几十年来，技术演进一直由计算机处理能力的指数级增长所驱动 —— 这一趋势因摩尔定律的著名预言而广为人知。从简陋的机械装置到高度精密的微处理器，这一发展轨迹推动了个人电脑、笔记本电脑和智能手机的微型化与普及化。如今，随着量子计算的到来，一场新的飞跃已近在眼前。与经典比特（每次仅能表示一个值 —— 0 或 1）不同，量子比特能够同时表示这两种状态的组合。这意味着，传统计算机一次只能测试一种可能性，而量子计算机却能同时探索多种可能性，从而大幅加快复杂问题的解决速度。分子模拟、物流优化以及密码学领域的进步，只是这一新兴前沿技术所改变的众多领域中的几个例子。
在建筑行业 —— 这一向来对急剧变革持抵触态度的领域 —— 材料的演进同样有其突破性的时刻。从雕刻的石材到钢筋混凝土，从原木到高性能复合材料，每一种新材料的出现都拓展了建筑在结构、美学和功能方面的边界。然而，近年来，研究人员一直在测试新一代材料，这些材料超越了传统意义上“被动”的观念。它们是智能材料，能够感知、响应，甚至与周围环境及使用者进行互动，从而对“惰性物质”这一基本概念发起了挑战。
但赋予材料智能究竟意味着什么？哪些技术已经融入了这一理念？而这一进步在技术、文化和伦理层面又分别带来哪些影响？在此，“智能”并非指具备意识，而是指材料具备感知刺激、调整行为以及与数字系统相集成的能力。在实践中，这种智能主要通过以下三种方式得以体现：
1.无机械装置却能作出响应的建筑
自适应材料是指那些无需依赖电子设备或主动机制，就能对环境变化作出物理反应的材料。其“智能”体现在材料本身的固有特性上。例如，在强烈阳光下会变暗的热致变色玻璃、随温度变化而变形的形状记忆合金、湿致形变材料，以及能够被动调节热量的相变材料，均属于此类。
一个开创性的案例是让·努维尔（Jean Nouvel）设计的阿拉伯世界文化中心（Institut du Monde Arabe，1987 年建成）。该建筑的南立面装有 240 个装置，其灵感源自传统的阿拉伯木雕格栅（mashrabiyas） —— 这些光敏隔板会根据光线强弱自动开合，原理类似于相机镜头。尽管该项目依赖于机械装置，但它却预示了当代自适应系统的逻辑，将能源效率、气候控制与文化元素巧妙融合。
与之类似，阿布扎比的阿尔巴赫塔（Al Bahr Towers）配备了一个由可移动几何构件组成的动态立面，这些构件能自动对日照情况作出反应。它们无需借助传统机械系统，就能降低建筑的热负荷，彰显了一种新型的被动式、环境敏感型性能范式。
2. 建筑中的程序化智能
自适应材料仅能被动响应环境变化，而响应式材料则可根据可编程刺激（如电刺激、磁刺激、化学刺激或热刺激）作出反应，从而能够实时调整以适应环境条件和功能需求。DOSU 工作室设计的 “Bloom” 项目便是一个典型案例：该装置采用热双金属合金制成，在阳光照射下自然卷曲，形成可根据太阳辐射强度开合的移动表面。由恩里克·鲁伊斯-杰利（Enric Ruiz-Geli，Cloud 9 工作室）设计的 Media-TIC 大楼则采用了带有“气泡”的乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）幕墙，这些“气泡”会随温度变化而膨胀或收缩，从而动态调节通风和自然采光。
另一个具有里程碑意义的实验是加拿大艺术家菲利普·比斯利（Philip Beesley）创作的《生机大地》（Hylozoic Ground）。该装置结合了轻质聚合物、传感器、微处理器和执行器，能够通过灯光、动作和声音对触摸以及环境变化作出反应。该项目受“万物有灵论”（hylozoism，一种哲学学说，可追溯至前苏格拉底时期的物理学或斯多葛学派，该学说认为宇宙中的一切物质都具有生命）的启发，模拟了一个对人体敏感的交互式生态系统。
由内里·奥克斯曼（Neri Oxman）领导的“媒介物质”（Mediated Matter）研究小组的研究同样开辟了突破性的路径。在“水栖甲壳”（Aguahoja）项目中，诸如甲壳素、纤维素和果胶等生物聚合物被3D打印成能够响应湿度和温度变化的形态，同时这些材料还具备可生物降解性，并能按程序在环境中消失。而在“图腾柱”（Totems）项目中，藻类和蓝藻等活体微生物被整合到生物打印技术中，用以呈现地球大气层的演化过程。在这些案例中，物质成为了一个具有生命力、适应性和信息承载能力的系统。
3. 会思考的界面：当建筑成为交互界面
最前沿的发展领域在于，材料不仅能够作出反应，还能收集、处理并传输数据。例如，内嵌传感器的混凝土可以监测裂缝和应力情况；涂层材料能够根据天气算法调节自身的不透明度；智能光伏表面则可优化所捕获能量的分配。
在阿姆斯特丹的前沿大厦（The Edge，由PLP Architecture设计）中，几乎每个建筑元素 —— 从地板到照明灯具 —— 都集成了传感器，能够实时监测温度、人员占用情况以及能耗，并自动调整建筑系统。在由福斯特及合伙人建筑事务所（Foster + Partners）设计的彭博欧洲总部大楼中，自然通风与数字控制表面的结合使用，在保持对环境敏感的同时实现了高效的能源性能。
如果说这些企业建筑代表了数据驱动型智能建筑的实际应用，那么珍妮·萨宾（Jenny Sabin）的作品则从实验和感官维度探索了同样的原理。萨宾身兼建筑师、设计师和研究人员多重身份，她将科学、生物学与数字制造技术相融合，打造出能够响应光线、温度和人体存在的自适应纺织结构。像《光晕》（Lumen，于纽约现代艺术博物馆 PS1 分馆展出）和《多线交织》（PolyThread）这样的装置艺术作品，将光致发光纤维、3D 针织技术与仿生几何形态相结合，创造出挑战传统形式与功能静态观念的互动空间。尽管这些材料中的许多仍处于实验阶段，但它们预示着未来在现实世界中的应用前景，如动态遮阳系统、可响应的临时庇护所以及能够适应使用者行为的室内空间。
呼吁负责任的创新
智能材料的涌现也带来了新的伦理与社会困境。采用能够学习、交互并收集数据的元素进行设计，需要承担责任、加强监管并确保透明度。材料智能不应仅仅被视为一项技术进步，而应被视为一种新的文化范式 —— 这呼唤我们重新思考技术、建筑与生命之间的关系。
我们正面临着一场变革性的可能 —— 建筑或将融入计算逻辑、环境感知与响应能力，宛如活体生物般敏锐且具有适应性。正如量子计算挑战着计算能力的极限，智能材料也在挑战着建筑、设计乃至想象力的边界。物质与信息的交融、自然与技术的汇合，正迫使我们重新审视建筑学的根基。材料智能本质上是一份邀约 —— 它邀请我们设计的不仅仅是建筑，更是鲜活的生活体验。
本文是 ArchDaily 专题系列“未来智能究竟是什么？”中的一篇，由专为建筑师打造的 AI 助手 Gendo 呈现。
在 Gendo，我们的使命是通过聚焦设计流程的核心，帮助建筑师以快 100 倍的速度生成概念图像。我们与扎哈·哈迪德建筑事务所（Zaha Hadid Architects）、KPF（Kohn Pedersen Fox Associates）以及大卫·奇普菲尔德建筑事务所（David Chipperfield Architects）等顶尖机构的建筑师合作，共同打造了一款前沿的 AI 工具。
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