Inovatívne mesto
Peter Bednár Tomáš Sabol Zoltán Tomori Oto Hudec Peter Samuely Stanislav Kmeť Marián Kireš Pavol Pekarčík Peter Koban Boris Vaitovič Juraj Koban
Fakulta Umení TU, Košice
InovatĂvne mesto
Obsah Juraj Koban 4 Slovo editora Peter Bednár, Tomáš Sabol 6 Čo nám sociálné médiá môžu povedať o meste? Zoltán Tomori 22 Od kresby k digitálnemu 3D mestu Oto Hudec 34 Kvalita života v európskych mestách Peter Samuely 46 Supravodivá metropola východu Stanislav Kmeť 64 Úvahy o meste a jeho analógiách Marián Kireš 84 Mesto a vzdelávanie Pavol Pekarčík 96 vizual - re:vizual Peter Koban 106 Inovácia, vitalita, iniciatíva, aktivita, transgresia a mesto Boris Vaitovič 114 Možný priestor Juraj Koban 122 Mesto je samo o sebe jedna veľká performance
Slovo editora
Projekt Košice EHMK 2013 generoval množstvo podujatí na tému „Mesto“. Do koša workshopov, konferencií a výstav prispel aj okruh 4 konferencií s názvom Inovatívne mesto a samostatnými podtitulmi organizovaných v spolupráci s Francúzskym inštitútom na Slovensku, MK SR, Kultúrnym kontaktným bodom Slovensko. Vrámci konferencií vystúpili desiatky odborníkov, ktorí sa s pozície svojej profesie venujú mestu. Politici, sociológovia, filozofi, ekonómovia, urbanisti, architekti, dizajnéri, performeri, novinári,..... /podrobnejšie informácie o konferenciách a prednášajúcich sú v prílohe tejto knihy./ Všetci hovorili o svojom výskume, svojich skúsenostiach. Každá konferencia mala svoj podtitul . Druhá / hoci časovo prvá/ časť 4. konferencie pod názvom „INOVATÍVNE MESTO A RE - PTANIE /re-pts/“ naznačil, čím skončí súbor konferencií v rokoch 2012 a 2013. Na základe osobného oslovenia a štartovacej diskusie s každým osloveným sa záverečná konferencia stala konferenciou textov. Poprosil som niekoľkých ľudí žijúcich v Košiciach, aby povedali slovami svojho často svetovo špičkového výskumu vlastný pohľad na mesto. Takže tieto texty nie sú príspevkami urbanistov, politikov samospráv, ekológov, sociológov,... ale fyzika nizkych teplôt, statika, mediálneho umelca, ekonóma, it odborníkov,...Téma bola - zober svoj vedecký text a pohraj sa s ním cez prizmu svojho mesta - Košíc. Vznikol súbor značne heterogénnych textov, ktorý presne zodpovedal cieľu. Časť textov bola použitá z konkrétneho výskumu podporovaného grantmi, časť textov vznikol ako originálny príspevok. Ďakujem všetkým osloveným za ochotu zahrať si túto hru. Juraj Koban
Analýza komunikácie na sociálnych sieťach Čo nám sociálne médiá môžu povedať o meste?
Peter Bednár sa narodil 6. 6. 1977 v Poprade. V Košiciach žije od roku 1995. Pracuje ako výskumný pracovník na Technickej Univerzite v Košiciach na ktorej aj vyštudoval v odbore Kybernetika a Umelá inteligencia. Jeho hlavnou pracovnou náplňou je spolupráca na rôznych výskumných projektoch EU. Má rád, keď sa pre zložité javy dobre definujú problémy (to platí všeobecne, aj pre sociálne vedy, alebo umenie). Aby jeho, život nebol tak formálny, dopĺňa ho hlavne príbehmi a zážitkami ktoré nachádza v umení, histórii a cestovaní. Tomáš Sabol, ako je dobrým zvykom, sa narodil v 9. mesiaci, t.j. v septembri. K tomu mesiacu si vybral rok 1957, čiže čas, keď Košice neboli EHMK, ale iba nevýznamným mestom takmer rovnako nevýznamnej sovietskej gubernie. Ale aj v tom nevľúdnom čase, pod vtedy všemocným plášťom proletárskeho internacionalizmu ešte driemali zvyšky buržoázneho (či skôr meštiackeho?) kultúrneho dedičstva a na nevysokej peci lokálnych dejín jemne bublal multi‑kultúrny/-jazykový/-etnický/komunitný guláš s nutnou dávkou tolerancie. Táto „multivitamínová“ zmes si snáď právom zaslúži prívlastok „košická“, pretože podľa osobného názoru T.S. (iný ako osobný názor ani nemá :-) sa ako „ambiciózna diagonála“ tiahne naprieč celými dejinami Košíc. Keď už sa narodil v tom spomenutom roku, čiže presne 300 rokov po založení Universitas Cassoviensis a päť rokov po založení Vysokej školy technickej (neskôr Technickej univerzite v Košiciach), tak tú univerzitu aj vyštudoval (odbor technická kybernetika) a dodnes na nej pracuje. Prejavilo sa to aj tým, že sa u neho vyvinula špecifická forma horor vacui, http://en.wikipedia.org/wiki/Horror_vacui, ktorý si sám diagnostikoval ako „strach z duchoprázdna“. Aby to hrozivé prázdno niečim vyplnil, tak si vytvoril multi‑polárne vektorové pole profesionálnych a osobných záujmov, kde vysadil kybernetiku, umelú inteligenciu, ekonómiu, záujem o umenie, filozofiu, históriu, literatúru. Keďže toto všetko sa samozrejme nedá robiť profesionálne – t.j. tak, ako treba, tak to robí tak, ako sa dá a „tak, ako T.S.“ (viď aj jeho príspevok v predkladanej publikácii).
8 1. Nový konceptuálny model mesta Mesto = Hviezda typu atraktor + Sociálne siete Keďže autori nie sú architekti ani urbanisti (ich špecializáciou sú informačné technológie), položili si na úvod otázku, aká je všeobecne akceptovaná definícia „mesta“. Po vypočutí si odpovedí od odborníkov, sa pokúsili nájsť si pre nich zrozumiteľnú odpoveď sami. Zaujal ich prístup a definícia mesta, ktorej autorom je prof. Luis Bettencourt zo Santa Fé Institute (SFI) v USA¹. SFI je svetová špička v oblasti komplexných (zložitých) systémov a vedy o zložitosti (complexity science). Podľa názoru prof. Bettencourta, mestá sa často prirovnávali k živým organizmom, mraveniskám, riečnej sieti a pod. Avšak, podľa neho tieto analógie neodrážajú podstatu fungovania mesta. Bettencourt zastáva názor², že mestá vo svojej podstate predstavujú nový fenomén – nový druh komplexného (adaptívneho) systému, vytvoreného človekom. Človek pri budovaní miest intuitívne „vynašiel“ efektívny spôsob vytvorenia obrovských sociálnych sietí, ktoré sú ukotvené (vnorené) v čase a priestore a sú schopné rastu, evolúcie. Podľa neho je mesto istý druh „sociálneho reaktoru“, ktorý je čiastočne hviezdou (v zmysle v akom sa používa v kozmológii a kozmickej fyzike) a čiastočne sieťou (network). Bettencourt dokonca odvodil matematické rovnice, ktoré popisujú, ako sa vlastnosti miest menia v závislosti od počtu obyvateľov a navrhol inovatívny, kvantitatívny rámec, ktorý umožňuje pochopiť ako mestá fungujú a rastú (z hľadiska infraštruktúry mesta, územného rozvoja, socio‑ekonomických aktivít a pod.). Ním navrhnutý teoretický rámec predikuje aj viacero štatistických vzťahov pozorovaných v reálnych mestách, o ktorých sú dostupné podkladové údaje. Keďže dôležitosť miest aj ich veľkosť z hľadiska globálneho rozvoja narastá, narastá aj dôležitosť takéhoto kvantitatívneho chápania fungovania miest. Navrhnutý kvantitatívny rámec umožní aj predikciu niektorých problémov, ku ktorým môže dôjsť pri ďalšom raste mesta. Dôležitým predpokladom vytvorenia tohto teoretického kvantitatívneho rámca boli aj rastúce možnosti zbierať a zdieľať dáta o rozličných aspektoch života mesta (s tým súvisí aj v súčasnosti veľmi aktuálna problematika v IT sektore „Big data³.“, ako aj „Open data“). Ako už bolo spomenuté, pri návrhu metafory pre popis fungovania mesta sa Bettencourt inšpiroval kozmológiou
¹ http://www.santafe.edu/
² www.sciencedaily.com/releases/2013/06/ 130620142925.htm
³ http://en.wikipedia.org/wiki/Big_data
9 – mesto prirovnáva ku „sociálnemu reaktoru“ - mesto priťahuje ľudí, akceleruje sociálne interakcie a produkuje „sociálny výstup“ podobne, ako vesmírna hviezda kondenzuje hmotu, pričom, čím je hviezda väčšia, tým jasnejšie žiari a tým rýchlejšie spaľuje svoje vnútorné zdroje energie. Matematický aparát pre popis vývoja hviezdy je však samozrejmé iný ako „matematika miest“. Mestá sú okrem toho aj obrovské sociálne siete, ktoré pozostávajú z ľudí, z ich kontaktov a interakcií. Tieto sociálne interakcie sa realizujú aj v rámci iných sietí – technických, komunikačných, priestorových, infraštrukturálnych a pod., vďaka ktorým sa títo ľudia, veci a informácie stretávajú v priestore mesta. Nárast týchto sociálnych sieti počas vývoja mesta, ktorý umožňuje ľudom sa učiť, špecializovať, ale zároveň sa stávajú závislými od iných, by mal byť sprevádzaný aj rastom rozsahu a kvality infraštruktúry mesta. Nároky na úsilie človeka potrebné pre interakciu s ostatnými by však nemali rásť úmerne rastu týchto sietí. Od toho, ako tieto siete dokážu vzájomne komunikovať a koordinovať sa, závisí aj produktivita a úspešnosť mesta. Cieľom urbánnych politík by malo byť vytváranie pozitívnych sociálnych interakcií s nízkymi nákladmi na mobilitu a spotrebu energiu.
⁴http://www.dni.gov/files/documents/ GlobalTrends_2030.pdf
Navrhnutý teoretický rámec a modelovacie nástroje predstavujú samozrejme iba prvý krok v tomto smere, rovnako dôležité budú aj dáta o procesoch prebiehajúcich v meste. Podľa Bettencourta je tempo urbanizácie najrýchlejší a najintenzívnejší sociálny jav v ľudskej histórii a preto porozumenie rastu miest je veľmi dôležité. K podobným záverom ohľadom urbanizácie dospel aj Global Trends report 2030⁴, ktorý urbanizáciu považuje za jeden z očakávaných „tektonických posunov“ do roku 2030. Podľa autorov správy, dnešných zhruba 50% mestskej populácie porastie na takmer 60%, t.j. 4.9 miliardy ľudí, v r. 2030. 2. Mesto ako komplexný adaptívny systém
⁵http://en.wikipedia.org/wiki/Complex_ adaptive_system
Ak mesto naozaj funguje ako komplexný adaptívny systém, možno bude zaujímavé zmieniť sa o niektorých všeobecných charakteristikách takýchto systémov, ktoré sa v nejakej podobe môžu prejaviť aj vo vývoji mesta. Komplexné adaptívne systémy (KAS)⁵, sú zložité v tom zmysle, že pozostávajú z veľmi veľkého množstva vzájomne prepojených prvkov a adaptívne v tom
10 zmysle, že sú schopné sa meniť a učiť sa zo skúseností. Príkladom KAS sú napr.: akciový trh, sociálny hmyz, kolónie mravcov, mozog(!), imunitný systém, bunkový systém, rôzne sociálne komunity a pod. Správanie KAS vyplýva z nelineárnych, časovo ‑priestorových interakcií veľkého počtu komponentov, resp. subsystémov. Evolúciou sa KAS často dostanú do stavu, kde fungujú na „hrane chaosu“. Nárast zložitosti niektorých systémov tohto typu pri evolúcii sa prejavuje ani nie tak nárastom počtu prvkov systému, ale najmä nárastom počtu prepojení medzi prvkami systému - dobrým príkladom tohto javu je napr. ľudský mozog. Pri učení nerastie počet prvkov/neurónov, ale počet prepojení/synapsií medzi neurónmi mozgu. Správanie KAS vykazuje aj niektoré iné zaujímavé charakteristiky - samo‑organizovanosť, nelineárna dynamika, chaos, emergencia atď. Samo‑organizovanosť ⁶ je jav, pri ktorom z lokálnych interakcií medzi prvkami/komponentmi pôvodne neorganizovaného systému emergenciou vznikne určitá forma globálneho poriadku. Tento proces je spontánny, nie je riadený žiadnym vnútorným ani externým agentom alebo subsystémom. Agent môže iba nastaviť počiatočné podmienky, resp. nastaviť spôsob aplikácie pravidiel. Často je proces samo‑organizácie iniciovaný náhodnými fluktuáciami, ktoré sa potom šíria v systéme využitím zápornej spätnej väzby. Ďalšou zaujímavou vlastnosťou KAS je, že je vývojom schopný dospieť do tzv. stavu „samo‑organizovanej kritičnosti“ (self ‑organized criticality, SOC⁷). SOC sa zvyčajne prejavuje u jednej triedy nelineárnych, nerovnovážnych dynamických systémov, u ktorých istý kritický bod funguje ako atraktor. Fenomén SOC sa dá jednoducho a názorne ilustrovať na „modeli kopy piesku“. Ak systém (tá kopa piesku) dosiahne kritický stav, prestane platiť korelácia medzi odozvou systému na výstupe a (náhodným poruchovým) signálom na vstupe. V praxi to znamená, že ak pridáme ďalšie zrnko piesku na vrchol kopy, nemusí sa stať nič, ale rovnako dobre sa môže spustiť veľká lavína. Príklady na systémy s vlastnosťou SOC existujú vo viacerých oblastiach – fyzika, biológia, technika. Ak KAS sú schopné učenia, ako je potom možné, že niekedy dôjde k ich kolapsu a celý systém skolabuje? Odpoveď na túto otázku sa pokúšal nájsť. Joseph Tainter vo svojom diele Kolapsy
⁶ http://en.wikipedia.org/wiki/Self‑organization
7
http://en.wikipedia.org/wiki/Self‑organized_criticality
11 zložitých spoločností. Dospel k záveru, že to súvisí so sociálnou komplexitou systému. Pri riešení problémov sa spoločnosti (t.j. sociálne systémy) totiž stávajú čoraz zložitejšími – napr. narastá počet špecializovaných, diferencovaných sociálnych a ekonomických rolí v spoločnosti a mechanizmy ich vzájomnej koordinácie sa tiež stávajú zložitejšími (ak spoločnosť narazí na problém, napr. nedostatok energie alebo iných zdrojov, má väčšinou tendenciu vytvoriť novú vrstvu byrokracie, zložitejšiu organizačnú štruktúru, nový typ špecialistov na tento typ problémov a pod. – čím rastie sociálna komplexita). A ku kolapsu systému/spoločnosti dochádza vtedy, keď náklady na zložitosť sa stávajú vyššími ako marginálne výnosy zo zložitosti (presnejšie povedané, keď dôjde k poklesu marginálnych výnosov). Nárast sociálnej zložitosti systému/spoločnosti je teda aj hrozbou pre danú spoločnosť. Avšak, aby by sme však neupadli do hlbín pesimizmu z tejto formy seba‑deštrukcie zložitých systémov, spomeňme aj optimistickejšiu formu vývoja komplexného systému.
⁸ http://en.wikipedia.org/wiki/Autopoiesis, http://www.emeraldinsight.com/books. htm?chapterid=1886805
9
http://en.wikipedia.org/wiki/Niklas_Luhmann
Ak sa totiž dívame na mesto aj ako na komplexný sociálny systém (t.j. systém komunikácie, resp. systém založený na interakcii živých systémov), čoskoro je po ruke otázka, či sa jedná o „ autopoetic system“. Pojem „autopoesis“⁸, ktorý zaviedli v r. 1972 čílski biológovia Humberto Maturana and Francisco Varela, označuje systém schopný seba‑reprodukcie, seba‑udržiavania. Maturana a Varela pôvodne tento pojem aplikovali v biológii na bunečné systémy, ale potom sa aplikoval aj v teórii systémov a sociológii⁹. Na tomto mieste článku je na mieste otázka pre odborníkov na problematiku mesta (architekti, urbanisti a pod.) či vidia nejaké analógie medzi charakteristikami KAS a spôsobom fungovania mesta (napr. samo‑organizovanosť, fungovanie na hrane chaosu, emergencia, autopoesis, možnosť kolapsu z dôvodu rastúcej zložitosti). Zatiaľ zostáva otvorená asi aj otázka, či vieme jasne definovať indikátory včasného varovania blížiaceho sa kolapsu? Z tohto stručného pokusu pozrieť sa na mesto ako na KAS, pre autorov vyplynuli dva závery ohľadom zamerania tohto článku – konkrétne, že najdôležitejšou časťou mesta sú: • ľudia (jeden z autorov mal v minulosti možnosť sledovať
12 „mesto duchov“ – tureckú časť Nikózie, hlavného mesta Cypru,kde zostali zachované budovy, ulice, celá infraštruk túra, ale ľudia odtiaľ zmizli – je to statická, ale dostatočne hororová depresívna scéna), • interakcia / komunikácia medzi ľuďmi Z tohto dôvodu sme sa rozhodli zamerať sa na analýzu komunikácie ľudí (či už obyvateľov mesta alebo návštevníkov) pomocou moderných IKT, konkrétne prostredníctvom sociálnych sietí. Viedla ich zvedavosť, čo nám analýza komunikácie prostredníctvom sociálnych sietí môže povedať o fungovaní mesta, o tom, čo sa deje v meste, a aké nálady prevládajú v danej cieľovej skupine? 3. Rankingy miest Avšak, ešte predtým, ako prejdeme k analýze komunikácie na sociálnych sieťach, krátke pozastavenie sa pri spôsoboch a používaných kritériách hodnotenia miest. Autori s prekvapením zistili, že existuje pomerne veľký počet rôznych rebríčkov miest, takže sa rozhodli tu uviesť aspoň ich neúplný zoznam. Dá sa povedať, že mestá sú ľuďmi vytvorené artefakty, takže je logické, že by mali uspokojovať ich potreby. Pre klasifikáciu potrieb človeka existuje dobre známa Maslowova hierarchia potrieb10. Je rozumné teda očakávať, že s plynutím času rástli aj nároky na mestá a okrem splnenia potrieb na tej základnej (fyziologickej) úrovni Maslowovej pyramídy (čomu by v prípade mesta zodpovedala dostupnosť pracovných príležitostí v meste, možnosti ubytovania, bezpečnosť, základné služby ti v oblasti zdravotníctva a dopravy, sa postupne objavili požiadavky aj na uspokojenie potrieb na vyšších úrovniach hierarchie Maslowovej pyramídy (možnosti uspokojovať aj sociálne, kultúrne, estetické potreby, možnosti sebarealizácie) – t.j. že úmerne rástli aj nároky na kultúru, vzdelávanie, životné prostredie, architektúru, spôsoby trávenia voľného času atď. Tieto potreby do istej miery odrážajú aj nižšie uvedené rebríčky/rankingy miest: a) Globálne/svetové mestá alebo aj „alpha city“¹¹ - základná kategorizácia „svetových“ miest, ktoré hrajú dôležitú úlohu v globálnom ekonomickom systéme na alfa, beta, gama. úroveň.
http://en.wikipedia.org/wiki/Maslow‘s_ hierarchy_of_needs 10
¹¹ http://en.wikipedia.org/wiki/Global_city
13 ¹² http://en.wikipedia.org/wiki/World‘s_ most_livable_cities
b) „Mestá najviac „vhodné na bývanie“, most livable cities¹² – usporiadané podľa kvality životných podmienok. Americká firma Mercer robí každoročne hodnotenie životných pod mienok v 221 mestách, dôležité kritéria sú: • bezpečnosť • vzdelávanie • zdravotníctvo • kultúra, • životné prostredie • podmienky na voľno‑časové aktivity v meste • socio‑ekonomická stabilita • verejná doprava Časopis Monocle publikuje každý rok zoznam miest „vhodných k bývaniu“ (livable cities), kritériá hodnotenia sú: • bezpečnosť/zločinnosť • medzinárodná konektivita • podnebie • kvalita architektúry • verejná doprava • tolerancia • životné prostredie • dostupnosť prírody • zdravotnícka starostlivosť • podmienky pre podnikanie • dizajn mesta
http://en.wikipedia.org/wiki/EU_Green_ Capitals 13
http://www.innovation‑cities.com/ innovation‑cities‑global‑index-2012/7237 14
http://www.milkeninstitute.org/pdf/ Best‑Performing‑Cities‑Report-2013.pdf 15
c) Európske hlavné zelené mesto, European Green Capital13– ocenenie sa udeľuje na základe environmentálnych kritérií každý rok jednému mestu v Európe. d) Globálny index inovačných miest, Innovation Cities Global Index14 – mestá sú hodnotené na základe kritérií týkajúcich sa zdravia, bohatstva, obyvateľov, geografie, potom sa porovnávajú s globálnymi trendmi týkajúcimi sa kultúrnych aktív, ľudskej infraštruktúry, zosieťovaných trhov (networked markets). e) Najlepšie fungujúce mestá, Best‑Performing City, USA15
14 f) Inteligentné mestá, Smart cities – je to inovovaná verzia starších pojmov, Digital city17, resp. Intelligent city18. Pri Smart city sa hodnotí šesť smart charakteristík: 16
• smart ekonomika • smart mobilita, • smart vládnutie (governance) • smart životné prostredie, • smart ľudia, • smart spôsob života Základom sú však: nezávislí, uvedomelí, samostatne sa rozhodujúci občania! Smart mesto sa dostalo ako výskumná téma aj do priorít programu aplikovaného výskumu EÚ, Horizon 2020. Smart city, oproti technickému pojmu „Digital city“, je viac holistický pojem, ktorý kladie väčší dôraz na znalosti a ich šírenie/zdieľanie, sociálnu (nie len technickú) infraštruktúru, sociálny a intelektuálny kapitál19, vrátane existencie Open data (voľný prístup k dátam produkovaným mestom). g) Kreatívne mesto, Creative city20 – index kreatívnych miest skúma a díva sa na mesto ako na integrovaný celok (t.j. tiež sa snaží o holistický prístup), jednotlivé procesy a realizované projekty mesta hodnotí z hľadiska kreativity – kultúry, využívania imaginatívneho myslenia s otvorenou mysľou. Vyžaduje sa aj dobrý systém vzdelávania, zručnosti, investície do výskumu, motivačné prostredie. h) Inovatívne mesto roka, Innovative City of the Year21 – súťaž organizuje the Wall Street Journal Magazine. Mestá sa vyberajú do súťaž na základe týchto kritérií:
16
http://www.smart‑cities.eu
http://en.wikipedia.org/wiki/Digital _city 17
http://en.wikipedia.org/wiki/Intelligent _city 18
http://en.wikipedia.org/wiki/Intellectual _capital 19
http://charleslandry.com/theme/ creative‑cities‑index/ 20
http://cityminded.org/2013-innovative‑ city‑of‑the‑year-6358 21
•ekonomika a investičné prostredie, • vzdelávanie a ľudský kapitál, a • rozvoj mesta a územné plánovanie i) Index šťastnej planéty, Happy Planet index22 (HPI)– tento index sa síce vyhodnocuje (zatiaľ?) iba na úrovni krajín, nie miest, ale môže poslúžiť na inšpiráciu a ilustráciu súčasného trendu využívania „soft“ indikátorov. HPI berie do úvahy dva základné faktory: a) kvalitu života, a b) vplyv na životné prostredie (či to prvé nie je na úkor toho druhého). Na meranie týchto faktorov sa
http://www.neweconomics.org/publica tions/entry/happy‑planet‑index-201222
report
15 používajú tri komponenty: • ako ľudia vnímajú kvalitu svojho života (autori právom tvrdia, že najlepšie je spýtať sa priamo ľudí, ako hodnotia kvalitu svojho života), • stredná doba života, •„ekologická stopa“, ktorú spoločnosť/mesto zanecháva na životnom prostredí Vzhľadom na pomerne vysoký počet týchto rebríčkov a prekrývanie sa použitých kritérií by bolo zaujímavé vypočítať korelácie umiestnenia miest v týchto rebríčkoch (prvý, hlbšou analýzou nepodložený pohľad na tieto rebríčky nám napovie, že vysoké umiestnenie často dosahujú mestá z Kanady, Austrálie, krajín severnej Európy (Kodaň, Helsinki), ale občas sa tam mihne aj stará, dobrá Viedeň. Čo sa týka spôsobu hodnotenia, môžeme konštatovať, že trendom je smerovanie ku holistickému/celkovému posudzovaniu miest a posun k využívaniu aj „soft“ indikátorov (obrazne povedané od kvantitatívnych typu HDP na obyvateľa, po subjektívne vnímanú kvalitu svojho života). Ďalší pozorovateľným trendom je akási divná forma „poľudšťovania“ pohľadu na mesto v tom zmysle, že mestám sa dávajú prívlastky, ktoré sa pôvodne odôvodnene používali len v súvislosti s tvorivo mysliacimi ľuďmi, t.j. „inovatívne“, „kreatívne“, „inteligentné“ (smart) mesto a pod. Je dosť pravdepodobné, že sa dočkáme ešte ďalších podobných „inovatívnych jazykových spojení“ v súvislosti s mestom. Z doteraz prezentovaných výsledkov ešte nie je jasné, či aplikácia týchto adjektív je sémanticky odôvodnená alebo sa jedná iba o marketingový ťah (sprevádzaný nejasnou denotáciou použitého jazykového spojenia) so snahou upútať pozornosť na „trhu rankingov miest“. Z týchto pojmov (ani z používaných hodnotiacich kritérií nie je totiž zrejmé, kto má byť pôvodcom, resp. nositeľom tej kreativity, inteligencie, inovatívnosti. Je takéto mesto nejaký špeciálny typ systému umelej inteligencie (ale aj v prípade progresívnej aplikácie umelej inteligencie by bol prívlastok „kreatívny“ mierne povedané nadnesený (v angličtine sa na to používa pojem „overstatement“), alebo skutočným pôvodcom/ nositeľom tejto inteligencie je určitá (reprezentatívna?) skupina ľudí (presnejšie akej skupiny ľudí? – sú to pracovníci a volení predstavitelia samosprávy, odborníci na rozvoj mesta, vedecká komunita v meste, resp. verejnosť/občianska spoločnosť v najširšom ponímaní?) pri spolupráci ktorých dochádza k emergencii nejakej
16 novej formy „skupinovej inteligencie“? V tomto prípade by bolo užitočné identifikovať, zdokumentovať a publikovať existujúce „vzorové praktiky“ (good practices) a „úspešné príbehy“ (success stories – viď napr. vyššie „Inovatívne mesto roka“) a analyzovať kritické faktory úspechu (critical success factors). 23
A na záver tejto časti ešte jedna poznámka - keďže medzi kritériá Smart city patrí aj existencia voľne dostupných dát (Open data) o meste, bolo by zaujímavé vedieť - sú voľne dostupné aj dáta používané k zostavovaniu týchto rebríčkov? 4. Analýza komunikácie na sociálnych sieťach Po Arabskej jari, v ktorej dôležitú úlohu zohrali aj sociálne média (konkrétne Twitter), si dôležitosť sociálnych už asi médií uvedomili aj politici (keďže ich môžu pripraviť o funkciu :-)). Mimochodom, aj táto forma sociálnej revolúcie sa dá interpretovať ako istá forma schopnosti samo‑organizácie zložitého sociálneho systému, keďže išlo o spontánny proces bez centrálneho riadenia, v priebehu ktorého sa na báze lokálnych interakcií postupne vynorili z davu emergentní lídri. Môžeme teda predpokladať, že dôležitosť sociálnych médií ešte porastie a oplatí sa skúmať, čo všetko sa z komunikácie prebiehajúcej na sociálnych médiách dá zistiť. Pre dáta zo sociálnych sietí sú charakteristické nasledujúce vlastnosti: • môžu obsahovať textový obsah či už vo forme krátkych správ a komentárov alebo vo forme rozsiahlejších článkov. Charakteristický je aj jazyk používaný pri komunikácii na webe (písanie bez diakritiky, použitie nespisovných výrazov, slangu a pod.), • môžu obsahovať multimediálny obsah, t.j. fotografie, zvukové nahrávky a videá. Multimédia sú často doplnené textovou diskusiou, • dáta sú často geo‑lokalizované, t.j. obsahujú polohu kde sa používateľ nachádzal v čase odoslania príspevku, • používatelia majú možnosť hodnotenia (napr. v podobe „like“ označení), pričom sa môžu používať rôzne hodnotiace schémy, • používatelia môžu explicitne vyjadriť vzťah k iným ľuďom (všeobená „follow“ relácia, alebo zaradenie ľudí do rôznych
http://en.wikipedia.org/wiki/Collective_ intelligence 23
17 skupín – priatelia, kolegovia, a pod.), • komunikácia môže prebiehať v reálnom čase, t.j. správa je doručená ostatným používateľom v krátkom čase od jej odoslania. 24
http://urban‑sensing.eu/
Výskumný projekt Urban Sensing (Urban Sensing through User Generated Contents)24 financovaný EK v rámci 7. Rámcového programu, na riešení ktorého sa autori podieľajú, sa zameriava najmä na geo‑lokalizovaný textový obsah. Napr. z jednoduchej textovej správy „koncert v tabacke bol dzivy!“ sa pomocou automatických metód vyextrahuje označenia miesta (Tabačka) a udalosť (koncert v Tabačke). Okrem miest a udalostí sa extrahujú aj mená osôb a názvy produktov, ktoré sú spomenuté v texte správy. Ďalej sa určí sentiment (nálada) správy, t.j. to či správa vyjadruje pozitívnu/negatívnu náladu alebo názor (podľa slangového slova „dzivy“ ide o pozitívny sentiment). Sentiment je možné určiť jednak pre celú správu a jednak je možné sentiment priradiť k jednotlivým vyextrahovaným entitám (miestam, udalostiam, osobám a produktom). Okrem polarity sentimentu (negatívny vs. pozitívny) je možné z textu v niektorých prípadoch určiť aj prevládajúce emócie. *Urban Sensing rozoznáva vyjadrenia pre emócie typu: hnev, znechutenie, strach, prekvapenie a radosť. Tu je na mieste upozorniť, že presnosť automatických metód sa v závislosti na jazyku textu pohybuje od 80% pri extrahovaní entít (miest, osôb, udalostí a produktov) a cca iba 60% pri priradení emócií. Priradenie emócií a sentimentu môže byť v niektorých prípadoch veľmi subjektívne, takže by nedošlo ani ku 100% zhode medzi viacerými ľuďmi. Avšak agregovaním väčšieho počtu správ je stále možné získať štatisticky relevantné indikátory aj s takouto nízkou presnosťou extrahovania a klasifikácie. Dáta obohatené o extrahované entity, sentiment a emócie je možné ďalej rôznym spôsobom filtrovať a agregovať. Používateľ môže nastaviť filtrovanie podľa rôznych kritérií ako napríklad: • polohy odkiaľ bola správa odoslaná, • času publikovania, • základných demografických údajov z používateľského profilu (vek, pohlavie, národnosť, atď.), • vyextrahovaných entít, t.j. označenia miest, osôb, udalostí a produktov, ktoré boli spomenuté v texte správy, • kľúčových slov zvolených používateľom pre charakterizovanie obsahu správy,
18 • sentimentu relevantného pre celú správu, resp. asociovaného k jednotlivým entitám (t.j. napr. v jednej správe môže byť aj pozitívne aj negatívne vyjadrenie o niektorých aspektoch jedného produktu, udalosti, atď.) • vyjadreným emóciám, atď. K agregovaným hodnotám je možné priradiť rôzne vizuálne atribúty (napr. farbu, tvar, priehľadnosť, a pod.) a následne premietnuť dáta v rôznych vizuálnych animovaných podobách. Vizualizácia je najčastejšie premietnutá na geografickú mapu skúmanej oblasti, pričom je možné skombinovať viacero rôznych dát, ktoré sú prezentované na nezávislých úrovniach. Filtrovanie a agregovanie dát a vizuálne atribúty je možné nezávisle meniť pre každú úroveň. Výsledná vizualizácia dostupné on‑line a je interaktívna, t.j. po zapnutí/vypnutí jednotlivých úrovní alebo zmene ich dátových filtrov a vizuálnych atribútov sa zobrazenie mapy ihneď zmení. Takýmto spôsobom môže používateľ okamžite vizuálne otestovať svoje hypotézy, resp. objaviť nové nečakané súvislosti. Ďalšou dôležitou vlastnosťou vizualizácie je možnosť animovať vývoj v čase, t.j. napr. je možné zobraziť animovanú sekvenciu, ako sa pre danú oblasť menila prevládajúca nálada v čase za zvolené obdobie. Je možné aj priamo okamžite zobraziť dáta v danom čase pomocou interaktívnej časovej osy. Príklady možných výstupov analýz a vizualizácie sú uvedené na Obr. 1 a 2. Na Obr. 1 je vizualizácia mapy mesta Miláno, ktorá vznikla v rámci analýzy zameranej na „časovo závislú geografiu mesta“25 (geographies of time). Administratívne je totiž mesto rozdelené do mestských štvrtí s priradeným jedinečným PSČ. Tento spôsob „organizácie mesta“ však neodzrkadľuje ako ľudia v skutočnosti žijú, ich vzory správania, a ako vnímajú verejné priestory v meste. Použitím *Urban Sensing analýzy (viď Obr. 1) je možné vytvoriť nové typy máp mesta, ktoré by na základe analýzy sociálnych médií odzrkadľovali spôsob využívania jednotlivých oblastí občanmi a nanovo vytýčili hranice mesta. Takáto kategorizácia oblastí mesta by však už nebolo statická, ale časovo premenlivá, oblasti mesta by boli pretvárané dynamicky a vzájomne sa ovplyvňujúce. Cieľom analýz je pozorovaním aktivít na sociálnom webe (t.j. extrahovaním informácií z textového obsahu, sledovaním profilov používateľov, sledovaním charakteristík udalostí, ktoré prebiehajú v danej oblasti, sledovaním „pulzovania“ sociálnych médií v čase atď.) identifikovať hranice oblastí, ktoré sa vyznačujú
Obrázok 1: Oblasť Milána. Farba zodpovedá najaktívnejšiemu obdobiu počas dňa.
http://giorgialupi.net/2013/05/31/ geographies‑ of‑ time‑ on‑ urbansensing/ 25
19 podobným správaním a majú spoločnú „identitu“. V jednoduchom príklade na Obr. 1 boli body na mape vyfarbené agregovaním počtu správ odosielaných cez Twitter za jednotlivé obdobia počas dňa a následným určením najaktívnejšieho obdobia počas dňa (t.j. časového obdobia s najväčším počtom správ). Celkovo bolo do vizualizácie zahrnutých 180 283 správ v mesiaci apríl 2013. Zo zobrazenej mapy je možné priamo pozorovať rozdelenie mesta na zóny, ktoré sú aktívne v rôznych časových obdobiach dňa. Z takejto analýzy vyplýva napr.: • Rozdelenie oblastí podľa pracovných hodín na obytné a obchodné oblasti, v ktorých sa nachádzajú hlavne administratívne centrá, banky a centrály veľkých spoločností. • Správanie špecifických skupín obyvateľov. Napr. univerzitné internáty sú najaktívnejšie v skorých odpoludňajších hodinách do 15 h a univerzitné nákupné centrum s multikinom je najaktívnejšie od 21 do 24 h. Podobne najaktívnejšie obdobie na šta- d ióne San Siro je večer od 21 h do polnoci (vizualizácia agregovaná pre dni v mesiaci by odhalila koreláciu so zápasmi Európskej ligy). • Rozdielna aktivita počas dňa na dopravných staniciach mesta (Lambrate od 6 do 9 h ráno, Bovisa od 6 rádo do obeda, Centrale od 9 ráno do 6 poobede, atď.).
Obrázok 2: Oblasť holandského Randstatu a celého Holandska. Farba zodpovedá sentimentu a emóciám.
Uvedené analýzy je možné vyhodnotiť aj na iné typy geografických oblastí než mestá. Na Obrázku 2 hore je zobrazená mapa oblasti Randstadu, ktorá zahŕňa Amsterdam, Rotterdam, Haag a Utrecht. Body na mape boli vyfarbené podľa prevládajúceho sentimentu, t.j. v zelených oblastiach prevládajú pozitívne názory a nálady a v červených oblastiach negatívne nálady. Na Obr. 2 dole je zobrazená mapa celého Holandska s farebným zobrazením extrahovaných základných emócií. Obrázok zachytáva dynamickú vizualizáciu v reálnom čase, kedy sa po detekcii emócie zobrazil na krátky okamih na danej pozícii jeden bod, ktorý potom „stiekol“ a zanikol na spodnom okraji mapy.
20 Záver Na záver by autori chceli upozorniť, že sledovanie sociálnych médií pokrýva iba špecifickú cieľovú skupinu obyvateľov. Je však možné predpokladať, že s nárastom používania internetu bude táto skupina pokrývať čoraz väčšiu časť obyvateľstva. Na druhej strane je potrebné upozorniť, že v prostredí Internetu je možné len veľmi ťažko predikovať ako sa v budúcnosti zmenia komunikačné návyky používateľov sociálnych sietí, t.j. napr. do akej miery budú používatelia na sociálnych sieťach otvorene vyjadrovať svoje skutočné názory a nálady. Uvedená metóda má potencionálne širšie uplatnenie než bolo uvedené v príkladoch v časti 4. Medzi ďalšie využitie patrí napr.: • Hodnotenie odozvy na realizované kultúrne aktivity v meste – keďže súčasťou analýz sociálnych médií je extrahovanie udalostí a sentimetu, je možné priamo kvantitatívne vyhodnotiť mienku o cieľovej udalosti. Komunikácia a spracovanie prebieha v reálnom čase, t.j. vyhodnotenie môže prebiehať už počas udalosti a nie je tam časové oneskorenie s ktorým je potrebné rátať pri použití tradičných (dotazníkových) metód prieskumu. • Sledovanie pohybu účastníkov diskusie – je možné označiť skupinu používateľov napr. podľa demografických údajov, alebo podľa lokácie kde prebiehala ich komunikácia a sledovať (napr. skupinu študentov je možné vyčleniť podľa toho, že často komunikujú na internáte), ako sa účastníci pohybovali v čase. Sledovanie prebieha anonymne bez narušenia súkromia konkrétneho účastníka. • Samozrejme takáto analýza sa dá použiť aj pre potreby komerčných firiem – napr. pre rôzne formy marketingového prieskumu. Napríklad ak sa nejaká väčšia komunikujúca komunita, ktorá sa o 13:00 nachádza v blízkosti univerzity a potom sa pravidelne o 20:00 presunie na nejaké námestie v meste, tak zjavne ide o študentov a bolo by zaujímavé im na tom námestí im v tom čase poskytovať nejaké služby – občerstvenie a pod. • Použité metódy spracovania prirodzeného jazyka navrhnuté pre sledovanie sociálnych médií je možné použiť aj na monitorovanie/ hodnotenie iných typov textových elektronikcých médií, či už publikovanými jednotlivcami (blogy, diskusie), alebo organizáciami (online časopisy, informačné portály). Použitie metód je možné cielene zamerať na hyperlokálne média26, ktoré sa
26
http://en.wikipedia.org/wiki/Hyperlocal_journalism
zaoberajú záležitosťami úzko vyhradenej komunity (napr. skupiny obyvateľov žijúcich v špecifickej časti mesta)., takže lokalizácia aj cieľové skupiny sú jasne definované Celkovo by mala uvedená platforma pre analýzu sociálnych médií poskytnúť flexibilnú alternatívu, resp. doplnok k tradičným (napr. dotazníkovým) metódam prieskumu verejnej mienky a správania sa obyvateľov. Poďakovanie Projekt Urban‑Sensing je ko‑financovaný Európskou komisiou v rámci 7. Rámcového programu EÚ, kontrakt č. 314887.
PohÄžady na mesto Od kresby k digitĂĄlnemu 3D mestu
Zoltán Tomori Narodil sa v Košiciach v roku 1956 a tomuto mestu ostal verný po celý svoj doterajší život. Výnimku predstavovalo iba obdobie stredoškolského štúdia v Martine, vojenčiny a niekoľkých krátkodobých pobytoch v zahraničí, ktoré ale vzťah iba upevnili. Boli tiež dostatočné na to aby lokálpatriotizmus bol nielen emocionálny, ale aj racionálny. Je ženatý a má dve deti, všetci žijú v Košiciach. Práca výskumníka na Ústave experimentálnej fyziky SAV, príležitostného pedagóga na košických univerzitách (TUKE a UPJŠ) a tiež zanieteného programátora a popularizátora vedy (predovšetkým počítačového videnia) bohužiaľ nenechávajú dosť času na využitie všetkého dobrého, čo život v Košiciach ponúka.
24 Úvod Mesto a jeho modely Podľa štatistík OSN v súčasnosti žije v mestách zhruba polovica svetovej populácie (3,5 miliardy) a v roku 2050 to má byť 70%, pričom pojem mesto nie je definované jednoznačne iba podľa hustoty osídlenia. Často sa mesto prirovnáva k zložitému živému organizmu s jeho nervovou sústavou, alebo k zložitému adaptívnemu systému simulovanému počítačovou sieťou. Mesto má svoje praktické problémy ako sú doprava, znečistenie, kriminalita, zvýšená citlivosť na prírodné katastrofy, sociálne interakcie a pod. To všetko vedie k úsiliu mať prehľad nielen o súčasnej situácii z pohľadu spomínaných aspektov ale aj usmerňovať a plánovať budúci vývoj mesta. Tieto aspekty sú predmetom skúmania samostatných vedných disciplín a projektov. Náš príspevok si podrobnejšie všíma vizuálnu stránku prezentácie mesta na báze modelov používaných vo vedných disciplínach „Počítačové videnie“ a „Počítačová grafika“. Využívajú sa pritom technológie ako sú digitálny záznam obrazu, internet, GPS a informačné systémy. V súčasnosti sme svedkami trendu spájať jednotlivé izolované systémy do jednotného informačného a vizualizačného systému s viacerými vzájomne kompatibilnými modulmi (3D city model). Vizualizácia mesta Kresba a maľba boli po dlhé stáročia jediným prostriedkom ako zaznamenať pohľad na mesto a jednotlivé jeho budovy (Obr. 1). Neskôr to bol fotografický aparát ktorý, na rozdiel od často štylizovaných maľovaných kompozícií, zachycoval realitu. Ovládanie tejto techniky ale vyžadovalo zručnosť a nemalé investície a preto sa im začali venovať špecialisti a fotografie mesta ponúkať ako pohľadnice pričom tiež často „vylepšovali“ realitu maliarskymi technikami. Digitálne technológie a internet umožňujú v súčasnosti zaznamenávať fotografie svojho okolia prakticky komukoľvek a ich používanie je limitované skôr generačnými než finančnými alebo geografickými faktormi. Sociálne siete zasa umožňujú ukladanie a sprístupnenie fotografií a videozáznamov širokej skupine záujemcov. Negatívnym dôsledkom tohto pozitívneho kvalitatívneho a cenového vývoja je bezmyšlienkovité generovanie
Obrázok 1: Zobrazovanie miest pomocou maľby a retušovanej fotografie Zdroj: Bing.com/images (historicke Kosice foto)
25 obrovského množstva fotografií, ktoré väčšinou nikdy nikto nevyužije. 3D technológie
Szeliski, R.: „Computer Vision: Algorithms and Applications“, Springer, (2008). 1
Z=
- 2df XL - XR
Stereo snímanie a zobrazovanie Svet, ktorý nás obklopuje, vnímame našimi zmyslami ako trojrozmerný. Každý bod priestoru P je teda definovaný troma súradnicami P(X,Y,Z), avšak pretože sietnica nášho zrakového orgánu je v podstate plochá (dvojrozmerná), premieta sa tento bod na sietnicu oka (obrazovú rovinu) ako dvojrozmerný bod p(x,y). Podobným spôsobom premieta fotoaparát každý bod priestoru na filmové políčko resp. CCD čip, pričom vzťahy medzi bodmi v priestore a na obrazovej rovine definujú modely kamery popísané v učebniciach počítačového videnia (napr. 1, ktorá je voľne dostupná na webovej stránke http://szeliski.org/Book/). Bohužiaľ, pri projekcii bodu z priestoru do roviny dochádza zákonite ku strate informácie – bez doposiaľ získaných vedomostí o objekte nedokážeme určiť, či na obrázku je veľký vzdialený objekt alebo malý blízky. Stereo videnie sa snaží eliminovať tento nedostatok, a to pomocou dvoch paralelne orientovaných snímačov (kamier, očí) umiestnených v určitej vzdialenosti od seba. Každý bod v priestore vidí pravé oko pod trochu iným uhlom ako ľavé, pričom čím je objekt bližšie, tým je tento rozdiel väčší. Rozdiel medzi pozíciou priemetu toho istého bodu v pravom a ľavom obraze voláme disparita a je zjavne nepriamo úmerná vzdialenosti objektu. Je možné si to overiť nenáročným experimentom, pri ktorom pozorujeme vlastný ukazovák striedavo pravým a ľavým okom. Keď je prst blízko, disparita je veľká a naopak. Keď poznáme vzdialenosť medzi očami d a ohniskovú vzdialenosť oka f, vieme pomocou jednoduchých goniometrických vzťahov na základe disparity (rozdielu medzi polohou bodu videného ľavou kamerou XL a pravou kamerou XR) presne určiť vzdialenosť objektu od kamery Z. Z uvedeného je zrejmé, že pokiaľ snímame scény dvoma paralelne orientovanými kamerami a zabezpečíme aby sa obraz z každej z nich premietal do správneho oka, zlepší to vnímanie hĺbky (stereoskopické kotúčiky známe desiatky rokov). Pokiaľ sa nedá zabezpečiť projekcia do každého oka zvlášť (kino, monitor, TV), musíme použiť rôzne triky. Jedným z najjednoduchších je anagly-
26 ph pri ktorom sa obraz z pravej i ľavej kamery zlúčia do jedného, pričom odlišnosti sa zobrazia zelenou resp. červenou farbou (Obr. 2 hore). Pomocou okuliarov z ktorých jedno sklo filtruje zelenú a druhé červenú zložku sa zabezpečí, aby každé oko videlo obraz z príslušnej kamery. Sofistikovanejší spôsob používa časový multiplex, kde sa na plátne alebo obrazovke 3D TV prijímača striedavo premietajú obrazy z pravej i ľavej kamery a synchrónne s tým okuliare divákov prepúšťajú svetlo do jedného oka pričom druhé ostáva „zatemnené“. Pretože prepínanie sa deje vysokou frekvenciou, divák ho nevníma. Niektorých citlivejší jedinci ale môžu na tento nefyziologický spôsob zrakového vnemu reagovať napr. bolesťou hlavy a preto sa intenzívne skúmajú nové spôsoby riešenia. Jedným z najperspektívnejších v oblasti 3D televízie sa javí ten, keď televízor analýzou tváre pred ním sediaceho diváka sám rozpozná polohu oboch očí a premieta do každého z nich príslušný obraz bez nutnosti okuliarov a to tak, že špeciálna vrstva na obrazovke maskuje pixely aby boli viditeľné iba pod určitým uhlom zodpovedajúcim ľavému, resp. pravému oku. 3D rekonštrukcia budov pomocou viac‑pohľadovej geometrie Pri stereo videní sú obe kamery orientované paralelne, pokiaľ ale snímajú objekt každá pod určitým uhlom, hovoríme o viacpohľadovej geometrii ktorá umožňuje vytvoriť 3D model. Špeciálnym prípadom s ktorým sa pravdepodobne každý už stretol v praxi je keď sa jedna kamera díva na predmet spredu a druhá zboku tak že ich optické osi zvierajú 90 stupňový uhol. Pri správnej kalibrácii kamier táto dvojica obrazov tvorí nárys a bokorys používaných v technických výkresoch z ktorých vie modelár vytvoriť 3D model budovy aj bez znalosti viac ‑pohľadovej geometrie. Vo všeobecnom prípade sa 2 kamery dívajú na ten istý predmet (bod P), tak ako je to znázornené na Obr. 2 dole. Lúč odrazený od bodu P prichádza do kamery OR, pričom tá ho „vidí“ ako bod PR., nevie však ako ďaleko bod je. Môže však na to využiť druhú kameru OL, ktorá celú dráhu lúča pozoruje zboku, takže sa úsečka POR premieta na jej obrazovej rovine do priamky PLEL ktorú voláme epipolárna priamka. Analogicky to platí pre druhú kamera a epipoláru priamku PRER. Priamka spájajúca obe kamery OLOR má špeciálnu vlastnosť, že priesečníkom s obrazovou rovinou prechádzajú všetky epipolárne priamky. Ľubovoľný bod (x,y) v obrazovej rovine pravej kamery sa premieta do epipolárnej
Obrázok 2: Hore: anaglyph prestoru medzi dómom sv. Alžbety a Urbanovou vežou v centre Košíc. Miesta s vysokou disparitou (napr. lampa v popredí) sa vyznačujú odlišnou farbou pre ľavý a pravý obraz. Zdroj: StreetView zobrazovaný prehliadačom Internet Explorer v režime 3D Dole: princíp viac‑ pohľadovej geomet‑ rie – snímanie toho istého bodu P dvoma kamerami
a x b =F y c 1
27
² Hartley, R. I. and Zisserman, A.: „Multiple View Geometry in Computer Vision“, Second edition, Cambridge University Press, ISBN: 0521540518, (2004).
a
b
c
d Obrázok 3: a), b) - pohľady na budovu Steel arény v Košiciach c), d) model exteriéru a interiéru budovy Zdroj: aplikácia Google Earth a Street View
priamky ľavej kamery, čo môžeme vyjadriť sústavou rovníc, alebo jednoduchým vzťahom pomocou matíc, kde a,b,c, sú koeficienty rovnice priamky a F je tzv. fundamentálna matica 3x3 ktorej výpočet je popísaný napr. v 2. Poznatok, že pri hľadaní bodov vzájomnej korešpondencie nemusíme prehľadávať celý susedný obraz ale iba epipolárnu priamku znamená veľkú úsporu a na jeho základe vznikla tzv. epipolárna geometria tvoriaca základ viac‑pohľadovej 3D rekonštrukcie. Základným problémom 3D rekonštrukcie teda je nájdenie bodov vzájomnej korešpondencie na sérií 2D pohľadov (teda bodov, do ktorých sa premietol ten istý 3D bod). Zvyčajne sú to nejaké charakteristické a dobre odlíšiteľné body, ako napr. hroty strešných výklenkov na Obr. 3a), b). Pokiaľ nájdeme dostatočný počet vzájomne si zodpovedajúcich bodov, vieme určiť vzájomnú polohu kamier i epipolárnu priamku, na ktorej hľadáme ostatné body. V najjednoduchšom prípade tvorí 3D model budovy niekoľko významných bodov Pi(X,Y,Z) v priestore, ktoré vieme technikami renderovania spojiť plášťom trojuholníkových plôšok určitej farby textúry atď. tak ako to vidíme na 3D modeli budovy na Obr. 3c). Od 3D modelov budov k 3D mestu Aj keby sme mesto považovali v hrubom a technokratickom slova zmysle iba za sústavu digitalizovaných budov, musíme poznať ich polohu, orientáciu a iné globálne parametre. Keď má navyše takýto model mesta plniť aj iné praktické funkcie, ktorých počet sa neustále zvyšuje, je vhodné snímať a vytvárať model mesta ako celok. Street View je zrejme najznámejším projektom tohto typu ktorý sa presadil celosvetovo vďaka firme Google ktorá už aj predtým disponovala skúsenosťami z projektu Google Earth a ktorá mnohé známe postupy inovovala do tej miery, aby splňovali kritéria efektívnosti a kvality. Snímanie zabezpečuje automobil s „vežičkou“ vybavenou sústavou fotoaparátov (viď Obr. 4) ktoré snímajú celé okolie (360 stupňov) tak, že snímky zo susedných fotoaparátov sa čiastočne prekrývajú. Súčasne sa pri pohybe auta eviduje presná poloha a tiež laserom meria vzdialenosť od okolitých budov a predmetov. Sofistikované algoritmy vyvinuté za týmto účelom potom skombinujú dohromady všetky zdroje informácií, výsledkom čoho je plynulý panoramatický záber okolia optimalizovaný
tak, aby poskytoval čo najlepší pohľad vzhľadom na vzdialenosť od budov. V súčasnosti aplikácia StreetView mapuje väčšinu miest a mestečiek na všetkých kontinentoch. V snahe preniknúť aj do lokalít kde nie je možné sa dostať autom, boli vyvinuté snímače na batohu, snežnom skútri, trojkolke a pod. Experimentuje sa aj s lietajúcimi snímačmi na diaľkové ovládanie typu quadrocopter. Niektoré jednoduchšie 3D modely budov si môže užívateľ vytvoriť sám, a to bez akýchkoľvek špeciálnych znalostí alebo investícií. Stačí na to použiť niektorú bezplatnú službu ako napr. „Google building maker“, alebo „Google SketchUp“ kde užívateľ najprv na pomocou Google Earth nájde budovu ktorej model chce vytvoriť, potom na sérii niekoľkých rôznych pohľadov ohraničí čo najpresnejšie budovu kresbou (boxom) a prípadne doplní fotografiami budovy. To stačí na vytvorenie 3D modelu budovy, ktorý je možné skontrolovať v prehliadači v móde „Preview“ a v prípade spokojnosti odoslať na registráciu. Po akceptácii sa model stáva súčasťou Google Earth a je prístupný všetkým jej užívateľom.
28
Obrázok 4:Multikamerový systém na sníma‑ nie panoramatického obrazu pre aplikáciu StreetView pripevnený na aute, prenosnom batohu, ručnom vozíku Zdroj: http://www.google.com/maps/about/ behind‑the‑scenes/streetview/
3D model mesta Aj keď 3D vizualizácia je najčastejšou, nie je zďaleka jedinou formou interakcie s užívateľom. Tak ako sa vyvíjalo mesto, rástla aj potreba evidovať a riadiť jeho chod pomocou individuálnych systémov. Tento spočiatku nekoordinovaný vývoj časom dospel do štádia vyžadujúceho ich vzájomné prepojenie a kompatibilitu. Systém ktorý to celé zastrešuje, má podobu 3D GIS (geografického informačného systému), ktorý ale už v niektorých mestách je viac než trojrozmerný. Napr. ďalším rozmerom môže byť čas, takže je možné zobrazovať aj vzhľad ako sa jednotlivé časti mesta a budovy menili počas výstavby a extrapolovať vzhľad do budúcnosti na základe plánov. Ďalším rozmerom môže byť „udržateľnosť“ ako snaha vizualizovať vplyv danej infraštruktúry na okolie (dopravu, hluk, signál telekomunikácii a pod.). Sú už k dispozícii modely správania sa mesta počas záplavy, požiarov a tiež ekonomické modely (ceny nehnuteľností), alebo miestne dane, ktoré napr. v Singapure závisia aj od prístupu k slnečnému svetlu. Technológie používané pri tvorbe 3D miest musia vedieť efektívne skladovať a zobrazovať veľmi veľké množstvo dát a to v závislosti od škály a požadovanej úrovne detailov. Tak napr. v 3 je použitý formát CityGML ktorý definuje niekoľko úrovní detailov v závislosti od škály:
³ Gröger, G., Plümer, L.: CityGML – Interoperable semantic 3D city models. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing 71, pp.12–33 (2012).
29
Bo Mao: Visualisation and Generalisation of 3D City Models, PhD thesis. TRITA SoM 2010-08, ISSN 1653-6126, Geoinformatics Div., Royal Institute of Technology (KTH), STOCKHOLM, Sweden (2010). 4
Kinect Fusion http://msdn.microsoft.com/ en‑us/library/dn188670.aspx 5
a) mapa/letecká snímka s vyznačením výšky terénu b) bloky s plochými strechami c) bloky s vykreslením geometrie striech d) vonkajší architektonický model s vykreslením detailov stien a striech e) kombinácia vonkajšieho modelu budovy s interiérovými prvkami Použité formáty by mali byť kompatibilné s internetovými prehliadačmi ktoré umožňujú prepínať medzi rôznymi módmi zobrazovania (letecké snímky/mapy/ povrchový pohľad, model/reálny obraz). Prehľad protokolov a formátov na ktorých je postavený model 3D mesta, je nad rámec tohto príspevku, spomenieme len City Geography Makeup Languagem (CityGML) a Extensible 3D (X3D) ktoré sú použité v 4 ďalej KML (Google) alebo COLLADA (Sony). 3D model interiéru Interiér budov predstavuje relatívne samostatnú oblasť návrhu budovy používajúci iné prostriedky návrhu, uchovávania a vizualizácie. V súčasnosti je ich ale možné zakomponovať na najnižšej úrovni detailov do modelu 3D mesta. Pri vizualizácii je potom možné „vstúpiť“ do budovy a pohybovať sa v jej interiéri spôsobom známym skôr z počítačových hier. Na snímanie je možné používať podobnú techniku a software ako pri snímaní ulíc (napr. vozík na Obr. 4.). V poslednej dobe sa ale objavili aj riešenia, ktoré umožňujú snímanie a vytvorenie 3D modelu interiéru aj amatérskymi prostriedkami s minimálnymi nákladmi. Takým je napr. metóda Kinect Fusion5 ktorá využíva ako snímač hraciu konzolu Kinect Xbox, ktorú je možné držať v ruke a postupne s ňou prechádzať po miestnosti. Kinect sníma obrazy spolu s hĺbkovou mapou scény (tzv. mračno bodov (X,Y,Z)). Software dokáže pri pohybe „zlepiť“ dve po sebe nasledujúce (a čiastočne sa prekrývajúce) snímky. Po ukončení snímania celej miestnosti je v pamäti počítača jej 3D model.
30 Virtuálne mesto v súčasnosti a budúcnosti Bezpečnostné kamery boli pravdepodobne prvé, ktoré mapovali ulice miest dávno predtým než sa vôbec začalo hovoriť o 3D mestách. Obrovský kvantitatívny nárast ich počtu pri takmer konštantnom počte obsluhujúceho personálu signalizuje dôležitosť automatických systémov rozpoznávania nežiaducich osôb a netradičných foriem ich správania. Nejde len o to zachytiť nejaký pohyb v stráženom priestore, ale o čo najdokonalejšiu náhradu človeka obsluhujúceho kamerový systém napr. v centrále mestskej polície. Takýto systém by mal byť schopný sledovať polohu jednotlivých osôb, identifikovať ich aj v prípadoch čiastočného alebo krátkodobého úplného prekrytia s inými osobami alebo predmetmi. Rast počtu a kvality takýchto systémov vedie samozrejme aj k diskusiám o strate súkromia (analógia „Big Brother“) a to predovšetkým v lokalitáchm, ktoré sa nevyznačujú vysokou kriminalitou. Pojem „virtuálne mesto“ sa používa v rôznych súvislostiach s rôznym stupňom abstrakcie. Najčastejšie je na internete pod týmto pojmom uvádzaný odkaz na určité reálne existujúce mesto v databáze Google Earth doplnené o 3D modely niektorých význačných budov s pozvaním na virtuálnu prehliadku mesta. Pod virtuálnym mestom je ale možné rozumieť aj súčasť „virtuálneho sveta“ napr. v zmysle hry „Second life“. Tu je virtuálne nielen prostredie, ale aj samotný hráč v podobe virtuálneho zástupcu – Avatara. Prostredie môže vychádzať z reality, (napr. posunuté v čase do minulosti alebo budúcnosti), ale môže to byť aj úplne nové prostredie vytvorené fantáziou tvorcov. Tak isto Avatar preberá podobu, ktorá môže ale nemusí korešpondovať s reálnou podobou hráča. Avatari vstupujú do vzájomnej sociálnej interakcie podľa určitých pravidiel alebo aj bez nich, pričom platia fiktívnou menou. Dôsledkom nadmerného zapájania sa do „druhého života“ na úkor toho reálneho sa venuje viacero autorov, napr. 6. V prípade telesne a duševne postihnutých jedincov je takáto náhradná aktivita jednou z možností sebarealizácie. Spôsoby interakcie s virtuálnym mestom Z hľadiska spôsobu komunikácie s počítačom možno historicky pozorovať nasledovný vývoj: a) Commad Line Interface (CLI) pri ktorom užívateľ zadával
Mark Stephen Meadows: „I, Avatar: The Culture and Consequences of Having a Second Life“, Published January 6th 2008 by „New Riders“, ISBN 0321533399. 6
31 príkazy klávesnicou v tvare príkazového riadku a očakával reakciu v textovom tvare na monitore b) Graphics User Interface (GUI) využíva drvivá väčšina súčasných systémov pri ktorom sa na obrazovke zobrazuje v grafickej podobe prostredie spolu s ovládacími prvkami (tlačidlá, editovacie okienka a pod.) ktoré užívateľ ovláda pomocou myši alebo joysticku. c) Natural User Interface (NUI) sa snaží ovládať počítač spôsobom, akým človek komunikuje s inými ľuďmi, teda hlasom, gestami, mimikou, pohľadom a pod.
Kamel Boulos MN, Blanchard BJ, Walker C, Montero J, Tripathy A, Gutierrez‑ Osuna R: Web GIS in practice X: a Microsoft Kinect natural user interface for Google Earth navigation. Int J Health Geogr 2011, 10:45 http://dx.doi.org/10.1186/ 1476-072X -10-45 7
Obrázok 5: Hore: interaktívne pieskovisko s pridanou realitou v podobe špecifickej farby závislej od výšky terénu Dole: Google glass s možnosťou zmiešavať reálne videný obraz s pridanou grafickou informáciou premietanou pred oko Zdroj: Wikipédia Augmented Reality Sandbox: http://idav. ucdavis.edu/~okreylos/ResDev/SARndbox/ 8
Z uvedeného vyplýva, že práve NUI komunikácia je mimoriadne vhodná na ovládanie v prostredí 3D miest ktoré je prirodzene škálovo meniteľné. V 7 je popísaná aplikácia Kinoogle (Kinect + Google) ktorá pomocou zariadenia Kinect dokáže snímať polohu tela v 3D priestore (pózu) a využiť to na ovládanie aplikácie Google Earth a Street View. Leap Motion poskytuje vďaka citlivejšiemu senzoru a softvéru aj možnosť využiť dlaň ako simulátor lietadla a „lietať“ nad virtuálnym mestom požadovaným smerom a v požadovanej výške. Analogicky sa testujú možnosti „gaze trackera“ ktorý analyzuje smer pohľadu a reaguje v zmysle pravidla „kam sa dívam tam idem“. Pritom je možné používať obe ruky, gestá a tiež hlasové povely. Keďže sa jedná o pomerne nové zariadenia, ich možnosti sa iba testujú a nie je ešte jednoznačne zaužívaná forma ovládania. Pridaná realita Pojem pridaná realita (augmented reality) znamená, že k reálne existujúcim objektom pridáme nejakú špecifickú značku, farbu a pod. Za predchodcov tejto technológie možno považovať tzv. head‑up displeje pri ktorom sa na čelné sklo premietajú informácie tak, že vodič vidí skrz sklo reálny obraz súčasne s premietanou značkou (napr. šípkou ukazujúcu smer). Podobne fungujú aplikácie v smartphonoch vybavených GPS a gyroskopom schopným určiť smerovanie prístroja. Pokiaľ užívateľ namieri svoj mobilný telefón na určitú budovu, tá mu na základe zistenej polohy na mape a smeru zobrazí informácie o nej. Jeden z miestnych príkladov použitia pridanej reality je „interaktívne pieskovisko“ (Obr. 5 hore) vytvorené v kreatívnej fabrike Steel Park v Košiciach na základe inšpirácie z 8. Projektor osvetľuje pieskovisko farbou v závislosti od výšky terénu (hnedé pohoria, modré priehlbiny), čím vlastne vytvorí „mapu“ na reálnom teréne. Podobne je možné
32 pridať vrstevnice, značky projektované na pohybujúci sa predmet a pod. Z hľadiska interakcie s virtuálnym mestom sa veľké očakávania vkladajú do technológie Google glass ktorá je v záverečnom štádiu testovania a predstavuje vrchol „wearable“ počítačov (Obr. 5 dole). Keďže okrem premietania pridanej informácie priamo do oka majú okuliare aj dotykový senzor a systém rozpoznávania hlasových povelov, sú aplikačné možnosti v prostredí virtuálneho mesta veľmi veľké. Záver Charakteristickou vlastnosťou princípov a technológií popisovaných v tomto príspevku je, že veľmi rýchlo morálne zastarávajú. Vizualizácia prostredia miest, ktorá bola pred niekoľkými rokmi dostupná iba laboratóriám vybavených špičkovou výpočtovou technikou je dnes k dispozícií prakticky komukoľvek a zadarmo. Presadiť v tomto konkurenčnom prostredí vlastnú koncepciu je takmer nemožné, je však stále dosť priestoru na vlastné inovácie a improvizáciu v rámci existujúcich štandardov.
Kvalita života v európskych mestách
Oto Hudec Nenarodil sa v Košiciach, ale v Nitre v roku 1961. Je Košičan naturalizova‑ ný, od roku 1981, keď zmenil názov univerzity z Komenského v Bratislave na Šafárikovu v Košiciach. Študoval štatistiku, teóriu systémov a operačný výskum, následne urobil ašpirantúru na Karlovej univerzite v Prahe. Od roku 1985 pôsobí na Technickej univerzite v Košiciach a na jej Ekonomickej fakulte učí od jej vzniku v roku 1992. Celé jeho štúdium sa točilo okolo matematicko- ekonomických metód, vo výskume aplikovaných na geo‑ grafický priestor – región a mesto. Na priestor sa snaží dívať zhora aj zdola, zvonku aj zvnútra, ale hlavne evolučne a rozvojovo. Mesto Košice študuje systematicky – napr. cez rozsiahle prieskumy v rokoch 2002, 2007 a 2013.
36 1. Úvod Blahobyt, spokojnosť, šťastie, životná úroveň, kvalita života. Ľudské snaženie smeruje individuálne či kolektívne k uspokojovaniu potrieb. Historicky sa individuálne požiadavky časom zvyšujú a súčasne existuje ich vysoká variabilita – individuálne potreby sú rôznorodé a odlišné v rôznych kultúrach, závisia od veku, pohlavia. Na druhej strane, dá sa dospieť aspoň k hrubému konsenzu o ich všeobecnej štruktúre a významnosti (Maslowova pyramída ešte z roku 1943 a jej mnohé deriváty). Upustíme od dlhodobej diskusie, či je štruktúra pyramídy vhodná, spomeňme ako základ pre špecifikáciu novšiu charakterizáciu potrieb jedinca zadelených do troch základných skupín (Arnolds, C., Boshoff, C., 2002): 1. Potreby existencie definované základnými fyziologickými potrebami a potrebou bezpečia, 2. Potreby vzťahov ako prijatie, zaradenie sa, túžba po sociálnom statuse, 3. Potreby rastu vyjadrujúce túžbu po osobnom rozvoji, sebanaplnení a sebaaktualizácii. Ľubovoľná definícia viacvrstevných kvalitatívnych pojmov si kvôli zavedeniu porovnávacieho mechanizmu vyžaduje preniesť nejakým spôsobom skúmaný pojem do zodpovedajúcej sady kvantitatívnych indikátorov. Následne vieme kvantitatívne porovnávať, samozrejme v závislosti od modelovej abstrakcie, ktorú si výskumník definoval. Individuálne potreby a ich napĺňanie sa odvíjajú od podmienok pre život a odtiaľ sa dostávame k bežným otázkam typu: kde sa žije najlepšie, kde je najvyššia kvalita života? Odpovede štandardne menujú krajiny ako Švajčiarsko, Kanada, USA, Švédsko, Nórsko na základe všeobecne akceptovaných názorov. V prípade otázky „V ktorej krajine sú ľudia šťastní?“ by sa odpovede líšili podstatne viacej, pretože subjektívnosť pociťovania nie nutne záleží od majetku a životnej úrovne. Bibliografia o téme individuálnej spokojnosti a podmienok na život je rozsiahla, týka sa základných filozofických otázok ľudského bytia a rovnako veľa je pokusov merať a porovnávať rôzne stránky kvality života v rôznych krajinách. Podstatne menej sa vie
37 o mestách – pričom medzi mestami existujú extrémne odlišnosti. Ako však porovnať kvalitu života v rôznych mestách na základe relatívne objektívnych faktorov? Koľko miest dokáže výskumník realisticky navštíviť na dlhší čas a zažiť ich v postačujúcej hĺbke a získať podklady pre ich porovnanie? Najčastejšie sa využívajú elementárne štatistické metódy - populárne hlasovania (občanov, novinárov alebo expertov) a rebríčky alebo prístupy kompozitných indikátorov, ktoré sa pokúšajú o objektivizáciu na základe porovnateľných kvantitatívnych údajov (priemerná mzda, miera nezamestnanosti, počet prenocovaní turistov za rok, percento zelenej plochy, atď.) – počet možných indikátorov je nekonečný. Za všetky príklady text vyznania lásky k mestu Los Angeles skupiny Red Hot Chili Peppers v piesni Under the Bridge: „.Sometimes I feel like my only friend is the city I live in.“
Mestá ako zložité organizmy majú však svoju históriu, šarm, atmosféru, genius loci – dostávame sa k ešte zložitejším problémom komparácie personifikovaných miest na základe emócií a porovnávania krásy, spiritu, šarmu - kategórií len zložito porovnateľných. Existujú novšie prístupy posudzujúce mestá ako kreatívne, inovatívne, zdravé, zelené, digitálne, smart, atd. (uvádzané napr. v tejto monografii – Sabol T., Bednár P.). Ťažko sa ubrániť otázke, či ľubovoľná kvantifikácia dokáže rozumne zachytiť vizuálnu a pocitovú skutočnosť mesta a či akékoľvek „prepočítavanie“ nie je hriešnym rozpúšťaním charakteru mesta v horúcej vode čísel. Napriek tomu, dôležitý politický a spoločenský význam má porovnávanie miest na základe podmienok života v meste a súvisiacou spokojnosťou obyvateľov so životom vo svojom meste (o to by sa mala usilovať verejná správa). 2. Kvalita života – vymedzenie obsahu Kvalita života je akceptovaným pojmom na charakterizáciu podmienok pre život od druhej polovice 20. storočia, pričom sa zohľadňujú aj faktory, ktoré nie sú ekonomické, ale aj psychologické, kultúrne, zdravotné a sociálne. Prevažne ponímaná ako viacdimenzionálny koncept pozostávajúci z viacerých oblastí hodnotenia (CUMMINS, R. A., 2000; FELCE, D., 1997). Okrem záujmu o výskum z ekonomickej, sociálnej a psychologickej stránky sa navyše termín využíva aj v medicínskej literatúre, avšak už rozdielnym spôsobom (SCHALOCK, R. L., 2004). Popis oblastí, ktoré sa zvažujú v kvalite života, možno zadeliť do troch hlavných skupín (DIENER, E., SUH, E., 1997):
38 1. Ekonomické indikátory, sledujúce mzdové a príjmové rozvrstvenie vo vnútri určitej spoločnosti, distribúciu bohatstva a chudoby a pod. 2. Sociálne indikátory, zahŕňajúce oblasti zdravia a zdravotníctva, kriminality, vzdelania a školstva a rozmanité demografické ukazovatele. 3. Indikátory subjektívnej psychickej pohody, vzťahujúce sa k subjektívnemu hodnoteniu života jednotlivcov. Hodnotiacimi kritériami sú normatívne ideály, subjektívna osobná skúsenosť alebo schopnosť identifikovať a rozhodovať sa pre stratégie, smerujúce k napĺňaniu ambícií a ašpirácií jednotlivcov. Prieskumy sa aplikujú nielen na skúmanie pocitovej kvality života (subjective well‑being), resp. veľmi podobného novšieho pojmu šťastie (happiness) ako formy subjektívneho blahobytu (BALL, R. E., CHERNOVA K., 2008; EASTERLIN, R., 2001; [10] FREY, B. S., STUTZER, A., 2002). Subjektívne vnímaná kvalita života hneď navodzuje metódy merania kvality života pomocou empirického skúmania na vzorkách obyvateľov miest, obcí, regiónov, či krajín. Následne je možné empirické výsledky modelovať a zovšeobecňovať na sídla alebo územné celky a dospieť ku komparatívnym výsledkom. Samozrejme s výhradou, že dopytovaní obyvatelia majú len minimálnu možnosť porovnávať situáciu vo svojom sídle, regióne, či krajine s inými sídelnými, či územnými celkami. Zvyčajne v jednom časovom období žijú na jednom‑dvoch miestach v tom istom časovom období a ich skúsenosť s inými sídlami je len parciálna alebo sprostredkovaná. Okrem toho sa kvalita života prirodzene mení s časom a je poznačená mnohými ďalšími psychologickými a sociologickými faktormi. Výskumy poukazujú na niekoľko zaujímavých súvislostí. Hlavným zdrojom informácií o spokojnosti so životom je prieskum v krajinách OECD a niekoľkých ďalších veľkých krajinách, v rámci ktorého sa obyvatelia vyjadrujú k viacerým otázkam týkajúcich sa ich subjektívnej spokojnosti so životom a priemerné výsledky sú uvedené na obrázku 1, pričom hodnoty sú vyjadrené na Cantrilovej škále medzi 0 a 10. Obyvatelia sú naozaj najspokojnejší v už spomínaných krajinách ak Švajčiarsko, nordické krajiny, Nový Zéland a Kanada. Občania Slovenska posudzujú svoju situ-
Obrázok 1: Spokojnosť so životom Zdroj: OECD (2013), How’s Life?: Measuring well‑being
Obrázok 2: Spokojnosť so životom a HDP na obyvateľa Zdroj: OECD (2011), How’s Life?: Measuring well‑being
39 áciu o dosť horšie ako je priemer v krajinách OECD. Dôležitou súvisiacou výskumnou otázkou je, nakoľko príjmy vplývajú na kvalitu života obyvateľov alebo subjektívny blahobyt človeka. Nasledujúci graf ukazuje, ako súvisí spokojnosť so životom so základným ekonomickým indikátorom hrubého domáceho produktu (HDP) na obyvateľa. Dá sa pozorovať rast spokojnosti so životom s rastúcimi príjmami obyvateľov, avšak korelácia v rozvinutých krajinách je len veľmi slabá (Easterlinov paradox). To sa dá vysvetliť tým, že sú dôležité viac relatívne ako absolútne hodnoty príjmov– ľudia sa porovnávajú s inými vo svojej blízkosti a nie vo všeobecnom meradle a podľa (Kahneman et al, 2006) po istej hranici príjmov sa už subjektívna spokojnosť zvyšuje len minimálne, ak vôbec. Ak ide o mesto alebo krajinu, má zmysel posudzovať aj vonkajšie prostredie pre život jednotlivca a jeho spokojnosť. Ekonomický prístup analyzuje prítomnosť faktorov vonkajšieho prostredia „objektívne“ vplývajúcich na individuálne správanie sa a spokojnosť. To jest, na skúmanie kvality života existujú aj prístupy merania, ktoré sa neopierajú o subjektívne vnímanie individuálnych pocitov, ale využívajú objektivizované metódy pomocou makroekonomických, sociálnych a demografických indikátorov odrážajúcich „objektívne“ podmienky života obyvateľov. Na analýzu priestorových rozdielov a podobností v kvalite života sa naviac používajú kompozitné indexy zložené z viacerých subindikátorov, rozdelených do podskupín zodpovedajúcich teoretickému konceptu a s priradenými váhami. Tento prístup je základom pre veľký počet indexov, na základe ktorých sa porovnávajú krajiny (HDI – Human Development Index, GNH – Gross National Happiness, QoL -Quality‑of‑Life index, ISEW - Index of Sustainable Economic Welfare) a mnoho ďalších. Tabuľka 1: Sledované premenné a ich zložky Zdroj: vlastné spracovanie na základe ECb, 2010
Globalizácia na chvíľu priniesla názory o plochom svete, kde vzdialenosť už je len relatívna a veľa neznamená (FRIEDMAN, T. 2005). Naopak, súčasné dominantné prúdy výskumy dávajú za pravdu vyzdvihovaniu mesta, blízkeho kontaktu ľudí pre rozvoj ekonomiky a spoločnosti – mesto zaznamenáva svoj triumf na začiatku 21. storočia (GLAESER, E., 2001; FLORIDA, R., 2003). Miesto, kde sa veci odohrávajú, je veľmi podstatné rovnako ako
40 zoskupenie ľudí, ktoré sa nachádza na jednom mieste (ľudský kapitál). Tak ako sa porovnávajú krajiny, existujú iniciatívy na posúdenie „úrovne“ kvality života miest. Ak ide o vnímanie samotnými obyvateľmi miest, v európskych krajinách boli realizované dva rozsiahle prieskumy kvality života v mestách. Prvý pod názvom „State of European Cities“ sa opiera o databázu projektu Urban Audit, koordinovaného Eurostatom v spolupráci s národnými štatistickými úradmi. Ukazovatele Urban Auditu charakterizujú kvalitu života podľa viac ako 300 dostupných štatistických indikátorov zoskupených do deviatich hlavných oblastí: demografia, sociálne aspekty, ekonomické aspekty, občianska angažovanosť, školenie a vzdelávanie, životné prostredie, cestovanie a doprava, informačná spoločnosť. Štúdie z rokov 2007 a 2010 (ECa, 2007; ECa, 2010) podrobne analyzujú mestá na základe štatistických indikátorov vrátane typológie európskych miest v zmysle kvality prostredia pre život obyvateľov. Výsledky subjektivistického prístupu k meraniu kvality života na základe rozsiahleho dotazníkového prieskumu v 75 mestách Európy s názvom „Survey on perceptions of quality of life in 75 European cities“, boli analyzované len základnými metódami deskriptívnej štatistiky (ECb, 2007; ECb, 2010), až následne sú priestorové súvislosti analyzované pomocou klastrovej analýzy, ktorej výsledky sú ďalej využité v texte (ČERNÁKOVÁ, V., HUDEC, O., 2012). 3. Metodologický prístup Hlavnou otázkou je, nakoľko existuje rozdiel hodnotením ich kvality života medzi mestami západnej a južnej Európy a miest postkomunistických krajín. Zdrojovými údajmi pre typológiu európskych miest je primárny empirický výskum kvality života uskutočnený organizáciou Gallup Organisation Hungary pre Directorate General for Regional Policy. Výskum v sedemdesiatich piatich európskych mestách bol uskutočnený v roku 2009 prostredníctvom dotazníkového prieskumu na vzorke 37 626 obyvateľov, čo je priemerne 500 obyvateľov v každom meste. Respondenti zodpovedali 24 otázok formou vyjadrenia silného súhlasu, súhlasu, nesúhlasu a silného nesúhlasu, resp. výraznej spokojnosti, spokojnosti, nespokojnosti a výraznej nespokojnosti s tvrdeniami. Otázky sú spojené do okruhov tak sú uvedené v nasledujúcej tabuľke (Tab. 1).
Obrázok 3: Stromový diagram (dendogram) Zdroj: výstup programu SPSS
41
Kvôli aplikovaniu klastrovej analýzy boli kvalitatívne premenné transformované na kvantitatívne tak, aby došlo k strate informácií o váhe jednotlivých odpovedí. Následná korelačná analýza a analýza hlavných komponentov premenných poslúžili na odstránenie korelácie a definovanie piatich komponentov, ktoré spolu vysvetľujú 82,3% variability pôvodných údajov. Polytetické hierarchické klastrovanie bralo úvahy všetky premenné súčasne a za najvhodnejší prístup bol zvolený aglomeratívny prístup, pri ktorom je spočiatku každý objekt samostatným klastrom a objekty sa postupne po dvojiciach spájajú od najviac podobných ku najmenej podobným. Na analýzu bolo testovaných viacero metód hierarchického klastrovania (centroidná, najbližšieho suseda, najvzdialenejšieho suseda, Wardova metóda), tak by sa našiel najlepší možný spôsob vytvorenia klastrov miest podľa subjektívnej kvality života. 4. Typológia miest podľa kvality života Metódou najvzdialenejšieho suseda (úplné spojenie) s použitím euklidovskej vzdialenosti bolo získane optimálne zaradenie 75 európskych miest do klastrov na základe ich podobnosti v subjektívnej kvalite života na Obr. 2. a v Tab. 2.
Tabuľka 2: Zaradenie miest do klastrov Zdroj: vlastné spracovanie
Mestá sú zaradené do jednotlivých klastrov na základe odseparovaných 14 premenných a príslušnosť v rovnakom klastri hovorí o podobnom hodnotení silných a slabých stránok občanmi miest. Orientačne sa dá povedať, že subjektívne hodnotenie kvality života klesá od typu 1 až ku typu 8. Počet plusov znamená mieru pozitívneho hodnotenia, počet mínusov mieru negatívneho hodnotenia a vyfarbené bunky označujú neutrálne hodnotenie. Pre ilustráciu sú uvedené tri kategórie miest na porovnanie – Typy 1, 5 a 8: 5. Objektívne a subjektívne hodnotenie Klastrová analýza priniesla zadelenie miest do ôsmich základných typových skupín, ktoré akcentujú subjektívnu spokojnosť ich obyvateľov. Klastrová analýza sa opierala o subjektívne vnímanie úrovne kvality života v mestách Európy. Výsledkom analýzy je možnosť porovnania skúmaných miest na základe subjektívnych kritérií. Prirodzene, tento prístup môže a nemusí byť v súlade s objektívnymi kritériami. To vedie k otázke, ako je možné
42 vysvetliť zaradenie do typových skupín na základe subjektívneho hodnotenia pomocou objektívnych ukazovateľov kvality života. Na analýzu sa využijú základné indikátory využívané pri vytváraní územných typológií (napr. MARTIN, R. 2003; MÜLLER, E. et al., 2006): 1. výška HDP na obyvateľa, 2. počet obyvateľov, 3. hustota zaľudnenia, 4. miera nezamestnanosti v meste. Zaradenie do typových skupín je teraz vysvetľované podľa štandardných ekonomicko‑sociálnych charakteristík s čiastočnou konfrontáciou subjektívneho vnímania obyvateľov: Typ 1: Skupina dosahuje najvyššie hodnoty HDP na obyvateľa, vysokú hustotu zaľudnenia a nízku nezamestnanosť. Mestá skupiny 1 sú tvorené centrami celoeurópskeho významu. Typ 2: Skupina sa vyznačuje poklesom HDP na obyvateľa oproti prvej skupine miest, ale relatívne je stále vysoký. Výrazný je nárast miery nezamestnanosti oproti prvej skupine. Typ 3: Skupina má výrazne nižší HDP na obyvateľa, ale inak prevažuje heterogenita sledovaných ukazovateľov. Dve odľahlé hodnoty sú v miere nezamestnanosti a počte obyvateľov (turecké mestá Antalya a Diyarbakir, nezamestnanosť okolo 40%.). Obe turecké mestá majú významne odlišné hodnoty merateľných kritérií v skupine, ale napriek nepriaznivejším podmienkam obyvatelia týchto miest vyjadrili spokojnosť s kvalitou života. Mestá sú subjektívne považované za bezpečné a zelené. Typ 4: Skupina je oproti tretej skupine tvorená mestami s vyšším počtom obyvateľov, podstatne vyššou hustotou zaľudnenia a vyšším HDP na obyvateľa a horším životným prostredím v porovnaní so skupinou 3. Typ 5: Skupina je tvorená predovšetkým menšími postkomunistickými mestami. V počte obyvateľov je skupina homogénna s výnimkou odľahlej hodnoty (Istanbul – takmer 9 miliónov obyv.) Charakteristický je výrazný pokles HDP na obyvateľa okrem jedinej odľahlej hodnoty - Dublinu a geografická lokalizácia na
Tabuľka 3: Silné a slabé stránky miest typu 1, 5 a 8 Zdroj: vlastné spracovanie
43 periférii EÚ. Typ 6: Skupinu je možné ohodnotiť ako klaster väčších postkomunistických miest. Je možné ju z hľadiska merateľných ukazovateľov rozdeliť do dvoch skupín: na jednej strane veľké, husto zaľudnené mestá s relatívne vysokými hodnotami HDP na obyvateľa, na druhej strane malé mestá s vôbec najnižšími hodnotami HDP na obyvateľa. Obyvatelia sa sťažujú najviac na životné prostredie a dostupnosť bývania. Obrázok 4: Geografické rozmiestnenie skupín miest - vlastné spracovanie
Literatúra: 1 ARNOLDS, C., & BOSHOFF, C. (2002). Compensation, esteem valence and job performance: 2 an empirical assessment of Alderfer’s ERG theory. International Journal of Human Resource Management, 13(4), 697-719. 3 BALL, R. E., CHERNOVA, K. (2008). Absolute Income, Relative Income, and Happiness. Social Indicators Research, Vol. 88, pp. 497 – 529. ISSN 1573-0921. 4 ČERNÁKOVÁ, V., HUDEC, O. (2012). Kvalita života: typológia európskych miest pomocou klastrovej analýzy. E+M : Ekonomie a Management. Vol. 15, no. 4, pp. 34-48. 5 CUMMINS, R. A. (2000). Objective and Subjective Quality of Life: an Interactive Model. Social Indicators Research, Vol. 52, No. 1. ISSN 1573-0921. 6 DIENER, E., SUH, E. (1997). Measuring Quality of life: Economic, Social, and Subjective Indicators. Social Indicators Research, Vol. 40, pp. 198-216. ISSN 1573-0921. 7 EASTERLIN, R. (2001). Income and happiness: Toward a unified theory. Economic Journal, Vol. 111, pp. 465–484. ISSN 1468-0297. 8 ECa (2007). COMMISSION OF THE EUROPE‑ AN COMMUNITIES. State of European Cities Report. DG Regio, Brussel. 9 ECb (2007). COMMISSION OF THE EUROPE‑ AN COMMUNITIES. Survey on perceptions of quality of life in 75 European cities. DG Regio, Brussel. 10 ECa (2010). COMMISSION OF THE EURO‑ PEAN COMMUNITIES. The Second State of European Cities Report. DG Regio, Brussel.
Typ 7: Skupina je tvorená stredomorskými ostrovnými mestami, je veľmi homogénna, dosahuje relatívne malé hodnoty počtu obyvateľov a hustoty zaľudnenia, relatívne nízke hodnoty miery nezamestnanosti, ale aj podpriemerné hodnoty HDP na obyvateľa. Subjektívne sú mestá zle hodnotené, lepšie je hodnotená iba ponuka kultúry a sociálny kapitál v podobe dôvery medzi ľuďmi. Typ 8: Skupinu tvoria veľké stredomorské mestá, je homogénna v počte obyvateľov, ale hustota zaľudnenia je veľmi odlišná – Atény dosahujú pri podobnom počte obyvateľov hustotu zaľudnenia viac než 20 000 obyv./km2. Atény boli vyhodnotené zo všetkých 75 miest ako miesto najhoršie z hľadiska kvality života, a to aj napriek tomu, že vykazované merateľné ukazovatele nenasvedčujú zlej ekonomickej situácii. Okrem ponuky kultúry sú obyvatelia nespokojní so všetkým v ich meste. 6. Závery Geografické znázornenie jednotlivých klastrov miest podľa subjektívneho vnímania kvality života je znázornené na obr. 4. Analýza poukazuje na význam viacerých faktorov na zaradenie do typových skupín. Prvým je geografický faktor podľa príslušnosti k severozápadnej Európe alebo Stredomoriu. Stredomorské mestá sú turistickými destináciami, ale ich obyvatelia pociťujú oveľa horšiu kvalitu života v porovnaní so severozápadnou Európou. Podobne sú menej spokojní obyvatelia miest krajín post‑komunistického bloku, ktoré sú prevažne sústredené v jednej typovej skupine, resp. v ďalšej skupine s Istanbulom a Dublinom. Druhým dôležitým faktorom je veľkosť mesta – vysoký počet obyvateľov a metropolitný charakter významne prispievajú k pozitívnemu hodnoteniu kvality života, s výnimkou
44 stredomorských miest. Dve špecificky odlišné skupiny sú tvorené menšími ostrovnými mestami v Stredozemnom mori (Heraklion, Valletta, Lefkosia) a vôbec najhoršie je kvalita života vnímaná geograficky a kultúrne blízkymi mestami Neapol, Palermo a Atény, ktoré okrem možnosti kultúrneho vyžitia majú priradené len negatívne stránky. Skúmanie homogenity vytvorených skupín miest na základe objektívnych (negeografických) kritérií potvrdilo, že klesajúce poradie skupín podľa kvality života súvisí s klesajúcim indikátorom HDP na obyvateľa. Na druhej strane, príslušnosť k skupine s vyššou kvalitou života súvisí s nižšou mierou nezamestnanosti, ale len čiastočne s nižšou hustotou zaľudnenia. Počet obyvateľov nezohráva kľúčovú úlohu z toho hľadiska, že mestá s počtom obyvateľov 300-500 tisíc sa nachádzajú v každej skupine. Avšak veľké metropoly sa nachádzajú viac v skupinách s vyššou kvalitou života a vysvetlením je ich geografická príslušnosť k severozápadnej časti Európy. Poďakovanie Príspevok bol podporený grantom projektu Kreatívna ekonomika národohospodárske a regionálne podmienky a stimuly (KRENAR) APVV-0101-10.
ECb (2010). OMMISSION OF THE EUROPE‑ AN COMMUNITIES. Survey on perceptions of quality of life in 75 European cities. DG Regio, Brussel. 12 FELCE, D. (1997). Defining and Applying the Concept of Quality of Life. Journal of Intellectual Disability Research, Vol. 41, No. 2, p. 127. ISSN 1365-2788. 13 FLORIDA, R. (2003). The Rise of the Creative Class: And How It’s Transforming Work, Leisure, Community and Everyday Life. New York: Basic Books. 14 FREY, B. S., STUTZER, A. (2002). Happiness and economics. Princeton, NJ: Princeton University Press. 15 FRIEDMAN, T. (2005). The World is Flat: A Brief History of the Twenty‑First Century. New York: Farrar, Straus & Giroux. 16 GLAESER, E. (2011).Triumph of the City: How Our Greatest Invention Makes Us Richer, Smarter, Greener, Healthier, and Happier. Penguin Books. 17 KAHNEMAN, D., A.B. KRUEGER, D. SCHKADE, N. SCHWARZ, AND A.A. STONE. (2006). Would You Be Happier If You Were Richer? A Focusing Illusion. Science 312: 1908–1910. 18 MARTIN, R. A Study on the Factors of Regional Competitiveness [online]. A draft final report for The European Commission Directorate‑ General RegionalPolicy, 2003. Dostupné z: <http://ec.europa.eu/regional_ policy/sources/docgener/studies/pdf/3cr/ competitiveness.pdf> 19 MASLOW, A.H. (1943). A theory of human motivation. Psychological Review, 50(4), 370–96. 20 MÜLLER, E., JAPPE, A., HÉRAUD, A., ZENKER, A. (2006). A regional typology of innovation capacities in New Member States & Candidate Countries. Fraunhofer ISI Karlsruhe, University of Applied Sciences, Heidelberg, Université Louis Pasteur, Strasbourg. 21 OECD (2013). How’s Life?: Measuring well ‑being, OECD Publishing. 22 OECD (2013). How’s Life?: Measuring well ‑being, OECD Publishing. 23 SABOL T., BEDNÁR P. (2014) Analýza komunikácie na sociálnych sieťach – čo nám sociálne média môžu povedať o meste? Názov monografie 24 SCHALOCK, R. L. (2004). The Concept of Quality of Life: What We Know and Do Not Know. Journal of Intellectual Disability Research, Vol. 48, No. 3, p. 205. 11
Supravodivå metropola východu
Peter Samuely Narodil sa v roku 1956 v Podbrezovej, vďaka vtedajšiemu režimu, ktorý poslal jeho otca z Komenského univerzity najprv do výroby a potom do väzenia. Po kratšej zastávke v Revúcej sa už kompletná rodina ocitla v roku 1965 v Košiciach, kde sa v typickom košickom multikulti prostredí pomerne dobre zašila a má svoj domicil už takmer 50 rokov. Prvé čo si z Košíc PS pamätá bola detská železnica, divadlo a spolužiačka Táňa. Týmto vášňam, teda cestovaniu, umeniu a ženám (dnes spolužiačke Jane) zostal verný dodnes. Pubertálne roky strávil hlavne vo filmovom klube, divadle, filharmónií a košickom Véčku, kde prvýkrát počul Collegium musicum. Nato založil s priateľmi kapelu Každý deň, neskôr Elekt, ktorá otvorila Stredoškolský klub v Košiciach, nahrala desiatky piesní s jeho textami pre rozhlas, televíziu, divadlá a dotiahla to až na Bratislavskú lýru. Keďže neveril v koniec totality nešiel študovať obľúbenú filozofiu, alebo právo a dal sa na tvrdú vedu. Vyštudoval fyziku na Prírodovedeckej fakulte Univerzity P. J. Šafárika a nastúpil na Ústav experimentálne fyziky SAV do Centra fyziky veľmi nízkych teplôt, čo bolo špičkové pracovisko napojené na sovietske laboratóriá vedené Landauom a Kapicom, nositeľmi Nobelovej ceny. Dnes je PS vedúcim tohto centra, ktoré je nielen členom konzorcia svetových nízkoteplotných laboratórií Microkelvin, ale aj jedným z najchladnejších miest vo vesmíre.
48 1. Licencia poetica fyzika Mesto, obecnejšie obec, alebo polis je priestorovo relatívne dobre vymedzený systém vytvorený základnými časticami – ľuďmi a ich interakciami s prostredím (obydlia, cesty a iné siete) a ako aj vzájomnými interakciami všemožného druhu a komplexnosti (inštitúcie). Jedným z dôležitých faktorov takéhoto systému častíc a ich interakcií je veľkosť systému, alebo množstvo navzájom interagujúcich častíc. Aj bez presnejšej definície je zrejmé, že na vytvorenie istých vlastností/funkcií, ktoré systém/mesto plní je potrebné nadkritické množstvo častíc/ľudí. Ako príklad uveďme, že mesto – metropola, chápaná ako centrum regiónu s variabilitou pracovných príležitostí, obydlí, komplexným systémom vzdelania, s vedeckými, kultúrnymi, alebo rekreačnými a športovými inštitúciami má aspoň niekoľko stotisíc obyvateľov. Systém s takýmto počtom častíc budeme volať makroskopický. V rámci našej simplexnej definície mesta možno uvažovať analógie s rôznymi inými makroskopickými systémami. Jedným z množstva príkladov sú makroskopické kvantové systémy, z ktorých som si vybral supravodiče, materiály demonštrujúce kvantovomechanické správanie sa na makroskopickej škále, s aplikačným potenciálom novej priemyselnej revolúcie, ktorá môže od základov zmeniť náš svet. Hneď na začiatku treba povedať, že pri nižšie uvedených analógiách ide o tzv. licenciu poeticu, ktorú nemožno brať smrteľne vážne, ale ktorá môže priniesť nečakané konotácie aj osvetliť niektoré parciálne súvislosti. 2. Makroskopické kvantové systémy Pri zrode nášho vesmíru vo Veľkom tresku boli vytvorené dva základné typy elementárnych častíc – bozóny a fermióny. Bozóny majú celočíselný a fermióny poločíselný spin, teda jedno zo základných kvantových čísel. Tento na pohľad malý rozdiel však spôsobuje fundamentálne rôzne správanie oboch typov častíc v ich makroskopických zoskupeniach. Fermióny, ktoré sa riadia Fermiho‑Diracovou štatistikou, sú „individualistické“ častice, zatiaľ čo bozóny, podliehajúce Boseho‑Einsteinovmu rozdeleniu sú „kolektivistické“. Hneď sa nám natískajú analógie so správaním spoluobčanov v našej metropole i širšom okolí. Ku fermiónom patria napr. elektróny. Ak ich „uzavrieme“ do kovového vodiča, začnú sa správať podľa tzv. Pauliho vylučovacieho princípu, podľa ktorého sa 1022 elektrónov, čo je asi množstvo, ktoré sa
bozóny a fermióny, žeby muži ženy?
49 Ha – každý sme iní!
Entropia je fenomén, ktorí sa prepletá akoukoľvek aktivitou, najčastejšie tvorivou.
v 1 cm3 vodiča nachádza, usporiada prísne hierarchicky: neexistuje ani jedna dvojica (!) elektrónov v tomto obrovskom systéme, ktorá by mala všetky kvantové čísla rovnaké. Pod kvantovými číslami si tu môžeme jednoducho predstaviť dve veličiny – už spomínaný spin a rýchlosť elektrónu. Výsledkom je kvantované rozdelenie elektrónov s rýchlosťami od nuly až po rýchlosti takmer svetelné. Za väčšinu fyzikálnych vlastností, napr. za elektrický odpor, ktorý určuje straty v elektrických vedeniach zodpovedajú elektróny s najvyššími rýchlosťami. Ku komunistickým, pardón, kolektivistickým časticiam patria medziiným fotóny, teda kvantové častice svetla všetkých vlnových dĺžok od gamma lúčov kratších ako atóm až po kilometrové rádiové vlny, ale aj slávny Higgsovbozón (Nobelova cena 2013 za fyziku pre Petra Higgsa), objavený nedávno vo Veľkom hadrónovomurýchľovači, v CERNev Ženeve v najväčšom fyzikálnom experimente všetkých čias, kde pracujú aj košickí fyzici. Na fyzikálne vlastnosti má vplyv teplota. Teplota sa vo fyzike chápe ako miera neusporiadanosti, alebo entropie. Určite Vás napadne, že teplota/klíma ovplyvňuje aj mnohé iné systémy, napr. biologické, ale aj spoločenské a ekonomické, stačí pozrieť na severo ‑južné rozdelenie ekonomickej prosperity na Zemi, kde sa zdá, že klimatické pomery majú silnejší vplyv ako spoločenské zriadenie. Teplota sa v rôznych krajinách meria v rôznych stupniciach, ale fyzici už v 18. storočí prišli nato, že existuje aj absolútna teplotná stupnica a v nej slávna absolútna nula. Ako si ju predstaviť? Nie je to až také zložité. Predstavme si plynový teplomer, teda napr. nádobu s inertným plynom, povedzme héliom. Pri konštantnom objeme (veľkosť nádoby sa nemení) sa úmerne s klesajúcou teplotou zmenšuje tlak plynu, ktorý vieme presne merať. Teplota, pri ktorej by tlak klesol na nulu je absolútna nula. Viac ako 80 rokov je známe, že absolútna nula má hodnotu presne -273,15 °C, čo je o takmer 200 stupňov menej ako najchladnejšie miesta na Zemi a zhruba 3 stupne menej, ako je teplota reliktného žiarenia, ktoré zostalo vovesmíre po Veľkom tresku. Absolútna stupnica udáva teplotu v Kelvinoch [K], čo sú rovnako veľké stupne ako tie v Celsiovej stupnici, ibaže sa začínajú počítať nie pri teplote topenia ľadu, ale pri absolútnej nule. Experimentálna fyzika má vyše 100 rokov prístup ku teplotám blízkym absolútnej nuly. 10. júla roku 1908 totiž slávny holandský fyzik HeikeKamerlinghOnnes v Leidene prvýkrát skvapalnil
50 „večný“ plyn – hélium, ktorý vrie pri teplote 4,2 K, čo je asi -269 °C. Neskôr boli vyvinuté ďalšie techniky pomocou, ktorých sa vieme posunúť oveľa bližšie ku nedosiahnuteľnej méte absolútnej nuly, pod 1 K, či až pod 1 milikelvin, teda tisícinu Kelvina. Košické Centrum fyziky veľmi nízkych teplôt patrí ku asi tuctu svetových laboratórií, ktoré sú schopné dosiahnuť najnižšie teploty okolo 100 mikrokelvinov, teda jednu desaťtisícinu Kelvina, desaťtisíckrát nižšie teploty ako a dosahujú kdekoľvek v známom vesmíre.Čo fyzikálny výskum v tejto oblasti okrem dosahovania extrémov prináša?Tak ako extrémne vysoké energie zrážajúcich sa častíc vo Veľkom hadrónovomurýchľovači umožňujú hlbšie prenikať do vnútra jadrovej hmoty a pozerať sa na jej štruktúru, či „vidieť“ inak navždy „uväznené“ kvarky aj Higgsovbozón, umožňujú experimenty pri ultranízkych teplotách spoznať základný kvantovo‑mechanický stav tuhých a kondenzovaných látok, oslobodený od tepelného šumu. Pri znižovaní teploty však mnohé látky naviac prechádzajú nečakanými fázovými prechodmi do nových neznámych stavov. Takto boli objavené viaceré nové, dosiaľ neznáme fyzikálne javy a stavy hmoty, ktoré menia nielen naše fyzikálne predstavy, ale tiež prinášajú prevratné technologické aplikácie. Príkladom z relatívne nedávnych čias je objav javu gigantickej magnetorezistencieAlberta Ferta a Petra Grünberga z r. 1988 (Nobelova cena za fyziku 2007) pri veľmi nízkych teplotách v multivrstvách železa a chrómu. Neskôr sa podarilo syntetizovať materiály, kde tento fundamentálny jav funguje pri „izbových“ teplotách. Dnes sa používajú ako pamäťové prvky v miliónoch pevných diskov napr. do osobného počítača, aký máte na svojom stole doma. Teda, fyzika nízkych teplôt je novodobou alchymistickou dielňou, kde sa testujú fyzikálne koncepcie a tvoria materiály s nečakanými vlastnosťami, ktoré v prírode neexistujú. Ale vráťme sa ku jednému z najfantastickejších fyzikálnych objavov, ku supravodivosti. Leidenská „kryofabrika“ KamerlinghaOnnesa mala skoro dve desaťročia svetový monopol na nízke - héliové teploty. Už v r. 1911 objavila neuveriteľný efekt pri štúdiu teplotnej závislosti elektrického odporu ortuti. Výber ortuti pre štúdium elektrického odporu pri nízkych teplotách nebol náhodný. Tento materiál bolo možné pripraviť veľmi čistý a tak študovať jeho intrinzické vlastnosti a nie rozptyl elektrónov na nečistotách, ktoré sa pri takýchto teplotách výrazne prejavujú. V Leidene sa preto systematicky študovali čisté kovy. Elektrický odpor zlata
51 sa s klesajúcou teplotou postupne zmenšoval a pri héliových teplotách bol takmer nemerateľný. KamerlinghOnnes tak vyvrátil dovtedy prevládajúcu ideu (lord Kelvin), že pri nízkych teplotách elektróny „primrznú“ k atómom. Naopak, potvrdil myšlienku Matthiesena, že vodivostné elektróny zostanú voľné, ale teplotne rozkmitané atómy kryštalickej mriežky zamrznú v základnej polohe a prestanú rozptyľovať elektróny. V ortuti však pri teplote v blízkosti 4 K došlo v elektrickom odpore k náhlemu poklesu najmenej o štyri rády, keď odpor vzorky klesol z hodnoty 0,11 Ohmu pod najnižšiu hodnotu, ktorú vedeli v Leidene merať, t.j. 10 mikroohmov. Neskôr sa ukázalo, že jednosmerný elektrický odpor v takýchto materiáloch klesá na skutočnú nulu a jav bol nazvaný SUPRAVODIVOSŤ. KamerlinghOnnes dostal Nobelovu cenu za fyziku v r. 1913. Obrázok 1: Experimentálna závislosť elektrického odporu veľmi čistej ortuti získaná KamerlinghomOnnesom v r. 1911. Závislosť ukazuje prechod z odporového do supravodivého stavu s nulovým elektrickým odporom.
V supravodičoch tečú elektróny bez trenia a preto je odpor nulový. Vnímavý čitateľ sa isto opýta, ako možno experimentálne na prístrojoch s konečnou presnosťou dokázať existenciu skutočne nulového odporu? Bystrý postreh. Takže v skutočnosti sa nameralo, že pokles prúdu v supravodivom prstenci, v ktorom tečie supravodivý prúd, je v dôsledku prípadne nenulového odporu taký malý, že prúd v ňom potečie dlhšie, ako je doba života nášho vesmíru. To je už pomerne silný argument pre vieru v nulu. Supravodivosť je vec v prírode mimoriadne exkluzívna a tiež takrečeno kontraintuitívna. Veď trenie je vo vesmíre veľmi dôležité. Bez neho by bola naša Zem dokonale guľatá, žiadne budovy v mestách by sme nepostavili, doprava by nefungovala, ale ani Vy ani ja by sme neboli počatí. Hoci ide pri supravodivostio akúsi prírodnú výnimku, je to zároveň nový termodynamický stav hmoty. Tento nový stav sa nevyskytuje v izolovanom atóme, alebo inom stavebnom prvku hmoty, ale ide o kolektívny jav, ktorý vzniká interakciou obrovského množstva elektrónov, alebo atómov ako výsledok pôsobenia kvantovej mechaniky. O tej je však známe, že sa prejavuje na atomárnej úrovni a tu sa zrazu objavila na makroskopickej škále. Hovoríme o makroskopickom kvantovom jave. Supravodivosť predstavuje most medzi mikrosvetom atómov a makroskopickým svetom látok, ktoré môžeme uchopiť do ruky.
52 Pochopenie tohto magického javu trvalo najlepším mozgom 20. storočia takmer 50 rokov a mikroskopická teória supravodivosti Američanov Bardeena, Coopera a Schrieffera sa považuje za jeden z najväčších intelektuálnych výkonov vôbec. Títo traja páni po mnohých nezdarených pokusoch svojich predchodcov, ale vedení ich ideami a najmä významnými experimentmi ukázali v roku 1957 vo svojej teórii publikovanej v časopise PhysicalReview, ž e e x i s t u j e m e c h a n i z m u s k t o r ý p re m e n í „ no r m á l n e “ individualistické elektróny, z ktorých každý má vlastnú rýchlosť a rozptyluje sa pri konečných teplotách na kmitoch a poruchách kryštalickej mriežky (z čoho vzniká elektrický odpor), na kolektivistické bozóny. Kolektivistické bozónyuž môžu za istých okolností skondenzovať do jednotného, tzv. základného stavu a z nepredstaviteľného množstva 1022 elektrónov, z ktorých každý je popísaný vlastnou vlnovou funkciou, vznikne jediná MAKRO molekula, popísaná jedinou makroskopickou kvantovou vlnovou funkciou. Podivnou črtou tohto procesu je skutočnosť, že na premene individualistických elektrónov na makromolekulu bozónov sa podiela len malý zlomok pôvodných elektrónov, asi desatina promile z ich pôvodného počtu. Títo „vodcovia“, ktorí z rozháraných, sebeckých a často proti sebe pôsobiacich individualít vytvoria superkoherentný ensemble, ktorý dokáže pohnúť veci správnym smerom, sú elektróny s najväčšími rýchlosťami, tzv. Fermiho rýchlosťami. Nie je to pekný príklad a výzva pre politickú elitu (ak tu nejaká je), aby sa nevyhovárala na „sprostý ľud“, pre ktorý sa veci nedajú pohnúť správnym smerom? Zaujímavá a inšpiratívna je aj cesta vytvorenia gigantickej supravodivej molekuly. LeonCooper ukázal, že strata ich individuality, alebo bozonizácia prebieha tak, že sa elektróny najprv spárujú, pričom každú dvojicu tzv. Cooperových párov vytvoria elektróny s opačnými hybnosťami (rýchlosťami) a spinmi. Dvojicu pomáha vytvoriť lokálna deformácia kryštalickej mriežky v ktorej sa elektróny pohybujú: Nalietavajúci elektrón so záporným nábojom pritiahne kladný ión kryštalickej mriežky. Táto deformácia, nazývaná fonón, trvá ešte dlho potom, ako elektrón odletí a vytvára príťažlivú interakciu s ďalším elektrónom letiacim opačným smerom. Všimnime si, že párovanie neprebieha v reálnom priestore, keďže spárované elektróny sú od seba z mikroskopického hľadiska nesmierne vzdialené. Párujú sa v priestore rýchlostí/hybností.Korelovanie vo virtuálnych priestoroch je typické pre mnohé systémy, aj ľudské spoločenstvá, a to od nepamäti, keď sa ľudia spájajú na
53 základe náboženských, kultúrnych, národných interakciía dnes aj globálne - vo virtuálnom kybernetickom priestore internetu. A že to ide ľahšie v pároch s opačnými pohlaviami/spinmi sa môže chápať ako malý fyzikálny príspevok ku diskusií o rodovej rovnosti a význame tradičnej rodiny. Pozoruhodnou črtou supravodivosti je fakt, že jej vytvorenie nestojí veľa energie. Najrýchlejšie elektróny s Fermiho rýchlosťami majú obrovské energie, rádovo niekoľko elektrónvoltov, ale Cooperove páry sú viazané iba malou energiou s hodnotou niekoľko milielektrónvoltov na pár. Toto spárovanie elektrónov s opačnými spinmi zabezpečí, že Cooperov pár má nulový, teda celočíselný spin a z fermiónu sa stane bozón. BCS teória vysvetľuje nulový elektrický odpor, pretože makroskopickú supravodivú vlnu, ktorá pokrýva celý materiál, poruchy kryštalickej mriežky nerozptyľujú. Nízka „väzbová“ energia Cooperovho páru však spôsobuje aj fakt, že supravodivosť bude fungovať len pri nízkych teplotách, pretože tie vyššie Cooperove páry roztrhnú. Supravodič má okrem nulového odporu ďalšiu fundamentálnu vlastnosť – vykazuje tzv. ideálny diamagnetizmus. To znamená, že supravodivý materiál nevpustí do seba žiadne magnetické pole, pretože ho dokonale odtieni. To je dôsledkom faktu, že Cooperov pár je komponovaný z elektrónov z antiparalelnými hybnosťami a spinmi. Magnetické pole sa snaží tento objekt rozbiť a zorientovať spiny (magnetky) paralelne. Väzbová energia párov tomu bráni tak, že je pole vytláčané prostredníctvom tieniacich prúdov na povrchu supravodiča.
Obrázok 2: Magnetické siločiary voľne pretínajú vodič v normálnom stave, v s u p ra v o d i v o m s t a v e j e v o n k a j š i e magnetické pole vytlačené tieniacim prúdmi na povrchu, po vypnutí poľa prúdy zaniknú. Preto sa supravodič nad magnetom vznáša.
Obe základné supravodivé vlastnosti by mali priniesť prevratné technické aplikácie. Nulový elektrický odpor znamená napr. prenos elektrickej energie bez strát, generovanie obrovských magnetických polí, uskladňovanie elektrickej energie a mnoho ďalších. Ideálny diamagnetizmus sa dá využiť na tienenie nežiadúcich elektromagnetických polí, magnetické nadnášanie apod. Do aplikácií supravodivosti vkladali už v Leidene veľké nádeje. Hľadali supravodivosť v ďalších chemických prvkoch a zlúčeninách, kde by tento jaf fungoval pri vyšších a teda technicky prístupnejších teplotách. Ale verili, že aj supravodivé cievky z materiálov ako cín alebo niób, ktoré pracujú len pod 9 K, by mohli byť užitočné, hoci len vo fyzikálnych laboratóriách. Mohli by napríklad viesť veľké prúdy a tak generovať obrovské magnetické polia s induk-
54 ciami až do 10 Tesla. To by otvorilo veľké možnosti skúmať, ako sa menia vlastnosti látoks magnetickým poľom. Tieto nádeje sa však ukázali ako predčasné, lebo maximálny prúd, ktorý tiekol v bezodporovom režime vo vlastnom poli cievky, mal iba malé hodnoty. Nad týmto kritickým prúdom supravodivosť mizla. Trvalo desaťročia, kým boli objavené tzv. supravodiče II. typu, ktoré, oproti supravodičom I. typu, skúmaným v Leidene, boli schopné niesť oveľa väčšie prúdy a generovať vysoké magnetické polia. K tomuto významnému pokroku došlo v r. 1957, keď konečne nositeľ Nobelovej ceny Lev Landau(dominantný fermión) dovolil svojmu študentovi Abrikosovovi(podriadený bozón) zverejniť jeho teoretické objavy o supravodivých víroch v supravodičoch II. typu. Dovtedy sa domnieval, že sú nesprávne a Landauova autorita bola nespochybniteľná. Bol to práve mladý Abrikosov (za svoju teóriu dostal Nobelovu cenu v r. 2003 spolu s ďalším moskovským teoretikom supravodivosti Ginzburgom), ktorý ako prvý pochopil dovtedy neuznané experimentálne objavy supravodičov II. typu ďalšieho vynikajúceho ruského fyzika Šubnikova (zahynul v gulagu v 30. rokoch 20. storočia). V supravodičoch II. typu je vonkajšie magnetické pole vytláčané len do tzv. dolného kritického magnetického poľa Hc1 a nad ním začne do supravodiča prenikať cez supravodivé víry, čo sú niekoľko nanometrov hrubé vlásočnice, ktoré pretínajú supravodič ako diery v ementáli. V jadre víru je supravodivosť rozrušená, ale medzi vírmi nie. Technologicky je možné víry ukotviť a tak je supravodič v takomto „zmiešanom“ stave schopný prenášať veľké prúdy bez odporu až do veľmi vysokých magnetických polí. Takéto supravodiče sú vhodné na generovanie vysokých magnetických polí. Začiatkom 60-tych rokov 20. storočia nórsky inžinier pracujúci v USA, Ivar Giaever navrhol aj realizoval experiment kvantového tunelovania elektrónov medzi supravodivým a normálnym kovom. Kvantové tunelovanie znamená možnosť, aby častica, ktorá nemá energiu na prekonanie bariéry, ju predsa mohla prekonať. V neviditeľnom mikrosvete atómov kvantové tunelovanie je založené na vlnovo‑korpuskulárnom dualizme objektov, ako je elektrón, neutrón, alebo protón. Tie sú teda zároveň časticami aj vlnami. Kvantová vlna má nenulovú pravdepodobnosť nachádzať sa pred aj za vysokou bariérou. Giaever uveril myšlienke BCS teórie, že supravodič predstavuje makroskopickú kvantovú molekulu a teda bude tunelovať na makroskopickej škále. Pripravil vcelku jednoduchý experiment založený na meraní prúdu tunelového
O b rá zo k 3 : Troj u h o l n í ková m r i e ž ka supravodivých vírov meraná skenovacím tunelovým mikroskopom na povrchu kryštálu supravodiča NbSe2 s rozmerom 200 x 200 nanometrov a pri teplote 400 mK v Ústave experimentálnej fyziky SAV Košice (c. T. Samuely, P. Szabó, P. Samuely)
O b rá z o k 4 : N o s i t e ľ N o b e l o v e j c e n y IvarGiaever (vľavo) v laboratóriuultra nízkych teplôt ÚEF SAV v Košiciach.
55 spoja medzi kovovou elektródou a supravodičom, ktoré boli oddelené izolačnou bariérou. Napriek izolačnej vrstve hrúbky niekoľkých nanometrov nameral tunelový prúd a potvrdil predpoklady BCS teórie. Priamo identifikoval existenciu supravodivej energetickej medzery medzi Cooperovými pármi a elektrónmi, ktorá je rovná spomínanej väzbovej energií Cooperovho páru. Nobelovu cenu dostal v r. 1973. Kvantové tunelovanie je efekt, ktorý nemá žiadnu analógiu v klasickom fyzikálnom svete. Pozoruhodne sa objavil na úplne novej škále začiatkom deväťdesiatych rokov 20. storočia pri privatizácii tzv. štátneho majetku v postkomunistických krajinách. Niekoľko vynikajúcich protagonistov tohto procesu pochádza aj z nášho mesta.
Obrázok 5: Vývoj maximálnej kritickej teploty supravodičov
Obrázok 6: Periodická tabuľka chemických prvkov s vyznačením supravodivosti
Obrázok 7: Supravodivé dipóly pre Veľký hadrónový urýchľovač LHC CERN v Ženeve
Teória supravodivosti ukázala, že hodnota kritickej teploty Tc, pod ktorou supravodivosť existuje, rastie s charakteristickou energiou fonónov, s hustotou stavov elektrónov, ktoré vytvoria Cooperove páry a so silou elektrónovo‑fonónovej interakcie. Bohužiaľ, teória pomáha fyzikom a chemikom v hľadaní materiálov s vyššou kritickou teplotou len minimálne. Väčšinou totiž zvyšovanie jedného parametra vedie ku zníženiu iného a preto je cesta ku vysokoteplotnej supravodivosti cestou (osvietených) pokusov a omylov. Aj preto pokrok v rozvoji materiálov s vyššou kritickou teplotou však nebol veľký a od objavu v r. 1911 do r. 1986 (75 rokov) sa posunul iba na hodnotu Tc = 23,2 K (asi -250 °C) v intermetalickej zlúčenine Nb3Ge. Dnes je známych niekoľko tisíc supravodivých materiálov veľmi rôznorodého zloženia. Chemické prvky tvoria významnú skupinu. Spomedzi nich hliník a niób našli praktické využitie v oblasti v slabej supravodivosti, napr. v supravodivých kvantových interferenčných detektoroch – skvidoch, ktoré sú najcitlivejšími detektormi magnetického poľa. Zo 103 stabilných chemických prvkov je dnes 55 supravodičov. Pravda, mnohé z nich sa stávajú supravodivými až po aplikovaní vonkajšieho tlaku. V poslednej dekáde nastal veľký technický pokrok v konštrukcii vysokotlakových diamantových komôrok, ktoré umožňujú dosahovať tlak až do 260 GPa, teda 2,6 milióna barov. V takýchto komôrkach boli pripravené vysokotlakové fázy mnohých chemických prvkov a časť z nich vykazuje supravodivosť. Najvyššiu teplotu Tc = 20 K spomedzi nich má lítium pri tlaku 50 GPa. Ďalšou veľkou skupinou supravodičov sú binárne zliatiny
56 a chemické zlúčeniny. Táto skupina materiálov bola intenzívne skúmaná najmä od päťdesiatych rokov 20. storočia, predovšetkým skupinou BerndaMatthiasa v USA. Matthias sám pripravil a testoval asi 3000 supravodičov v úsilí nájsť’ vysokoteplotný materiál. Medzi nimi sú aj oba dnes prakticky využívané silnoprúdové systémy NbTi a Nb3Sn. Prvý je stechiometrickáintermetalická zlúčenina a druhý zliatina. Hlavnou aplikáciou sú vinutia pre veľké laboratórne magnety a magnety pre magnetickú rezonanciu v lekárskej diagnostike. Len vo Veľkom hadrónovomurýchľovači LHC v Ústave jadrových výskumov CERN v Ženeve je umiestnených 9600 supravodivých magnetov na báze NbTi, z toho 1232 veľkých dipólov s maximálnym poľom 8,3 Tesla (prúd 11850 A) pracujúcich pri 1,9 K, chladených supratekutým héliom. Každý dipól je 15 m dlhý a váži 35 ton. Cievky magnetu sú navinuté z kábla, ktorý pozostáva z 36 stočených 15-milimetrových žíl. Každá žila pozostáva zo 6 až 9 tisíc supravodivých vlákien. Celý 27 kilometrový okruh obsahuje 7600 km kábla a 270 000 km supravodivých žíl. Za prípravou priemyselnej aplikácie takéhoto rozsahu je obrovská práca od fyziky, cez materiálovú vedu až po elektrotechniku. Supravodivé solenoidy z Nb3Sn dodávajú rutinne polia vyše 20 Tesla a slúžia v mnohých laboratóriách. Mnohí fyzici predpokladali, že jav supravodivosti je obmedzený na veľmi nízke teploty a supravodiče musia byť vždy chladené drahým kvapalným héliom. Aj preto v r. 1986 publikovali Švajčiar Alex Müller s Nemcom GeorgomBednorzom, obaja pracujúci v laboratóriách IBM pri švajčiarskom Zurichu, prácu len s nesmelým názvom Možná vysokoteplotná supravodivosť v La‑Ba‑Cu‑O, kde sa ukazovala kritická teplota okolo 30 Kelvinov. V najbližších týždňoch a mesiacoch sa však rozpútal hotový ošiaľ vo všetkých svetových aj „vidieckych“ laboratóriách sveta a kritická teplota v ďalších komplikovaných systémoch na báze kysličníkov medi, tzv. kuprátov, sa šplhala nahor až došla v r. 1994 na rekordnú hodnotu asi 165 K v systéme HgBa2Ca2Cu3O8 pri vysokých tlakoch, zatiaľ čo pri atmosferickom tlaku je to asi 135 K. To je síce stále poriadny chlad -138 °C, ale už oveľa viac ako bod varu veľmi lacného kvapalného dusíka, ktorý vrie pri 77 K (-196 °C). Obrovské množstvo aplikácií supravodivosti, z ktorých mnohé sú v praxi nerealistické pri extrémne drahých a technologicky komplikovaných veľmi nízkych teplotách, sa zrazu zdalo veľmi blízko svojej realizácii. Za dvadsaťpäť rokov od objavu vysokoteplotných kuprátov sa však ukázalo, že tieto
57 fyzikálne nesmierne zaujímavé systémy, ktoré priniesli revolučný pohyb do chápania fyziky kondenzovaných látok, aj úžasný rozvoj experimentálnych techník, zatiaľ odolávajú masívnym aplikáciám pre ich komplikované fyzikálne správanie a nesmiernu technologickú náročnosť. Fyzici sa stále iba snažia pochopiť „nekonvenčnú“ supravodivosť v týchto systémoch. Najnovšie vysoko výkonové káble, ktoré dokážu prenášať prúdy o veľkosti stoviek ampérov, však už nachádzajú aj praktické použitie a to predovšetkým tam, kde nad cenou vyhráva potreba úspory priestoru. Napr. 300 tisíc domácností na Long Islande v USA je napojených na elektrickú sieť 600 metrovým káblom, ktorý je vytvorený z 150 km drôtu z vysokoteplotného supravodiča chladeného v podzemnom tuneli 50 tisíc litrami kvapalného dusíka. Obrázok 8: Mikrokontaktové spektrum MgB2 pri teplote 1,5 K v magnetickom poli, zmerané košickými fyzikmi P. Szabóom, P. Samuelym a J. Kačmarčíkom, ukazuje dve energetické medzery (dva páry symetrických píkov)
Obrázok 9: ASG Superconductors, ParamedMedicalSystems a Columbus Superconductors predstavili už v r. 2006 MR ‑Open, prvý lekársky MRI tomograf založený na supravodivom diboride horčíka MgB2
Posledné dve desaťročia však priniesli mnoho ďalších supravodivých materiálov. Fyzikálne sú nesmierne zaujímavé zlúčeniny UGe 2, URhGe a UCoGe, kde, napriek notoricky známemu faktu, že supravodivosť a feromagnetizmus sú protikladné javy, sa slabý feromagnet stáva supravodičom bez toho, aby feromagnetizmus zanikol. Objav supravodivosti v jednoduchej dvojzložkovej zlúčenine MgB2 označil časopis Nature ako jeden z najvýznamnejších vedeckých objavov roku 2001. Systém sa ukázal ako veľmi zaujímavý fyzikálne aj technologicky. Fyzikálne preto, že nik nečakal objav supravodivosti v dávno známej kovovej zlúčenine pri teplote takmer dvakrát vyššej, ako dovtedy rekordná medzi kovovými systémami v Nb 3Ge. Technologicky preto, že objav viedol v rekordne krátkom čase k aplikáciám. Zistilo sa, že za vysokú teplotu Tc,okolo 40 K, zodpovedá nový jav, tzv. dvojmedzerová ASG Superconductors, ParamedMedicalSystems a Columbus Superconductors predstavili už v r. 2006 MR‑Open, prvý lekársky MRI tomograf založený na supravodivom diboride horčíka MgB2 supravodivosť. V systéme sa vyskytujú dve skupiny Cooperových párov, jedna s extrémne silnou väzbou a druhá so slabou. Medzihra týchto skupín spôsobuje vysoké Tc. Rôznorodosť, multikultúrnosť, ktorá vytvorila čaro a osobitosť strednej Európy, ale aj nášho mesta, tu nachádza potvrdenie ako efektívny fyzikálny koncept. Košickej skupine P. Samuelyho sa podarilo experimentálne dokázať existenciu dvoch energetických medzier vo dvoch skupinách Cooperových párov. Práca bola publikovaná
58 v r. 2001 v najprestížnejšom americkom fyzikálnom časopise PhysicalReviewLetters a patrí medzi najcitovanejšie slovenské vedecké práce vôbec. Po 5 rokoch od objavu supravodivého materiálu boli vyrobené prvé supravodivé magnety pre lekárske MRI tomografy. Materiál sa zaradil k tým, ktoré majú veľké šance v širokom praktickom uplatnení. Ak sa supravodivosť zdala byť dlho vzácnou kuriozitou, existuje dnes obrovské množstvo supravodivých materiálov. Pri veľmi vysokých tlakoch sa stane supravodivými väčšina chemických prvkov, existujú tisíce supravodivých anorganických zlúčenín, ba supravodivé sú aj organické materiály. Aj dvojskrutková molekula DNA sa stane supravodivou pod 1 Kelvinom, ak k nej pripojené kovové elektrické kontakty prejdú do supravodivého stavu (ide o indukovanú supravodivosť). Supravodivosť však nie je limitovaná len na materiály, ide o jav ďaleko obecnejší a vyskytujúci sa vo všetkých škálach od kozmických strún, cez supravodivé jadrá neutrónových hviezd až po supravodivosť v jadrovej hmote. V predchádzajúcich odstavcoch sme uviedli základné charakteristiky supravodivosti, ako makroskopického kvantového javu, jedného z fundamentálnych konceptov súčasnej fyziky. Supravodivosť je dôsledkom kvantovo mechanických korelácií v makroskopickom ensembli mikroskopických častíc. Ukazuje, že stačia malé korelácie a nielen ensemble, ale aj jeho konštutuenty môžu fundamentálne zmeniť svoj základný stav. Tento koncept nachádza uplatnenie na všetkých fyzikálnych škálach. Nový impulz dostal objavením tzv. vysokoteplotnej supravodivosti, ktorá predstavuje ešte oveľa vyšší stupeň komplexnosti, než ten o ktorom sme sa tu zmienili. Pre krátkosť času a nízky honorár sa tu vysokoteplotnou supravodivosťou zaoberať nemienime. V stati sme tiež naznačili, ako sa niektoré fyzikálne koncepty môžu projektovať na chápanie polis, alebo mesta a na jeho konštituenty. Do akej miery treba brať takéto „fyzikálne modelovanie“ vážne? Ernst Rutherford, 1. barón Rutherford z Nelsonu,slávny britský fyzik, konštatoval „ScienceisPhysics, everytingelseis a stampcollection“ (Jediná veda je fyzika, všetko ostatné je len zbieranie známok).Z toho by vyplývalo, že naše návrhy treba brať smrteľne vážne. Na druhej strane sám barón z Nelsonu dostal v r. 1908 Nobelovu cenu za chémiu, čím sa nám otvárajú isté možnosti interpretácie, resp. záchrany vlastnej cti v takomto vedeckom diškurze…
59
Spojkou pre tieto dva svety nemôže byť ani kodaňská pravdepodobnostná interpretácie kvantovej fyzikys Heisenbergovými reláciami neurčitosti a nezanedbateľným vplyvom merania na mikroskopický kvantový objekt. 1
V anglosaskom svete sa pod vedou (science), chápe prírodoveda. Ostatné disciplíny, tzv. spoločenské a humanitné vedy pod tento pojem nespadajú. Pritom nejde o nadradenosť prírodných vied nad ne. Skôr hrá rolu významný fakt, že pri skúmaní napr. ekonomických, alebo sociálnych javov nikdy nemôže ísť o absolútne objektívny predmet, teda taký, ktorý nezávisí na ľudskej slobodnej vôli1. Bohužiaľ, na rozdiel od nás, to nie všetci velikáni vždy uznávali a uznávajú. Vďaka enormnému úspechu prírodných vied v 19. storočí začali totiž prírodovedné metódy, výklady a slovník čoraz viac prenikať do spoločenských vied. Tak sa zrodil scientizmus, ktorý narobil obrovské škody vo vedách ako je ekonómia, sociológia, história a politické vedy. Sú samozrejme oblasti poznania, ktoré sa zaoberajú ľudskou činnosťou, kde prírodovedné postupy fungujú. Napr. šírenie chorôb v obci, alebo vytváranie komunikačných uzlov sa môžu popisovať takýmito technikami. Schopnosti ekonofyziky predpovedať krátkodobé správanie sa finančných trhov tiež naplnili vrecká niektorých investorov, ale dlhodobé modelovanie ekonomiky s finančnými bublinami a peňažnými derivátmi sa ukázalo ako veľký humbuk… Spoločenské a ekonomické javy sú výsledkom názorov ľudí, výsledkom interakcie ich mentálnych vedomí a ako také potrebujú osobitnú metodológiu a nie diktát prírodných a technických vied.Friedrich August von Hajek vo svojej knihe Kontrarevolúcia vedy odhalil falošný objektivizmus a historizmus scientizmu. Výsledkom jeho uplatňovania sa stalo sociálne inžinierstvo a projektovanie“vývoja“ ľudskej spoločnosti, ktoré začalo francúzskymi sociálnymi utopistami (cesty do pekla sú dláždené dobrými úmyslami) a vyústilo do fatálnych intelektuálnych experimentov komunizmu a fašizmu, ktoré sa odohrali aj v našom meste a ktorých dôsledky nás prenasledujú dodnes… 3. Supravodivé mesto budúcnosti a Košice dnes Supravodivosť ako fyzikálny koncept nachádza všestranné využitie na všetkých škálach, ale technické využitie pôvodnej elektrónovej supravodivosti, ako sme sa ju snažili priblížiť v tomto pojednaní, môže priniesť revolučný prevrat vo fungovaní modernej spoločnosti. Jedným z mála pozitívnych riešení súčasnej globálnej krízy, ktorá začala vo finančnom a bankovom sektore, ale postihuje všetky stupne ekonomiky aj spoločenského usporiadania našej civilizácie, by mohla byť nová technologická revolúcia, ktorá by dala nový rozlet krajinám pri hľadaní kľúča ku svätému grálu
60 ekonómov a politikov – trvalo udržateľnému rozvoju. Pokúsime sa naznačiť ku akému mestu budúcnosti by mohla viesť supravodivá technická revolúcia. Široké nasadenie prístrojov a zariadení pracujúcich na princípe supravodivosti vyžaduje vyriešiť fungovanie supravodičov pri technicky prístupných teplotách. Pre mnohé aplikácie by bolo vhodné mať k dispozícii tzv. izbové supravodiče, schopné pracovať v bežných teplotách nášho okolitého sveta. Veľkým pokrokom sú však už vysokoteplotné kupráty fungujúce pri teplotách lacného kvapalného dusíka. Ten vzniká napr. pri skvapalňovaní vzduchu. Také košické železiarne, dnes U.S. Steel Košice vyrábajú pri tomto procese obrovské množstvá kvapalného dusíka a kyslíka, najmä kvôli kyslíku potrebnému do konvertorov pri výrobe ocele. Vyriešenie technologických problémov vysokoteplotných kuprátov predstavuje veľkú nádej. Mnohostranné využitie supravodivosti je založené na troch základných pilieroch: bezstratovom prenose elektrickej energie (nulový elektrický odpor), ideálnom diamagnetizme a kvantovej koherencii supravodivého kondenzátu (jediná supra‑molekula zložená z obrovského množstva pôvodných elektrónov). V meste budúcnosti budú supravodiče pracovať v mnohých oblastiach. Pôjde o výrobu a transport elektrickej energie, elektroniku, informačné a komunikačné technológie, nové typy transportu, inovácie v strojárstve, zdravotníckej technike a samotnej vede. Hoci dnes sa uplatňuje v praxi len zlomok možností supravodivosť predstavuje už teraz mnohomiliardový trh. Kam to povedie v jednotlivých segmetoch? 1. Energetika Energetické nároky ľudstva stúpajú. Celosvetová spotreba energie v r. 2030 bude dvojnásobná oproti r. 2004 a stúpne na 30 000 miliárd kWh. Supravodivé káble nahradia súčasné elektrické vedenia, kde straty predstavujú až 30 %. Omnoho menšie supravodivé káble prenesú mnohonásobne viac energie ako konvenčné. Priestorové problémy veľkomesta je aj dôvod, prečo už teraz inštalovali stále ešte drahé supravodivé káble v americkom Long Islande. Energetické potreby mesta sa počas dňa výrazne menia. Zásobníky magnetickej energie supravodiča sú schopné uchovávať takmer bezstratovo veľké množstvo energie, ktoré je v prípade potreby okamžite k dispozícii. Potrebujeme nové zdroje energie. Najlepšou
61
Obrázok 10: Supravodivé mesto budúcnosti
alternatívou budúcnosti je zariadenie na jadrovú fúziu – Tokamak. Supravodivézariadenie v ňom vytvára toroidálne magnetické pole - magnetickú nádobu pre prstenec veľmi horúcej plazmy s cieľom dosiahnuť jadrovú fúziu. Výpadky elektrickej energie vo veľkých mestách („blackout“) v USA stojí ročne miliardy USD. Jediným riešením sú supravodivé ističe v elektrickej sieti, tzv. Supercond unctingFaultCurrentLimiters. Východoslovenská energetika, a. s. začala testy takéhoto zariadenia vyvinuté v európskom projekte za účasti Elektrotechnického ústavu SAV v mestskej sieti Košíc už v roku 2013: Ide o druhé mesto na svete, kde sa testuje táto aplikácia v reálnej elektrickej sieti. 2. Elektronika a informačné technológie SKVID, supravodivý kvantový interferenčný detektor sa používa na detekciu extrémne malých magnetických polí: má využitie v medicíne, prieskume minerálov, pri predpovedaní zemetrasení, na presnépohybové detektory (detekcia gravitačných vĺn) a pod. RSFQ(Rapid single fluxquantum) je technológia, ktorá v digitálnych obvodoch nahradí tranzistory. Prinesie procesory s frekvenciou 100 GHz (supravodivé prvky RSFQ sú enormne rýchle) a s vyššou integráciou (žiadne prehrievanie). Veľkou výzvou je aj hybridná polovodičovo‑supravodivá elektronika. Aj New York Timesa SuddeutscheZeitung zaznamenali objav supravodivosti v polovodivom kremíku, ktorý je základ súčasnej polovodivej elektroniky. Na tomto objave, publikovanom v časopise Nature v r. 2006, sa podielal aj Košičan Jozef Kačmarčík z Ústavu experimentálnej fyziky SAV. Osobitný záujem predstavuje revolučná koncepcia kvantových počítačov, ktoré majú namiesto bitov qubity a využívajú pre výpočty kvantové mechanizmy. Kvantové počítače podobne ako kvantová kryptografia sa dajú budovať na supravodivej elektronike. 3. Transport Asi najpopulárnejšou aplikáciou supravodivosti sú magneticky nadnášané supravodivé vlaky, alebo MAGLEVy. Prototypy s rýchlosťami nad 500 km/hod. a dokonale hladkou a tichou prevádzkou sa testujú v Japonsku. V Čínskom Šanghaji už maglev premáva medzi letiskom a centrom mesta, pravda, ide o klasickejšiu verziu postavenú na elektromagnetoch. Miniatúrnu verziu si môžete pozrieť v košickom Steel parku, novom technickom múzeu zriadenom spoločnosťou U.S. Steel Košice, s. r. o., kde košickí vedci
62 zo Slovenskej akadémie vied, Univerzity P. J. Šafárika a Technickej univerzity, inštalovali mnohé interaktívne exponáty vedeckých experimentov a produktov. 4. Strojárstvo Alternatívou dnešných strojárskych výrobkov vyrábaných v Košiciach sú supravodivé motory, generátory, transformátory, ktoré majú vyššiu účinnosť, menšie rozmery, nižšiu hlučnosť, nižšie vibrácie apod. 5. Medicína Už dnes majú Košice niekoľko lekárskych tomografov so supravodivými magnetmi pre zobrazovanie tkanív magnetickou rezonanciou. V budúcnosti budú základom magnetoencefalografie, magnetokardiografie a ďalších zobrazovacích techník ľudských orgánov SKVIDy, alebo supravodivé kvantové interferenčné detektory. 6. Veda O využití supravodivých magnetov vo Veľkom hadrónovom urýchľovači sme písali vyššie. Menej sa už vie, že to bola práve košická firma VVU ZŤS Košice, ktorá polohovala tieto gigantické supravodivé magnety. Ústav experimentálnej fyziky SAV, jako aj košické univerzity UPJŠ a TUKE využívajú množství supravodivých magnetov s indukciou až po 18 Tesla na výskum, formovanie vlastností materiálov, ale aj medicínske účely. Špeciálneprúdové zdroje pre supravodivé magnety vyvinuté v Košiciach dodali košické pracoviská špičkovým svetovýmvýskumnýmpracoviskám, jako je Univerzita v Lancasteri, v Anglicku. Košické Centrum fyziky veľmi nízkých teplôtpredstavujekryogénnubázuschopnúzásobovať celý karpatský región kryokvapalinamipreprevádzku supravodivých kvapalín. Centrum vykonáva špičkový výskumv oblasti supravodovosti a je členomeurópskeho konsorcia nejlepších 10 nízkoteplotnýchlaboratórií MICROKELVIN. Supravodivé mesto budúcnosti Úspora energie: nové zdroje, prenosová sústava, elektrické motory, transformátory Lekárska diagnostika: MRI,skvidovské MEG, MKG IT: vyššia rýchlosť, širšie pásmo, superpočítače, kvantové počítače Doprava: Maglev, rýchle metro
Literatúra: 1 S. Takács, L. Cesnak: Supravodivosť, Alfa, Bratislava 1979. 2 Š. Jánoš: Svet v blízkosti absolútnej nuly, Alfa, Bratislava 1990. 3 M. Odehnal: Supravodivost a jiné kvantové jevy, Academia, Praha 1992. 4 P. Szabó, P. Samuely, J. Kačmarčíket al.: Evi‑ dencefortwosuperconductingenergygaps in MgB2 by point‑ contactspectroscopy, Phys. Rev. Lett. 87 (2001), 137005. 5 E.Bustaret, C. Marcenat, P. Achatz, J. Kacmarciket al.: Superconductivity in dopedcubicsilicon, Nature 444 (2006), 465. 6 F. A. von Hayek:Kontrarevoluce vedy. Studie o zneužívání rozumu, Liberálníinstitut, Praha 1995.
ร vahy o meste a jeho analรณgiรกch
Stanislav Kmeť Narodil sa v roku 1957 v Přerove na Morave, kam si jeho mama iba na chvíľku odskočila k rodičom splniť si ušľachtilú povinnosť. Teda od roku 1957 žije v Košiciach, v bikultúrnej intelektuálskej rodine, silne obklopený (a to v tom najlepšom slova zmysle) obohacujúcim multikultúrnym prostredím a neskôr manželkou Alenou a dcérou Andreou. Keby sa kariéra merala vzdialenosťou realizovanou v čase, tak by toho veľa nenamútil, pretože od Komenského ulice, kde vyrastal, k uliciam Vysokoškolská a Letná, kde v súčasnosti pôsobí ako riaditeľ Ústavu inžinierskeho staviteľstva na Stavebnej fakulte a prorektor pre vedu a výskum Technickej univerzity, je iba zopár desiatok metrov. Narodil sa v rovnakom mesiaci a dni ako: 482 rokov pred ním taliansky sochár, maliar, architekt a básnik Michelangelo Buonarroti, 20 rokov pred ním bývalá sovietska kozmonautka Valentina Vladimirovna Tereškovová a iba 6 rokov pred ním český rockový spevák a skladateľ Jiří Schelinger. Ponúka sa otázka, aká je tu okrem zhody časti čísiel aj ďalšia súvislosť? No predsa jednoznačná, veď práve tieto avantgardné osobnosti reprezentujú oblasti, ktoré mu v živote tak učarovali: záujem o výtvarné a iné umenie (od mobilov Alexandra Caldera po velikánov dneška), hudbu (začalo to Woodstockom a pokračovalo country), ako aj hľadanie a objavovanie niečoho nového, neznámeho, netradičného, progresívneho, napríklad pri tvorbe časovo‑ závislých statických a dynamických matematicko‑fyzikálnych transformačných modelov novodobých nosných adaptívnych fixných a mobilných systémov, pri formulovaní pravdepodobnostnej koncepcie hodnotenia ich spoľahlivosti, pri teoretickom a experimentálnom vyšetrovaní skutočných mechanizmov ich pôsobenia. a pri mnohom ďalšom, pri ktorom sa snaží aspoň trochu priblížiť životnému krédu svojho prastrýka Andreja Kmeťa: Nehlivieť!
66 1 Úvodné poznámky Komplexne študovať a popísať tak zložitý dynamický systém akým nesporne mesto je, zďaleka presahuje rámec poznania jednej vednej disciplíny a vyžaduje transdisciplinárny charakter výskumu orientovaného na objavenie, pochopenie a spájanie spoločných fundamentálnych princípov v tomto zložitom fyzikálnom, biologickom, výpočtovom a sociálnom systéme. Najväčšie problémy každého vedeckého prístupu k analýze miest vyplynuli z množstva ich vzájomne závislých aspektov, akými sú sociálne, ekonomické, infraštruktúrne a priestorové zložité systémy, ktoré existujú v podobných ale meniacich sa formách 1. Zložité biologické spoločenstvá a sociálne systémy, ako zdanlivo rozdielne typy organizácií, môžu za určitých predpokladov vykazovať spoločné základné princípy a matematické formulácie. Môžu byť identifikované a kvantifikované prostredníctvom kvázi zjednotenej teórie. Riešenie týchto komplexných problémov vyžaduje nové nápady, ktoré vyplývajú z úvah o nerovnovážnych a silne prepojených zložitých adaptívnych systémoch.
Bettencourt, L.M.A.: The Origins of Scaling in Cities. Science, 21, 2013, 1438-1441. 1
I keď zložitosť je všadeprítomnou charakteristikou nášho vesmíru (možno raz budeme príjemne prekvapení jeho jednoduchosťou) a zložitou je aj naša spoločnosť (i keď si ju väčšinou vyrábame sami, pretože aj my ľudia často patríme k veľmi zložitým psychologickým konfiguráciám), medzi tie najzložitejšie ľudské inštitúcie určite patria aj mestá, ktoré prešli dlhým historickým vývojom svojej prirodzenej a v ostatnom, nepomerne kratšom čase, aj umelej inteligencie. Mestá sú na jednej strane centrami vzdelania, inovácie, energie, tvorby bohatstva a na strane druhej sú zdrojom kriminality, chorôb, hrozbami znečistenia a v niektorých prípadoch aj stredobodom katastrof a nežiaducich javov. Je teda úplne prirodzené, že ďalší osud miest a budúcnosť ľudstva sú vzájomne podmienené a nerozlučne späté. Veľmi výstižne charakterizuje dve odvrátené strany mesta Marcelli v práci 2: „Je to mesto, ktoré prechádza búrlivými premenami: vo svojej expanzii nepozná nijaké hranice, vťahuje do seba všetky externé prvky, stáva sa centrom ekonomickej sily a preberá mnohé z politických kompetencií,
Marcelli, M.: Problém mesta, problém nás všetkých. Kritika a kontext, 2, 2003, 4-7. 2
67 ktoré boli donedávna privilégiom štátu. Je to zároveň mesto, ktoré vo svojom lone produkuje hrozby, konflikty a priamo katastrofy nebývalých rozmerov.“ Nechajme však na kompetentných, aby popísali princípy a mechanizmy pretvárania a rastu sociálnych organizácií akými sú mestá, spoločnosti a biologické spoločenstvá a pokúsili sa vytvoriť zjednocujúcu teóriu schopnú predpovedať ich budúce formy a vlastnosti. Takúto integrovanú teóriu mesta určite ocenia urbanisti, ekonómovia, sociológovia, antropológovia, sociálni psychológovia a ďalší, ktorí poznatky z tejto oblasti využívajú. Skúsme sa v ďalších úvahách orientovať viac na analýzu, hľadanie možných analógií (pripomeňme, že už Corbusierovské predstavy o koncepcii a vývoji mesta boli založené na analógii so živým organizmom) a charakteristiku našich súčasných možností, smerujúcich k využitiu vedeckých poznatkov na rozvoj mesta ako spoľahlivého komplexného dynamického systému, na jeho udržateľnosť a ochranu v reálnom čase po vzniku nežiaducej situácie rôzneho typu, ako aj na hľadanie tých možných i nemožných súvislostí a analógií, ktoré by mohli znamenať zdroj ďalších progresívnych inšpirácií pre zlepšenie života v meste. Nasledujúce úvahy o meste sú rozdelené do dvoch obsahovo odlišných ale navzájom súvisiacich častí. V prvej časti sú charakterizované negatívne účinky vplývajúce na bezpečnosť konštrukcií tvoriacich architektonickú infraštruktúru, potreby diferenciácie ich spoľahlivosti a sú popísané inovačné trendy pri tvorbe udržateľného mesta. V druhej časti je pozornosť venovaná hľadaniu a formulovaniu možných analógií medzi mestom vytvárajúcim komplikovaný nelineárny dynamický systém a inteligentným adaptívnym modelom, resp. bunkou živých organizmov. 2 Udržateľnosť mesta a bezpečnosť jeho infraštruktúry Udržateľnosť miest je pod neustálym drobnohľadom odbornej verejnosti. Nové prístupy v architektúre a urbanizme využívajú na zabezpečovanie dlhodobej kvality života v mestách inovatívne technológie a poznatky z rôznych vedných odborov. Budovy a ich konštrukcie vytvárajú základnú infraštruktúru pre fungovanie mesta a život v ňom. Súčasne sa stávajú zdrojom viacerých možností na preukázanie priamej väzby k jeho trvalej udržateľnosti.
68 2.1 Status quo a globálno lokálne účinky Počet extrémnych klimatických katastrof sa v období ostatných rokov dramaticky zvýšil. Súvislosť medzi emisiami skleníkových plynov vyvolanými ľuďmi a medzi zvyšovaním teploty sa dostáva čoraz viac do popredia. Narastá rýchlosť vetra, zvyšuje sa intenzita búrok a suchého počasia, lesných požiarov, povodní a horúčav. Po útokoch na Svetové obchodné centrum (WTC) v New Yorku, viacerí experti na terorizmus jemne naznačili, že na svete už nebude bezpečné miesto… Prirodzene sa veda začala intenzívnejšie orientovať na túto problematiku a boli vyvinuté rôzne metódy na analýzu a predikciu postupného zrútenia konštrukcií (Progressive collapse analysis) pri simulácii účinkov mimoriadneho zaťaženia (obr. 1), akými sú výbuch, náraz (vozidla, lode, lietadla), požiar, technická seizmicita a pod. na jednej strane, ako aj klimatické (extrémny vietor, sneh, dážď, teplota a ich možné interakcie) a seizmické účinky na strane druhej. V mestských aglomeráciách kontinuálne stúpa počet obyvateľov. Do roku 2050 až 70 % populácie bude žiť v mestách a mestských aglomeráciách. Cieľom je aplikovať spoľahlivé a bezpečné nosné systémy, schopné odolať aj mimoriadnym účinkom zaťaženia. Mimoriadne účinky majú obyčajne krátke trvanie, ale vyznačujú sa významnou veľkosťou a intenzitou. Ich výskyt je málo pravdepodobný počas návrhovej životnosti konštrukcie, ale nemožno ho vylúčiť. Spoľahlivosť sa definuje ako všeobecná vlastnosť objektu plniť požadované funkcie pri zachovaní hodnôt stanovených prevádzkovými ukazovateľmi. Bezpečnosť sa definuje ako vlastnosť objektu neohrozovať ľudské zdravie alebo životné prostredie. Súčasťou spoľahlivosti sú bezporuchovosť, udržovateľnosť, životnosť a pod. Diferenciácia spoľahlivosti by mala zohľadňovať význam konštrukcie, mieru možného rizika, stratu ľudských životov, ekonomické i environmentálne problémy a pod. Ide o diferenciáciu pravdepodobnosti poruchy a indexu spoľahlivosti. Stav, kedy konštrukcia prestáva vyhovovať návrhovým kritériám nazývame medzný stav. Jeho dosiahnutie je obyčajne sprevádzané vznikom poruchy. Nie všetky poruchy sú rovnako závažné a teda aj spoľahlivosť, resp. pravdepodobnosť vzniku poruchy môže byť rozdielna. Ak porucha ohrozuje bezpečnosť, musí byť pravdepodobnosť jej vzniku veľmi malá. V prípade porúch, ktoré negatívne ovplyvňujú funkčnú
Obrázok 1: Analýza postupného pretvorenia konštrukcie: tvar zdeformovanej konštrukcie po vylúčení dvoch dolných prvkov (označených červenou) z krajných priestorových rámov 3 Kmeť, S., Kanócz, J., Tomko, M.: Analysis, structural design and tests of an ice‑hockey hall in Kosice. In: Proceedings of The Eleventh International Conference on Civil, Structural and Environmental Engineering Computing. St. Julians, Malta, Civil‑ Comp Press, 2007, 1-19. 3
69 spôsobilosť konštrukcie, jej vzhľad alebo trvanlivosť môže byť pravdepodobnosť jej vzniku podstatne vyššia. Návrhové pravdepodobnosti poruchy (resp. návrhové indexy spoľahlivosti) sa preto formulujú samostatne pre medzné stavy únosnosti a medzné stavy používateľnosti. Kmeť, S.: Hodnoty návrhovej pravdepo‑ dobnosti. In: Sborník referátů VI. ročníku ce‑ lostátní akce se zahraniční účastí Spolehlivost konstrukcí. Ostrava, 2005, 109-118. 4
Kmeť, S.: Faktory a prístupy pri stanovovaní návrhovej pravdepodobnosti. In: Sborník z konference Spolehlivost konstrukcí: Do třetí dekády rozvoje metody SBRA: 8. ročník celostátní konference se zahraniční účastí, ÚTAM AV ČR, Praha, 2007, 41-52. 5
Súčasné normatívne predpisy 4, 5, založené na metóde medzných stavov, poskytujú návod ako zohľadniť rôznu úroveň spoľahlivosti. Definujú tri triedy dôsledkov CC1 až CC3 (Consequences Class) a k nim sú pridružené triedy spoľahlivosti RC1, RC2 a RC3 (Reliability Class), ktoré sa líšia úrovňou spoľahlivosti, resp. indexom spoľahlivosti pre danú skupinu medzných stavov. Jedná sa spravidla o formálne ukazovatele, ktoré nevyjadrujú reálnu hustotu či mieru porúch konštrukcií. Spoľahlivosť a bezpečnosť konštrukcií, s ohľadom na ich mechanickú odolnosť, pevnosť materiálu, stabilitu, používateľnosť a trvanlivosť, je riadená prevažne inštitucionalizovaným, v súčasnosti stále viac medzinárodným prístupom (systém spoločných európskych noriem - Eurokódov). Tieto definujú princípy navrhovania, aplikačné postupy na posúdenie spoľahlivosti konštrukcií a ich častí, ako aj adekvátny systém na zabezpečenie ich kvality počas plánovania, výroby, zhotovovania, používania a prípadného zosilňovania počas predpokladanej životnosti. Tento systém možno určite považovať za úspešný. Je však postačujúci? Je postačujúci pre mesto a jeho obyvateľov? Táto otázka vyplýva z rastúceho významu a záujmu o: 1. Diferencovanie spoľahlivosti, s prihliadnutím na sociálno ‑ekonomickú kategorizáciu objektov podľa druhu a spoločenského významu, pri zohľadnení všetkých očakávaných dôsledkov ich porušení a potrebných nákladov. 2. Možnosť kvantifikácie miery spoľahlivosti s priamou väzbou na funkciu medzného stavu a času. Pri stanovovaní prípustnej hodnoty návrhovej pravdepodobnosti prihliadať k voľbe medzného stavu (referenčnej hodnote, resp. referenčnej funkcii) a zodpovedajúceho výpočtového modelu. 3. Posúdenie spoľahlivosti konštrukcií vzhľadom k ostatným potenciálnym ohrozeniam v spoločnosti (mimoriadne situácie, ako napríklad hurikán, výbuch, alebo teroristický útok). 4. Navrhovanie konštrukcií s ohľadom na ich požadovanú životnosť pri špecifikácii kontroly a údržby, resp. monitoringu.
70 5. Posúdenie spoľahlivosti a zostatkovej životnosti existujúcich konštrukcií pri rekonštrukciách. Je zaujímavé poznamenať, že v súčasnosti je možné stanoviť optimálne hodnoty nákladov potrebných na zníženie rizika aj v prípadoch, keď sa uvažujú dôsledky straty ľudských životov 6, 7. Dôsledky straty ľudských životov sú uvažované pomocou indexu kvality života L (Life Quality Index - LQI). L je združený sociálny ukazovateľ definovaný ako (1), kde g je úhrnný ročný domáci produkt na obyvateľa, e je priemerná dĺžka života (v príslušnej krajine) a w je ekonomicky aktívna časť života. LQI indikuje, že miera zníženia rizika je prijateľná ak platí podmienka (2), ktorú možno získať z (1). Zo vzťahu (2) vyplýva, že optimálna miera zníženia rizika pre záchranu života človeka môže byť určená pri uvažovaní prípadu rovnosti. Potom získame výraz (3), ktorý môže byť interpretovaný ako optimálne náklady za zachránený rok života, za predpokladu, že počet zachránených rokov života pri záchrane jedného človeka Δe sa v priemere rovná Δe = e/2. Zo vzťahu (1) možno teraz určiť optimálne akceptovateľné náklady potrebné na záchranu života jedného človeka, známe pod pojmom ICAF (Implied Cost of Averting a Fatality)(4). Z uvedeného výrazu možno získať optimálne hodnoty ICAF. Podľa 6 sa nachádzajú v intervale 2 až 3. 106 US $. Ilustratívne príklady sú uvedené v tabuľke 1, pričom vstupné údaje sú z roku 2001, podľa 7. Tieto náklady možno zahrnúť ako investície na zvýšenie bezpečnosti konštrukcie a zníženie rizika. Oblasť výstavby nosných konštrukcií zahrňuje všetky štádiá životného cyklu, a to od vzniknutej myšlienky až po financovanie, realizáciu a uvedenie do prevádzky, užívanie, udržiavanie, efektívne rekonštruovanie, resp. účelovú likvidáciu. Veľmi dôležitú úlohu v uvedenom procese predstavujú jednotliví účastníci. Za celkovou úspešnosťou investície stoja: developeri, urbanisti, architekti, projektanti a projektoví manažéri, stavebné spoločnosti, finančné inštitúcie, realitné kancelárie, cenoví znalci, trhoví znalci, právnici a iné subjekty. Každý zainteresovaný subjekt by mal určitým spôsobom rozumieť, resp. chápať vzájomnú súvislosť medzi návrhovou pravdepodobnosťou súvisiacou so vznikom poruchy konštrukcie (vysokou, strednou a malou) a všetkými dôsledkami. Mal by vidieť súvislosti medzi rozsahom
Faber, M.H., Sorensen, J.D.: Reliability based code calibration. JCCS Workshop on Relia‑ bility based code calibration. ETH Zurich, 2002, 1-17. 6
Rackwitz, R., Streicher, H.: Optimization and target reliabilities. JCCS Workshop on Reliability based code calibration. ETH Zurich, 2002, 21-28. 7
(1)
L = gwe1-w Δe Δg w ≥g 1-w e |Δg|max=
g 1-w g Δe = e w 2
ICAF =
ge 1 - w 4 w
1-w w
(2) (3)
(4)
71
Tabuľka 1: Sociálne indikátory
prípustnej poruchy a jej následkami, ktoré z nej vyplývajú: napr. finančné náklady na opravy. Bankové a poisťovacie inštitúcie by sa mali vedieť rozhodovať ako diferenciácia spoľahlivosti konštrukcie a možnosť pripustenia vzniku porúch rôznych úrovní (od lokálnych až po kolaps) ovplyvní napr. stanovovanie úrovne poistenia, to znamená výšky a druhu poistenia podľa poistnej udalosti opäť súvisiacou so spoľahlivosťou a poruchou a pod. Toto vyžaduje realistický odhad možného rizika s ekonomickými dôsledkami, nie iba abstraktné predstavované konštrukčné riziko aplikované v pravidlách navrhovania konštrukcií (inžinierske hľadisko). Preto je potrebné priradiť jednotlivým návrhovým pravdepodobnostiam určité technické parametre zrozumiteľné pre zainteresovaných, resp. pre zainteresované inštitúcie, v tvare akýchsi prehľadných matíc. Na tomto mieste je vhodné upozorniť, že všetky uvedené fakty veľmi úzko súvisia s koncepciou rozvoja mesta, jeho zónových častí, s jeho bezpečnosťou, determinovanou v tomto prípade spoľahlivosťou zastavanej plochy a objektov, spoľahlivosťou toho najzákladnejšieho čo robí mesto mestom, teda spoľahlivosťou jeho architektúry. 2.2 Inovácie ako záruky udržateľnosti miest Európska komisia začala koncom roka 2013 hľadať prvé európske hlavné mesto inovácií, tzv. „iCapital“. Inovácia môže predstavovať úplne nový prístup k riešeniu danej problematiky, resp. novú aplikáciu existujúcich metód a postupov v danej problematike. Cenu získa mesto, ktoré vytvára najlepšie „inovačné prostredie“ spájajúce občanov, verejné organizácie, vysoké školy a podniky. Keďže skoro 70 % obyvateľov Európskej únie dnes žije v mestských oblastiach, sú to práve tieto oblasti, ktoré najviac prispejú k Európe s lepším inovačným prostredím. Mestá budú posudzované nielen na základe doterajších iniciatív a výsledkov, ale aj ich nápadov, ako posilniť vlastnú inovačnú schopnosť v budúcnosti. Ich stratégia by mala byť inovačná - pokiaľ ide o poňatie, postupy a nástroje, inšpirujúca - s cieľom prilákať talenty, finančné prostriedky, investície a podnietiť občanov k aktívnej účasti, integrovaná - s jasným prepojením na ciele stratégie Európa 2020 (http://ec.europa.eu/europe2020), najmä na zabezpečenie inteligentného, udržateľného a inkluzívneho rastu v celej Európe a interaktívna - vytvárajúca inovačnú spoločnosť v rámci vlastného mesta a v spolupráci s inými mestami.
72 Všeobecnou tendenciou súčasnosti je transformovanie miest na inteligentné sústavy, ktoré sú vzájomne prepojené, digitalizované, automaticky riadené a kontrolované. Tento trend sa stáva nevyhnutným na prekonávanie celého radu problémov, ktorým mestá čelia a významne prispieva k výzvam smerujúcim k tvorbe udržateľných miest. Mestá sa stávajú inteligentnejšími v oblasti vzdelávania, zdravotníctva, bezpečnosti, vodných systémov a dopravy, ako aj samotnej komunikácie. Vďaka súčasnému pokroku informačno‑komunikačných technológií a ďalších high‑tech odvetví, možno do existujúcich infraštruktúr miest včleniť pridanú inteligenciu, resp. vytvoriť nové komplexné inteligentné systémy pôsobiace v tých najrozmanitejších oblastiach. Vďaka tomu, sme schopní digitalizovať a prepojiť implementované systémy takým spôsobom, aby dokázali pochopiť, analyzovať a integrovať údaje a inteligentne reagovať na lokálne požiadavky. Pravdepodobne najčastejšie sa s indikátormi trvalo udržateľného rozvoja, resp. života narába na komunálnej úrovni. Návrh environmentálnych indikátorov trvalo udržateľného rozvoja pre slovenské mestá možno nájsť v 8. Otázky spojené s udržateľnosťou miest sa stávajú významným fenoménom 21. storočia.
Huba, M.: Stav rozpracovanosti problemati‑ ky indikátorov trvalo udržateľného rozvoja. Geografický časopis, 53, 1, 2001, 75-93. 8
Inovatívne mestá sa vyznačujú kvalitatívnou transformáciou dopravných systémov, nasadzovaním inteligentných predikčných a regulačných mechanizmov, ktoré majú pomôcť znížiť premávku, rozptýliť jej koncentrovanosť a tým aj obmedziť znečistenie. Inteligentnejšia policajná ochrana a záchranné služby používajú analýzu údajov, funkcie rádiového a video monitorovania na posilnenie boja so zločinom a koordináciu pohotovostných jednotiek pri katastrofických situáciách a živelných pohromách rôzneho typu. V súčasnosti sa vo svete prejavuje snaha o zásadné inovácie v stavebníctve a architektúre. Objekty ako aj nosné konštrukcie v pozemnom i mostnom staviteľstve sa majú navrhovať a vyrábať s ohľadom na ich cieľové, špecifické úžitkové vlastnosti (Performance‑based design - PBD) a teda plne otvorené prianiu zákazníka 9. Požadované cieľové vlastnosti nosných konštrukcií i materiálov majú byť po celú dobu životnosti vždy nepretržite deklarované, hodnotené a overované, rovnako ako aj ich funkčná spôsobilosť (Performance‑based control - PBC). Tieto trendy
Kmeť, S.: Performance‑ based design. In: Sborník referátů IX. ročníku celostátní kon‑ ference Spolehlivost konstrukcí, Praha, 2008, 109-112. 9
73 nastoľujú nové výzvy.
FEMA: Recommended seismic design crite‑ ria for new steel moment‑frame building. US Federal Emergency Management Agency, FEMA 350, 2000. 10
Základné princípy PBD v USA pochádzajú z oblastí navrhovania na účinky požiaru a zemetrasenia. Výsledkom rozsiahleho výskumu sponzorovaného Federálnou agentúrou pre riadenie v núdzových situáciách (US Federal Emergency Management Agency - FEMA) ako následok dvoch ničivých zemetrasení, ktoré postihli Kaliforniu v ostatných dvadsiatichpiatich rokoch (zemetrasenie Loma Prieta v roku 1989 a zemetrasenie Northbridge v roku 1994) bol vznik dokumentu, ktorý poskytuje odporúčania pre navrhovanie nových oceľových rámových sústav budov vystavených pôsobeniu seizmických účinkov v zmysle PBD 10. Cieľové úžitkové vlastnosti (performance objectives) sú špecifikované vo vymedzení úrovní úžitkových vlastností (performance levels) nosnej konštrukcie objektu. Rozlišuje sa úroveň úžitkových vlastností pre: 1. prevenciu proti kolapsu (2% riziko prekročenia za 50 rokov) a pre 2. bezprostredné používanie po častých zemetraseniach (50% riziko prekročenia za 50 rokov) Na progresívne požiadavky doby reagujú významné centrá teoretického a experimentálneho výskumu. V súčasnosti prudko akceleruje výskum inteligentných nosných systémov. Inteligentná nosná konštrukcia s aktívnym monitorovacím a riadiacim zariadením a výpočtovým kontrolným modelom je charakterizovaná schopnosťami: 1. kontinuálne monitorovať a vyhodnocovať relevantné veličiny charakterizujúce aktuálny stav a správanie konštrukcie, 2. aktivizovať akčné prvky za účelom prispôsobenia stavu napätosti a geometrie požadovanej miere spoľahlivosti a zachovania funkčnosti, z hľadiska kritérií zodpovedajúcich medzných stavov, 3. udržiavania požadovanej miery spoľahlivosti s priamou väzbou na funkciu medzného stavu a riadenie medzného pôsobenia v čase, 4. zaznamenávať znalosti (zaťaženie verzus účinky) a učiť sa z nich (aplikácia pri následných rozhodovacích a riadiacich procesoch)
74 3 Mesto ako inteligentný adaptívny systém Výskum aktívnych regulovateľných nosných systémov, s riadeným prispôsobením stavu napätosti a tvaru prostredníctvom akčných prvkov (preladenie konštrukcie do bezpečnej oblasti mimomedzného pôsobenia), na základe kontinuálneho monitoringu, kontroly funkčnosti a verifikácie definovanej miery spoľahlivosti, je nevyhnutnou požiadavkou pre vývoj inteligentných nosných konštrukcií. Integrovaný návrh inteligentných nosných konštrukcií je založený na synergickej kombinácii a rozvoji nasledujúcich oblastí: 1. vývoj novodobých racionálnych nosných systémov z progresívnych materiálov, s možnosťou situovania akčných prvkov, 2. tvorba sofistikovaných nelineárnych časovo‑závislých transformačných výpočtových modelov a formulácia adekvátnych konštitutívnych výrazov a rovníc, charakterizujúcich relevantné vlastnosti materiálov, 3. vývoj pravdepodobnostných prístupov pre overovanie spoľahlivosti systémov, založených na simulačných metódach typu Monte Carlo, 4. tvorba regulačných, riadiacich a kontrolných metód, a v neposlednom rade 5. podpora aplikáciou metód umelej inteligencie Pokúsme sa ich naznačiť a stručne popísať v kontexte pomerne univerzálnej analógie mesta s inteligentným adaptívnym systémom a jeho vlastnosťami. Inteligentný adaptívny model mesta predstavuje systém, ktorý kontinuálne vyhodnocuje informácie z vonkajšieho a vnútorného prostredia, narába so spätnou väzbou, učí sa z nej a na základe analýz a poznania predchádzajúcich stavov dokáže predikovať svoj budúci vývoj. Spoľahlivosť takéhoto systému je podmienená schopnosťou realisticky vyhodnotiť vplyvy všetkých relevantných premenných, ktoré majú na jeho kontrolu, stanovenie a správne vyhodnotenie aktuálneho stavu a riadenie dominantný vplyv. Položme si však otázku či je možné štandardizovať popri definovaných premenných súvisiacich s prírodnými a klimatickými, architektonickými, stavebno‑technickými, zaťažovacími, lokalizačnými a inými viac‑menej merateľnými a matematicky popísateľnými vplyvmi aj obrovské spektrum výrazne stochastických individuálnych personálnych a spoločenských procesov. Ak adaptívny systém, teda mesto, nedovoľuje vystihnúť a tým aj kontrolovať všetky potrebné premenné, môže sa stať nespoľahlivým
O b r á z o k 2 : Ty p y t e n s e g r i t y s ú s t a v vytvorených zo základných modulov pozostávajúcich zo 4 tlačených prútov a 16 ťahaných vlákien: (hore) tensegrity nosník a (dole) tensegrity doska
75 a nestabilným s výrazne bifurkačnými vlastnosťami.
Platko, P. : Teoretická a experimentálna analýza tensegrity konštrukcií. Doktorandská dizertačná práca. Technická univerzita v Košiciach, 2011. 11
Motro, R. : Tensegrity structural systems for future. Hermes ed. Penton Science, United Kingdom, 2003. 12
Zhang, L., Maurin, B., Motro, R. : Form ‑finding of nonregular tensegrity systems. Journal of Structural Engineering. Vol. 132, No. 9, 2006, 1435-1440. 13
3.1 Inteligentné tensegrity systémy Vývoj smeruje k zvýšeniu hospodárnosti konštrukcií a k efektívnejšiemu využitiu materiálov pri rastúcich rozpätiach a výškach. K ultraľahkým systémom budúcnosti patria tensegrity konštrukcie, ktoré sa vytvárajú na báze synergie tlačených prútov a ťahaných vlákien (obr. 2) 11. Tieto nosné sústavy sú stabilizované vlastným stavom napätosti. Ťahom namáhané prvky zabezpečujú stabilitu a tuhosť tensegrity sústavy a ich predpínanie generuje napätosť systému. Motro 12 sformuloval nasledujúcu definíciu tensegrity sústav: „Tensegrity predstavuje systém v stabilnom samo‑rovnovážnom stave, ktorý je vytvorený z nespojitej skupiny tlačených prútov umiestnených medzi kontinuom ťahaných prvkov“. Atraktivitu tensegrity systémov umocňuje ich ľahkosť. Transparentnosť a čistota ich silového pôsobenia poskytuje nové zdroje inšpirácie pre architektov a inžinierov. Sú vysoko efektívne, pretože na rozdiel od klasických nosných systémov je potrebné materiál situovať iba v hlavných zaťažovacích smeroch (silových tokoch). Takto sa dosiahne vysoká odolnosť nosného systému pri minimálnej hmotnosti. Hlavnou fázou pri návrhu tensegrity konštrukcie je určenie jej rovnovážnej napäťovej a geometrickej konfigurácie (hľadanie tvaru - form ‑finding). Toto je pomerne dobre rozpracované pri regulárnych (pravidelných) a polo‑regulárnych systémoch. Generovaním zložitých a rozličných neregulárnych tensegrity systémov pomocou numerickej metódy dynamickej relaxácie sa zaoberajú autori v práci 13. Tensegrity systémy sú vhodné pre tvorbu mobilných sústav. Mobilná sústava je typom konštrukcie, pri ktorej sa časť alebo celá konštrukcia môže pohybovať, resp. premiestniť tak, že objekt môže byť počas krátkeho časového intervalu využívaný v otvorenom alebo uzavretom stave.
Obrázok 3:Mobilný membránový systém na Toyota Stadiumv meste Toyota, Japonsko Zdroj: vlastný fotoarchív autora
Viaceré typy tensegrity sústav je možné aplikovať pri mobilných otvárateľných a zatvárateľných konštrukciách, ktoré v ostatnom období zaznamenali vo svete značný vývoj a patria k výrazným reprezentantom novodobých veľkorozponových strešných systémov. Najväčší pokrok vo výskume a realizácii dosiahli v Japonsku (obr. 3). Nachádzajú využitie najmä pri športových
76 objektoch, mestských halách, letných kinách a pod. Konštrukcia je obyčajne rozdelená na niekoľko častí, ktoré pozostávajú z fixných a mobilných segmentov. Každý zo segmentov tvorí nezávislú samostatnú konštrukciu a musí byť navrhnutý tak, aby zabezpečoval spoľahlivý prenos požadovaných síl pri zvolenom type pohybu. Na rozdiel od fixných častí, mobilné segmenty sú charakterizované špeciálnou odozvou vzhľadom na rozdielne zaťažovacie účinky pri jednotlivých stavoch zastrešenia. Objekt môže byť otvorený v ľubovoľnom období a podmienky vnútri konštrukcie budú rovnaké ako vonku a naopak, ak sa objekt zatvorí, chráni interiér a ľudí, ktorí sa v ňom nachádzajú pred klimatickými vplyvmi - dažďom, vetrom, snehom, chladom, teplom a pod., pričom vnútorné osvetlenie závisí od priesvitnosti materiálov a je možné ho rôznymi spôsobmi regulovať. Spôsob otvárania objektu má dominantný význam a ovplyvňuje tvorbu jeho celkovej konštrukčnej sústavy, architektúru, prevádzkovú spoľahlivosť a ďalší komplex inžinierskych činností. Analýza a konštrukčný návrh musí uvažovať s dvoma rozdielnymi objektmi: zatvorená a otvorená konštrukcia. Spoľahlivosť konštrukcie musí byť plne podporená spoľahlivosťou otváracieho a zatváracieho zariadenia. Pri návrhu mobilných systémov medzi určujúce faktory patria: typ otvárania a zatvárania, typ hybného mechanizmu a čas požadovaný na otvorenie a zatvorenie. Kedysi boli úvahy o zastrešení miest nachádzajúcich sa v oblastiach s drsnými klimatickými podmienkami prostredníctvom veľkorozponových sústav. Nebudeme sa musieť o nejaký čas vrátiť k tejto myšlienke a chrániť mestá (a to nie iba tie na ďalekej Sibíri, resp. na Aljaške) pred globálnymi klimatickými zmenami? V prípade, že áno tak ultraľahké mobilné adaptívne tensegrity systémy budú vhodnými adeptmi na toto použitie. Tensegrity sústavy sú motivované a odvodené z biológie 14. Nanoštruktúra pavučinového vlákna predstavuje tensegrity konštrukciu. Prírodný pôvod tensegrity konštrukcií umocňuje potrebu ich výskumu, pretože pavučinové vlákno je na jednotkovú hmotnosť najpevnejším prírodným vláknom. Práce autorov Ingbera15 a Stamenoviča16 zaoberajúce sa výskumom mechanických vlastností, modelovaním a stavbou buniek živých organizmov dokazujú, že tensegrity sú fundamentálnou stavebnou
Skelton, R. E., Helton, W.J., Adhikari, R., Pinaud, J.P., Chan, W.: An introduction to the mechanics of tensegrity structures. Handbook on mechanical systems design, CRC, Boca Raton, 2001, 1-141. 14
Ingber, D.E.: Tensegrity: the architectural ba‑ sis of cellular mechanotransduction. Annual Review of Physiology, Vol. 59, 1997, 573-599. 15
Stamenovič, D.: Effects of cytosceletal pre ‑stress on cell rheological behaviour. Acta Biomatterialia, Vol. 1, No. 3, 2005, 255-262. 16
77
Smith, L.F.C.: From active to intelligent structures. In: Proceedings of the Seventh International Conference on The Application of Artificial Intelligence in Civil and Structural Engineering. B.H.V. Topping (Editor), Civil ‑Comp Press, Stirling, 2003, 1-18. 17
Fest, E., Shea, K., Donner, B., Smith, L.F.C.: Adjustable tensegrity structures. Journal of Structural Engineering, Vol. 129, No. 4, 2003, 515-326. 18
Adam, B., Smith, L.F.C.: An intelligent spatial tensegrity structure. In: Proceedings of The IASS Symposium, Montpellier, 2004, 45-53.
architektúrou života. Bunka je vytvorená z ťahaných mikrovlákien a tlačených mikrorúrok. Aktuálne predpätie ovplyvňuje tuhosť bunky. Dynamicky sa meniaca geometria a topológia vláknových sietí je zložitá, až chaotická a súčasné tensegrické modely nezodpovedajú takýmto konfiguráciám (obr. 4). Preto sa hľadajú také nové metódy, ktoré by umožnili zostrojenie tensegrity konštrukcií so zložitými tvarmi13. Ak sú tensegrity preferovanou stavebnou architektúrou živej prírody, moderné analytické a výpočtové možnosti tensegrít by mohli vytvoriť rovnaké neuveriteľne efektívne tensegrické systémy, vlastné prírodným systémom, ale prenesené a transformované do umelých systémov. Od nano k mega štruktúram. Preto, vývoj vedeckých postupov na vytvorenie inteligentných vláknových a tensegrity konštrukcií s vhodnými materiálovými a geometrickými vlastnosťami a kontrolným systémom, ktoré dokážu regulovať stav napätosti a prispôsobiť sa aktuálnym účinkom rôznych fyzikálnych polí prostredia predstavuje veľkú výzvu.
19
Jaššo, M.: Mesto ako osobnosť. Architektúra, bývanie, stavebníctvo, 2008. 20
Obrázok 4: D ve rozdielne dynamické štruktúry: (hore) mesto a (dole) cytoskeletárny systém eukaryotickej bunky vytvorenej z ťahaných mikrovlákien a tlačených mikrorúrok majú veľa spoločného Zdroj: Wikimedia Commons
Možnosť preladenia inteligentných konštrukcií, bude významnou charakteristikou budúcej generácie nosných systémov 14. Takéto systémy dokážu prispôsobiť svoju geometriu a napätosť a tým zabrániť vzniku medzných stavov. Axiálne namáhané prvky (ťahané a tlačené) poskytujú tvorbu robustnejších modelov a efektívnejších systémov. Pri axiálne namáhaných prvkoch možno očakávať spoľahlivejšie modely v porovnaní s modelmi ohybom namáhaných elementov. Konštrukcie, ktoré možno spoľahlivejšie modelovať, možno aj precíznejšie riadiť a regulovať. Rozdiel medzi aktívnou a inteligentnou konštrukciou charakterizoval Smith17. Inteligentnými tensegritami sa zaoberajú napríklad práce18, 19. 3.2 Transformačné a simulačné modely Jednou z najstarších analógií, ktorá siaha do počiatkov minulého storočia, je Corbusierovská koncepcia a vízia rastu mesta a jeho súčastí ako živého organizmu 20. Bunky a mestá tvoria veľmi zložité nelineárne dynamické systémy, ktoré sú charakterizované osciláciami a meniacimi sa časovo‑priestorovými štruktúrami. Porozumieť a vedieť simulovať samoorganizáciu (v prípade bunky mikrotubulárneho) komplexu týchto zložitých nelineárnych biologických a sociálnych systémov znamená vytvoriť adekvátny model s relevantnými vlastnosťami a fenoménmi. Čo je to dynamický systém? Ak sa niečo nejakým spôsobom mení s plynúcim časom, môžeme to považovať za dynamický systém.
78 Príkladom dynamického systému môže byť cytoskeletárny systém eukaryotickej bunky, Slnečná sústava, svetové počasie, kyvadlo, visutá alebo zavesená konštrukcia, most a určite aj mesto. Mesto je nelineárny dynamický systém. Jeden z najnelineárnejších a najdynamickejších. Vedci a inžinieri sa snažia analyzovať veci v pohybe, aby mohli predpovedať, čo sa s nimi v budúcnosti stane. Snažia sa pochopiť ich vývoj v čase. V podstate to je v súlade s fundamentálnym poslaním vedy, ktorým je predpovedať budúcnosť. V prípade každého dynamického systému jestvujú veličiny, takzvané stavové veličiny, ktoré musíme nevyhnutne poznať, ak chceme predpovedať ako bude systém vyzerať v nasledujúcom okamihu. Riešenie nelineárnych dynamických úloh vyžaduje v zložitejších prípadoch, pri ktorých je nelinearita úlohy významná, simulačný prístup. Aby sme poznali správanie vyšetrovaného systému, musíme jeho vývoj sledovať v čase, čiže uskutočniť jeho simuláciu. Nelineárne dynamické systémy sa správajú veľmi komplikovane, niekedy sa môže zdať, že ich správanie je náhodné (deterministický chaos)21, 22. Aplikácia teórie chaosu umožňuje popísať a predikovať správanie dynamického systému (teda bunky, konštrukcie alebo mesta) v ľubovoľnom čase jeho existencie. Nelineárny dynamický systém je potrebné sledovať v celom jeho exploatačnom režime, pričom je dôležitá spätná väzba z predošlých krokov výpočtu. Harmonickú premennú silu môžu reprezentovať časové funkcie zaťaženia v priebehu jedného roka (v prípade mesta aj zaťaženie ekonomické, myšlienkové…). Takouto simuláciou dosiahneme presnejšie údaje o správaní sa systému, napríklad v priebehu jeho požadovanej životnosti (aktívneho života). Do spresneného výpočtového modelu je možné tiež implementovať aj fyzikálnu nelinearitu, dotvarovanie a splatizovanie prvkov. V prípade mesta môže v sledovaných štruktúrach navyše dochádzať k dotvarovaniu personálnemu, ideovému, vekovému, sociálne diferencovanému, pričom viaceré štruktúry môžu postupne splastizovať, až sa po čase stanú tekutou realitou. Dynamickému systému rozumieme vtedy, keď ku všetkým začiatočným podmienkam vieme nájsť atraktor, na ktorom sa systém usadí (obr. 5). V súčasnosti dokážeme realisticky simulovať aj účinky klimatických vplyvov (napr. vetra) na systém a v reálnom čase vyvodiť potrebné závery a opatrenia (obr. 6 a 7)24 - 26 Takéto simulácie môžu byť využité pri analýze a predikcii správania sa
Horák, J., Krlín, L., Raidl, A.: Deterministický chaos a jeho fyzikální aplikace. Academia, Praha, 2003. 21
Horák, J., Krlín, L., Raidl, A.: Deterministický chaos a podivná kinetika. Academia, Praha, 2007. 22
Obrázok 5:Výsledky analýzy nelineárnej dy‑ namickej sústavy aplikáciou teórie chaosu: (vľavo) atraktor dynamickej sústavy (fá‑ zový priestor s cyklickou časovou súradnicou) a (vpravo) zodpovedajúci Poincarého rez (x - výchylka, v - rýchlosť) 23 Kmeť, S., Tomko, M., Brda, J.: Analýza odozvy lanovej sústavy pri vynútenom nelineárnom kmitaní aplikáciou teórie chaosu. In: Zborník príspevkov z VIII. Konferencie so zahraničnou účasťou Staticko‑konštrukčné a stavebno ‑fyzikálne problémy stavebných konštrukcií. 23
ANSYS, Inc. Release documentation of Ansys 11. 0. Southpointe, 275 Technology Drive, Canonsburg, 2005. 24
Kmeť, S., Tomko, M.: Complex nonlinear analysis of a cable roof structure. In: Proceedings of the Tenth International Conference on Computational Structures Technology, Valencia, Spain, Kippen: Civil ‑Comp Press, 2010, 1-21. 25
Tomko, M.: Pravdepodobnostná staticko ‑dynamická nelineárna analýza visutých lanových konštrukcií. C‑Press, Košice, 2010, p. 154, ISBN 978-80-553-0349-9. 26
79 relevantných kritických objektov mesta pred pôsobením extrémnych poveternostných účinkov, ktoré sú vopred očakávané. Z analýz je možné vyvodiť zodpovedajúce konsekvencie. Je potrebné si uvedomiť, že časovo závislé nelineárne sofistikované fyzikálno‑matematické výpočtové modely skutočných dynamických sústav, ako aj analýza ich spoľahlivosti aplikáciou simulačných metód, kladú vysoké nároky na strojový čas (CPU time). Tento nedostatok môže kompenzovať aplikácia metód umelej inteligencie. Spolu s rastúcim potenciálom výpočtovej techniky (High Performance Computing a paralelné systémy) umožňujú získať požadované výsledky v reálnom čase.
Obrázok 6:Model objektu v CFD (Computational Fluid Dynamics) module programu ANSYS 24: prostredie a konštrukcia rozd e l e n á s i e ťo u ko n e č nýc h p r v kov
Obrázok 7:Aerodynamické vlastnosti konštrukcie s hyperbolicko‑parabolickým tvarom: rýchlosti (ms-1) simulovaného vetra (hore) v pozdĺžnom a (dole) priečnom smere Marek , P., Guštar, M., Anagnos, T.: Simulation‑Based Reliability Assessment for Structural Engineers. CRC Press, Inc., Boca Raton, Florida, 1995. 27
Melchers, R. E.: Structural reliability: Analysis and prediction. 2nd edition, Chichester: John Wiley & Sons, 1999. 28
3.3 Pravdepodobnostná analýza spoľahlivosti adaptívnych systémov V súčasnosti pozorujeme prudký rozvoj teórie spoľahlivosti (akýchkoľvek) konštrukcií, ktorý smeruje k uplatňovaniu pravdepodobnostnej metódy druhej úrovne, ako aj k aplikácii metód vyšších úrovní. Zásady overovania spoľahlivosti konštrukcií vychádzajú z princípov medzných stavov a z pravdepodobnostných a štatistických metód, pomocou ktorých sú modelované neistoty zaťažení, odolností a výpočtových modelov. Základným ukazovateľom spoľahlivosti konštrukcií je pravdepodobnosť poruchy Pf alebo index spoľahlivosti β 27, 28. Charakterizujme všeobecný prípad s viacerými základnými premennými veličinami. Parametrami spoľahlivosti konštrukcií sú merateľné fyzikálne veličiny, ktoré sa nazývajú základné premenné (vlastnosti materiálov a konštrukcií, geometrické veličiny, zaťaženia a ich účinky) a obtiažne merateľné, nemerateľné, nepoznané, neurčité a nepredvídateľné veličiny, ktoré zaraďujeme medzi vedľajšie premenné (nedostatočnosť informácií o týchto veličinách sa zohľadňuje voľbou príslušnej hodnoty návrhovej pravdepodobnosti poruchy Pfd). Premenné sú väčšinou náhodnými premennými, charakterizovanými štatistickými funkciami (obr. 8) a často bývajú závislé od času. Konštrukcie môžu byť charakterizované vektorom základných veličín X = {X1,X2.,Xn}, pričom vektor ich realizácie je x = {x1,x2.,xn}. V súčasnosti existuje veľa definícií pojmu mesto. Väčšina z nich ho charakterizuje ako komplexný systém architektonicko‑priestorových, spoločensko‑ekonomických a kultúrnych premenných, ktoré sú lokalizované na určitom nezameniteľnom teritóriu20 a dodajme
v duchu Panta rhei, teda Platónovej skrátenej interpretácie výroku antického filozofa Herakleita…a ktoré pôsobia v určitom jednosmernom, ale nevratnom čase.
80
Obmedzenie sa iba na architektonicko‑priestorové premenné veli‑ činy, znamená určité zjednodušenie vo vyšetrovaní spoľahlivosti tohto zložitého systému. Pravdepodobnostná koncepcia hodnotenia spoľahlivosti nosných systémov vedie k pravdepodobnostnému ukazovateľovi miery spoľahlivosti27, 28. Za mieru spoľahlivosti konštrukcie sa považuje návrhová pravdepodobnosť poruchy Pfd, ktorá je závislá od uvažovaného typu poruchy, to znamená od druhu medzného stavu a od predpokladanej životnosti konštrukcie, číselne vyjadrenej návrhovým technickým životom Td. Vo všeobecnosti rezervu spoľahlivosti G v prípade viacerých základných premenných veličín vyjadríme v tvare G=g(X), pričom G = g(X)>0 charakterizuje bezpečnú oblasť vektora X, G = g(X) < 0 nebezpečnú oblasť G = g(X) = 0 a vyjadruje medzu porušenia (funkciu medzného stavu). Pravdepodobnostnú koncepciu hodnotenia spoľahlivosti konštrukcie vyjadruje nasledujúca podmienka (5), v ktorej vypočítanú pravdepodobnosť poruchy Pf porovnávame s predpísanou návrhovou pravdepodobnosťou poruchy Pfd. Obor integrácie, vo vzťahu pre výpočet Pf je definovaný podmienkou G = g (X) < 0 a φx(x) charakterizuje n‑rozmernú funkciu hustoty pravdepodobnosti rozdelenia vektora X. Hodnoty návrhovej pravdepodobnosti poruchy je možné nájsť v rôznych normatívnych predpisoch. Návrhová pravdepodobnosť poruchy Pfd sa určuje rozdielne pre medzné stavy únosnosti a medzné stavy používateľnosti. Doplnkové pravdepodobnosti Ps = 1 - Pf, resp. Ps(t)=1-Pf(t) sú označované termínmi spoľahlivosť, resp. časovo závislá spoľahlivosť. Výpočet Pf je možné uskutočniť prostredníctvom viacerých postupov, ako sú presná analytická metóda (jej použitie je obmedzené na malý počet základných veličín a výnimočné prípady), metódy numerickej integrácie (rovnako sú obmedzené malým počtom základných veličín), približné analytické metódy typu FORM a SORM, resp. metóda momentov, v súčasnosti veľmi rozšírené simulačné metódy, napr. SBRA (autor: profesor Marek27), ktoré sú založené na aplikácii metódy Monte Carlo.
Obrázok 8: Konštrukcia: Štatistické funkcie hustoty a zodpovedajúce distribučné funkcie základných náhodne premenných veličín charakterizujúcich rozptyl relevantných vlastností konštrukcie: (a) Weibullove rozdelenie a (b) až (d) Gaussove rozdelenia 29 Mesto: Koľko takýchto štatistických funkcií by sme potrebovali zostrojiť, aby sme dokázali charakterizovať základné (typické) náhod‑ ne premenné vlastnosti takého zložitého konglomerátu akým je mesto. Máme na mysli jeho živú (obyvatelia) aj neživú tvár (architek‑ túra, infraštruktúra, atď.). Asi nekonečno, ale‑ bo ešte viac. Ale nech sa trápia tvorcovia jeho zjednotenej teórie (pozri Úvodné poznámky) Pf= P (G < 0) = 1 - P(G>0) = 1 - Ps =� φx(x) dx ≤ Pfd g (x)<0
Pf(t) =
Nf(t) N(t)
(5) (6)
K m e ť , S . , To m k o , M . , B r d a , J . : Pravdepodobnostné posúdenie spoľahlivosti sústav na báze visutých ohybovo‑ tuhých prvkov. In: Sborník z konference Spolehlivost konstrukcí: Do třetí dekády rozvoje metody SBRA: 8. ročník celostátní konference se zahraniční účastí, ÚTAM AV ČR, Praha, 2007, 63-72. 29
81 V prípade mesta, v ktorom figuruje obrovský počet premenných, je asi nevyhnutné použiť posledné z uvedených metód. Aplikáciou metódy Monte Carlo možno pravdepodobnosti poruchy Pf(t) v čase t pre celkový počet simulácií N(t) určiť z výrazu (6), kde Nf(t) je počet prípadov ležiacich v čase t v poruchovej oblasti (obr. 9).
Obrázok 9: Príklad znázornenia funkcie spoľahlivosti sústavy stanovenej aplikáciou simulačnej metódy Monte Carlo pri počte 1 000 000 simulácií: (hore) modrá čiara v y m e d z u j e b e z p e č nú a n e b e z p e č nú (znázornená červenou) oblasť pôsobenia a (dole) ruleta ako inšpirácia pre vznik metódy Monte Carlo
Nakazawa, S., Kato, S.: A study on the shape control of space structures by using initial stresses in geometrically non‑linear range. In: Proceedings of the IASS Symposium, Nagoya, 2001, 1-8. 30
Súčasné pravdepodobnostné postupy však musia čeliť určitým nedostatkom, ako sú neistoty pravdepodobnostných modelov základných veličín (štatistické neistoty spôsobené obmedzeným rozsahom údajov), modelové neistoty spôsobené nedostatkami výpočtových modelov a neurčitosti spôsobené nepresnosťami v definícii funkcie medzného stavu. Zvláštnu pozornosť je potrebné venovať problematike časovo závislej spoľahlivosti pri ktorej sa štatistické parametre rozdelení základných veličín menia v závislosti od času (vplyvom dotvarovania, degradačných procesov, korózie a pod.), ako aj spresneniu princípov diferenciácie spoľahlivosti (pozri v prvej časti), ktorá zohľadňuje dôsledky nepriaznivých javov. Riešenia je možné očakávať od intenzívneho rozvoja „rizikového inžinierstva“, ktoré sa snaží doplniť súčasné postupy o stanovenie a hodnotenie rizík a dôsledkov nepriaznivých javov. Výskum smeruje k postupnej eliminácii uvedených nedostatkov a k zavedeniu týchto postupov do bežnej praxe. Rad rokov sa problematikou pravdepodobnostného prístupu k navrhovaniu a posudzovaniu konštrukcií zaoberá medzinárodná komisia JCSS (Joint Committee for Structural Safety - bližšie informácie na www. jcss.ethz.ch). 3.4 Riadenie adaptívnych systémov Autori v 30 rozpracovali teóriu kontroly tvaru a riadenia napätosti geometricky nelineárnych adaptívnych tensegrity systémov, založenú na metóde konečných prvkov (MKP). Riadiace rovnice nelineárnej regulácie sústavy sú vyjadrené pomocou tangenciálnych tuhostných matíc a sú založené na Lagrangeovskej formulácii. Aj mesto pracuje so svojou aktuálnou tuhosťou, resp. silou alebo účinnosťou v danej oblasti. Tuhosť a účinnosť celku je generovaná tuhosťou a účinnosťou jeho komponentov. Práve prostredníctvom ich nasadzovania a vhodnej redistribúcie vieme mesto adaptovať na nové zmenené podmienky rôzneho druhu. Inteligentné adaptívne systémy majú zvláštnu schopnosť pri uskutočňovaní svojich funkcií: snímať, diagnostikovať a spracovať
82 každú zmenu vybraných premenných (deformácia, napätie, amplitúda atď.) v kritických zónach systému a prijať vhodné opatrenie na zachovanie svojej integrity a funkčnosti (obr. 10) 31. Umelé neurónové siete (UNS), fuzzy systémy, evolučné algoritmy, chaotické systémy a iné moderné oblasti tzv. umelej inteligencie zaznamenali v ostatných rokoch nebývalý rozvoj. Tieto techniky nachádzajú svoje uplatnenie v prípadoch, v ktorých sa klasické analytické metódy kvôli nedostatku informácií v tvare vstupných dát alebo rozsiahlej zložitosti ťažko uplatňujú. UNS dominujú v rozpoznávaní okamžitej závislosti zo vzorov vstupne výstupných vzťahov. Tým sa odlišujú od expertných systémov, ktoré dosahujú výborné výsledky v postupnosti logických operácií a fuzzy metód, ktoré sa vyznačujú schopnosťami reprezentovať znalosti. Umelé neurónové siete nachádzajú uplatnenie pri aktívnej kontrole a riadení inteligentných adaptívnych systémov (obr. 10). Umelé neurónové siete sa môžu aplikovať vo funkcii aproximátorov funkčných závislostí charakterizujúcich rôzne vlastnosti prvkov, vo funkcii analyzátorov systémov a vo funkcii prediktorov ich spoľahlivosti32. K výhodám UNS patrí ich schopnosť úspešne riešiť množstvo silne nelineárnych problémov a to v mnohodimenzionálnom priestore, teda pre mesto priamo ideálne. UNS dokáže nachádzať súvislosti v trénovacích dátach a tie reprezentovať pomocou váh, je schopná generalizovať získané poznatky, to znamená správne reagovať i na neznáme vstupy, na ktoré nebola naučená.
Mojdis, M.: Analýza lanových kupol s riadeným pôsobením. Doktorandská dizertačná práca. Technická univerzita v Košiciach, 2011. 31
Hurtado, J.E., Alvarez, D.A.: Neural‑network ‑based reliability analysis: a comparative study. Computers Methods in Applied Mechanics and Engineering, Vol. 191, No. 1-2, 2001, 113-132. 32
V duchu dobrej viery vo vlastné schopnosti však poznamenajme, že koľkí z nás, riadiacich činiteľov rôznych zoskupení, by ocenilo mať v hlave okrem tej vlastnej aj jednu takú umelú (artificial) neurónovú sieť, ktorá by v prípade potreby (teda možno aj v niektorých prípadoch dosť často…) mohla tú vlastnú nahradiť a významne jej pomôcť v rozhodovacom procese. Ale nebuďme pesimistami a nestrašme robotmi, pretože veríme, že na čele miest budú aj naďalej vždy stáť inteligentní a súčasne živí primátori.
Obrázok 10: Model adaptívneho systému s akčným prvkom: (hore) adaptívna lanová kupola a (dole) rekurentná UNS
4 Záver V článku sme sa pokúsili načrtnúť úvahy týkajúce sa mesta a jeho fungovania, ktoré prirodzene prechádzajú k premýšľaniu o povahe reality ako takej a hľadaní možných analógií, súvislostí a z nich vyplývajúcich čiastkových záverov. Nie je teda vôbec prekvapivé, že analógie ako fenomén sveta a jeho skutočností tvoria od začiatku myslenia dôležitý námet pre veľmi široký okruh filozofických úvah. Vzájomné podobnosti a obdoba vlastností, vzťahov a štruktúr, ako aj postupov na ich popis a analýzu sa zdajú byť všadeprítomným prvkom v mnohých vedeckých oblastiach a faktoch, ktoré sme sa pokúsili pomerne nekonzistentne a chaoticky zachytiť, vyjadriť a sformulovať vo vzťahu k tak silnej a dominantnej, ale niekedy až neuveriteľne krehkej inštitúcii akou je mesto so svojimi súčasťami. Pritom sme si jasne vedomí pocitu možnej nedokonalosti.
Mesto a vzdelรกvanie
Marián Kireš Narodil sa v roku 1969 v Medzilaborciach a prvé roky života strávil v krásnom rusínskom prostredí dedinky Valentovce, vedený k všetkým druhom manuálnych činností, podnecovaný k snívaniu ale aj k filozofickým diskusiám so starým otcom a rovesníkmi. Nespočetnosť otázok typu „prečo“ dlhodobo pretrvávala a boli kľúčovými pre oblasti jeho záujmu. Postupne sa jasne vyfarbovala schopnosť pochopené sprostredkovávať ďalším, nepochopené skúmať a nejasné rozjasňovať, čo sa stalo motívom pre ďalšie štúdium. Po absolvovaní kvalitného gymnaziálneho štúdia na Gymnáziu arm. gen. L.-Svobodu v Humennom (hrdý názov nesie právom dodnes), pokračoval v štúdiu učiteľstva matematiky a fyziky na Prírodovedeckej fakulte UPJŠ v Košiciach. A tu začína silná citová väzba na mesto Košice, ktoré sa veľmi rýchlo stalo jeho domovom. Vďaka turistickému oddielu Slávia UPJŠ sa víkendové návraty do rodičovského mesta Humenné stávali zriedkavosťou a spoznaním životnej partnerky Beáty, vychovávaním dvoch detí Katky a Jakuba, zapúšťa hlbšie korene v meste Košice, kde nateraz žije a pôsobí už 26 rokov. Profesne sa ako vysokoškolský pedagóg venuje príprave budúcich učiteľov fyziky, celoživotnému vzdelávaniu učiteľov, práci s talentovanou mládežou a popularizácii prírodovedného vzdelávania. Vďaka zapojeniu sa do viacerých medzinárodných projektov a podujatí v pozícii národného koordinátora, sa Košice pre mnohých zahraničných partnerov stávajú symbolom Slovenska :-).
86 Čo je vzdelávanie? Každodenne vďaka našim zmyslom prijímame zo svojho okolia množstvo rozmanitých podnetov. Sledujeme vyfarbenú oblohu pri západe Slnka, padajúce kvapky dažďa, zrkadlenie v stojacej vode (Obr. 1), započúvame sa do hudobných melódií, či šumu lesa, vnímame širokú škálu vôní, užívame si známe ale aj exotické chute a svojim hmatom rozlišujeme drsnosť, tvrdosť a tvary predmetov okolo nás. Mnohostrannosť podnetov a ich mnohonásobné opakovanie cibria náš mozog pri ich spracovávaní. V mozgu si tak postupne vytvárame vlastný informačný systém. Prostredie, v ktorom sa vyskytujeme, tak výrazne podmieňuje množstvo a kvalitu podnetov spracovávaných našimi zmyslami. Schopnosť pozorovať veci okolo seba, pripisovať im význam, byť všímavý k detailom, je považovaná za základnú úroveň poznávania. Priradzovaním pojmov slovne opisujeme predmety a deje v snahe čo najnázornejšie vystihnúť ich podstatu. V našej mysli sa snažíme spájať pojmy s ich častokrát ukrytým významom a zapamätať si vytvorené prepojenia. Ľudia sa navzájom líšia schopnosťou dlhodobého, resp. krátkodobého zapamätávania si informácií. Tá je evidentne zvýšená v prípade emotívneho zážitku spojeného s pozorovaním, s pocitom jedinečnosti a prekvapivosti. Podnetné prostredie je zdrojom mnohých jedinečných zážitkov evokujúcich naše myšlienkové pochody. Citovo emotívnym prežívaním pozorovania, spojeným s viacnásobným opakovaním, pripomínaním, fixáciou je možné zdokonaliť schopnosť zapamätať si potrebné údaje. Zvyšovaním pamäťovej záťaže mozog postupne spravidla zvyšuje svoju kapacitu zapamätávania. Pre človeka je prirodzené zamýšľať sa nad podnetmi z okolia, hľadať medzi nimi súvislosti, objasňovať ich príčinu a predikovať následky. Práve snaha o hlbšie porozumenie podstaty vecí a dejov okolo nás, je hybnou silou poznávacieho procesu, pri ktorom sa už cieľavedome sústreďujeme na vybrané skutočnosti z nášho okolia. Snažíme sa porozumieť podstate nášho okolia (Obr. 2), dejov prebiehajúcich v ňom. Z informácií, faktov, údajov sa postupne stávajú vedomosti. Vedomosť je osvojený poznatok, s ktorým sme sa vnútorné stotožnili, porozumeli sme jeho významu a funkčne ho zaradili do nášho vnútorného informačného systému.
Obrázok 2: Ako si dokážu snehové zábrany poradiť s takouto snehovou masou?
87
http://www.oecd.org/edu/skills‑beyond ‑school/definitionandselectionofcompeten‑ ciesdeseco.htm 1
Rychen D.S. & Salganik L.H. (Eds.) (2003): Key Competencies for a Successful Life and a Well‑ Functioning Society, Göttingen: Hogrefe & Huber Publishers. 2
Ľudská zvedavosť a prirodzená túžba po informáciách, snaha o hľadanie odpovedí na nespočetné otázky, označovaná ako vzdelávacia potreba, nás nabáda k systematickému rozširovaniu vedomostí. Práca s informáciami, ich vyhľadávanie, spracovanie, využívanie pre konkrétny účel, prezentovanie, si vyžadujú celý rad zručností, spôsobilostí, dnes aktuálne označovaných kompetencie. Organizácia pre hospodársku spoluprácu a rozvoj OECD v rámci projektu Definition and Selection of Competencies1 (DeSeCo) už v roku 2003 definovala kľúčové kompetencie nevyhnutné pre úspešný život a dobre fungujúcu spoločnosť 2. Proces získavania poznatkov a ich osvojovania do podoby vedomostí, spolu so snahou o získavanie a rozširovanie celého radu kompetencií, nazývame vzdelávanie. Zrejme každému z nás je najbližšie tzv. informálne vzdelávanie, ktoré realizujeme spontánne, pri diskusiách s rovesníkmi alebo známymi, čítaní, sledovaní informačných kanálov (internet, TV, rádio, tlač), alebo aj na základe vlastnej, samostatnej poznávacej činnosti. Jeho výsledkom môže byť prevažne široko zameraný súbor vedomostí, v niektorých témach, podľa miery záujmu, aj s hlbšími súvislosťami. Prirodzeným regulátorom informálneho vzdelávania je náš vlastný záujem, vnútorná motivácia. Častokrát práve hlbší záujem o vybranú oblasť, dosiahnuté porozumenie (vnútorne chápané ako úspech) nás privádzajú k organizovanému poznávaciemu procesu, avšak označovanému ako neformálne vzdelávanie. Ide o vzdelávacie aktivity v rámci záujmových združení, voľnočasových aktivít skupín záujemcov, alebo aj o individuálne, avšak organizované vzdelávanie.
Obrázok 3: Prostredie školskej triedy je typickým znakom formálneho vzdelávania
Každá spoločnosť sa snaží o vytvorenie uceleného systému vzdelávania, ktorý by uspokojoval túžbu po vzdelávaní rozmanitých jednotlivcov a zároveň dokázal pripravovať absolventov schopných uplatnenia na trhu práce. Nakoľko je nutné rozumne spracovať systém vzdelávania ako z pohľadu obsahu, metód ale aj prostriedkov, tak aj z pohľadu cieľových požiadaviek a merateľných výstupov, do navzájom nadväzujúcich stupňov avšak s rôznymi alternatívami vzdelávania, ide o formálne striktne definovaný systém. Hovoríme preto o formálnom vzdelávaní. Všetky tri druhy vzdelávania sú podmienené aktuálnym stavom
88 spoločnosti, úrovňou, záberom a dostupnosťou informácií, ale aj potrebami trhu práce a postavením vzdelanosti v spoločnosti. V ostatnom čase s výrazným nástupom digitálnych technológií a ich širokým využívaním v profesnom a osobnom živote každého z nás nastávajú v spoločnosti aj výrazné zmeny v oblasti vzdelávania. Informačná spoločnosť a zmeny vo vzdelávaní Široká dostupnosť dynamicky sa meniacich informácií v elektronickej forme kladie zvýšené nároky na schopnosti vyhľadávania, triedenia, kritického výberu, spracovania a použitia informácií na nový účel. Do úzadia sa dostáva schopnosť pamätať si obrovské množstvo údajov, encyklopedicky ich usporadúvať a vedieť ich memorovať. S narastajúcim objemom reálne dostupných vedeckých poznatkov, sa čoraz viac vyžaduje dôkladné pochopenie podstaty kľúčových pojmov a javov a najmä schopnosť využívania vedomostí pri riešení nových úloh. Internet a digitálne médiá sa stali dominantným zdrojom informácií, spracovanie ktorých svojou názornosťou a interaktivitou umožňuje sprístupňovanie aj pomerne náročných významov širokej verejnosti. Fenoménom sa stáva, že samotný informačný zdroj aktívne vstupuje do procesu vyhľadávania informácií, usmerňuje prijímateľa a dokáže ho nasmerovať vopred určeným smerom. Synonymom aktuálnosti sa stáva pojem „on‑line“ a s univerzálnosťou využívania informácií v digitálnom formáte výrazne narástla aj požiadavka na digitálnu gramotnosť 3 prijímateľa. Informačná spoločnosť funguje na exaktnosti, presne vymedzených pojmoch, definovaných reláciách. Nie je jednoduché v takto technicky definovanom priestore vytvárať nové produkty, presadzovať inovatívne postupy. Narastá dopyt po tvorivosti, schopnosti riešiť nové problémy, tímovej spolupráci ale aj individuálnom prístupe, schopnosti aktívne využívať získané informácie. Špecifické potreby prípravy mládeže na uplatnenie v informačnej spoločnosti výraznou mierou vplývajú na vzdelávací proces. Z pohľadu vzdelávania sa špecifikom stáva rastúci podiel a význam informálneho vzdelávania, ktorým je podporované najmä rozví janie prvotných poznatkov (konceptov). Zvyšujúca sa náročnosť pochopenia moderných poznatkov a najmä ich obrovský rozsah
https://ec.europa.eu/digital‑ agenda/en/ our‑ goals/pillar‑ vi‑ enhancing‑ digital ‑literacy‑skills‑and‑inclusion. 3
89
Obrázok 4: Bádateľsky orientovaná výučba fyziky na základnej škole Linn, M., C., Davis, E., A. Eylon, B.,S. (2004). The scaffolded knowledge integration framework for instruction, Internet environ‑ ments for science education, Mahwah, NJ: Erlbaum Associates, 47-72 4
upriamujú pozornosť a kladú dôraz na pochopenie podstaty kľúčových pojmov a javov a ich tvorivé využívanie. Aktívna práca žiaka sa stáva základným atribútom vzdelávania zameranom na vytváranie významov a konceptuálne chápanie pojmov a javov. V prírodovednom vzdelávaní sa ako jeden z úspešných vyučovacích prístupov ukazuje bádateľsky orientovaná výučba (Obr. 4). Bádanie z pohľadu žiaka predstavuje zámerný proces spojený s rozpoznaním problému, návrhom vhodných experimentov a posúdením alt. možností, plánovaním postupu skúmania, tvorbou hypotéz a ich overovaním, vyhľadávaním informácií, tvorbou modelov, diskusiou so spolužiakmi a formulovaním logických argumentov4. Principiálnom zmenou je zmena v postavení vzdelávacieho obsahu, ktorý sa stáva prostriedkom k získavaniu kompetencií. Aktuálnym cieľom vzdelávania je schopnosť jedinca neustále sa učiť, prijímať nové informácie a rozširovať svoje vedomosti a zručnosti v rámci celoživotného vzdelávania. V silnej konkurencii prírodovedných a humanitných disciplín, širokej dostupnosti informácií a atraktívnych foriem vzdelávania je nevyhnutné formovanie pozitívneho vzťahu k vede, vedeckým poznatkom, vzdelanosti a tvorivosti. Digitálne technológie a vzdelávanie Moderné digitálne technológie naplno využívané pri každodennej komunikácii, šírení a zdieľaní informácií, zábave, reklame našli svoje zmysluplné využitie aj v školskom vzdelávacom prostredí. Ako jedna z kľúčových predností, využívaná vo vzdelávaní, je interaktivita digitálnych technológií. Nemáme však na mysli len odozvu na podnety žiaka, spätnú väzbu, ale predovšetkým prepojenie technológie na viacúrovňový systém informácií, vzdelávacích aktivít, hypertextovo štruktúrovaný výučbový materiál s odborne pripravenými vyučovacími metódami. Multimediálne výučbové prostredia zvyšujúce názornosť, podporujúce predstavivosť, motivujúce k poznávaniu kladú jednoznačne dôraz na vlastnú poznávaciu činnosť žiaka, pri ktorej dochádza k principiálnej zmene v postavení učiteľa. Učiteľ („digitálny“, moderný, inovatívny) sa stáva iniciátorom ale hlavne usmerňovateľom vzdelávania, radcom ale hlavne spolutvorcom záverov, hodnotiteľom výsledkov ale hlavne podnecovačom k lepšiemu výkonu žiaka.
Obrázok 5: Počítačom podporované meranie
Rýchlosť spracovania informácií a ich dostupnosť, presnosť zís-
90 kaných údajov, možnosť ich analýzy, okamžitá spätná väzba, sledovanie meraných údajov počas merania, spravidla mnohonásobné opakovanie meraní a názorná prezentácia výsledkov, sa stali charakteristickými črtami počítačom podporovaných meraní, využívaných najmä vo výučbe prírodovedných disciplín. Počítač s nainštalovaným ovládacím softvérom sa spolu s analógovo ‑digitálnym prevodníkom a senzormi stáva školským digitálnym meracím systémom. Jeho využitie má opodstatnenie ako z pohľadu rozvíjania digitálnych kompetencií žiakov, tak hlavne výraznou mierou prispieva k aktívnemu poznávaniu, je nevyhnutnou súčasťou bádateľsky orientovanej výučby a podporuje rozvíjanie vedeckej gramotnosti žiakov. Popri samotnom meraní prostredia pre počítačom podporované meranie umožňujú matematicky modelovať procesy, vytvárať simulácie dejov a na základe videoanalýzy pripravených videonahrávok spracovávať informácie. Videoanalýza prináša do tried realitu z praxe zachytenú pomocou videonahrávky, žiaci analyzujú a skúmajú reálne deje, čím sa výrazne podporuje prepojenie teoretických poznatkov s praktickými skúsenosťami. Školská trieda - prostredie podporujúce aktívne vzdelávanie Žiaci trávia v triedach a školských laviciach niekoľko hodín denne, päť dní v týždni a takmer desať mesiacov v kalendárnom roku. Pracovný priestor aký im škola poskytne, priamo predurčuje druh vzdelávacích aktivít, môže výrazne ovplyvniť ich vyučovacie výkony, sústredenosť na vyučovaní, ale aj bezpečnosť a hygienu práce. Vybavenie a usporiadanie školského nábytku v triede či laboratóriu, musí byť zvolené primerane k účelu a vyučovacím metódam využívaným na hodinách. Nateraz pretrvávajúce umiestnenie tabule a učiteľovej katedry vpredu, s radmi lavíc orientovanými smerom k čelu miestnosti, podporujú dominantné postavenie učiteľa a centrálne riadenej poznávacej činnosti. Usporiadanie miestnosti by však malo podporovať aktívnu prácu žiakov v malých skupinách, rovesnícku diskusiu, bádateľsky orientovanú výučbu, výmenu získaných informácií. Medzi základné požiadavky kladené na ergonomické usporiadanie školského vybavenia považujeme5: • dostatočné osvetlenie pracovných priestorov predovšetkým denným rozptylovým svetlo, možnosť doplnkového umelého
Obrázok 6: Usporiadanie učebne pre skupinovú prácu
Kireš, M. et al. (2010). Moderná didaktická technika v práci učiteľa: učebný materiálmodul 2, Košice, pre ÚIPŠ vydala Elfa, s. r. o. Košice, ISBN 9788080861353 5
91 osvetlenia a pohotového zatemnenia miestnosti, • protišmyková podlaha, v laboratóriách odolná voči základným chemikáliám, • dobrá viditeľnosť každého žiaka na zobrazovacie plochy, • možnosť priameho pohybu žiaka medzi lavicou a tabuľou, • dostatočný priestor na sedenie a primeraná veľkosť žiackej pracovnej plochy, • operatívny prístup žiaka k učebným pomôckam, • bezpečné únikové cesty k dverám, • esteticky zladený interiér navodzujúci pracovnú atmosféru.
Obrázok 7: Individuálne sedenie žiakov
Ak dbáme na samostatnú prácu žiakov, volíme individuálny prístup, sledujeme výkony každého osobitne, mal by žiacky priestor predstavovať samostatnú jednotku (Obr. 7). Výhodné je, ak sú žiacke jednotky mobilné, čo umožňuje v prípade práce v skupinách ľahko preusporiadať výučbový priestor. Pri experimentálnom charaktere výučby bude nevyhnutné poskytnúť žiakom dostatočný priestor na prípravu a realizáciu školských experimentov, uskladnenie a bezproblémový prístup k pomôckam (Obr. 8). Samozrejmosťou by mala byť možnosť práce s počítačom, počítačom podporované merania, využívanie internetu a prenos získaných údajov na dataprojektor.
Obrázok 8: Školské žiacke experimentálne pracovisko
Vzhľadom na populačný vývoj je možné sledovať niekoľko fenoménov: 1. Široká sieť škôl a školských zariadení vybodovaných do roku 1989 svojimi kapacitami prevyšuje aktuálne potreby dneška. Školy s nízkym počtom žiakov majú ekonomické problémy s pokrytím svojich prevádzkových nákladov. Nevyužitým priestorom je potrebné hľadať nové, doplnkové poslanie a využiteľnosť. 2. Zastaralé školské budovy vyžadujú nemalé investície do rekonštrukcie, pričom dlhodobo poddimenzované školstvo dokáže len v prípade krízových stavov riešiť najnevyhnutnejšie opravy. Tak sa v tom lepšom prípade škola dočká postupnej výmeny okien, rekonštrukcie kotolne, zateplenia fasád, či opravy víchrom strhnutej strechy. 3. Obrovské sídliská, kedysi plné školopovinných detí, dnes postupne zvyšujú vekový priemer svojich obyvateľov. Zo žiakov základných škôl sa stali stredoškoláci, každodenne húfne migrujúci za vzdelávaním do centra mesta, pričom budovy základných škôl
92 na sídliskách sú poloprázdne. 4. Redukciou siete školských zariadení ostávajú prázdne budovy napospas poveternostným vplyvom, vandalom a menia sa postupne na ruiny. 5. Rekonštrukcie historických budov škôl sú finančne príliš náročné (vzhľadom na požiadavky pamiatkarov) a ich výsledkom je síce obnovený, avšak archaický vzdelávací priestor. Moderné vzdelávanie si žiada moderný priestor. Mal som možnosť navštíviť viacero stredných škôl z Rakúsku, Holandsku a Dánsku. Asi najviac podnetov vo mne zanechalo gymnázium v Kodani (Obr. 9). Jeho moderná budova pojme cez 1000 študentov. Disponuje moderne navrhnutými laboratóriami s prípravovňami, kde laboranti každodenne pomáhajú vyučujúcim s prípravou experimentov. Seminárne miestnosti majú valcový tvar pričom steny miestnosti je možné takmer po celej dĺžke odsúvať. Z uzavretého priestoru sa tak veľmi ľahko vytvára súčasť širšieho auditória. Na chodbám sú priestranné boxy, využívané buď na relax alebo na vytvorenie neformálnej atmosféry počas seminárov. Odkladacie priestory pre pomôcky a osobné veci žiakov sú dostupné na každom poschodí. Počítačové vybavenie je dostupné ako v triedach, tak aj na chodbách. Jeho usporiadanie priam láka ku komunikácii, riešeniu zadaní, bezproblémová je tlač, kopírovanie a archivácia dokumentov. Ako nám povedal principál gymnázia, okrem toaliet sa vyučuje všade. Kedy sa na Slovensku dočkáme výstavby priestorov funkčne zodpovedajúcich aktuálnym trendom vo vzdelávaní? Mesto, vzdelávanie a aktívny život mládeže Súčasťou vzdelávacieho priestoru však nie je len škola ako inštitúcia, ale aj zariadenia pre voľnočasové aktivity, prácu záujmových útvarov, šport a rekreáciu, kultúrne a spoločenské podujatia. Pozrime sa na žiaka ako občana mesta, občana so svojimi potrebami ale aj prínosom pre mesto. Na školské vzdelávanie úzko nadväzujú mimoškolské aktivity, buď priamo organizované školou, ale zastrešované centrami voľného času, základnými umeleckými školami alebo aj privátnym sektorom. Vytvárajú priestor pre neformálne vzdelávanie, uspokojujú potreby jednotlivcov a prispievajú k sebarealizácii ale
Obrázok 9: Interiér modernej strednej školy, Kodaň
93 aj zvyšovaniu odborných spôsobilostí mládeže. Ich široká ponuka, dostupnosť a kvalita poskytovaných služieb môžu cez dosiahnuté úspechy frekventantov, častokrát zohrávať výraznú úlohy pri zviditeľňovaní mesta, regiónu alebo ja Slovenska. Prirodzenou súčasťou väčších sídel, ktoré majú bohatú tradíciu, je pripomínanie si historických medzníkov, významných rodákov a ich prínosu, ale aj bohatých zdrojov pre inšpiráciu súčasnej generácie prostredníctvom siete múzeí, expozícií, výstav, pamiatkovo chránených objektov. Odkazmi minulosti sa snažia oslovovať najmä mladú generáciu, ktorej postoje a hodnoty je potrebné formovať aj pomocou odkazov našich predkov. Expozície technického múzea sú častým cieľom školských poznávacích exkurzií, čím sa sleduje najmä prepojenie teoretických poznatkov s praxou. 6
http://www.cite‑sciences.fr
7
http://www.universeum.se
8
http://www.sciencemuseum.org.uk
9
www.aec.at
10
http://www.csopa.hu/
Obrázok 10: Budova SteelPARK Košice
11
www.steelpark.sk
Modernou formou propagácie výsledkov vedy, techniky, umu súčasnej generácie sú interaktívne vedecké centrá. Ich primárnou úlohou je popularizácia výsledkov vedy a techniky, budovanie pozitívneho vzťahu k vzdelávaniu a získaným vedomostiam a zručnostiam. Mnohé európske metropoly ako Paríž6, Göteborg7, Londýn 8, Linz 9, Budapešť 10, ponúkajú širokej verejnosti (bez ohľadu na vek) prostredníctvom centier vedy, exploratórií, zábavno‑vedeckých parkov, interaktívne exponáty zamerané na poznávanie zákonov prírody, princípov zariadení, či nevšedných prejavov vlastností látok. Otcom myšlienky vytvoriť v Košiciach kreatívnu fabriku, bol prezident košickej oceliarne George F. Babcoke. U. S. Steel Košice sa stal iniciátorom a koordinátorom rozsiahlych prác na projekte SteelPARK, do ktorého naplnenia partnersky vstúpili U. S. Steel Košice, mesto Košice, Technická univerzita v Košiciach, Univerzita Pavla Jozefa Šafárika v Košiciach a Slovenská akadémia vied. Kreatívna fabrika SteelPARK11 sa postupne rodila ako výrazná súčasť Kulturparku, v rámci aktivít spojených s EHMK 2013. Názorným, pútavým a efektným spôsobom sú prezentované ako jednoduché tak aj pomerne náročné fyzikálne, chemické či biologické javy. Návštevníci všetkých vekových kategórií majú možnosť pomocou interaktívnych exponátov samostatne objavovať krásu vedy. Stručné opisy exponátov sú dopĺňané výkladom študentov, ktorí asistujú v priebehu návštevy zariadenia. Odborné prednášky
94 spolu s demonštračnými experimentami na vybrané témy zasvätia návštevníkov ešte hlbšie do tajov vedy. Záver Vzdelávanie je zrejme jediná oblasť ľudskej činnosti, pri ktorej takmer každý absolvent má pocit, že je odborníkom na riešenie jej problémov. Ide však o veľmi rozsiahly systém, s množstvom špecifík a dynamicky sa meniacich podmienok, cieľov a nástrojov. Systém, v ktorom sa budujú vedomosti, zručnosti a formujú ľudské postoje. Jeho skutočné výsledky sú žiaľ merateľné až s odstupom dlhšieho časového obdobia a návratnosť vynaložených finančných prostriedkov je nevyčísliteľná.
Obrázok 11: Ako putuje svetlo, exponát SteelPARK
Krรกtke zamyslenie sa nad vizualizรกciou vizual - re:vizual
Pavol Pekarčík sa narodil v roku 1972 v Spišskej Sobote. Mladé letá strávil v Tatrách. Časy štúdií zase na Vysokej Škole Múzických umení v Bratislave na katedre dokumentárnej tvorby. Tak intenzívnejšie začal žiť v Košiciach asi od roku 2005 - 7. Držiac sa hesla - „radšej v Košiciach ako v Bratislave“, ktoré asi pramení zo záľuby zachytávania zvyškov východoslovenskej autenticity. Toto heslo zároveň odhaľuje jeho nechuť zdržiavať sa v rozsiahlejších urbánnych celkoch. Existuje ako dokumentarista mapujúci rozsah spoločenských javov sia‑ hajúci od terorizmu po rómske osady. Baví ho pozorovanie a analyzovanie reality ako aj vytváranie nástrojov slúžiacich na jej lepšie pochopenie.
98 Asi najzaujímavejším aspektom atraktivity akéhokoľvek priestoru či už mesta, alebo regiónu, je jeho vitalita. K tejto vlastnosti sa nedá dopracovať zmenšovaním, či zrýchľovaním procesorov alebo vybetónovaním určitej plochy. Túto vlastnosť do priestoru donášajú ľudia. Prečo teda re:vizual. Chcel by som v tomto krátkom článku spojiť „vitalitu priestoru“ s ňou úzko súvisiacimi sociálnymi inováciami a vizualizáciou. Východiskový stav /stručne/: Žijeme na periférii Európy. Všetky progresívne prvky nech sa už týkajú čohokoľvek sa k nám dostávajú s opozdením niekoľkých rokov až desaťročí. Budem sa trochu venovať aj mojím obľúbeným formálnym /byrokraticky riadeným/organizáciám1. Dá sa iba súhlasiť ako s mimoriadnym vhľadom píše známy český sociológ Ján Keller2:“Závažným problémom formálnych organizácií je fakt, že často práve opatrenia, zavedené s cieľom zvýšiť účinnosť organizácie, navodzujú stav, ktorý túto činnosť tlmí alebo ju priam odvádza od stanovených cieľov. Byrokracia býva často vedľajším paradoxným produktom snáh, ktorých cieľom bola optimalizácia a racionalizácia.“ A keďže píšem z periférie periférnej Európy tak by som tento východiskový časopriestor prirovnal k atmosfére kontinentálnych raňajok penziónu Mach v Smolníku, z ktorého počasie ošľaháva posledné zbytky omietky.3 „Nie je dôležité na čo sa pozeráte, ale čo vidíte.“4
U väčšiny obyvateľstva - teda u tej väčšiny ktorá sa stretla s úradom akéhokoľvek typu na Slovensku vyvoláva slovo byrokracia rozporné názory. Pre jedných je to vzor najvyššej miery racionality pre druhých ohrozenie. Skúsme sa ale na to pozrieť nezakaleným zrakom. 1
Jan Keller: Sociologie byrokracie a organizace. Slon, Praha 2001, 4. vydanie 2
mesto Smolník, okres Gelnica, Slovenské rudohorie 3
4
Henry David Thoreau
Výrokom amerického filozofa Thoreaua sa oddelím od príjemne nostalgickej nálady nemeckého osídlenia Spiša a začnem sa konečne venovať prepojeniu vizualizácií a jej „konzumentov“. Rozmýšľam nad tým prečo by sme mali meniť parametre vitality, ktoré tu máme dnes /a sú popísané vo východiskovom stave/, prečo by sme mali radikálne meniť spôsob akým myslíme? Problémom je podľa mňa to, že prestávame byť adaptabilní. Dnes prestávajú stačiť niekoľko desaťročí nezmenené metodické postupy v školstve rovnako ako nepružné systémy riadenia formálnych organizácií so zhruba dvestopäťdesiat5 ročnými vzťahmi nadriadenosti - podriadenosti a tendenciami nerozhodovať ale nechať to na
1745 prvýkrát použitý termín „byrokracia“ Vincentom de Gournay /Francúzsko/ 5
99 nadriadený orgán… Pomaly sme sa dostali k téze zo začiatku, že vitalitu do akéhokoľvek priestoru donášajú ľudia. Možno predchádzajúce riadky naznačili, že nie nepodstatným parametrom vitality je jej kvalita. Tu by som sa zase vrátil k dvojici výrazov z abstraktu. SOCIÁLNA INOVÁCIA a vizualizácia
Obrázok 1: Pamätník Columbia Zdroj: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Co‑ lumbia_Memorial.JPG Harvard Business School CASE COLLECTION | A P R I L 2 0 0 4 ( R E V I S E D M AY 2 0 1 0 ) Columbia’s Final Mission štúdia porovnávajúca riešenie kríz letov Apolla 13 a raketoplánu Columbia. Štruktúra organizácií sa podľa nej drží jedného z dvoch modelov: „Columbia“ model štandardizova‑ ný - všetko je v ňom podriadené rutinným postupom a systémom aj časové plány a rozpočty a experimentálny model „Apollo,“ kde je každý postup a nový údaj preberaný v atmosfére pripomínajúcej vývojové labo‑ ratórium….Manažéri projektu Columbia sa snažili každý a jeden získaný údaj napasovať tak, aby zapadal do nepružného systému. Týkalo sa to všetkých parametrov. Prispôso‑ bovali sa tak, aby sa dodržal plán…. 6
Parametre existovania /fungovania/ akejkoľvek sociálnej skupiny môžme meniť sociálnou inováciou. Spoločenské „inovácie“ zažívame v našom priestore pomerne často a niekedy aj vo veľkom rozsahu. Zadefinujem však čo znamená pre mňa spoločenská inovácia. Znamená to, že sa systém zmení zo: a) b) c) d)
zavretého na otvorený, zo štandardizovaného na experimentálny,6 z dohadového na podložený a z nezainteresovaného na angažovaný.
a) Zmena zo zavretého systému na otvorený by sa dala charakterizovať napríklad sprístupňovaním dát rôzneho typu. U nás to charakterizuje aktivita štátu na serveri http://data.gov.sk. Dáta sú vonku avšak bez akýchkoľvek vizualizačných nástrojov. Priemerný občan /klient, konzument/ týchto dát od ktorého si sľubujeme aktívnu participáciu na to nemôže zareagovať lebo má iné problémy ako sa po večeroch učiť programovať vizualizáciu výsledkov súťaže „agrofilm“ aby sa vedel zodpovedne vyjadriť, či sú prostriedky alokované ministerstvom pôdohospodárstva a rozvoja vidieka na tento filmový festival minuté správne. b) Potreba zmeny zo štandardizovaného systému riadenia na aspoň v malej miere experimentálny je zjavná z prečítania si CASE STUDY: COLUMBIA FINAL MISSION, ktorú vydala Harvardská business school asi pred desaťročím. Sledujeme v nej prípad dvoch spôsobov riešení krízy. Prvý dopadol slávne a dobre oproti druhému kde celý svet sledoval ako sa raketoplán rozpadol v atmosfére zeme. Po tejto udalosti ostal na Arlingtonskom národnom cintoríne tento pamätníček. Mal by si ho dobre obzrieť každý zástanca rutinných a štandardizovaných postupov.
100 c) Veľa rozhodnutí v rôznych vrstvách riadenia formálnej skupiny sa dnes deje na základe intuitívneho rozhodnutia zodpovednej alebo určenej osoby… častokrát však tieto rozhodnutia bývajú poznačené nedostatkom skúseností, neznalosťou situácie, minimom času na prípravu. Častokrát v poslednej dobe počuť módne výrazy ako sú napríklad „Big Data“…. Problémom je ale, že nielenže nemáme vytvorené nástroje na zbieranie relevantného typu dát čiže neexistujú ale v týchto zemepisných šírkach sa niektoré typy dát ani nevyskytujú v dostatočnom množstve a to som ani nespomenul pomerne jednoduché príklady zberu dát zo sociálnych sieti typu /twiter, facebook/. d) Zmena systému z nezainteresovaného na angažovaný ja čiastočne skrytá v bode a) - čiže pokiaľ nebudú vyvinuté nástroje na názornejšie pochopenie komplikovaných trendov, procesov a systémov, nemôžeme čakať zapojenie akýchkoľvek skupín či už klientov /voličov, rodičov žiakov…./ alebo samotných osôb s delegovanými právomocami /politikov, učiteľov, úradníkov…/ Sociálna inovácia a VIZUALIZÁCIA V predchádzajúca kapitola pojednávala o formách sociálnych novácií. Táto by mala čo to povedať o potrebe pokročilých vizualizačných nástrojov spojených so spoločenskými inováciami. - Čiže ak chceme revitalizovať mesto, dedinu, región, ktoré strácajú dynamiku oživenia mali by sme použiť inováciu smerujúcu k spoločnosti. - Ak chceme vytvoriť funkčnú spoločenskú inováciu mali by sme čo najhlbšie pochopiť potreby danej society ľudí. Ako pomôcka by nám mali poslúžiť nové vizualizačné nástroje, nástroje simulácií, alebo analýz. S nástupom možnosti zberu a skladovania veľkého množstva dát a s možnosťami moderných modelovacích techník je možné pomerne presne plánovať a predikovať s merateľne lepšími výsledkami. Ako ilustrácia tohoto trendu môže poslúžiť pozorovanie násobného spresnenia predpovede počasia. Výkonné počítače plnené s presne špecifikovanými druhmi dát dokážu modelovať počasie na viac dní dopredu spolu s výrazným spresnením pravdepodobnosti predikovaného výsledku. Ako ďalší príklad by som použil simulátor bojového lietadla MIG 29 umiestnený na letisku Sliač.
101 Piloti tohoto typu lietadla bez nalietania určeného počtu hodín strácajú potrebné návyky, čo môže byť v leteckej praxi spojené s fatálnymi následkami. Pokročilý simulátor im umožní si zachovávať tieto návyky s výrazne nižšími nákladmi a napríklad aj riešiť vzniknuté krízové situácie v reálnom lete spôsobmi vyskúšanými na simulátore. Simulátor v tomto prípade podporuje rýchlejšie rozhodovanie a výrazne znižuje hladinu stresu… Tieto banálne príklady pravdepodobne každý čitateľ pozná spomenul som ich tu len ako pomôcku čo by mohol podobný typ nástroja spôsobovať v reálnom živote spoločnosti. Napríklad vizualizačné nástroje spojené v sociálnych platformách umožnia zapájať výrazne väčšie množstvo ľudí do riešení problémov a umožnia ich previesť celým procesom jeho vstupmi a analýzami tak aby bol ľahko pochopiteľný. Čo teda tie vizualizačné nástroje vlastne sú: Sú to nástroje vytvorené pre jednoduchšie chápanie komplikovaných skutočností. Vyberiem niečo čo všetci poznáme, na to aby som vysvetlil princíp vizualizačného nástroja. Jednoduchým, pomerne starým viz nástrojom je aj obyčajná mapa. Začnem výrokom semiotika Alfreda Korzybskeho: „The map is not the territory“ Alfred Korzybski (3. 7. 1879–1. 3. 1950) poľsko - americký filozof a vedec zaoberajúci sa semiotikou.) 7
8
„On Exactitude in Science“ Jorge Luis Borges
„Mapa nieje teritórium“7 Je to jasná vec. Reprezentácia nie je objekt samotný. Aby sme to však lepšie pochopili, jednu pomôcku vyrobil argentínsky esejista Jorge Luis Borges vo svojej krátkej eseji „o presnosti vo vede“8 vysvetľuje tragickú nepoužiteľnosť mapy zhotovenej v mierke 1:1 to znamená že kilometer na mape je kilometer v realite. Takže pri mape potrebujeme zmenšeninu aby sme chápali tvary - musíme schematizovať. Čiže vizualizácia je organizovanie perspektívy abstrakcie. A b s t r a k c i e z d ô v o d u r o z m e r u , m i e r k y, č a s u , a l e b o komplikovanosti ktorá je mimo dosahu našich zmyslov, alebo poznania. Konkrétne pri mapách sme veľmi malí na to aby sme videli celé teritórium. Alebo pri poznávaní časových javov sme
102 veľmi v prítomnosti aby sme videli progres. Potrebujeme takúto pomoc. Mapa je pomerne jednoduché spojenie jednoduchej technológie a jednoduchého pozorovania. V rádio amatérskej praxi na to majú výraz „simplex“9. Možnosti vizualizačných nástrojov sa rozširujú s akýmsi prirodzeným zdokonaľovaním technológií ako aj pozorovacích procesov. Už to nieje simplex - alebo Marconi10 vyťukávajúci morseovku - už sa tam objavujú repeatre… zosilňovače… antény… presahy do internetu… digitálne kódovanie… GPS signál… Zrazu sa v jednoduchom svete prenosu rádiových vĺn objavuje bohatá štruktúra umožňujúca stále vzdialenejšie a komplikovanejšie spojenia.
9
dvojsmerná prevádzka na jednej frekvencii.
Guglielmo Marconi, vynálezca rádia, nosi‑ teľ Nobelovej ceny za fyziku 1909 10
Technológia Dobre sa ilustruje progres technológií na vývoji osobných počítačov. Zhruba v sedemdesiatych rokoch sa človek prispôsoboval počítaču tým že ho kŕmil bežnému smrteľníkovi nezrozumiteľnými dierovými páskami. Neskôr sa vstup aj výstup trochu zhumanizoval a počítač vytlačil čitateľný text. nasledovať bude pravdepodobne v tejto postPC dobe podpora humánneho výstupu - čakal by som od počítačov znásobenie, asistovanie, podporu, alebo lepšie zosilenie ľudského snaženia. Pozorovanie Akokoľvek idylicky vyznieva predchádzajúce utopické zamyslenie nad vývojom technológií asi najdôležitejším prvkom pri tvorbe vizualizačných nástrojov - či vizualizácií bude pozorovanie. „Objavovanie sa skladá z pozorovania vecí, ktoré vidíme všetci a rozmýšľania nad nimi tak ako nikto iný“1 1 Keď píšem slovo pozorovanie mám na mysli čo najkomplexnejší pohľad na skúmanú problematiku, obsahujúci samotné pozorovanie, ako aj analýzu dostupných dát, alebo aj obyčajné rozhovory. A pri spájaní sociálnych inovácií a vizualizácie by pozorovanie malo byť poprepájané humanitným nazeraním na skúmanú societu.
výrok Alberta Szenta Gyorgyiho, maďarské‑ ho nobelistu, biochemika 11
103 Vizualizačný nástroj je syntéza technológie a pozorovania. A zabezpečuje hlboký vhľad do zvolenej tematiky. Ide vlastne o intersemiotický preklad. Transformujeme informácie z jedného semiotického systému do ďalšieho. Z reality do textu… Alebo z reality do obrazu… atď…
Petříček Miroslav: Myšlení obrazem, Herrmann & synové, Praha 2009 12
„... S prekladom je však spojený – preto ho volím ako ilustráciu problému – rovnako určitý, úplne špecifický spôsob ukazovania: to čo je pre určité médium špecifické, a teda vlastné iba jemu, je práve to čo vidíme, iba vtedy ak sa niečo pri preklade do iného média stratí, až vtedy máme možnosť si špecifické vlastnosti média uvedomiť. ...“12 Tým že je mapa v mierke 1:1 veľmi neohrabanou a nepoužiteľnou vizualizáciou, musíme ako som vyššie písal schematizovať. Pri schematizovaní strácame dáta - rovnako ako ich strácame pri prekladoch z jedného semiotického systému do druhého, ako píše Petříček. Myslím si, preto že pri vytváraní vizualizačného nástroja by sme mali vyberať médiá čo najpríbuznejšie zobrazovanej realite tak aby sa „stratilo“ čo najmenej využiteľných informácií. Samotný vhľad by sme mali vnímať podvedome. Vtedy sa do nášho poznania zapojí aj emocionalita a prestaneme sledovať rôzne dátumy, mená, názvy a začneme mať taký pocit komplexného pochopenia. Znie to síce trochu psychedelicky - ale emócie sú podľa mňa to, čo si človek pamätá najdlhšie….
Petříček Miroslav: Myšlení obrazem, Herrmann & synové, Praha 2009 12
„Táto súvislosť je dokonca tak elementárna, že si ju často ani nevšimneme. Ani vtedy, keď úplne spontánne povieme, že sme si o niečom „urobili obraz“ a zjavne tým chceme v tej situácií povedať, že nejako globálnejšie niečomu rozumieme…„12 Petříček sa zamýšľa nad týmto veľmi presným slovným obratom, ktorý podľa neho znamená jediné: „zložitosť, ktorej sa snažíme porozumieť, pochopíme v okamihu, keď ju transpondujeme do niečoho rovnako zložitého“ Asi nie veľmi veľa ľudí zo Slovenska malo možnosť priamo v Antarktíde pozorovať tučniaky kráľovské. Piataci v základných školách o nich majú vedieť čím sa živia, ako sa pohybujú, ako vychovávajú mláďatá…. Nikdy ich však nevideli. Stýkajú sa so
104 svetom, či skutočnosťou pomocou média - ktoré je nástrojom jej poznávania. Vzťah detí ku skutočnosti nieje priamy je sprostredkovaný. Preto je aj v takýchto banálnych témach akou je aj vzťah slovenských piatakov ku kolónii tučniakov kráľovských veľmi dôležité voliť sprostredkovateľské médium tak aby naša „next generation“ získala vhľad. Tučniaky som sem vsunul len pre uvedomenie si situácie, že častokrát osoby určené alebo osoby s delegovanými právomocami majú13 tiež poznanie sprostredkované len médiom… A aby v tomto modeli nebolo strát medzi realitou a osobou určenou dosť preklad pokračuje - a riadiace osoby vydávajú texty rôzneho typu a dôležitosti upravujúce skutočný život „tučniakov kráľovských“ na Slovensku. Kým sme boli v škole - boli vizualizačné nástroje len hra. Závažnosť táto informácia získava až v druhej časti odstavca…
13
strana 3 odrážka d) tohoto textu
Toto je možno odstavec, ktorým chcem ilustrovať pomerne naliehavú potrebu vytvárať a používať vizualizačné nástroje v širokom spektre spoločenského života s ich priamym dopadom na vitalitu akýchkoľvek územných celkov. PS: ešte možno pár viet k tomu že prečo nieje v názve len vizual ale re:vizual. V týchto končinách sa častokrát rozumie pod pojmom vizualizácia niečo obrázkové čoho základom boli dáta /akéhokoľvek typu/. Jedná sa však často o DATA ILLUSTRATIONS. Pomôcka pochopenia tohoto výrazu je, že keď uvidíte vizualizáciu tohto typu, budete potrebovať vedenie aby ste sa vedeli z danej ilustrácie zorientovať v skutočnosti ktorú zobrazuje. Naproti tomu - ak pocítite pri prezeraní vizualizácie pocit toho, že vidíte veci z perspektívy, že to u Vás stimuluje objaviteľské „bunky“, chuť robiť hypotézy, alebo experimentovať, v tom prípade sledujete DATA VISUALIZATIONS. Na záver ešte pár pokusov na zabavenie čítaním unavenej mysle: 1. Pri Vašej nasledujúcej ceste autom si sadnite na miesto spolujazdca a nie šoféra ako obvykle /alebo opačne/ - na štandardnej trase skúste trochu pozorovať. Čokoľvek. Vnímanie rovnakej trasy
Obrázok 2 Zdroj: Pavol Pekarčík 2013
105 bude zaručene iné ako keď trávite čas za volantom. Budete si určite všímať momenty, ktoré pri šoférovaní prehliadate. Je to príjemný príklad na uvedomenie si potreby interdisciplinarity pri vytváraní vizualizácií. 2. Odbehnite si do rómskej osady a skúste pohľadať nejakú knihu. V tomto prípade som to urobil za Vás a na fotografii môžete vidieť jedinú knihu osady Spišské Bystré ktorá sa rozkladá za chlapcom. Osada má zhruba 275 ľudí. Nemá prívod elektrickej energie, vodu ani cestu. To čo vidíte, je ilustrácia dát. 1 kniha na 275 ľudí. Rómovia v Spišskom bystrom sú však oveľa zdatnejší v dekódovaní obrazu ako textu o čom svedčí prítomnosť televízora a autobatérie v každom príbytku. Vizualizácia dát sa začne diať v momente keď si uvedomíte, že slovenská školská metodika túto zdatnosť vôbec neberie do úvahy a tvrdošijne pokračuje v minulom storočí vyvinutými metódami v nalievaní vedomostí do mládeže, ktorá ma úplne iné zručnosti. Vizualizácia bude pokračovať ďalej, keď si uvedomíte, že deti, ktoré síce vedia čítať a písať na bazálnej úrovni musia tieto svoje skôr „neobratnosti“ používať aj pri absorbovaní učiva týkajúceho sa života tučniaka kráľovského v Antarktíde. Samozrejme, že to akosi nefunguje a končia s nie veľmi dobrým prospechom v sociálnej sieti. V tomto prípade vychovávame akúsi dedičnú kastu nevzdelaných. Ale taký emocionálnejší vhľad do problematiky získate v momente keď si uvedomíte koľko kníh ste prečítali za posledný mesiac…Vy… alebo Váš sused… alebo Vaše deti… Emocionálnejší v zmysle náväznosti na zaužívanú školskú metodiku. 3. A ešte jeden príjemný myšlienkovým experimentom. Predstavte si, že Vás a ešte jedného človeka niekto pustil do miestnosti, ktorá ma steny plné políc s knihami zhruba 5000 titulov. Máte cca 20 sekúnd na to aby ste si miestnosť obzreli a potom vonku… To čo ste práve zažili sú dnes moderné „BIG DATA“ Ak máte obaja popísať čo ste videli popis zaručene nebude identický v obidvoch prípadoch. Pri tomto pozorovacom cvičení si ale možno jeden z Vás všimne nejaký malý detail ktorý je „kľúčom“ k danému priestoru… 4. Predstavte si, že máte prístup do filmového archívu. Našli ste tam film, ktorý hovorí o vysťahovaleckej vlne v 30tych rokoch potom o cestovaní za prácou v 60tych rokoch a máte možnosť sa porozprávať so zvyšnými ľuďmi v dedine dnes, keď sú vlastne
InovĂĄcia, vitalita, iniciatĂva, aktivita, transgresia a mesto
Peter Koban Od prvého dňa svojho života v roku 1988 začal pod menom Peter intenzívne vyrastať v Košiciach. Od 6 rokov permanentne študuje a zatiaľ ho to neunavilo. Keď vyrástol, odišiel ďalej rásť do Prahy na Fakultu architektúry Českého vysokého učení technického a neskôr ešte ďalej na Universidade de Coimbra v Portugalsku. Momentálne na svojej českej alma mater mudruje na postgraduálnom štúdiu nad otázkou inovácie v architektonickej praxi (okrem iných), učí študentov ako ďalej rásť a pracovne a osobne pendluje medzi dvoma pobratanými republikami.
108 Mesto Mesto je najväčším a najkomplexnejším ľudským výtvorom. Je dynamickým systémom, ktorý je schopný organizovane alebo dezorganizovane iniciovať vlastnú evolúciu. Každé má svoju architektúru - špecifické usporiadanie hmoty dejov v priestore, ktoré sa s časom mení, vzniká a zaniká. Vývoj miest sleduje mnohé parametre, ale z dlhodobého hľadiska by sa dal zjednodušene prirovnať k sínusoide. Tú je možno rozdeliť dôležitými udalosťami civilizácie na jednotlivé etapy, či epizódy vývoja - rastu, úpadku, expanzie, stagnácie či kolapsu. Prvé mestá vznikali ako body v krajine. Časom sa posilňovali ich vzájomné prepojenia. Výrazný zlom prišiel s priemyselnou revolúciou, ktorej heslom bol pokrok. Mesto industriálnej doby bolo symbolom tohto pokroku. Rast a vznik nových miest dosahoval vrchol. Dnes mestá tvoria heterogénnu viacvrstvovú sieť, ktorá je charakteristická neustálym tokom informácií, materiálu a energie. Imperatív inovácie vystriedal z pohľadu intenzity oslabený imperatív pokroku. Imperatív inovácie Inovácia je zlatou husou tohto storočia. Pre rozvinuté ekonomiky predstavuje nádej prekonať obdobia stagnácie a pokračovať obdobím rastu. Spolu s kreativitou sú v súčasnosti pojmy nutne zahrnuté v marketingových stratégiách veľkých podnikov, firiem ako aj jednotlivcov, ktorí chcú uspieť v rýchlo sa meniacom svete. Dynamika zmien neustále narastá, čo môže predstavovať neistotu alebo hrozbu. Z iného pohľadu, predovšetkým v oblasti informačných a komunikačných technológií, je badateľné, že takto neustále vznikajú nové možnosti a otvára sa priestor pre kreatívne myslenie. Softvérové a hardvérové spoločnosti expandujú, biotechnológie zažívajú boom a start‑upy rastú ako huby po daždi. Inovácia je jedným z nástrojov, ktorý umožňuje prispôsobovať alebo predbiehať aktuálne trendy a je vnímaná ako kľúč k budúcnosti. V súčasnosti je ako pojem všadeprítomná. Neustálym opakovaním sa skutočný význam slova oslabuje a zložitejšie definuje. Z pojmu sa stáva echo rozmazaného významu. Prázdna fráza pôsobiaca čerstvo, súčasne, nad ktorej významom sa ani nepozastavujeme.
Obrázok 1: Lineárna predvídateľnosť pokroku
109 Inovácia novým pojmom však nie je, v cykle dejín vyjadruje to čo narušuje status quo a naštartuje obdobie zmeny. Vyvstáva otázka či teda echo, ktoré počujeme, nie je tiež echom tak starým, že sa nám javí ako nové. V prípade architektúry to tak je. Tá do dnešnej doby prežila z veľkej časti ignorujúc intenzívny spoločenský diskurz na poli inovácií. V podmienkach neustálej rýchlej zmeny je však cítiť, že nadobudla novú životnú silu. Architektúra vitality
JOHNSON, Steven. Where Good Ideas Come From: The Natural History of Innovation. New York: Riverhead Books, 2010. s. 313. ISBN 978-1-59448-771-2. 1
Obrázok 2: Inovácia a „oblak“ vitality
Steven Johnson sa vo svojej knihe Where Good Ideas Come From: The Natural History of Innovation1 snažil nájsť prostredia, ktoré sa vyznačovali neobvykle vysokou mierou kreativity a inovácie. V dobe osvietenstva to boli kaviarne, v období modernizmu Parížske salóny, dnes je to napríklad aj prostredie univerzít. Vznikajú dokonca priestory ako kreatívne hub‑y a inkubátory, ktoré majú za úlohu udržať tento stav inovácie. Sú to priestory kde sa nápady miešajú, vymieňajú a nanovo vytvárajú. Inovácia a kreativita môžu prekvitať aj v inom prostredí, ktoré vytvorí správne podmienky pre ich život. Architektúra prostredia, v ktorom pracujeme, tvoríme, pohybujeme sa, má nezanedbateľný efekt na transformáciu našich myšlienok. Dobrá architektúra nie je len dobrým výsledkom práce, ale má na ňu synergický efekt a spoluvytvára tak novú kvalitu. Inovácia potrebuje prostredie, kde môžu vznikať tekuté siete pohybu, zmeny, práce, života. Inovácia ako aktivita potom generuje túto vitalitu. Vitalita je to čo robíme, ako to robíme a v podstate fakt, že to robíme. Vitalita je stav činorodosti a aktivity. Generuje myšlienky, ktoré budú môcť v budúcnosti vo vhodnom prostredí plodiť ďalšie myšlienky. Nie len drobné prostredia sú týmto motorom zmeny. Pri globálnom uvažovaní samotné mestá môžu byť prostrediami, ktoré motivujú ku kreativite a inovácii. Za istých podmienok sa dá zájsť v tomto konštrukte ešte ďalej. Mestá môžu byť považované nie len za prostredia sústredenia inovácie, ale aj jej aktívnymi agentmi v celosvetovej sieti. V súčasnosti sú naštartované mechanizmy vytvárajúce schopnosť mesta vnímať napríklad tzv. smart cities. Práve toto vnímanie a jeho vzájomné prepojenie, zosieťovanie, táto virtuálna vitalita by sa mali stať primárnym hnacím kolesom inovácie globálneho urbanizovaného prostredia. Imperatív inovácie sa odlišuje práve vitalitou od lineárneho a predvídateľného imperatívu pokroku.
110 Iniciatíva Pre architektúru je inovácia životodarná. V dejinnom horizonte sa vždy približujeme stavu, v ktorom je imperatív inovácie zakódovaný ako pretrvávajúci stav. Súčasné procesy, sociálne a kultúrne pohyby spoločnosti dokázali naštartovať toto približovanie. Vzniká množstvo stratégií a iniciatív na poli architektúry, ktoré môžu uspieť iba ak správne porozumeli podmienkam a dokážu rozhýbať zmenu. Vyzýva to k novému nazeraniu na úlohu architekta. Tento paradigmatický posun sme však ešte jasne nedefinovali. Inovácia vychádza z prístupu k veci, ktorý by sa dal vyjadriť spojením „make a difference 2“. To môžeme preložiť ako: záležať, záleží na tom, činiť rozdiel, mať význam. V istom zmysle to znamená zaoberať sa aj aspektmi, ktoré sa mohli javiť ako málo zaujímavé či nepodstatné, no pre vývoji hľadania novej role architektúry sú kľúčové. Iniciatíva je katalyzátorom tejto zmeny na všetkých úrovniach. Praktiky na nej založené ponúkajú potenciál otvárania nových prístupov k inovácii v architektúre. Iniciatíva je základnou stavebnou jednotkou vitality živého prostredia a začínajú ňou aj veľké zmeny. Architektonické praktiky založené na iniciatíve sa sústreďujú na proces, evolúciu s otvoreným koncom, seba ‑organizačné postupy. Sú kolektívnou investíciou katalyzujúcou urbánne zmeny. Architektonický aktivizmus Kolaboratívne využívané nástroje architektúru posúvajú na úroveň zdieľanej verejnej skúsenosti. Presahuje tak svoj bežný rámec, otvára sa a vymaňuje sa z izolácie. Tak ako vo všeobecnosti inovácia, tak aj aktivizmus či participácia sú pričasto skloňované pojmy, ktoré stratili na význame. Ich spájanie s architektúrou nie je jasne uchopiteľné. Aktivita, akt (z gréckeho agon) v starovekom Grécku znamenala individuálnu iniciatívu vedúcu k dosiahnutiu výrazného výsledku. Podľa Hannah Arendt Gréci odlišovali tri druhy aktivity: prácu, zhotovovania a jednanie a štyri sféry ich pôsobenia: politickú, sociálnu, verejnú a súkromnú.3 Architektúra bola zhotovovaním a ako tvorba priestoru pre ľudské aktivity podľa nej vytvára verejný priestor iba v doslovnom význame, v tom najširšom je určený
Obrázok 3: Transgresia - princíp aktívneho rozširovania poľa pôsobnosti Zdroj: Volume : Unsolicited architecture, 2007, č. 14, s. 144. ISBN 978-90-77966-14-3.
EDNIE‑BROWN, Pia; BURRY, Mark; Burrow, A n d r e w. T h e I n n o va t i o n I m p e ra t i v : Architectures of Vitality Architectural Design, 2013, roč. 83, č. 1, s. 8-17. ISBN 978-1-119-97865-7. 2
ARENDT, Hannah. Vita activa. Praha: Oikoy‑ menh, 2007. s. 431. ISBN 978-80-7298-185-4. 3
111
TOPOLČANSKÁ, Mária. Architektonické iniciatívy v sieti aktivizmu. Era 21, 2008, roč. 5, č. 3, s. 44-46. ISBN 977-1801-089006. 4
M O S L E Y, J o n a t h a n ; S A R A , R a c h e l. Architecture and Transgression: An Interview with Bernard Tschumi In. Architectural Design, 2013, roč. 83, č. 6, s. 32-37. ISBN 978-1118-361795. 5
aj politikou, participáciou a konfrontáciou. Aktivizmus v architektúre teda nie je robením architektúry, je nestereotypnou praktikou, ktorá súvisí s nutnosťou vyvolávať zmeny.4 Je to spôsob myslenia, strategická inteligencia, tvorca kultúrnych konceptov, taktiky pre sociálne zásahy a zmiernenie konfliktov. Aktívny prístup k prekonaniu tradičného rámcu pasívneho architekta vedie k formovaniu novej praxe, ktorá nie je závislá na klientovi, ale reflektuje záujem verejný. Prejavuje sa proaktívnym prístupom k naliehavým a prehliadaným spoločenským problémom a novým príležitostiam. Tento posun prináša nové nástroje na hranici poľa pôsobnosti architektúry. Aktívny pohyb v priestore medzi odbormi a iterácia ich postupov je kľúčom k zmene a inovácii. Transgresia Pri otázkach ako sa vyrovnať s otázkami typu čo ďalej, čo je potrebné, čo nám pomôže s výzvami ktorým čelíme sa zdá, že nič čo bežne poznáme nie je vhodné. Kde inovácia a kreativita strácajú na sile ponúka transgresia, t.j. prekročenie bariér a konvencií, potrebnú vitalitu. Zdieľa s nimi potrebu ísť za hranice, limity a spochybňovať dané. Bernard Tschumi ju charakterizuje ako prekonanie neprijateľnej prevahy.5 V súčasnosti, keď sa hľadajú nové sociálno - politické modely, je viac ako relevantná. Prekonať tradičné pole architektúry bude nutné pokiaľ sa architektonická paradigma roztečie či destabilizuje natoľko, že bude potrebné ju opäť vytvarovať. Transgresívna aktivita posúva hranice smerom od toho čo architektúra je, k tomu čo by mohla byť. Vrhá nové svetlo na zabehnuté normy a tým zároveň iniciuje ich redefiníciu.
Obrázok 4: Transgresia - formovanie novej paradigmy Zdroj: Tamtiež
Dnešné mestá sú tiež plné limitov. Ak v tejto prevažne demokratickej urbánnej džungli chceme niečo zmeniť je transgresívna aktivita nutná, aby bol status quo narušený a naštartoval sa inovačný cyk-
lus. Arabská jar, demonštrácie na záchranu parku Gezi v Turecku, hnutie Occupy či obsadenie Puerta del Sol madridskými demonštrantami predstavujú príklady transgresívneho využitia priestoru. Patrik Schumacher upozorňuje, že transgresia je účinná iba v revolučnom období na začiatku veľkého cyklu inovácie a aby bola produktívna, musí ostať vo vnútri hraníc disciplíny determinovanými diferenciáciou v spoločnosti.6 Inými slovami transgresujúca prax musí pole pôsobnosti architektúry rozšíriť a nie opustiť. Otázkou teda nie je, či rozpútať revolúciu, ale ktorým smerom by sa mala uberať inovácia architektonickej praxe a akú by mala mať trajektóriu. Čo to znamená pre mesto? Nie je možné jednoducho a bez rozmyslu implementovať zmeny smerom zhora ani tvrdiť, že budúcnosť je odzrkadlená iba v princípe seba‑organizovania spoločnosti zdola. Je potrebné byť otvorený iniciatívnemu, aktívnemu a transgresívnemu konaniu, ktoré tvorí vitálne prostredie pre inováciu a kreativitu.
SCHUMACHER, Patrik. Transgression Innovation Politics. Architectural Design, 2 0 1 3 , ro č. 8 3 , č. 6 , s. 1 3 0 - 1 3 3 . I S B N 978-1118-361795. 6
MoĹžnĂ˝ priestor
Boris Vaitovič Narodil sa v Košiciach v roku 1976. Jeho tvorba je širšia vo svojom technologickom zázemí, o to viac je však koherentná v ideovom základe, ktorý ju prestupuje. Ako rozmerné maľby tak aj interaktívne inštalácie charakterizuje sklon k relativizácii priestorových a časových súvislostí, ktoré priam analyticky zoskupuje do racionálnych optických kompozícií. Striedme tvaroslovie je dopĺňané citlivým materiálovým [haptickým] prístupom, ktorý vyvažuje fyzikálny scientizmus emotívnym podtónom.
116 Nachádzame sa v „merateľnej“ exaktnej dobe. Vieme zistiť, koľko ľudí je na svete, v štáte, v meste. Vieme, koľko z nich má mobilný telefón, koľkí sú online. Vieme množstvo približne presných informácií, ktoré dokážeme posúdiť v istom kultúrnom, sociálnom a hlavne dobovom kontexte. Pozorujeme zmenu vo vnímaní časového kontiuna. Nielen že informácie takmer neprestajne prijímame a triedime, ale predovšetkým ich očakávame. Predpokladáme, že sa k nám dostavia a zároveň predpokladáme, že sa dostavia rýchlo a často, priam nepretržite. Pokoj a kompozícia strihov vo filmoch Tarkovského či Kurosawu – psychologická pauza, je nahradená super rýchlym tokom fragmentálnych úlomkov deja. Minimalistický sampling 60tych rokov je znásobený v brakbeate. Každá zásadná udalosť kdekoľvek na svete vo chvíli zahltí informačné kanály internetu a telekomunikačných médií. Napriek nespornej prítomnosti momentálneho okamihu, ktorý oddeľuje minulosť od budúcnosti a dáva nám pocit istoty z toho, že sme v aktuálne najsúčasnejšej možnej situácii. Táto by nás mala definovať ako najvyspelejšiu fázu nášho druhu, sa s rovnakou exaktnosťou musíme konfrontovať s iným aspektom našej esencie – kultúrou. Z historického poučenia môžeme konštatovať, že rozvoj vedy a techniky priamo súvisí so stavom kultúry, či dokonca ju akceleruje. Tieto sily zároveň pôsobia aj opačne. Neznamená to však, že technický rozmach, ktorého sme stále (ako doposiaľ posledná vlna človečenstva) svedkami, je zárukou rovnakej, respektíve priamo úmernej úrovne kultúrnosti. V širšie uvedených súvislostiach nachádzame v histórii momenty, ktoré nielen poukazujú na spornosť úmery medzi poznaním a vnímaním, ale stávajú sa istým mementom, a to nielen pre svoj vizuálne vnímateľný rozmer, ale predovšetkým pre svoj ľudský odkaz. V nasledujúcich príkladoch sa pokúsime poukázať na istú neúplnosť prítomnosti, ktorá je ochudobnená o časový odstup a ktorá si vyžaduje istý kultúrnospoločenský nadhľad a víziu. Zároveň sa pokúsime relativizovať materiálnu podstatu uvedených diel a priblížiť ich emotívny (pocitový) rozmer, ktorý sa stáva dôležitejším dôvodom ich existencie ako ich nominálna skutočnosť.
117 Nepochybne a logicky by sme mohli začať hľadať paralelné prieniky vedy a kultúry niekde v jej dokumentovaných počiatkoch. (Jericho, Babylon, Egypt, Čína etc.). V intenciách prostredia a času, v ktorom vzniká táto publikácia, začnime „lokálpatriotsky“ v Košiciach. 1. Približne v roku 1420 bola započatá prvá etapa výstavby košického Dómu Svätej Alžbety. V rámci celoeurópskeho pohľadu na túto dejinnú epochu je to počin vcelku prirodzený. Ak sa však pokúsime sprítomniť aj iné číselné informácie, zisťujeme, že Košice okolo roku 1400 mali približne 5000 obvateľov, čo predstavuje zároveň aj približnú kapacitu Dómu. Stavba bola funkčne ukončená v roku 1508. 2. Ako druhý príklad technologickej eskalácie uvádzame Eiffelovu vežu, ktorá napriek svojej konštrukčnej zložitosti a 10 100 tonám, bola postavená už za dva roky, 1887 – 1889. V dlhej kultúrnej a politickej histórii Paríža sa táto koncentrovaná kovová štruktúra stala novým symbolom mesta1. Paradoxne, v dobe svojho vzniku vzbudzovala opovrhnutie kultúrnej verejnosti a jej rozobratiu v roku 1909 zabránila predovšetkým skutočnosť prvého medziatlantického rádiového spojenia. 3.
Projekt bol pôvodne predstavený v B a r ce l o n e, k t o rá h o z e s t e t i c k ýc h a finančných dôvodov zamietla. Paríž bol až druhou alternatívou. Zaujímavosťou je tiež skutočnosť, že nenesie názov architekta Stephena Saouvestra, ktorý ju navrhol, ale staviteľa, ktorý ju realizoval. 1
http://mitpress.mit.edu/books/ molecular‑aesthetics 2
Atómium – 165miliárd‑krát zväčšený model molekuly železa. Na periférii Bruselu vznikla v roku 1958 pri príležtosti svetovej výstavy „Expo 58“ technokratická stavba, ktorá mala byť rozobratá nie po 20tich rokoch, ako Eiffelova veža, ale hneď po ukončení výstavy. Obmedzenie autorského kreatívneho potenciálu na výrobu zväčšeniny molekuly, by sa z pozície kultúrneho hľadania mohlo zdať ako bezpredmetné. Ako však ukazujú nové trendy v prepájaní umenia a technológie, objavujú sa tendencie, ktoré glorifikujú vizualitu empirických pozorovaní vesmíru či atomárnych záberov. Peter Weibel, ako dlhoročný kurátor a riaditeľ ZKM Karlsruhe sa, otvorene hlási ku skupine „Molecular Aesthetic“.2
118 „Vďaka pokroku v molekulárnej vede a mikroskopii môžeme predstaviť veci v rozsahu nanometrov a štruktúry, ktoré nie sú viditeľné voľným okom, možno vizualizovať a charakterizovať. Skutočnosť, že technológia nám umožňuje prekročiť hranice prirodzeného vnímania a dovoľuje nám vidieť to, čo bolo predtým neviditeľné, vytvára novú dimenziu estetickej skúsenosti a praxe: molekulárnu estetiku.“ Či už považujeme tieto úvahy za relevantné v čase post ‑postmodernej kultúrnej epochy 21.storočia, ktorá estetiku nechápe ako veličinu posudzovania kvality výtvarného diela, respektíve kultúry všeobecne, je počin zväčšenia makroštruktúry revolučný z pohľadu doby svojho vzniku (1955). O čo úžasnejšie je znova sa pozrieť na dielo Demokrita z Abdér, ktorý približne v 4.storočí p. n.l., de facto neempirickou logickou úvahou prišiel k tvrdeniu, že svet sa skladá z atómov. „Atómy sú malé, nepriestupné a ďalej nedeliteľné hmotné čiastočky, ktoré majú vlastný pohyb a tiaž, čím vytvárajú, vzájomne na seba narážajúc, pohyb zvaný vír. Atómy sa dajú rozlíšiť podľa tvaru, polohy a dotyku (usporiadania). Pomocou toho Demokritos vysvetľuje kvalitatívnu diferencovanosť skutočnosti. Demokritos rozlišuje kvality, ktoré sú dané objektívne povahou atómov a povahou vecí, napr. tiaž, rozpriestranenosť a kvality, na charaktere ktorých sa podieľa aj vnímajúci, ako napr. farby, vône a pod.“3 4. The weather Project - Olafur Eliasson. V roku 2003 nám predstavila Tate Gallery v Londýne neobvyklú svetelnú inštaláciu dánsko–islandského výtvarníka a dizajnéra, ktorý na báze monofrekvenčných lámp vytvoril symbolické slnko. Lampy generujú svetlo limitovanej frekvenčnej dĺžky, čím v priestore existuje len žlté svetlo a čierna tma. Gigantický svetelný polkruh sa odráža v zrkadlovom strope „turbine hall“, čím vzniká lávovo ‑žeravý slnečný kotúč v nekonečne sa zrkadliacom priestore. Ilúzia je doplnená veľmi jemnou hmlou, ktorá náplňa priestor a láme svetlo. Za 6 mesiacov trvania inštalácie ju navštívili vyše 2 milióny návštevníkov, pričom mnohí opakovane. Tento projekt, virtualizujúci realitu či vytvorenie unikátneho prostredia, dáva svojím pocitovým charakterom príležitosť k istým transestetickým a transvizuálnym zážitkom, ktoré majú ambíciu vyvolať reakciu, konfrontáciu a zážitok z výtvarného diela. Priamy dotyk kultúry.
h t t p : / / s k . w i k i p e d i a . o r g / wiki/D%C3%A9mokritos_z_Abd%C3%A9r 3
119 Je pochopiteľné, že istý prvok entertainmentu (zážitku a očarenia) je možné pragmaticky označiť za istú komerčnú stránku umenia, čo by celú inštaláciu posunulo do iných kategórií posudzovania. Ako ukazuje časový odstup, bola práve táto inštalácia istou sumarizáciou kontaktu technológie a umenia. Neopakovateľný zážitok ju pevne etabloval na poli súčasného výtvarného umenia, a to nielen mediálneho. Čo je pozoruhodné, je to, že aj napriek raketovej popularizácii Olafura Eliassona po tomto úspechu a jeho realizáciách na Benátskom bienále umenia a iných prestížnych svetových výstavách, sa výtvarník vracia k etickému rozmeru svojho umelecko technologického výskumu a popri aktívnej výtvarnej práci vyrába nízkoenergetické solárne lampy z recyklovaného plastu pre ľudí žijúcich na severských ostrovoch, v rozvojových krajinách a miestach bez elektrickej energie. 5.
http://www.moma.org/visit/calendar/ exhibitions/1380 4
Ascension – Anish Kapoor. Benátske bienále umenia 2012 predstavilo formálne nezaraditeľnú „sitespecific“ inštaláciu. Na pomedzí medzi konceptuálnym, mediálnym, kinetickým a miestami sochárskym dielom, nachádzame inštaláciu Anisha Kapoora. Z baptistéria v „Basilica di San Giorgio Maggiore“ vystupuje vodný stĺp, ktorý sústavou priam neviditeľne naištalovaných a naprogramovaných ventilátorov umožňuje prirodzene amorfnej vode nadobudnúť konkrétny, autentický tvar. Voda stúpa a stráca sa v lucerne chrámu, akoby na púti do neba. Toto všetko sa deje priamo pred očami návštevníkov, akoby bez prítomnosti gravitácie a iných fyzikálnych fenoménov. Sakrálny, iluzívny, neoromantický či technologický charakter tohto diela sprístupňuje zážitok, ktorý prináša tým najhmatateľnejším spôsobom emóciu schopnú transcendovať, poukazovať z prchavého na večné, z hmotného na nehmotné. Podobnú charakteristiku umenia nachádzame v uvahách Fridricha Schillera. Hmotu vidí ako dôkaz pominuteľnosti a v konečnom dôsledku uvrhnutosti k hriechu. V umení vidí jediný stav hmoty, ktorá je ospravedlnená od svojej materiálnej (hriešnej) podstaty, pretože poukazuje na veci, ktoré ju samu presahujú. 6. Rain Room - Stuart Wood, Florian Ortkrass, Hannes Koch. MoMA4 2012 predstavilo mediálnu inštaláciu dažďovej miestnosti, ktorá prináša prírodne neexistujúcu situáciu. Miestnosť je vybavená
množstvom senzorov, ktoré určujú aktuálnu pozíciu návštevníka. Senzory regulujú neustály dážď, ktorý padá zo stropu a mizne v podlahe a pokiaľ sa návštevník pohybuje prirodzeným pohybom, prejde miestnosťou bez toho, aby na neho spadla jediná kvapka. Okrem dokonalej technologickej realizácie a nepochybne neočakávanom zážitku odkazuje táto aprírodná ľudská manipulácia na spôsob, akým sa naša civilizácia správa k prírodnému prostrediu. Zasahuje a mení prirodzený stav vecí. Odkazy, nadinterpretácie, konotácie sú jedným okamihom nastolené a zároveň umocnené priamym zážitkom. Tak ako „Atómium“ sprítomňuje niečo neskutočne malé v ľudsky vnímateľnom merítku, tak „Rain Room“ opačne zmenšuje niečo atmosfericky rozsiahle do veľkosti jednej miestnosti. Záverom tohto krátkeho exkurzu by sme chceli poukázať na naliehavo nastupujúcu potrebu zážitku, sprítomnenia. Pri všetkých informáciách, ktoré dnes máme, je len malé percento z nich sprístupnené našim priamym prežitkom. David Hockney vo svojom výskume „secret knowledge“ hovorí o terore jednookej šošovky v dvadsiatom storočí. Väčšina filmov, ktoré sme kedy videli, bola natočená jednookou kamerou. Extrémne percento obrazov sme videli len na ilustráciách. Skúsenosť priameho zážitku, preniknutia prítomného momentu, je jav zriedkavý a vzácny. Z uvedeného anticipujeme, že je priam povinnosťou človeka tieto momenty vyhľadávať a pre ľudí, zaoberajúcich sa tvorbou kultúry, je výzvou tieto chvíle sprítomniť. Ak sa môžeme obrátiť naspäť k mestu a k jeho konkrétnej funkcii, nachádzame ho ako priestor pre realizáciu týchto udalostí. Koncentrácia obyvateľstva, diverznosť názorov v komunite a rôznosť záujmov, je v Košiciach unikátnou z ich národnostnej, geografickeja a tranzitnej polohy ako aj z ich dejinnej funkcie.
Performatívne budované mesto artingom Mesto je samo o sebe jedna veľká performance
Juraj Koban sa narodil v Košiciach. V roku 1956. Chodil tu do škôlky, školy, gymnázia, na vodné pólo a husle. Len na vysokú si odskočil do Bratislavy. Aj jeho sestra, manželka a dve deti sa v tomto meste narodili. Tak ako mnohí iní z jeho rodiny. Je architektom a pedagógom. Cez deň projektuje domy pre Košice a diskutuje so študentmi, v noci píše.
124 O filozofovaní provokovanom vlastnou tvorbou Moja bytostná potreba tvoriť a v tesnom závese za kresbou rukou potreba definovať slovami pocity viedli k súboru teoretického uvažovania. Komparácia uvažovania o výsledku tvorivého procesu s rôznymi textami svojimi, vypočutými či prečítanými, vygenerovali názvy. Za názvami sa skrývajú konkrétne projekty a slovné hry inšpirované procesmi zrodu projektov. Potreba napísať text o performance v architektúre a urbanizme vznikla, keď slovo performance začalo byť skloňované vo viacerých vedných a umeleckých textoch. Aby som naplnil svoje pocity so stretom s týmto magickým slovom som cítil potrebu popísať performatívne procesy projektovania vybraných typov vlastných existujúcich stavieb a priestorov na pozadí súčasných teórií PBUP,PBA,PBD,PBE… a pridať ďalšiu kapitolu do svojho teoretizovania. Tu vždy si pripomeniem základné sentencie z Filosofie provincionalismu od Petra Bláhu1:
BLÁHA Petr Filosofie provincionalismu 2006 – vydal Martin Dolejš, kníhkupec a antikvárník, Polička, Česká republika - ISBN 978-80-239-9570. 1
„Predstaviteľ filozofie provincionalizmu je vždy ojedinelým jednotlivcom, ktorý napospas všeobecne vládnucemu vyľudňovaniu ešte zotrváva za svojim prahom a príležitostne usadá k papieru, aby zaznamenal svoje skúsenosti, ktoré však v rámci všeobsiahleho diania prestávajú skúsenosťami byť. Ojedinelému predstaviteľovi filozofie provincionalizmu to však nevadí, pretože vie, že to tak musí byť a že niekto musí zostať za prahom, aby prah neprestal byť prahom, pretože potom by mohlo prestať byť tým, čím sa ešte nedávno byť zdalo i všeličo iné.“1 Posledných 35 rokov svojho života po nociach sa snažím zafilozofovať o problémoch, na ktorých aktuálne robím. Zo začiatku to bolo uvažovanie o meste, ktoré viedlo k vypracovaniu 4 teórií: 1. Teória krásneho mesta/Súmestie Bystrica –Zvolen/2 1978 S axiómom mesto je generátorom krásy 2. Teória kompaktného mesta/Ružomberok/3 1981 pomenované mesto má svoje hranice 3. Teória organického mesta/Belehrad/4 1984 mesto je živý organizmus 4. Teória inovatívneho mesta/Košice/ 2012 mesto je múdrejšie ako ja
podkladom pre teóriu bol súťažný návrh na Súmestie Bystrica Zvolen- autori: Renato Sorrentino, Eva Kráľová, Rado Kachlík, Juraj Koban 2
podkladom bol súťažný návrh pre Kongres UIA vo Varšave- autori: Rado Kachlík Jaro Kachlík, Peter Vavrica, Juraj Koban 3
podkladom bol viťazný návrh UIA súťaže Future of New Beograd- autori: Rado Kachlík Jaro Kachlík, Peter Vavrica, Jaroslav Práger, Juraj Koban spolupráca Martin Koniar 4
125 Pretože už 30 rokov sa venujem hlavne architektúre, tak som pomudroval aj o nej v štyroch knihách: KOBAN Juraj, Personalizmus v architektúre, KOPA DEGIGN ISBN 80-968497-0-0. 5
ARCHITEKTÚRA PERSONALIZMU5 1987-1997 S axiómami: Podstata architektúry je v človeku Podstata je pred zrkadlom V extropii je podstata ARCHITEKTÚRA BODU 1997 –2007 S axiómami: Podstata architektúry je v hmote Podstata je v zrkadle Vo filantropii je podstata ARCHITEKTÚRA KOPY 2007 – 2011… S axiómami: Podstata architektúry je v medzipriestore Podstata je za zrkadlom V entropii je podstata ARCHITEKTÚRA PERFORMANCE 2011 – S axiómami: Podstata architektúry je v hre Podstata je vo mne – ja som zrkadlo V terapii je podstata Tieto etapy uvažovania a organizovanie 4 konferencií o Inovatívnom meste vygenerovali text: Performatívne budované mesto. Tvorivá činnosť v prostredí mesta a jej architektúr sa realizuje cez projekty či už papierové, digitálne alebo aktivačné. O životných cykloch projektov Každý projekt sa vyvíja v rámci svojho cyklu. Je možné hľadať paralely medzi životnými cyklami projektov vnímanom z pozície manažmentu a projektu vedúcom k vzniku funkčných budov.
SABOL, T. – BABIČ, F. – MACEJ, P. 2012. Projektový manažment. Košice: Technická u n i ve r z i t a v Ko š i c i a c h , 2 0 1 2 . 2 9 4 s. ISBN 978-80-553-0897-5. 6
MAJTÁN, M. 2009. Projektový manažment. B ra t i s l a va : S p r i n t d va , 2 0 0 9 . 2 9 9 s. ISBN 978-80-89393-05-3. 7
Prof. Sabol s kolektívom v svojej knihe Projektový manažment6 používajúc terminológiu M. Majtána7 rozlišuje: typy projektov: Model typu „Vodopád“ predstavuje výhradne sekvenčné usporiadanie jednotlivých fáz. Krokmi sú Analýza, Návrh riešenia, Riešenie a Odovzdanie výsledku. Fázy sú usporiadané v poradí za sebou a výstup z predchádzajúcej je vstupom do nasledujúcej. Tento model sekvenčného usporiadania fáz je najčastejšie používaný
126 v investičnom a územnoplánovacom procese. Výsledkom je stavba alebo schválený územný plán. Dôležitým faktorom je presná dokumentácia. Tento model sa ukázal v mojej praxi ako funkčný pri projektovaní nákupných centier, výrobných závodov. Druhým modelom je „Inkrementálny model „ ktorý je v štádiu analýzy a návrhu riešenia identický s prvým modelom, vlastné riešenie je však rozdelené do modulov, ktoré sú spracovávané samostatnými tímami a tak sú aj prezentované investorovi. Tento model je realizovateľný pri komplexoch s výrazným podielom požiadaviek na technológie. Pri tomto modeli je problematická koordinácia. Ďalší z modelov – Špirálový model, sa využíva v prípadoch, keď na začiatku ešte nie je definovateľný výsledok. Analýza a návrh riešenia sú spracovávané v toľkých iteráciách, koľko je nutných pre definovanie očakávaní a požiadaviek na projektový výstup. Táto metóda je používaná pri projektoch, kde sa pokúša hľadať optimálnu mieru medzi únosnosťou územia a očakávaniami investora. Štvrtým z modelov je tzv. Agilný model, ktorí sa inšpiruje v teóriách softvérových riešení. Základom je inkrementálny model, kde v permanentnom kontakte s investorom je fungujúci výstup dôležitejší ako rozsiahla dokumentácia, reakcia na zmenu je dôležitejšia ako plánovaná akcia, dôležitým hnacím motorom sú kolaborácia a bohaté interakcie v rámci tímu.6 Agilný model je možné identifikovať v celom procese aplikácie performatívnych projektových praktík, tak ako ich interpretujem ja. Práve tento typ modelu práce s projektom, som v svojej praxi použil najčastejšie. Životnému cyklu projektov však predchádza proces tvorivého vývoja tvorcu ako jedinca alebo tvorivého kolektívu. Práve hľadanie rukopisu autorského aj rukopisu projektívnych praktík je základom pre možnosť performácií. Samostatný význam má metodika práce na definovaní pojmov, postupov, východísk a riešení. K tomu sa ešte pridružuje potreba nájsť spoločnú východiskovú pojmovú teóriu pre všetky performatívne praktiky, s ktorými sa dnes pracuje v celom priereze projekčných cyklov a počas realizácie a následne užívaní diela.- stavby. Akýkoľvek projekt architekta a urbanistu si vyžaduje priestor v mestách je to urbánny priestor.
127 O meste ako urbánnom priestore
Socha vo verejnom priestore- anketa- PETER KALMUS, Romboid 10/2013,ISSN 0231-6714. 8
KUNDERA, Milan. Slowness.Published by N.Y. Harper Collins. 1966. Hardcover., 1966 v Architektúra a verejný priestor (Architektura a veřejný prostor. Text o moderní a současné architektuře IV. Ed. Petr Kratochvíl. Praha : Zlatý řez, 2012) 9
HARRIES Karsten, „Building and the Terror of Time,“ Perspecta: The Yale Architectural Journal, 19, Cambridge: MIT Press, 1982 v Architektúra a verejný priestor (Architektura a veřejný prostor. Text o moderní a současné architektuře IV. Ed. Petr Kratochvíl. Praha : Zlatý řez, 2012) 10
PALLASMAA Juhani, The Space of Time – Mental Time in Architecture v Architektúra a verejný priestor (Architektura a veřejný p ro s to r. Te x t o m o d e r n í a s o u ča s n é architektuře IV. Ed. Petr Kratochvíl. Praha : Zlatý řez, 2012) 11
Peter Kalmus, košický intermediálny umelec, definoval v svojom texte v Romboide mesto, ako územie, ktoré nie je poľovným revírom /“.málokto vie, že hneď ako opustíme kataster obcí, verejný priestor mestečiek a miest, automaticky sa ocitáme v poľovnom revíre, kde môžeme prísť aj o život“.8 Kým v krajine /na Slovensku v poľovnom revíre/ sme v súžití aj s faunou, vo vzťahu slobodná fauna, vlastnými zbraňami uväznení ľudia, tak mesto obývame s inými ľuďmi v neslobode rigidných predpisov a v regulovanej slobode súžitím. Ak prácou s rigidnými predpismi sa budem venovať v ďalšich kapitolách o performance, tak o slobode súžitím. Súžitie tu vnímam ako urbánny priestor tvorený architektúrou, ľuďmi, flórou a faunou a s tým súvisiacimi emóciami. Jednotlivé články ho môžu formovať alebo znečisťovať. Tak ako Marina Abramovič, srbská mediálna umelkyňa deklaruje, že svet je znečistený umením, tak môžeme to preniesť aj na mesto, že urbánny priestor je znečistený architektúrou. Môžno lepší pojem je zneistený architektúrou. Zneistenie je našťastie derivátom času. Znečistenie nie. Čas má výbornú vlastnosť- dokáže anihilovať a vtedy sa slovami Paula Virilia verejný priestor stáva verejným obrazom. A vo verejnom obraze zneistenie je nazývané kódom. Kód priestoru priestor zobytnieva. Strata percepcie urbánneho priestoru je vyvolávaná zrýchľovaním času smerujúceho k jeho zrúteniu bez anihilácie. Milan Kundera/Slowness NY 1966/9 v tejto súvislosti píše: „Stupeň pomalosti je priamoúmerný intenzite pamäti; stupeň rýchlosti je priamo úmerný intenzite zabúdania“. Karsten Harriers 10 v tomto kontexte dáva významnú úlohu architektúre keď hovorí:“Architektúra je pevnou ochranou proti teroru času. Jazyk krásy je v podstate jazykom bezčasovej skúsenosti.“ / Building teror of Time 1982/ Juhani Pallasmaa v svojom texte: „Obývanie priestoru – strata a návrat verejného priestoru“11 používa termín divadelný vzťah verejného sociálneho priestoru a individuálneho /mentálneho priestoru vyznačovaný jednotou architektonického a urbanistického priestoru a ľudského charakteru.
128 Priestor má biologickú podstatu. Dokonca aj prázdny priestor. Obývajú ho slovami Juhani Pallasmaa4 biokultúrne a historické bytosti. On bytosti vidí ako ľudí, ja ich vidím ako ľudí, mestom domestifikovanú flóru a faunu a v priestore všetky udomácnené veci. V princípe aj oni všetky majú bio podstatu, kultúrou riadený akt zrodu a historickú skúsenosť. Základné inštinkty prežitia a existencionálne reakcie sú ukryté v génoch a v nespočetných vrstvách našej kolektívnej pamäti. Bývam v meste a mesto býva vo mne, vo svojej multiperspektívnosti, simultánnosti a mnohodimenzionalite. Priestor a ľudská myseľ spolupracujú systémom vzájomného splietania sa. Podľa Merleau- Ponty tento vzťah nie je kauzálny, ale chiasmatický. Zmyslové obsahy zážitku sprostredkované zrakom, sluchom, hmatom a čuchom majú estetické kvality pri vzájomnom spojení / John Dewey Art as Experience 1980/New York. „Priestor obývame prostredníctvom našich zmyslov, ktoré nutne potrebujú vzájomnú spoluprácu a spoločné reagovanie. Mesto, verejný priestor sa stáva súčasťou skutočného tela a telesných štruktúr“. Juhani Pallasmaa.4 V knihe Personalizmus v architektúre/1998/7 hovorím pri vnímaní reálneho aj tvoreného priestoru o potrebe prižmúrenia oka, čo Juhani Pallasmaa nazýva nezaostreným videním. Dnes pre film Iva Brachtla o Palovi Pekarčíkovi poobede poviem, ak chce človek vidieť perspektívu /vzťahuje sa to aj na perspektívu budúcnosti/ musí zaostriť, keď chce v nej existovať, musí rozostriť. Vizualizovanie priestorových informácií musí pracovať aj s haptičnosťou oka a s periférnym videním. Juhani Pallasmaa4 hovorí „Periférne videnie nás začleňuje do priestoru, zatiaľ čo zaostrené videnie nás vytlačuje mimo priestor a robí z nás obyčajných pozorovateľov“ Ak som za hranicami konkrétneho urbánneho priestoru je pre spracovanie dátových tokov potrebná zaostrená vizualita, ak som v konkrétnom priestore, zaostrená vizualita je bremenom. Rozostrenie ma v ňom ubytováva. Pri definovaní a tvorbe verejného priestoru/ a tým je aj interiér architektúry/ je „artikulácia hranice medzi ľudskou skúsenosťou a skúsenosťou sveta prostredníctvom percepčných a psychickým mechanizmov. 4 Existencionálny žitý zážitok je nástrojom pre definovanie cieľa, ktorého tvorba je riadená percepčnými a psychickými mechanizmami, opretými o skúsenosť. Skúsenosť osobnú aj zdieľanú.
129 Bytie človeka v urbánnom priestore /a nie len v ňom/, je štrukturované prostredníctvom horizontov vnímania porozumenia. Dnes v meste cítime absenciu pomalosti, emocionálnej zmyslovosti, cítime absenciu ticha. Prostredníctvom digitálneho sveta prichádza zážitok simultánnosti priestoru a deja s prekryvom reálneho s virtuálnym, povedané slovami nestora tejto kapitoly Juhani Pallasmaa. V prvej polovici 80-tych rokov Dni Pešej Zóny organizované architektmi / a bol som ich súčasťou/ združovanými okolo Klubu architektov v Košiciach /, sprostredkovali možnosť kolektívneho zážitku s využívania verejného priestoru pre kultúru a relax. Pokúsili sme sa vytvoriť dovtedy našou Baby boomerskou generáciou nepoznanými metódami, nástrojmi a aktami pre nás nové prístupy pre tvorbu urbánneho priestoru. Participácia, performance, prevrátenie projektových praktík naruby sa stali východiskom pre ďalšiu našu tvorivú koexistenciu v tomto priestore. Výsledkom mojej tvorby v tomto konkrétnom priestore sa potom stali Park medzi divadlom a dómom so „spievajúcou fontánou“, Strom so zvonkohrou /spoločne s Petrom Scerankom/, v epoxide odliaty, ale neosadený pamätník Milana Rastislava Štefánika /opäť spoločne s Petrom Scerankom/. Rozvinúť tieto prístupy pomohli aj stretnutia architektov v Spišskej Kapitule v 80-tych rokoch, ktoré som s Petrom Pásztorom a Alicou Štefančíkovou spoluorganizoval. Urbánna skúsenosť urbanistu a architekta vzniká z pluralizmu. O prístupoch k tvorbe v meste Po tridsaťročných skúsenostiach od tej doby už aj ja viem konštatovať, že pri tvorbe mestských priestorov sa musí využívať heuristický prístup. Taktiež už dnes môžem hovoriť o úspešnej aplikácii systému win‑win so synergickým efektom. Špecifickou kapitolou, ktorú vnímam ako poznanú, ale ináč pomenovanú, je transpozícia autopoesis do urbánnej tvorby. Asi nie v plánovaní ale v tvorbe. Jej ukotvenie koreluje s viacerými mojimi teóriami v architektúre. Že stojí za rozpracovanie tejto teórie, ukazuje rozšírenie tohto pojmu na viacero oblastí vedeckého skúmania, či skôr možno uvažovania. Aplikovanie systému „Autopoiesis“ predstaveného v roku 1972 biológmi Humbertom Maturanom a Franciscom Varelom na oblasti teórie systémov a sociológie zakotvil v posledných rokoch v architektúre v dvoch teoretických prácach Patrik Schumacher: The Autopoiesis of Architecture:
130 A New Framework for Architecture, Volume I a The Autopoiesis of Architecture: v. 2: A New Agenda for Architecture. Heuristický, win‑win a autopoesis prístupy sa mi zlievajú do performatívneho urbanizmu. On a jeho praktiky zaváňajú v podstate oxymoronom. Dizajn priestoru v svojej urbanistickej, architektonickej interpretácii sa mení na dizajnové uvažovanie vo verbalizovanej podobe. Testovanie pomocou hry a následná tvorba metódami performance inšpirovanými viac v „performance art“ ako v „performance design“ je predmetom tohoto uvažovania. Tvorba tu nie je chápaná len ako projektívny proces architekta či urbanistu ale ako celý proces vzniku či transformácie diela alebo priestoru ukrytý za kolektívnou signatúrou všetkých aktérov. Základné skúsenostné poznanie dedené na striedačku skrz generácie, že „Nové modely“ na mestá neexistujú, treba využívať len to čo existuje – potenciál - je základnou premisou performatívne budovaného urbánneho plánovania. Jean‑Pierre Charbonneau, francúzsky urbanista, hovorí o modeloch urbánnej akcelerácie prostredníctvom urbanistov mediátorov. Urbanista je koordinátorom činností, zosieťováva aktivity. V svojej podstate sa však stáva často urbanistickým performerom.12 J.P. Charbonneau doporučuje pri urbánnej akcelerácii dodržiavanie niekoľko zásad: -mesto nestigmatizovať, že je škaredé, že je zlé, nediabolizovať -nepodriadiť všetko jednému projektu, naraz pracovať na mnohých projektoch a robiť konkrétne veci -vytypovať projekty v spolupráci so samosprávou -dynamizovať miestnych aktérov, zomknúť a aktivizovať ich naraz na všetkých projektoch -investovať do metamorfózy mesta, prerodu mesta a nie ťažkej infraštruktúry, ktoré mesto zadlžuje: „Čím menej dopravnej infraštruktúry!“. Využiť to čo existuje. 12 Hella Hernberg v knihe Helsinky Beyond Dreams konkretizuje odraz týchto praktík na Helsinkách so záverom: dočasné experimentálne projektové aktivity menia ešte nedefinované územia 13
poznámky z vystúpenia JEAN‑ PIERRE CHARBONNEAU na konferencii Súčasné v ý z v y p r i t vo r b e m e s t a / 3 0 . - 3 1 . m á j 2013- Bratislava/ 12
HELLA HERNBERG Helsinky Beyond Dreams ISBN 978-952-93-0172-0 Urban Dream Managment, Helsinky 2012 ACTIONS TOWARDS A CREATIVE AND SUSTAINABLE HOMETOWN 13
131 v niečo identické. Urbánny mestský priestor prechádza etapou vzniku, pretvárania, dedramatizácie, dekonfliktizácie, liečenia. Akupunktúra mesta dizajnom, zeleňou a inými aktmi vytvára v urbánnom priestore priehľadnosť, plasticita, interakciu tokov, transparentnosť. Poréznosť priestoru je prekladaná plasticitou času. Jednotlivec už nemusí byť neustále mobilizovaný a teleportovaný v meste. Cieľom je vytvoriť empatické mesto vnímané pod sloganom Empathy city – si ty. S podobným sloganom som sa pohral pred nejakými rokmi pri aplikácii negerilovej Graffity kultúry :Graffi city – si ty. Mesto je dobrý partner pre hru, pre performatívne naťahovanie sa o významoch a hodnotách, lebo ostáva. Neutečie ako znechutený divák. Či diviak. O hre Hra je proces tvorby, kedy nie je jasný výsledok. Cesta, ktorou sa k výsledku dopracuje, môže byť procesom pripomínajúcim hru. Vyberú sa hráči, ohraničí sa ihrisko, rozdá sa náradie či náčinie a dohodnú sa pravidlá hry. Ďalší proces je interaktívnym mixom tvorby hráčov, vlastností ihriska, špecifík náčinia a hraníc pravidiel. Výsledok je nepredvídateľný, ale v danom momente vystihuje skutočnosť. Hra môže byť aj simultánna, či simulovaná. Môže prebieha najprv na papieri, na tabuli, na šachovnici, slovami, v hlavách. Ak výsledkom hry má byť urbanistický, architektonický či interiérový produkt s viacerými tvorcami, tak je simulovanou a simultánnou zároveň. Proces tejto tvorby je alternatívnym k personalizmu. Simuluje sa proces rozohraný simultánne vo viacerých hlavách. Formulované obrazy sa referujú. Dirigent mužstva zhŕňa výsledky a nadhadzuje na medzihry. Súčinnosť aktérov je podmienkou úspešnosti výsledku. Na začiatku hry je formát a nie forma, je predobraz a nie obraz, je grupa a nie tým. Z hry postupne sa rodí forma, obraz aj tým. Základnými atribútmi tvorby sú v procese hry spolupráca, vrstvenie, simulácie a šantenie. Hra je nástrojom tvorby mnohých mladých ateliérov. Často aj spolupráca a šantenie s témou vytvárajú nové podnety. Hra sa stáva základným nástrojom aj územných plánovačov. Hra je
132 základom performancie. Pre potrebu hry však musí existovať tlak. Často aj tlak v hlave. O tlaku zmien Proces dennodenného sledovania postupu stavby architektom a zaznamenávanie požiadaviek na zmeny vytvorí po čase neriešenia problémov ich kritické množstvo, kedy je nutné, nie však nevyhnutné, spraviť zmeny. Registrujúc mantinely už dokončených prác sa otvára možnosť kreovania zmien. Tieto dokážu zásadne zmeniť vizualitu projektu. Aj funkčnú. Dnes najčastejšími príčinami zmeny v urbánnom priestore sú investičné inputy. Tu sa často vedie boj na ich zastavenie alebo otupenie ich agresivity. Štrnganie peňazí stojí proti štrnganiu kľúčov. Tlak potreby zmeny v urbánnom priestore sa však často spája s jeho neobývateľnosťou. Latentne trpenou a kopenou v zacyklenom čase. Tlak týchto zmien býva často sprostredkovaný. Jeho existencia je však zásadná pre pozitívne rozhodovanie. Pri rozhodovaní a riadení rozhodovacích procesov mnohé vedné disciplíny pracujú s pojmom Performance. O analýze slovných spojení začínajúcich slovom performance Pre definovanie pojmu a obsahu pojmu považujem za žiadúce ozrejmiť si obsahový výklad slova performance a jeho slovné spojenia a kombinácie. Od roku 2000 sa toto slovo veľa krát objavuje v odbornej tlači a veľmi často v oblasti tvorby budov od začiatku ich kreovania až po ukončenie ich životnosti. Základom zložitosti terminologického výkladu je rôzna obsahová interpretácii jednotlivými autormi a otázna možnosť slovenského prekladu. Niektorí autori sa zásadne bránia možnosti používať slovenský preklad. Pokladám však pre ďalšiu prácu s týmto termínom a so snahou o zjednotenie výkladových mutácií za dôležité hľadať prekladovú paralelu. Viac menej ale je čitateľné vnímanie tohto pojmu rozdielne v umeleckých a inžinierskych disciplínach. Performance /P/ Možno by sa to dalo preložiť ako performatívny akt. Podľa výkladových slovníkov performance znamená predstavenie, prevedenie, výkonnosť, čin, výkon, výtvor. Predpokladom „performatívnych aktov“ je sloboda konať na vlastný účet,
133 sebazodpovedajúci pohľad na svet v prvej osobe jednotného čísla. Základným znakom performatívneho aktu je jeho jedinečnosť v čase a mieste. Jeho opakovanie už nie je performatívne. Je repetíciou bez obsahu prvotného aktu. V inžinierskych vedách ho autori predstavujú ako funkčnosť, resp. funkčnú spôsobilosť, či výkonnosť, to znamená pôsobenie týkajúce sa užívania. Performance Art /PA/ Performance art –performatívne umenie- /výkon, predstavenie, vystúpenie, vykonanie, dielo, prednes.) je umenie, kde činnosť jednotlivca alebo skupiny na určitom mieste v určitom čase predstavuje dielo. Performance Art sa môže odohrávať kdekoľvek, kedykoľvek a akokoľvek dlho. Umením performance môže byť akákoľvek situácia, ktorá obsahuje tieto štyri základné elementy: čas, priestor, umelcove telo a vzťah medzi umelcom a publikom. Umelci vidia zmysel v tom, že umenie robia priamo pred publikom, čo vylučuje potrebu galérii, agentov, maklérov, daňových poradcov. Je to istý spoločenský výklad čistoty umenia. Odkedy existuje Performance Art, ešte nikdy neboli dve vystúpenia absolútne rovnaké. Performance Art je živé umenie. Termín „Performance Art“ sa začal používať v 60-tych rokoch 20.storočia v USA. Pôvodne bolo používané na pomenovanie akéhokoľvek živého predstavenia, vrátane poézie, hudby, filmu, atď. v spojení s vizuálnym umením. Pri širšom uvažovaní skrz históriu je možné vysloviť záver, že performance art predchádzalo všetkým umeniam a bolo zjednocujúcim podhubím pre všetky formujúce sa umenia. Tu je dobré zdôrazniť, že až do renesancie medzi umenia bola prirodzene pokladaná aj veda. V renesancii bola veda považovaná za jedno z krásnych umení spolu s maliarstvom, hudbou a literatúrou.
KIVY, P. 2006. The Performance of Reading. An Essay in the Philosophy of Literature. Malden, Oxford, Vic toria: Black well 14
Performance Reading /PR/ Zaujímavý pohľad poskytuje spojenie slov performance a čítanie. Peter Kivy v svojej práci The Performance of Reading14 porovnáva grécku literatúru ako ústnu a ušnú (oral and aural culture) s našou, ktorú nazýva tichou „a silent reading culture“. Tiché čítanie sa stalo metafyzickým zlomom. Peter Kivy ďalej v knihe skúma aj tiché performancie čítania. Ak čítanie budeme vnímať v kontexte čítanie priestoru, deja, času a dnešný oxymoronický boj „silent
134 reading culture s noisy reading culture doplníme o haptickú vizualitu, tak môžeme opustiť tichú spoločnosť tvorcu a vstúpiť do priestoru trhoviska. Performance Urban Planning /PBUP/ PBUP predchádzalo effects based planning. Plánovanie založené na výkonnosti sa objavilo už v 50 rokoch 20. storočia predovšetkým v diele amerického urbanistu O’Harrowa 15, ako reakcia na rigidné normatívne predpisy o územnom plánovaní. Myšlienky boli iniciované v tomto období predovšetkým priemyselnou výrobou. Na výkonnosti založené prístupy boli pôvodne určené na riešenie kritiky normatívnych predpisov, ale neskôr boli využívaný aj ako metóda plánovania na dosiahnutie širších programov reforiem, vrátane integrácie mikroekonomických cieľov a ekologicky udržateľného rozvoja. Neskôr dominanciou v Číne, Austrálii a na Novom Zélande iniciátorom nových aplikácií bol výrazný demografický/ imigračný/ rast miest. Ďalšou etapou sformulovanou viac menej nedávno, sú výkonnostné prístupy založené integrované do širších reforiem agendy verejného sektora v spojení s ťažiskovým zameraním na ekologickú udržateľnosť.16 Môžeme sledovať dve väčšie formy aplikácie: - zmiernenie vplyvov rigidných noriem prostredníctvom v ý k o n n o s t n e m e r a t e ľ n ý c h n á s t ro j o v, n a j m ä v o b l a s t i posudzovania s priemyslom súvisiacich vplyvov, stavebných zákonov, a projektových ratingových systémov, - evolučná súčasť ex‑ante hodnotenie projektov a posudzovanie vplyvu na životné prostredie v rámci programov trvalo udržateľného rozvoja. Ďalším delenie týchto metód je možné vidieť v regiónoch, kde sa uplatňuje. V USA je táto regulácia založená viac menej na dobrovoľnosti a experimente, zatiaľ čo na Novom Zélande bol realizovaný na národnej úrovni a v Austrálii v štáte Queensland je vykonávaná na úrovni štátu. V Číne bola realizovaná prípadová štúdia na meste Šanghaj. Rýchly hospodársky rozvoj a urbanizačné procesy v Číne vytvárajú veľký tlak na režim územného plánovania a regulácie plánovacieho systému, ktorý bol z veľkej časti založený počas plánovaného hospodárstva. Normatívne kódy / štandardy pre plánovaciu prax je konfrontovaná s kódmi a štandardmi na základe
O‘HARROW, D. (1951/ 1972). Performance Standards in Industrial Zoning. In R. B. Andrews(Ed.),Land Use Policy: The Central City(64-73). New York: Free Press 15
BAKER, D. C., N. G. SIPE, and B. J. GLEESON. (2006). Performance Based Planning: Per‑ spectives from the United States, Australia, and New Zealand 16
135 výkonnosti Rýchla urbanizácia je zvyčajne definovaná ako rýchly nárast mestského obyvateľstva, rýchly rozvoj urbanizovaného územia a prináša drastické zmeny v mestskej transformácii. Nový rozvoj miest buď v starých štvrtiach v mestách alebo novo urbanizovanej oblasti na okraji miest zmení fyzické prostredie miest, ako aj spochybňuje existujúce sociálny kontext. Diskusia sa vykonáva o kľúčových otázkach v transformácii plánovacej praxe a regulačného režimu plánovania. Pri prijímaní týchto metód je dôležité sledovať vplyv na rovnováhu medzi istotou a flexibilitou, úroveň priznaných právomocí a doby potrebnej na dosiahnutie rozhodnutia. Tento typ plánovania už nepoužíva direktívny spôsob projektovania podľa noriem v spojení s normatívnymi zónami, pretože tieto predstavujú plošný prístup k riadeniu vplyvov bez ohľadu na okolnosti konkrétneho miesta. V tejto súvislosti posúdenie vplyvu v podstate nastaví referenčné podmienky pre investigatívne kvantifikovanie dopadov plánovaného rozvoja, ktoré ale nie vždy stanovujú minimálne úrovne výkonnosti kvantitatívne alebo technicky. V prípade výkonových noriem, úroveň výkonnosti je vopred stanovená. Avšak, v prípade posúdenia vplyvu úroveň výkonnosti je často menej jasná, výsledok je aj o existencii subjektívnych merítok výkonnosti pre účely rozhodovania. Metódy realizácie v praxi na výkonnosti založených plánovacích prístupov sa značne líšia. Variačné úrovne sa pohybujú medzi: -čistými modelmi, ktoré sa spoliehajú na vopred stanovených merateľné výkonnostné normy a menej sa zaoberajú riadením vo využívaní (napr. normatívne zóny a normatívne alebo preskripčné typy prijateľnosti) a -hybridnými modelmi, ktoré integrujú predikatívne metódy hodnotenia vplyvu a mechanizmy riadenia využívania (napr. normatívne zóny a subjektívne ukazovatele výkonnosti). ELLIOTT, D. L. (2008). A better way to zone: ten principles to create more liveable cities. Washington, DC: Island Press 17
Elliot17 popisuje nevýhodu plánovania na základe výkonnosti oproti normatívnemu plánovaniu definovanú nepredvídateľnosťou pre susedov. Vo fyzickej povahe miest je dôležitým fenoménom súlad
136 s hodnotami komunity. Rozvoj nemôže byť v rozpore s hodnotami okolitých nehnuteľností. Preto je potrebné umožniť iné „kreatívne“ riešenia s cieľom zvýšiť predvídateľnosť v súlade s očakávaním komunity. Vo výskume Travisa G. Frew18 performativita bola rozdelená do dvoch rozmerov: procedurálne dimenzie performativity (Rozhodovanie / Administratívne proces) a hmotného rozmeru performativity (plánovacie schémy). Oba rozmery performativity odrážajú kľúčové aspekty plánovacej praxe a projektívnych praktík ako „ex‑ante, in‑itinere, ex‑post a cross temporal“ Performance v inžinierskych vedách Performance v inžinierskych vedách predstavuje funkčnosť, resp. funkčnú spôsobilosť, to znamená pôsobenie týkajúce sa užívania. Structural performance je funkčná spôsobilosť konštrukcie. PBD teda vo voľnom preklade vyjadruje navrhovanie s ohľadom na úžitkové vlastnosti alebo navrhovanie s ohľadom na funkčnú spôsobilosť konštrukcie. Termín Performance‑ Based Architecture má dnes niekoľko významových rozdielnych interpretácií. V prítomnosti PBD a PBE však PBA interpretáciu je možne prepojiť s ich interpretáciou. Performance‑ Based Design predstavuje inžiniersky prístup k navrhovaniu konštrukcií, ktorý je založený na uzrozumených dohodnutých cieľových špecifických úžitkových vlastnostiach, inžinierskej analýze a kvantitatívnom (ekonomickom) posúdení alternatív. Umožňuje navrhovanie konštrukcií ktorých úžitkové vlastnosti (funkčná spôsobilosť) pri bežných a extrémnych zaťaženiach odpovedajú rozdielnym potrebám a cieľom vlastníkov, užívateľov a spoločnosti. Performance‑Based Engineering predstavuje komplexný prístup, ktorý zahŕňa navrhovanie, vyhodnotenie nákladov a výstavbu inžinierskych zariadení a konštrukcií aby čo najhospodárnejšie vyhoveli premenlivým budúcim požiadavkám, ktoré na nich budú kladené od vlastníkov – užívateľov a budú vyvolané prírodou. PBD aj PBE si vyžadujú využívanie monitorovacích technológií
TRAVIS GRAEME FREW: The Implemen‑ tation of Performance Based Planning in Queensland under The Integrated Planning Act 1997: An Evaluation of Perceptions and Planning Schemes, 2011, http://eprints.qut. edu.au/49798/1/Travis_Frew_Thesis.pdf 18
137 pre kontrolu stavu a riadenie funkčnej spôsobilosti konštrukcií prostredníctvom aktívnych inteligentných systémov a materiálov. PBD aj PBE pracujú s pravdepodobnostnými prístupmi – pravdepodobnými cieľovými úžitkovými vlastnosťami. Cieľová úžitková
KMEŤ, S. 2008. Per formance‑ based design. Praha: IX. celostátní konference se zahraniční účastí Spolehlivost konstrukcí, 14.–15. 4. 2008. 19
vlastnosť pozostáva z parciálnych úrovní úžitkových vlastností. Cieľové úžitkové vlastnosti konštrukcií majú, náhodný charakter, sú v čase premenné. Cieľová úžitková vlastnosť sa dá definovať na základe akceptovateľnej dostatočne nízkej pravdepodobnosti že by mohlo nastať zhoršenie úžitkových vlastnosti v rozpätí od 15 do zvyčajne uvažovaných 50 rokov - časové obdobie životnosti konštrukcie. 19 Pravdepodobnostné postupy hodnotenia funkčnej spôsobilosti umožňujú, prostredníctvom diferencovaných návrhových pravdepodobností zaistiť taký stupeň istoty, že konštrukcia bude schopná dosiahnuť požadované cieľové úžitkové vlastnosti a zachová si ich počas svojej životnosti. Úrovne úžitkových vlastností sú formulované v priamej súvislosti s limitnými poškodeniami.20 PBD je prístupom k navrhovaniu zohľadňujúcom rozdielne potreby a požiadavky ich budúcich vlastníkov, resp. užívateľov. Užívateľ sa preto môže priamo zúčastniť pri definovaní úrovne úžitkových vlastností nosnej sústavy, resp. objektu. V súčasnosti je možné pri definovaní úrovne úžitkových vlastností využiť aj agentové systémy. Dnes sa skúmajú nástroje na definovanie týchto úrovní. Definuje sa spôsob tvorby kompromisov medzi úrovňou úžitkových vlastností a cenou stavby v interakcii s cenou predpokladaných opráv.
MAREK, P., GUŠTAR, M., ANAGNOS, T. (1995): Simulation‑Based Reliability Assessment for Structural Engineers, CRC Press, Inc., Boca Raton, Florida, 1995, ISBN 0 8493 8286 6. 20
Pri pravdepodobnostnom prístupe sa využívajú simulačné postupy založené na metódach typu Monte‑Carlo.20 Návrh na základe úrovne prevencie proti kolapsu predovšetkým sleduje straty ľudských životov a počet zranených, zatiaľ čo prístup na základe úrovne bezprostredného používania je zameraný na kontrolu funkčnej spôsobilosti a na ekonomické straty po nepriaznivej udalosti.
138 Inteligentné systémy a vývoj nových materiálov umožňujú spojité monitorovanie a riadenie pôsobenia stavby v súlade s požadovanými cieľovými úžitkovými vlastnosťami. Inteligentná stavba sa vyznačuje schopnosťou identifikovať svoj aktuálny stav a optimálne regulovať svoje pôsobenie. Výskum inteligentných stavebných nosných systémov sa v súčasnosti väčšinou zameriava na dve oblasti: (i) identifikáciu odozvy na zmenu, monitoring vlastností konštrukcie a riadenie odozvy konštrukcie. Rozšírenie aplikácie PBD a PBE je podmienené vývojom inteligentných konštrukcií. Takže v tomto kontexte je možné PBA definovať metódu projektívnej praktiky, ktorá si definuje úroveň vlastností, ktoré musí stavba spĺňať s dôrazom na merateľné hodnoty enviromentálnej, priestorovej a hodnotovej udržateľnosti. Inteligentné systémy nie sú v pozícii kontrolóra sú v pozícii základnej úrovňovej vlastnosti, umožňujúcej praktizovanie systémov PBD a PBE. PBA okrajovo pracuje s termínom kolaps, viac je preferovaný termín strata hodnoty použiteľnosti, strata opodstatnenosti, vyžitie objektu, priestoru. V tomto momente však nastupuje hodnota pamäte, historického kontextu, umožňujúca zásadné predefinovanie prvotných požadovaných úrovní. PBA v čase mení hodnotový rebríček cieľových úrovní a limitov. PBA viac konšpiruje s umeleckým kontextom slova performance ako PBD a PBE. Práve jedinečná hra v konkrétnom priestore, kontexte a čase je novoformujúcou sa architektonickou praktikou. Dnes sa predefinovávajú projektívne praktiky založené na filozofii jednotlivých kolektívnych tvorcov na praktiky hier typu performance, definujúcich východiskové úrovne vlastností. Príprava scenárov týchto hier prepojená so štruktúrou spájanou s termínom smart cities je základnou prípravou PBA. Pre scenáre sa používa aj termín scriptovanie performance. Tieto nástroje z úrovne sídel a krajiny definujú akceptovateľnosť PBA aktu posunutého do projektívnych procesov PBD a PBE. Metódy kontextuálneho rozhodovania relevantných tvrdých a mäkkých dát a ich tvrdých (GIS, topografia, doprava, demografia.) ale aj mäkkých dát (komunity, sociálny kontext, kultúrne, pamäťové informácie.) Tu sa návrh opiera o existenciu– pervasive computing, IoT. simuláciách (agentové systémy, Bayesovské siete. Podkladom pre aplikáciu PBA je komplexita, predefinovaná vrámci diskurzov o chaose. Komplexita má základy v teórii
139 chaosu. Rozdiel medzi komplexnými systémami a chaosom je v tom, že komplexné systémy sú adaptívne, dokážu „inteligentne“ meniť svoje správanie a štruktúru podľa meniacich sa podmienok prostredia. Pretože som architekt, tak pri PBA sa ešte zastavím hlbšie. Možno aj preto, že PBA môže byť mostom medzi umeleckými a inžinierskými interpretáciami slova performance. Performance Based Architecture „PBA“ Na úvod tejto časti práce som začal pri pokuse o možnosti slovenského prekladu anglického termínu „Performance based architecture“. Použil som spojenie „Performatívne budovaná architektúra“. Ak som si to skombinoval s podobným voľným prekladom „Performance based design“ ako „Performatívne budovaný dizajn“ /dizajn tu chápem v jeho komplexnom význame pre stavbu – t.j. súbor garantujúci životaschopnosť, udržateľnosť a úžitkové vlastnosti stavby/ a „Performance based engineering“ ako „Performatívne budovaný inžiniering“ stavby v komplexnom ponímaní termínu ako realizácia stavby a jej uvedenie do prevádzky. Performance Based architecture je výkon diela, kde činnosťou jednotlivca alebo kolektívu je vytvorené dielo, na konkrétnom mieste a v konkrétnom čase bez definície pevného rámca tohto diela. Performance Based Architecture sa môže odohrávať kdekoľvek, kedykoľvek a akokoľvek dlho. Performatívna architektúra má 4 základné limitné pojmy: reálny čas, konkrétny priestor, architektova fyzická prítomnosť a vzťah medzi architektom, investororm – užívateľom. Dá sa to definovať ako istý spoločensko ‑morálny výklad čistoty architektúry ako komplexného pojmu. Performatívna architektúra zaručuje, že táto architektúra je živá v čase existencie – je akousi formou výkonu hry o vzniku a fungovaní diela. Performance based architecture je založená na funkčnej spôsobilosti diela ako prioritnej podmienky.
140 Otázkou je, ako performatívne simulácie procesov môžu generovať dizajn v komplexnom význame slova pre tvorbu budov. Performatívnosť v tomto procese ako termín predstavuje syntézu dvoch podstatných vlastnosti digitálnych návrhových procesov, ktoré podporujú transformáciu a tvorbu geometrického modelu a podporujú analytické hodnotenie vplyvu na životné prostredie založené na simulácii fyzikálnych podmienok. To je potenciál integrácie simulačných hodnotiacich procesov s formou zahrnutou v termíne Performatívny Dizajn.Termín významovo popisuje, že výkon môže sa sám o sebe stať faktorom a spôsobom pre vytvorenie architektonickej formy. Performatívna morfogeneza ako teória vytvára prechod z konštrukčnej „formy robiť“ na „formu hľadať a nájsť.“21 Na prelome tisícročí dizajn mnohých významných architektonických projektov bol silne ovplyvnený výpočtovou simuláciou v parciálnych častiach štrukturálnych a environmentálnych analýz, ktoré sa inžinierskym príspevkom ku komplexnému architektonického návrhu. V nadväznosti na viacero významných, čiastočných úspechov je potrebné zadefinovať ďalšie ciele pre razantnejší pokrok smerom k performance based dizajnu. Tvorba generatívnych modelov v procese tvorby architektúry budov, simulácie ich energetickej náročnosti, analýzy zmien geometrického tvaru smerom optimalizácii vlastností konštrukcie. Táto časť je už dlho považovaná za kľúčovú zložku hodnotového systému architektonického návrhu. Súčasné prístupy k PBA sa zásadne líšia od bežných simulačných procesov CAD. Tradičné simulačné nástroje sú založené na schopnosti simulovať hodnotenie výkonu samotného objektu potom, čo bola definovaná žiaduca úroveň riešenia. Súčasné technológie nie sú všeobecne integrácie komplexu procesov syntézy tvorby. Bohužiaľ /alebo zatiaľ našťastie/ najaktuálnejšie systémy nie sú morfogenetické. Je to človek, ktorý musí prispôsobiť návrh a geometrické tvary modelu, aby to vyhovovalo optimalizovaným hodnotiacim skúsenostiam. PBA je možné definovať aj ako schopnosť priamo manipulovať geometrické vlastnosti digitálneho modelu na základe
ALFARIS, A. – MERELLOIN, R. 2008. The Ge‑ nerative Multi‑Performance Design Systém [online]. Minneapolis: Silicon Skin Biological Processes and Computation Proceedings of the 28th Annual Conference of the Association for Computer Aided Design in Architecture ACADIA, 16-19. 10. 2008. Dostupné na inter‑ nete: <http://www.mendeley.com/research/ generative‑ multiperformance‑ design ‑system/>. ISBN 9780978946340. s. 448-457. 21
141 performatívnych analýz s cieľom optimalizovať výsledok. Performatívne „tančeky“ okolo návrhu spôsobujú, že tento je pozícii permanentnej zmeny. Proces navrhovania viacerých významných stavieb posledných rokov definoval topologické transformácie zažitých geometrických modelov. Termíny ako morfogenéza, generatívne systémy, ako napr. a genetické algoritmy sú často v tejto súvislosti zapojené do hry. Avšak tieto systémy majú svoje obmedzenia, pokiaľ ide o ich uplatnenie v architektonických projektoch, pretože vyžadujú silnú formalizáciu, ktorá neumožňuje pojať komplexný veľký rozsah architektonické problémovej oblasti. Preto výskum a porovnávanie realizovaného výsledku s možnými simulačnými modelmi. V samotných projektoch sa často tiež riešili prípadové štúdie analytickým a asociatívnym parametrickým modelovaním na životné prostredie. Topologické modelovacie techniky sú dnes nutnou súčasťou performativnej architektúry. Parametrické navrhovanie, modelovanie asociatívnou topológiou a ne‑Euclidovská geometria ako metodologický základ digitálneho dizajnu v kontexte nastupujúcej výpočtovej geometrie architektonického riešenia, ktoré umožní rekonfiguráciu parametrov geometrických štruktúr. Tento atribút parametrickej geometrickej variability sa výrazne podieľa na symbiotických vzťahoch medzi parametrickým dizajnom a PBA. Kľúčovým je aj Interaktívny dizajn, opierajúci sa o výkonnosť počítačových technológií, statické súradnice bežných tvarov a foriem nahradil výpočtovo dynamickými konštruktmi topologických modelov. Práve kombinácia interaktivity a parametrickej transformability generuje diskrétne štrukturálne zmeny v rámci dizajnových procesov tvorby. Pre tieto teoretické koncepty súvisiace s parametrickými formáciami sú základom pojmy prispôsobivosť,zmena, nepretržitosť, blízkosť, konektivita a úcta k životnému prostrediu. Topologické systémy(napr. parametrické systémy), generatívne systémy (napr. genetické algoritmy), a dynamické systémy (animácie) a simulácie sú základnými pracovnými nástrojmi
142 performatívnej dizajnérskej generácie, ktorá zároveň si vyžaduje existenciu rýchlej spätnej väzby. Vzniká zmena architektonickej paradigmy z procesu tvorby robením na proces tvorby tvoriť hľadaním. Toto má výrazný dopad aj na charakter architektonického vzdelávania. Na performance založené simulácie /PERFORMANCE‑BASED SIMULATION22/sú bytostne dnes potrebné pri vytváraní objektov. Návrh realizácia a následné dlhodobé vyhodnocovanie je čím ďalej zložitejšie kvôli rýchlym pokrokom vo vývoji technológii, zmien vnímania a požiadaviek stavebných operátorov, vlastníkov a nájomníkov. Taktiež hrá úlohu rýchlo sa vyvíjajúca kontrola okolia. Takmer vždy po realizácii je potrebné liečiť budovu a jej systémy, optimalizovať základné systémy a subsystémy.
LAM, K. P. – WONG, N. H. – HENRY, F. 1999. A Study of The Use of Erformance‑ Based Simulation Tools for Building Design and Evaluation in Singapore. Singapore: Faculty of Architecture, Building and Real Estate National University of Singapore, 1999. Dostupné na internete: <http://www.ibpsa. org/proceedings/BS1999/BS99_B-20.pdf>. 22
Dnešná realita ešte má istú nedôveru k simulačným nástrojom, reprezentovanými rôznorodými softvérmi. Taktiež výskum metód na dolovanie dát je v začiatkoch, návrhová optimalizácia, konštrukčné analýzy, integrácie, využitie komponentov založených na systémových šablónach sú nedostatočne pripravené a často sú len v štádiu experimentov. Javia sa dôležitejšími kvalifikácia a kvantifikácia variantných riešení ako podrobné posúdenie jednotlivých prípadov. Základnou axiómou simulačných postupov je zásada, že sa nedá simulovať budúcnosť ale dá sa simulovať život známych systémov v budúcom čase počas ich životnosti. Simulačný systém – „zdvihnutý palec“ je dnes najpoužívanejším systémom už celé desaťročia a pravdepodobne práve jeho performatívna hodnota ho ochráni pred softvérovou komplikovanosťou. Prepojenie Performance Art a Performance Ing Art a Ing sú dva typy titulov udeľovaných na Technickej univerzite v Košiciach. Ak by sme sa riadili úvahami C. P. Snowa /1959/23, tak na TUKE žijú a pracujú príslušníci dvoch kultúr- vedci a umelci- medzi ktorými neexistuje žiadny vzájomný styk a žiadne sympatie; vzájomná nevedomosť o zvykoch, myslení a názoroch tých druhých je taká hlboká, ako keby každá kultúra sídlila na inej planéte. Môžeme sa stotožniť s popisom rozdielov, že umelci, teológovia
SNOW, Charles Percy (2001) [1959]. The Two Cultures. London: Cambridge University Press. p. 3. ISBN 0-521-45730-0. 23
a filozofi poznávajú svet cez jeho celistvosť, biológovia, fyzici, chemici, poznávajú svet cez jeho jednotlivosti. Technici sú však jednou nohou v prvej a druhou v druhej skupine. Tú stráca zmysel otázka, čo je dôležitejšie pre poznanie pomaranča človekom - Magrittove desiatky pomarančových obrazov alebo desiatky chemikom rozprvkovaných pomarančových karentov. Aplikovanie výskumu umelcov a vedcov na urbánny priestor. vo mne generuje nový pojem Performance arting. Kým performance je predstavenie, výkon tak arting je spôsob jeho uskutočnenia. Kým výkon, výtvor, dielo zrealizujeme v urbánnom prostredí, tak musíme zrealizovať artingový výskum. Ak výskum zrealizujeme artingovým prestavením v reálnom priestore a necháme chvíľu pôsobiť emócie, periférne videnie, haptický zážitok, ozvenu zvuku, tak dovolíme zmyslom sa zabývať v konkrétnom urbánnom priestore. Priebežne štatisticky vyhodnocujeme dopady na priestor a jeho okolie a sme schopní prostredníctvom svojich volených zástupcov prijať rozhodnutie. A toto je Performance artingová metóda budovania „kódu“ mesta a miesta.
Inovatívne mesto Projekt Inovatívne mesto 2013 bol realizovaný s podporou Ministerstva kultúry SR, Košice 2013, n.o. Partneri projektu: Francúzsky inštitút, Kultúrny kontaktný bod Vydavateľ: Fakulta Umení TU Košice Publikáciu zostavili: Juraj Koban, Marián Hudák, Pavol Meszároš Grafická úprava a sadzba: Fakulta Umení TU Košice Spolupráca - texty: Tomáš Sabol, Peter Bednár, Zoltán Tomori, Oto Hudec, Pavol Pekarčík, Peter Koban, Juraj Koban, Boris Vaitovič, Peter Samuely, Stanislav Kmeť, Marián Kireš, Ján Kanócz Spolupráca projekt: Alena Kubová‑Gauché, Miya hashimoto, Andrea Bočková, Richard Kitta, Michal Hladký Fotografie: Archív FU TU Košice a partnerov Tlač: CopyVait, s. r. o. Vydanie: Prvé vydanie ISBN 978-80-553-1631-4
ISBNÂ 978-80-553-1631-4