số
Kiến trúc tham số không xuất hiện đột ngột, mà là kết quả của một quá trình tích lũy và chuyển dịch tư duy trong thiết kế kiến trúc hiện đại. Sau thời kỳ kiến trúc hiện đại – nơi hình thức bị đóng khung trong công năng – giới kiến trúc dần nhận ra rằng không gian sống cần linh hoạt, thích nghi và phản ánh được tính phức tạp của thời đại số.
Bước ngoặt xuất hiện khi các ngành khoa học tự nhiên, đặc biệt là toán học và công nghệ tính toán, mang đến những mô hình hình học mới như Topology, Fractal hay phi Euclid (Lobachevsky). Những mô hình này mở ra cách nhìn mới về hình khối, không gian và cấu trúc – điều mà các phần mềm thiết kế truyền thống khó có thể hiện thực hóa. Chỉ đến khi đồ họa máy tính và các công cụ như Rhino, Grasshopper hay Autodesk Revit phát triển mạnh mẽ vào cuối thế kỷ 20, kiến trúc sư mới thật sự có khả năng thao tác với dữ liệu, thuật toán và biến đổi hình khối một cách tự do.
Thiết kế tham số vì vậy trở thành phương pháp thiết kế dựa trên quy luật – nơi mối quan hệ giữa hình thức và công năng không còn cứng nhắc mà linh hoạt theo ngữ cảnh, dữ liệu và thuật toán. Đây là bước tiến quan trọng để tạo ra các công trình có tính thẩm mỹ động, thích ứng và giàu tính cá nhân hóa – những giá trị cốt lõi của kiến trúc đương đại trong kỷ nguyên số.
Các nguyên tắc thiết kế tham số
Về mặt hình khối, kiến trúc tham số loại bỏ các cấu trúc hình học đơn giản, tránh lặp lại hay sắp đặt rời rạc. Thay vào đó, các hình thức được tạo nên từ sự biến dạng mượt mà, các yếu tố liên kết chặt chẽ trong cấu trúc động. Mọi khối hình đều phải mang tính tiếp diễn – tức sự chuyển hóa mềm mại từ bộ phận này sang bộ phận khác, không có sự gián đoạn.
Về công năng, thiết kế tham số không chấp nhận các mô-đun tĩnh hay không tương tác. Mọi chức năng cần được tham số hóa – nghĩa là được định nghĩa bằng dữ liệu có thể điều chỉnh, thích ứng với điều kiện môi trường, hành vi người dùng và thay đổi theo thời gian. Không gian không còn bị chia cắt, mà chuyển động như một dòng chảy liền mạch của hoạt động.
Patrik Schumacher, người tiên phong trong trường phái Parametricism, khẳng định: “Thiết kế tham số không chỉ là công cụ – đó là logic thẩm mỹ mới”. Đó là lý do thiết kế tham số đang trở thành nền tảng cho kiến trúc tương lai, nơi dữ liệu, hình thức và chức năng tương tác như một hệ sinh thái thông minh.
Đặc trưng của kiến trúc tham số
Thay vì tiếp cận hình khối theo hướng tuyến tính hay nguyên mẫu cố định, kiến trúc sư sử dụng phần mềm mô hình hóa 3D như Grasshopper, Rhino, hay Autodesk Revit để thiết lập thuật toán kiểm soát hình thức. Mỗi thay đổi nhỏ ở đầu vào (tham số) có thể dẫn tới một hệ quả lớn ở đầu ra (hình khối), từ đó mở ra vô số khả năng tạo hình – mềm mại, liên tục và phi tuyến.
Một trong những đặc trưng nổi bật của thiết kế tham số là tính linh hoạt và khả năng mô phỏng thực tế. Với sự hỗ trợ của công nghệ kỹ thuật số, các công trình được “kiểm nghiệm” ngay từ giai đoạn ý tưởng: tính khả thi về cấu trúc, khả năng thi công, hiệu quả chiếu sáng, thông gió hay tối ưu vật liệu đều có thể được xử lý bằng mô hình tham số. Điều này giúp giảm thiểu sai sót, tiết kiệm chi phí và tăng độ chính xác trong thi công thực tế.
Ngoài ra, Thiết kế Parametric cho phép phát triển ý tưởng ở mọi quy mô – từ chi tiết nội thất cho đến đô thị toàn diện. Mỗi module trong hệ thống có thể được lặp lại, biến thể hoặc kết hợp để tạo nên hệ hình học phong phú mà vẫn đảm bảo sự nhất quán – một yếu tố quan trọng trong thiết kế kiến trúc hiện đại.
Một số công trình thiết kế tham số tiêu biểu
Al Bahar Towers
- Kiến trúc sư: Aedas (Kiến trúc sư thiết kế chính: Keith Gavin)
- Kỹ sư: Arup
- Địa điểm: Abu Dhabi, Các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất
- Năm: Hoàn thành vào năm 2012
Al Bahar Towers tại Abu Dhabi là một ví dụ tiêu biểu cho việc áp dụng thiết kế tham số trong kiến trúc đương đại, đặc biệt khi kết hợp công nghệ với yếu tố văn hóa bản địa. Công trình gồm hai tòa tháp văn phòng, nổi bật với hệ mặt đứng động lấy cảm hứng từ Mashrabiya – loại cửa chớp gỗ truyền thống của Trung Đông, vốn dùng để điều tiết ánh sáng và nhiệt.
Được phát triển bởi Aedas cùng đội ngũ kỹ sư Arup, mặt tiền của Al Bahar Towers tích hợp các module tự động có thể đóng mở tùy theo hướng nắng. Cấu trúc này không chỉ mang tính thẩm mỹ cao mà còn là một giải pháp khí hậu thông minh – giảm tải năng lượng tiêu thụ cho hệ thống điều hòa, đồng thời tăng cường hiệu quả chiếu sáng tự nhiên.
Ứng dụng thuật toán và mô hình tính toán số trong quá trình thiết kế là đặc trưng nổi bật của kiến trúc tham số. Thay vì phụ thuộc hoàn toàn vào cảm quan của kiến trúc sư, các yếu tố như ánh sáng, hướng gió, nhiệt độ và vật liệu đều được phân tích bằng dữ liệu để tối ưu hóa hình khối và hiệu năng công trình.
Mặt tiền GFRP sáng tạo của One Ocean Pavilion
- Kiến trúc sư: Soma Architecture
- Kỹ sư: Knippers Helbig Advanced Engineering
- Địa điểm: Yeosu, Hàn Quốc
- Năm: Hoàn thành năm 2012
Một trong những ví dụ điển hình cho ứng dụng thiết kế tham số (parametric design) là One Ocean Pavilion – gian triển lãm chủ đề đại dương tại Yeosu Expo 2012, Hàn Quốc. Công trình được thiết kế bởi SOMA Architecture, với sự hỗ trợ kỹ thuật từ Knippers Helbig Advanced Engineering, thể hiện rõ nét cách kiến trúc tham số kết hợp yếu tố hình học phức tạp với vật liệu tiên tiến để tạo nên các cấu trúc sinh động và biến hóa.
Điểm nổi bật là mặt tiền động làm từ vật liệu composite GFRP (sợi thủy tinh gia cường polyme), cho phép tạo nên những hình khối uốn lượn như đang “thở” theo môi trường. Thiết kế này không chỉ mang tính thẩm mỹ cao mà còn là minh chứng cho khả năng kiểm soát hình dạng bằng thuật toán – cốt lõi của kiến trúc số đương đại.
Một phần quan trọng của dự án là hệ thống các cánh chuyển động, lấy cảm hứng từ chuyển động của sinh vật biển và các nghiên cứu mô phỏng sinh học. Đây là bước tiến vượt bậc trong việc tích hợp dữ liệu mô phỏng vào mô hình kiến trúc, mở ra hướng tiếp cận mới cho thiết kế thích ứng, linh hoạt với điều kiện môi trường.
Nhà triển lãm People’s Pavilion và mặt tiền tái chế thông minh
- Kiến trúc sư: Bureau SLA và Overtreders W
- Kỹ sư: Arup (tư vấn kết cấu)
- Địa điểm: Eindhoven, Hà Lan
- Năm: 2017
People’s Pavilion tại Eindhoven là một điển hình xuất sắc của Thiết kế Parametric kết hợp tư duy bền vững. Công trình do Bureau SLA và Overtreders W thiết kế, với sự tư vấn kết cấu từ Arup, hoàn thiện năm 2017 trong khuôn khổ Tuần lễ Thiết kế Hà Lan.
Điểm đặc sắc của công trình nằm ở việc toàn bộ vật liệu đều được mượn – không mua – và có thể hoàn trả sau khi sử dụng. Mặt tiền sử dụng các viên gạch nhựa tái chế, có màu sắc đa dạng, được thiết kế dạng module để dễ dàng tháo lắp, phù hợp với nguyên tắc thiết kế tham số: tối ưu hóa hình khối và kết cấu thông qua dữ liệu và thuật toán.
Sự linh hoạt trong hình dạng, khả năng tương tác với môi trường và vòng đời vật liệu khép kín là minh chứng cho cách thiết kế tham số có thể ứng dụng trong kiến trúc xanh và xây dựng tuần hoàn. Đây không chỉ là một không gian tạm, mà còn là thử nghiệm về công nghệ thiết kế thích ứng – nơi dữ liệu hình học, vật liệu, cấu trúc và hành vi người dùng được tích hợp trong một mô hình duy nhất.
Tái định nghĩa “Phong cách” trong kiến trúc tham số
Dù đạt được nhiều thành tựu nổi bật cả trong lý thuyết lẫn thực hành, thiết kế tham số – thường được gọi dưới danh xưng “Phong cách kiến trúc Parametricism” – vẫn vấp phải những tranh luận sâu sắc về giá trị, danh tính và tính chính danh như một phong cách kiến trúc độc lập của thế kỷ 21. Đề xuất táo bạo của Patrik Schumacher rằng Parametricism là “phong cách thời đại” đã mở ra nhiều luồng ý kiến trái chiều trong giới học thuật và thực hành kiến trúc.
Từ góc nhìn truyền thống, “phong cách kiến trúc” không chỉ là hình thức thẩm mỹ, mà còn là sự phản ánh của bối cảnh xã hội, văn hóa, vật liệu và kỹ thuật xây dựng trong một giai đoạn lịch sử cụ thể. Tuy nhiên, thiết kế tham số – vốn dựa trên thuật toán, mô hình hình học phức tạp và phần mềm máy tính – lại có xu hướng tách khỏi các yếu tố ngữ cảnh địa phương và yếu tố bản địa. Chính điểm này đã khiến nhiều học giả như Mark Wigley hay Neil Leach đặt nghi vấn liệu thuật ngữ “Parametricism” có đủ sức bao hàm tính đa chiều và chiều sâu văn hóa như các phong cách kiến trúc trước đó.
Thực tế, Parametricism không đồng nhất với một tập hợp giá trị hoặc hệ hình thẩm mỹ ổn định. Nó thiên về một phương pháp luận thiết kế – sử dụng tham số hóa để tạo ra hình khối linh hoạt, liên tục và biến thiên – thay vì một “hệ ngôn ngữ hình thức” rõ ràng như Gothic, Baroque hay Modernism. Do đó, nhiều chuyên gia cho rằng việc gán cho nó danh xưng “phong cách” có thể gây hiểu nhầm, nhất là khi các đặc điểm hình thức trong kiến trúc tham số có thể bắt gặp trong nhiều lĩnh vực như thiết kế sản phẩm, thiết kế đô thị kỹ thuật số hoặc nghệ thuật tính toán.
Thêm vào đó, các yếu tố then chốt như tính bền vững, khả năng thích ứng địa phương, hay sự kết nối với người dùng cuối – vốn là trọng tâm của kiến trúc thế kỷ 21 – chưa thực sự được giải quyết triệt để trong các công trình parametric điển hình. Điều này khiến cho thiết kế tham số, dù tiên phong về công nghệ và hình thức, vẫn chưa hội đủ điều kiện để được xem là “phong cách bản vị của thời đại”.
Thiết kế tham số không chỉ là công cụ, mà còn là ngôn ngữ mới của kiến trúc hiện đại, giúp kiến trúc sư tạo ra những công trình mang tính cá biệt và thích nghi hoàn hảo với môi trường. Đó là minh chứng cho sự giao thoa giữa nghệ thuật, khoa học và công nghệ, đặt nền móng cho phong cách kiến trúc của thế kỷ 21. Khám phá và trải nghiệm sức mạnh của thiết kế tham số để thấy rõ tiềm năng vô hạn mà nó mang lại cho không gian sống và làm việc của chúng ta.