Đối với bất kỳ sinh viên kiến trúc nào, những tháng ngày khổ luyện với nét chì đầu tiên, từ những khối cơ bản, tĩnh vật, đến những bản vẽ tay đồ án, không đơn thuần chỉ là bài tập. Đó chính là quá trình gọt giũa tư duy không gian và nuôi dưỡng cảm quan vật liệu một cách trực quan và sâu sắc nhất. Những nét vẽ thủ công ấy chính là nền tảng, là “gốc rễ” cho mọi ý tưởng và công trình sau này. Thực tế, lịch sử kiến trúc luôn song hành với lịch sử của các phương tiện thể hiện nó. Hành trình phát triển của bản vẽ kiến trúc xuyên suốt hàng thiên niên kỷ chính là minh chứng sống động cho sự tiến bộ không ngừng của tư duy sáng tạo nhân loại.
Trước thời đại của Revit, Rhino hay gần đây là AI, một câu hỏi thú vị và đầy ngưỡng mộ luôn được đặt ra: Làm thế nào mà những công trình vĩ đại, cùng những bản vẽ chi tiết phức tạp thời kỳ tiền số hóa, đã được thai nghén, phát triển và hiện thực hóa một cách xuất sắc đến vậy?
Bài viết này sẽ phân tích hành trình tiến hóa của công cụ thiết kế: từ nét vẽ tay, bước sang kỷ nguyên số hóa với CAD, tiến tới sự cộng sinh thông minh của BIM, và chạm ngưỡng tương lai với AI. Qua đó, chúng ta không chỉ tôn vinh sự tiến bộ công nghệ, mà còn thấu hiểu vai trò then chốt của chúng trong việp bảo tồn di sản và kiến tạo tương lai cho kiến trúc.
Khởi nguồn từ những bản vẽ tay
Trước kỷ nguyên số hóa, nền móng của mọi công trình kiến trúc đều được đặt bằng những nét vẽ thủ công. Bản vẽ là phương tiện trực quan không thể thiếu, giúp kiến trúc sư truyền đạt tầm nhìn và chi tiết kỹ thuật. Lịch sử của bản vẽ kiến trúc kéo dài gần chục thiên niên kỷ, bắt đầu từ những dấu ấn sơ khai nhất khoảng 9000 năm trước tại Saudi Arabia và Jordan. Tại đây, cư dân thời đồ đá mới đã khắc sơ đồ diều sa mạc (desert kites) lên phiến đá lớn, minh chứng đầu tiên cho việc ghi lại bố cục không gian.
Ảnh chụp một bẫy săn hình diều (desert kites) ở Jordan. Ảnh: Globalkites Project
Qua hàng thiên niên kỷ, vẽ tay phát triển mạnh mẽ trên nhiều vật liệu. Các nền văn minh lớn chuyển từ giấy Papyrus (tại Ai Cập, với Bản đồ Lăng mộ Amenemhet II) sang giấy da có độ bền cao, trở thành tiêu chuẩn qua thời Trung cổ (tiêu biểu là Bản đồ Tu viện St. Gall). Sự ra đời của cuốn sách hướng dẫn kiến trúc De Architectura của kiến trúc sư La Mã Vitruvius là một cột mốc quan trọng. Bước ngoặt lớn xảy ra vào thời Phục Hưng khi giấy trở nên phổ biến và công nghệ in ấn bùng nổ. Nhờ in ấn, các tác phẩm kinh điển của Leon Battista Alberti, Sebastian Serlio, Andrea Palladio đã được phân phối rộng rãi, giúp ý tưởng kiến trúc vượt qua giới hạn địa lý.
Một bản vẽ kiến trúc thời Trung cổ nguyên bản cho Tu viện St. Gall ở Thụy Sĩ, khoảng năm 830 SCN. Được lưu trữ tại thư viện tu viện, bản đồ án này chưa từng được thực hiện, nhưng nó cho thấy cấu trúc đề xuất của khu vườn thảo mộc. Ảnh: Reichenau-St. Gall Virtual Library
Trang bìa của cuốn sách L’Architettura di Leon Battista Alberti (Kiến trúc của Leon Battista Alberti), một bản dịch tiếng Ý năm 1550 của Luận thuyết đầu tiên về lý thuyết và thực hành kiến trúc thời Phục hưng, dựa trên tác phẩm của Vitruvius. Cuốn sách này là một trong những tác phẩm lý thuyết đầu tiên về kiến trúc được in ấn và có ý nghĩa to lớn đối với lịch sử kiến trúc sau này. Ảnh: Christie’s
Trong kỷ nguyên vẽ tay này, kiến trúc sư dựa vào bản vẽ và phác thảo thủ công làm vũ khí chính. Họ lắng nghe yêu cầu của khách hàng và tự tay thiết kế các sơ đồ mặt bằng cụ thể. Việc giao tiếp chủ yếu qua lời nói và bản vẽ, đồng thời bị giới hạn bởi chủng loại vật liệu sẵn có, khiến các thiết kế thời kỳ đó mang tính vĩnh cửu. Chính sự chậm rãi và tỉ mỉ này đã buộc các dự án phải đạt độ chính xác và bền vững ngay từ đầu, bởi việc chỉnh sửa thiết kế hoặc tái cấu trúc sau này quá tốn kém. Mục tiêu của kiến trúc trước chuyển đổi số là tạo ra cái đã được yêu cầu và quen thuộc, chứ không phải thứ gì đó mới mẻ. Việc lặp lại các thiết kế và ý tưởng là điều tự nhiên, nhưng chất lượng công trình không hề bị ảnh hưởng. Có thể nói, kỷ nguyên vẽ tay đã đặt nền móng vững chắc, định hình tư duy không gian và lý giải vì sao kiến trúc cổ đại vẫn được tôn vinh trên toàn thế giới cho đến ngày nay.
St. Peter’s Basilica ở Thành Vatican đã được khánh thành vào năm 1626, sau 120 năm xây dựng (khởi công từ 1506) với sự tham gia của nhiều kiến trúc sư vĩ đại như Michelangelo và Gian Lorenzo Bernini. Ảnh: Trainline
Tiến đến thời kì Tiền-CAD
Nếu kỷ nguyên vẽ tay được định hình bởi sự phát triển vật liệu từ Papyrus đến Giấy Da, thì giai đoạn Tiền-CAD lại đánh dấu bước ngoặt về sự chuẩn hóa và nhân rộng bản vẽ nhờ công nghệ in ấn. Thời kỳ đỉnh cao của sự tỉ mỉ này bắt đầu bằng một phát minh đột phá: In thạch bản (lithography) của Alois Senefelder vào năm 1796. Kỹ thuật này đã mở đường cho việc lưu hành rộng rãi các bản vẽ chi tiết từ bản gốc, giúp chuẩn hóa và phổ biến các tác phẩm kiến trúc nổi bật như Nghiên cứu Kiến trúc của Sir John Soane.
Kỹ thuật in thạch bản (lithography). Ảnh: City Lit
Trong suốt thế kỷ 20, các kiến trúc sư và kỹ sư đã làm việc với các thiết bị và vật liệu truyền thống nhưng được cải tiến, bao gồm bàn vẽ lớn, bút chì nhiều loại, thước chữ T, thước ê-ke và các loại vật liệu vẽ như giấy đồ thị, giấy can, và giấy blueprint. Bản vẽ thủ công được xem là một hình thức nghệ thuật, đòi hỏi các nhà thiết kế phải lành nghề và kiên nhẫn. Tuy nhiên, quy trình này cực kỳ tốn thời gian và công sức, bởi lẽ gần như không có chỗ cho sai sót. Một thay đổi nhỏ, dù là chi tiết, cũng đồng nghĩa với việc phải vẽ lại toàn bộ bản vẽ dự án.
Chính những hạn chế về tốc độ và rủi ro sai sót trong quy trình làm việc thủ công này đã tạo ra một nhu cầu cấp thiết về sự thay đổi, hướng tới các phương pháp sản xuất bản vẽ kiến trúc nhanh hơn, chính xác hơn và hiệu quả hơn, từ đó mở đường cho sự ra đời của thiết kế với sự hỗ trợ của máy tính.
Cộng đồng kiến trúc trước thời kỳ số hóa tuy nhỏ nhưng rất chuyên sâu, tôn vinh kỹ năng thủ công. Bởi lẽ, như kiến trúc sư nổi tiếng Glenn Murcutt từng đúc kết: “Bàn tay kiến trúc sư có thể khám phá trước khi đôi mắt nhìn thấy”. Ảnh: Sưu tầm
Kiến trúc sư quy hoạch trước thời kỳ số hóa. Ảnh: Sưu tầm
Đồ án tốt nghiệp Kiến trúc vẽ tay hoàn toàn của kiến trúc sư Lê Việt Nga vào thập niên 90. Ảnh: Kiến trúc sư Lê Việt Nga
Giai đoạn Hậu-CAD: Cuộc cách mạng số hóa
Cuộc cách mạng thực sự đã nổ ra với sự ra đời của Thiết kế Hỗ trợ Máy tính (CAD – Computer-Aided Design), thay thế quy trình phác thảo thủ công tốn thời gian bằng một quy trình tự động, chính xác và hiệu suất cao hơn gấp nhiều lần. Lịch sử CAD bắt đầu từ những năm 1960 với nhu cầu cấp thiết về tốc độ và độ chính xác. Năm 1961, Tiến sĩ Patrick Hanratty – “Cha đẻ của CAD” – đã phát triển phần mềm DAC, hệ thống CAD đầu tiên sử dụng đồ họa tương tác. Ngay sau đó, Ivan Sutherland tiếp tục tạo ra bước đột phá với Sketchpad (1963), giao diện người dùng đồ họa đầu tiên cho phép người dùng vẽ đối tượng trực tiếp bằng màn hình con trỏ X-Y, mở đường cho sự tương tác giữa người và máy. Cuộc cách mạng tiếp tục khi Hanratty phát hành ADAM (1974), một trong những hệ thống tiên phong tích hợp các kỹ thuật mô hình hóa vật thể rắn (3D solid modeling).
Khoảnh khắc quyết định làm thay đổi ngành công nghiệp là năm 1982, khi AutoCAD được Autodesk phát hành, nhanh chóng trở thành tiêu chuẩn công nghiệp và đưa thiết kế số hóa trở thành công cụ thiết yếu. CAD đã tạo ra cuộc cách mạng về độ chính xác, giảm thiểu lỗi con người và quan trọng nhất là cho phép kiến trúc sư lặp lại và sửa đổi thiết kế nhanh chóng, loại bỏ nhu cầu vẽ lại thủ công tốn kém.
Ivan Sutherland đang sử dụng chương trình đồ họa máy tính đột phá Sketchpad vào năm 1963. Ảnh: Sưu tầm
John Walker sáng lập công ty Autodesk vào năm 1980, với mục đích tạo ra phần mềm CAD cho máy tính cá nhân. Ảnh: Sưu tầm
Kỷ nguyên Hậu-AutoCAD tiếp tục chứng kiến sự ra đời của các chương trình mạnh mẽ và chuyên biệt hơn. Năm 1990, các kiến trúc sư tiên phong như Frank Gehry đã giới thiệu kiến trúc kỹ thuật số cho dự án Bảo tàng Guggenheim Bilbao, mở đường cho những khả năng không giới hạn trong thiết kế phức tạp. Sự phát triển này dẫn tới sự ra đời của các công cụ mô hình hóa như 3D Studio Max (1996), Rhino (1998) với công cụ mô hình hóa NURBS, và đặc biệt là Revit (2000) – phần mềm đánh dấu sự trỗi dậy của Mô hình Hóa Thông Tin Công Trình (BIM). BIM hỗ trợ thiết kế tham số và cho phép kiến trúc sư, kỹ sư và nhà thầu phối hợp làm việc trong một mô hình 2D, 3D thông minh.
Kiến trúc kỹ thuật số giúp các kiến trúc sư trẻ thử nghiệm và khám phá nhiều biến thể thiết kế khác nhau đồng thời hỗ trợ tài liệu hóa và mô phỏng nhanh chóng. Số hóa cũng là công cụ thiết yếu để nâng cao khả năng tiếp cận và hợp tác, giúp các nhóm thiết kế giữ liên lạc thường xuyên và vận hành dự án trơn tru.
Kiến trúc sau số hóa đã chứng kiến sự xuất hiện của rất nhiều những tòa cao ốc chọc trời đầy táo bạo. Trong đó có tòa 432 Park Avenue (hoàn thành năm 2015) đạt đến độ cao ấn tượng 426m, người khổng lồ mảnh mai này là một trong những tòa tháp dân cư cao nhất thế giới. Ảnh: Rafael Viñoly Architects
AI hay không AI?
Dù đón nhận hay e ngại, AI đang trở trở thành một tác nhân định hình lại ngành kiến trúc. Sự tích hợp của công nghệ này manh nha từ các thuật toán trong nền tảng thiết kế tạo sinh như Grasshopper (2007) và bùng nổ mạnh mẽ từ cuối thập niên 2010, tạo ra một cuộc dịch chuyển lớn, kèm theo không ít tranh luận sôi nổi.
Vai trò cốt lõi của AI nằm ở khả năng tối ưu hóa quy trình và mở ra không gian khám phá vô tận. Thông qua các thuật toán xử lý dữ liệu quy mô lớn, AI có thể tối ưu hóa hiệu suất công trình, đẩy nhanh quá trình tìm kiếm hình thái trong thiết kế tham số và tạo lập hình ảnh kiến trúc (rendering) với tốc độ đáng kinh ngạc. Không dừng lại ở giai đoạn thiết kế, AI còn chứng tỏ giá trị trong việc mô phỏng hiệu suất công trình dưới các điều kiện khắc nghiệt và tối ưu hóa vận hành, bảo trì.
Tuy nhiên, sự phát triển này cũng đặt ra những thách thức đạo đức sâu sắc: Làm thế nào để dung hòa được tính hiệu quả tối ưu của thuật toán với những giá trị nhân văn, cảm xúc và bối cảnh văn hóa – vốn là linh hồn của kiến trúc? Dù mang lại lợi ích vượt trội về tốc độ và hiệu suất, AI tiềm ẩn nguy cơ làm lu mờ ý nghĩa sâu xa của công trình nếu sự sáng tạo của con người bị lệ thuộc hoàn toàn vào máy móc.
Giải pháp để điều hướng thách thức đạo đức này là nhìn nhận AI như một công cụ và cộng tác viên, chứ không phải là người thay thế. Sự hiện diện mạnh mẽ của kiến trúc sư trong suốt quá trình là điều then chốt. Hãy luôn giữ kết quả lấy con người làm trung tâm trong tâm trí, ngành kiến trúc có thể tạo ra những sản phẩm cân bằng và mở ra những chân trời sáng tạo mới mẻ. Ảnh: Zaha Hadid Architects
Thực hiện: Thiên Thư
Xem thêm:
Biệt thự Dalí: Kiến trúc mang cấu trúc sinh học
Biệt thự Los Angeles: Cảm hứng từ kiến trúc Mallorca
Chuyển động thời đại mới: khi nhu cầu hưởng thụ và xây dựng đều dần số hóa
