Информационно-образовательный портал СОДРУЖЕСТВА НЕЗАВИСИМЫХ ГОСУДАРСТВ
ИНФОРМАТИЗАЦИЯ ОБРАЗОВАНИЯ
И ДИСТАНЦИОННОЕ ОБУЧЕНИЕ В СНГ
Информационно-образовательный портал СОДРУЖЕСТВА НЕЗАВИСИМЫХ ГОСУДАРСТВ  

Страны
Азербайджанская Республика
Республика Армения
Республика Беларусь
Республика Казахстан
Кыргызская Республика
Республика Молдова
Российская Федерация
Республика Таджикистан
Туркменистан
Республика Узбекистан
Украина

Типы материала
Информационно-коммуникационные технологии
Дополнительные информационные материалы
Нормативно-правовое обеспечение
Организация и методики обучения
Экономика образования
Межгосударственное сотрудничество
Образовательные центры
Методики обучения
Межвузовское сотрудничество
Повышение квалификации
Международные проекты и гранты, конкурсы
Конференции, симпозиумы, семинары и др.
Библиотека
 
Журнал «Вестник РУДН» серия «Информатизация образования»
 
2014, №4
2014, №3
2014, №2
2014, №1
2013, №4
2013, №3
2013, №2
2013, №1
2012, №4
2012, №3
2012, №2
2012, №1
2011, №4
2011, №3
2011, №2
2011, №1
2010, №4
2010, №3
2010, №2
2010, №1
2009, №4
2009, №3
2009, №2
2009, №1
2008, №4
2008, №3
2008, №2
2008, №1
2007, №4
2007, №3
2007, №2-3
2007, №1
2006, №1(3)
2005, №1(2)
2004, №1
Научные и специальные электронные ресурсы
Учебная, научная и специальная литература
Комиссия по дистанционному обучению совета по сотрудничеству в области образования государств-участников СНГ
Новости

Разработка архитектурной концепции общественного здания нового типа – многофункциональный информационно-образовательный центр с использованием информационных технологий и математических моделей


Аннотация
Предложена архитектурная концепция многофункционального информационно-образовательного центра, и её реализация в авторском проекте. При разработке авторского проекта использованы новейшие информационные технологии и математические модели. Ключевые слова: многофункциональный информационно-образовательный центр, архитектурная концепция, информационные технологии, математические модели.

Текст документа

Кафедра архитектуры и градостроительства

Российский университет дружбы народов

Ул. Орджоникидзе, д. 3, Москва, Россия, 117198

 Актуальность исследования. Рубеж ХХ–XXI века поразили довольно серьёзные общественные изменения, общие черты которых уже были спрогнозированны футурологами и философами еще в конце 1960-х годов. Прогнозы в определённой степени подтвердились, явив миру время высоких технологий и новый социальный термин: «информационное общество». Становится характерным феномен внедрения информационного фактора во все сферы деятельности человека. Промышленные и корпоративные разработки в области информационных технологий ХХ-го века стали внедрятся в повседневную гражданскую жизнь. Становится актуальным вопрос умения использования информационных технологий  для достижения конкретной материальной цели, хранения информационных данных, сортировки и проверки.

Под влиянием множества факторов формируется новая система цен­ностей и приоритетов в обществе, в том числе и в архитектуре. В отличие от стандартно-теоретического информационного центра, именно многофункциональный информационно-образовательный центр сможет реализовать творческий трудоемкий процесс трансформации информации в материальное благо и самовыражение человека.

Главным международным документом в области информатизации является «Окинавская Хартия глобального информационного общества» принятая 20.07.2000 года странами «Большой восьмёрки», которая считает, что информационно-коммуникационные технологии (ИКТ) являются одним из наиболее важных факторов, влияющих на формирование общества двадцать первого века.

Одним из приоритетных направлений, обозначенных хартией, яв­ляется разработка инновационных подходов в целях расширения технической помощи и создание сети государственных учреждений, способствующих информатизации населения.

В Российской Федерации уже принято, а также и продолжают разрабатываться несколько нормативно-правовых документов в области информатизации и образования, среди которых: Государственная программа Российской Федерации «Информационное общество (2011–2020 гг.)»; Федеральная целевая программа развития образования на 2011–2015 годы; Президентская программа повышения квалификации инженерных кадров на 2012–2014 гг. (утв. Указом Президента РФ от 7 мая 2012 г. № 594); Федеральные законы № 24-ФЗ «Об информации, информатизации и защите информации» (от 20 февраля 1995 г., с изм. от 10 января 2003 г.), № 85-ФЗ «Об участии в международном информаци­онном обмене» (от 4 июля 1996 г., с изм. 30 июня 2003 г.), Указ Президента РФ «О государственной политике по развитию и использованию сети Интернет в РФ.

Всё выше упомянутое является основными предпосылками для развития на территории РФ системы информационно-образовательных учреждений различного назначения и функционала, отвечающих основным направлениям государственной и международной политики в сфере информатизации. Приоритетным становится создание и развитие федеральной и региональной информационных систем и сетей государственного и частного характера и обеспечение их взаимодействия в информационно-образовательном пространстве России.

Для обеспечения качественного и эффективного функционирования информационных систем их сетей и информационно-образовательного процесса, формирующих главную среду ??битания современного общества, неизбежно возникает необходимая потребность в создании архитектурно-инженерных объектов и зданий, им отвечающих. Следовательно, особую актуальность имеют теоретические и практические исследования в области архитектурного дизайна и функционального наполнения объектов, обеспечивающих информационно-образовательный процесс общества и адаптацию каждого человека в быстротечной информационной среде.

Информация и образование – это одно целое. Информация – это инструмент, а образование – это умение владеть и работать этим инструментом. Образование – это умение созидать с помощью теоретического абстрактного инфо-инструмента полезное материальное, характеризующее прогресс жизни общества. Всё вышеперечисленное является предпосылкой для появления архитектурного объекта совершенно нового типа – информационно-образовательный центр, где информация будет не только храниться, обновляться, проверяться, сортироваться, а также будет происходить её трансформация в конечные материально-технические и интеллектуально-художественные продукты, необходимые как чистый воздух нашему техногенно-современному миру. Иными словами, должна быть реализована общественная концепция «третьих» мест, помимо дома, работы (учёбы) для качественно нового, полезного и интересного времяпровождения, где основной идеей будет свободное обучение использованию информационных знаний в практических целях. Однако возникает резонный вопрос в необходимости создания информационно-образовательных центров, поскольку есть самообразование, интернет и социальные сети. Этот миф о дистанционном абстрактном самообразовании можно рассеять, например, хотя бы потому, что люди не могут абстракто-дистанционно учиться вождению автомобиля! Такое самообразование и использование информации никто не отменял, но всегда под вопросом его качество и верность используемых информационных данных. Целесообразнее рассматривать это как доп-опцию в современном знании. В информационно-образовательном центре информация будет тщательно выверена, структурирована и систематизирована, а самое важное – будут люди и программы, обучающие использованию этой информации для достижения различных материальных и духовных целей.

Архитектурная концепция общественного здания нового типа – информационно-образовательный центр. Архитектурная концепция, состоит  из теоретической части и её реализации. В теоретической части выделены концептуальные положения:

1.    Информационно-образовательный центр как симбиоз библиотечного информационного центра и общеобразовательной школы открытого типа.

2.    Комплексный единый объект, сочетающий в себе функции библиотечно-информационного центра и общего образовательного учреждения теоретически-практического типа.

3.    Для хранения и эволюционной жизни печатных собраний, так и для цифровых данных необходимы соответствующие функциональные площади; если нельзя реконструировать учебные заведения, интегрировав в их внутренние пространства или верно построив на их территории библиотечный информационный центр, то существует два варианта: строить новые школы и университеты вместе с их собственным библиотечно-информационным центром, либо имеет смысл строить здания нового типа — информационно-образовательные центры, которые не будут относиться к конкретному образовательному учреждению, которые будут удобно расположены в ткани городской застройки и будут доступны всем, где каждый сможет выполнять своё домашнее задание, консультироваться, читать, пользоваться скоростным бесплатным вай-фай интернетом, приобретать дополнительные навыки, общаться и обсуждать науку и просто созерцать жизнь.

Эти здания не заменяют информационные центры и библиотеки конкретных учебных заведений, а расширяют информационно-образовательную сеть города, поднимая её на новый самоадаптирующийся уровень. Самым большим по значимости и широким по функциональным возможностям, очевидно, является центральный публичный городской информационно-образовательный центр. За ним следуют информационно-образовательные центры районного типа, расположенные в местах, где невозможна или отсутствует их интеграция в существующие образовательные учреждения. Далее можно выделить уже существующие и в будущем построенные образовательные центры библиотечного типа, относящиеся и расположенные на территории уже конкретного учебного заведения (здесь вначале идут библиотечно-информационные центры крупных университетов и институтов, а затем уже школ и колледжей). В отдельную группу стоит отнести корпоративные библиотечно-информационные центры – центры, являющиеся частью предприятий, компаний, холдингов, частных не образовательных организаций и т.д.

4.    Следует учитывать предложенную автором классификацию инфо-центров: инфотеки, образовательный или исследовательский центр, информационный комплекс «масс-инфо», различающиеся в зависимости от типа доступа к информации - открытый, специализированный и ограниченный соответственно.

5.    Фукциональное наполнение каждого из основных типов инфо-центров должно учитывать характерные соотношения информационных (инфо-ядро), сопутствующих и привлеченных функций [Боровиков, 2009].

6.    Использование информационных технологий и математических моделей при реализации основных положений концепции в авторском проекте.

Описание архитектурного проекта информационно-образовательного центра, предложенного автором. Общественные здания, их расположение и связь с общей застройкой играют большую роль в композиции города. Здание информационного центра является одним из значительных общественных зданий, поэтому его располагают в общегородском центре, оно становится доминирующим, во многом определяется силуэт и всю архитектурную панораму района.

Предлагаемый объект принадлежит к информационным центрам с возможностью открытого доступа пользователей к информации и знаниям.

Он спроектирован как центральный городской информационный центр, расположенный в холмистой лесопарковой зоне – Воробьёвы горы города Москвы. Здание является по своей сути уникальным сооружением, аккумулирующим социально-информационные контакты населения и помогает адаптировать человека к потокам информации в нашем хаотичном и быстротечном мире. Участок застройки, находящийся в предместье центральной городской зоны выбран не случайно, его красивые живописные характеристики, насыщенность публикой и выгодное расположение по отношению к центру города сделали эту территорию наиболее подходящей для сильно-протяженного в плане  здания. Природно-ландшафтные характеристики территории застройки неблагоприятно сказались бы на правильном комфортном освещении здания, так как преграда из холмов высотой тридцать с лишним метров является не хорошим условием для требуемого освещения читальных залов, особенно в нашей несолнечной стране. Отчасти, именно этому, здание обязано своей форме, ну и конечно же эстетическим соображениям – близость текучей водной глади, пластичного леса и холмов – все это требует от здания природной, обтекаемой внешней формы.

Здание спроектировано по принципу пассажа, в основе планировки старый добрый коридор атриумного типа, который является в данном сооружении внутренней аллеей созерцания, открытого информационного общения, форума. Центральная аллея-коридор являет собой непрерывный тип интегрального инфо-пространства. Тектоника здания обуславливается его основной несущей конструкцией – пространственным металлическим каркасом, состоящим из треугольных сегментов, что в свою очередь обеспечивает необходимую большепролетность, прочность и геометрическую неизменяемость узлов металлической пространственной структуры. Пространство между элементами каркаса заполнено композитными стеклопанелями с разной степенью прозрачности и тонировки.

В свою очередь, внутренняя типовая планировка поддерживается обычной металлической стоечно-балочной системой структурно связанной посредством двуавров с пространственным каркасом, железобетонными, ребристыми перекрытиями и лестничными клетками [Боровиков, 2003, с. 3]. В книгохранилище заполнение каркаса применяется с учетом специфичности и ограниченности освещения вплоть до его полного отсутствия. Достойный уровень освещения в читальных залах обеспечивает светоотражающее и распространяющее ворончатого типа ограждение несущих колонн, которое пропускает свет из крыши вплоть до самых нижних этажей. Максимальные пролеты в здании – 24 чистых метра. Для лучшей статики колонны со световоронками снабжены веерными металлическими подкосами.

 Для дизайнерской красоты здания выбраны автором поверхности четвертого порядка Пеано (седло Пеано) сам проект построен с использованием математического моделирования и компьютерных технологий. Авторский проект отвечает основным положениям предложенной концепции.

Одной из наиболее прочных и устойчивых форм является аналитическая гладкая поверхность четвертого порядка – седло Пеано (рис. 1). В явном виде седло Пеано можно задать следующим уравнением:  z=(y - x2)( y - 3x2)=(y - 2x2)2x4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1. Седло Пеано

 

Плоскость симметрии поверхности — плоскость yOz. В сечении поверхности координатной плоскостью y=0 лежит парабола четвертого порядка z=3x4. Плоскость x=0 пересекает поверхность по обыкновенной параболе z=y2. В сечении поверхности координатной плоскостью z=0 лежат две квадратные параболы с общей вершиной: y=3x2 и y=x2. Седло Пеано содержит участки как положительной, так и отрицательной гауссовой кривизны, которая меняет свой знак в точках параболы 2y= x2 [Кривошапко, 2006].

Применять в чистом виде седло Пеано в архитектуре может быть не очень функционально и рационально, однако, изменив значение коэффициентов и знаки в уравнениях можно добиться нужной формы и соответствия замыслу архитектора. Данную поверхность также можно видоизменить с помощью построения на определенных интервалах и поворота одной или нескольких образующих парабол на необходимый угол при движении по направляющим, а также ограничением поверхности координатными линиями.

Наиболее характерное применение седла Пеано в архитектурном дизайне — это проектирование общественных зданий, таких как: информационные, выставочные и деловые центры, торговые и культурно-зрелищные комплексы, театры, музеи, фитнес клубы, библиотеки и прочее. Форма здания создана как целостная пространственно-стержневая конструкция из прочных лёгких сплавов. На рис.2 показано авторское применение.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2. Концепция внешней формы многофункционального

информационно-образовательного центра

 

Вычисления, проведенные автором, показали, что оптимальным решением при создании рассматриваемой оболочки здания информационно-образовательного центра будет следующее построение образующих: квадратичные параболы, перпендикулярные плоскости симметрии должны иметь вид y= ±1?27×x2, где x  €(-36,36) метров, коэффициент 1?27  может изменяться в пределах до 1?32. Параболы, параллельные плоскости симметрии должны быть построены при x €(-80,80) м.

Приведенные выше значения, обусловленные красотой и функциональностью, в наибольшей степени отражают замысел автора о форме и размерах проектируемого архитектурного сооружения. Однако такие поверхности очень трудно рассчитывать на нагрузки, а модульная аппроксимация и изготовление всех элементов пространственного каркаса процесс трудоемкий и требует специального математического расчета, поскольку элементы находятся в разных плоскостях и под разными углами. Но сейчас существует CNC технология (числовое программное управление) — это компьютеризованная система управления, считывающая инструкции специализированного языка программирования и управляющая приводами металлообрабатывающих станков и станочной оснасткой. CNC производит интерполяцию движения обрабатывающего инструмента в соответствии с управляющей программой.

Основное преимущество этой технологии заключается в возможности обмена данными с компьютерными программами архитектурного проектирования (CAD) и системами автоматизации инженерных расчетов (CAE). Цифровые данные передаются из СAD/CAE-систем в программный пакет автоматической подготовки управляющих программ для станков с CNC технологией (CAM). То есть, обладая такой технологией, основанной на точной математике, завод сможет изготавливать разные параметрические детали, узлы и конструктивные элементы для зданий из металлического каркаса сложной криволинейной формы без значительных затрат труда и времени на производство и монтаж. А это в свою очередь дает возможность архитектору для еще более интересного творчества и уникального концепт-дизайна. Изложим выводы.

1. Системный анализ развития информационной среды выявил новые функции объектов информационной среды в зависимости от типологии зданий. Традиционное понятие «библиотека» трансформируется в многофункциональный информационно-образовательный центр (инфо-центр), что обусловлено нашим быстротечным постиндустриальным миром. Инфо-центры несут важную социальную функцию в информационном обществе - адаптацию человека в информационной среде.

2.На основе анализа и систематизации материалов зарубежной практики проектирования и строительства инфо-центров выделены основные типы инфо-центров - «инфотека», «образовательный или исследовательский центр», «информационный комплекс масс-инфо», различающиеся в зависимости от типа доступа пользователя к информации - «открытый», «специализированный» и «ограниченный», соответственно.

3. Для функциональной структуры каждого из основных типов инфо-центров  установлены характерные соотношения информационных (инфо-ядро), сопутствующих и привлечённых функций.

4. Анализ и сравнение объёмно-планировочных решений инфо-центров, спроектированных и построенных в последние 10 лет, выявил тенденцию к выделению в пространстве локализации инфо-ядра особой зоны, названной в работе «интегральное инфо пространство». Установлены два типа интегрального инфо пространства - «непрерывное» и «дискретное». Для характера объёмно-планировочного решения инфо-центра тип интегрального инфо пространства является определяющим.

5. Изучение приёмов и особенностей размещения инфо-центров в современном городе позволило выделить типовые ситуации размещения: участок в жилой застройке; участок на свободной от застройки территории; участок в исторической части города; участок на пересечении транспортных и людских потоков. При этом важной особенностью для всех ситуаций размещения является доминантное положение инфо-центра в структуре городской застройки, обусловленное его социальной функцией.

6. Установлено, что архитектурно-образные решения инфо-центров имеют целью закрепление роли инфо-объекта в структуре общественных связей через зрительный образ источника информации. Выделены характерные приёмы композционно-образного решения фасадов информационно-образовательного центра - «визуально-проницаемый прозрачный фасад», «электронный медиа-фасад», «цвето-фасад» и «динамически изменяющийся фасад».

7. Для реализации авторской концепции в проекте использованы информационные технологии и составлены математические модели поверхностей объекта.

 

ЛИТЕРАТУРА

 

[1] Боровиков М.В., Разин А.Д. Ограждающие конструкции современных монолитных сооружений зрелищного назначения // Современное градостроительство: сборник статей Международной научно-методической конференции. – Пенза, 2007.

[3] Боровиков М.В. Архитектура и математика // Образование, наука и экономика в вузах. Интеграция в международное образовательное пространство: Материалы международной научной конференции. – Плоцк, 2008.

[4] Боровиков М.В. Виртуальное компьютерное «изготовление» здания и классическое архитектурное проектирование //  Образование, наука и экономика в вузах. Интеграция в международное образовательное пространство: Материалы международной научной конференции. – Плоцк, 2008.

[5] Боровиков М.В. Применение математики в архитектурном моделировании оболочки зданий сложной формы // Наука в вузах: математика, физика и информатика. Проблемы высшего и среднего профессионального образования: Материалы международной научно-образовательной конференции. – М: РУДН, 2009.

[6] Боровиков М.В. Математические методы в промышленном дизайне // Наука в вузах: математика, физика и информатика. Проблемы высшего и среднего профессионального образования: Материалы международной научно-образовательной конференции. – М: РУДН, 2009.

[7] Боровиков М.В. Проблемы функционального развития архитектурных объектов информационно-образовательного значения // Математика, информатика, их приложения и роль в образовании: Тезисы докладов Российской Школы-конференции с международным участием. – М.: РУДН, 2009.

[8] Кривошапко С.Н., Иванов В.Н., Халаби С.М. Аналитические поверхности. – М., Наука, 2006.

 

the WORKING OUT of architectural concept

for a new type public building - Multi-information

and education center BY using information

technologIES and mathematical models

 

M.V. Borovikov

 

Chair of architecture and urbanism

Peoples’ Friendship University of Russia

 Ordzhonikidze Str.,3, Moscow, Russia, 117198

 

Architectural concept of multifunctional information and educational center and its implementation is given in the author’s project. Advanced information technology and mathematical models used in the development of the author project.

Key words: multi-function information and education center, the architectural concept, information technology, mathematical models.


Автор оригинала: М.В. Боровиков
Источник оригинала: Вестник РУДН, серия "Информатизация образования", №4, 2012

Новости
16.06.2017

Российский университет дружбы народов объявляет о проведение первой волны вступительных испытаний среди иностранных граждан для обучения на программах магистратуры на контрактной основе. Первая ...

13.10.2016

26 октября-27 октября 2016 года Российский университет дружбы народов проводит Международную конференцию «Сетевые университеты и международный рынок труда (пространства БРИКС, СНГ, ШОС)».

19.05.2016

The Peoples’ Friendship University of Russia (PFUR) announces the beginning of admission of foreign citizens who graduated from Bachelor and Specialist Degree programs of PFUR and other Russian and ...

19.05.2016

Российский университет дружбы народов (РУДН) объявляет о наборе иностранных граждан -выпускников бакалавриата и специалитета РУДН и других российских и зарубежных ВУЗов на программы магистратуры на ...

11.12.2015

Проект рекомендаций Семинара-совещания научной общественности по проблемам международного научно-технического и образовательного сотрудничества