Ứng dụng hình học Fractal trong thiết kế tổ hợp kiến trúc tại Việt Nam.Ứng dụng hình học Fractal trong thiết kế tổ hợp kiến trúc tại Việt Nam.Ứng dụng hình học Fractal trong thiết kế tổ hợp kiến trúc tại Việt Nam.Ứng dụng hình học Fractal trong thiết kế tổ hợp kiến trúc tại Việt Nam.Ứng dụng hình học Fractal trong thiết kế tổ hợp kiến trúc tại Việt Nam.Ứng dụng hình học Fractal trong thiết kế tổ hợp kiến trúc tại Việt Nam.Ứng dụng hình học Fractal trong thiết kế tổ hợp kiến trúc tại Việt Nam.Ứng dụng hình học Fractal trong thiết kế tổ hợp kiến trúc tại Việt Nam.Ứng dụng hình học Fractal trong thiết kế tổ hợp kiến trúc tại Việt Nam.Ứng dụng hình học Fractal trong thiết kế tổ hợp kiến trúc tại Việt Nam.Ứng dụng hình học Fractal trong thiết kế tổ hợp kiến trúc tại Việt Nam.Ứng dụng hình học Fractal trong thiết kế tổ hợp kiến trúc tại Việt Nam.
Mục đích và mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu nghiên cứu là đề xuất các khả năng và giải pháp ứng dụng hình học fractal trong thiết kế tổ hợp kiến trúc tại Việt Nam, nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển kiến trúc đô thị hiện đại và thích ứng với thời đại khoa học công nghệ 4.0.
2.2 Mục tiêu nghiên cứu Để đạt được mục đích đã đặt ra, các mục tiêu cụ thể của nghiên cứu bao gồm:
Xác định nguyên tắc và phạm vi ứng dụng của hình học fractal vào thiết kế THKT tại Việt Nam, làm rõ mức độ áp dụng, các dạng hình thái fractal và hình thức tổ hợp phù hợp với từng thể loại công trình Bài viết phân tích cách fractal góp phần nâng cao tính thẩm mỹ, tính bền vững và hiệu quả thi công ở các quy mô khác nhau, từ thiết kế chi tiết đến quy hoạch tổng thể Đồng thời đề xuất khung phân loại để xác định loại hình fractal thích hợp với đặc điểm địa phương và yêu cầu công trình, nhằm định hướng thiết kế và thi công THKT một cách nhất quán Kết quả cung cấp cơ sở cho việc triển khai fractal tại Việt Nam ở các mức độ khác nhau và các nhóm công trình, từ công trình công cộng đến khu dân cư, tối ưu hóa chi phí, thời gian và hiệu suất thiết kế.
Đề xuất các giải pháp kết hợp ứng dụng hình học fractal vào quá trình tạo hình với công nghệ đồ họa hỗ trợ để tối ưu thiết kế THKT tại Việt Nam Việc sử dụng fractal cho phép tạo hình các cấu trúc phức tạp một cách có hệ thống và linh hoạt, đồng thời công nghệ đồ họa giúp trực quan hóa, phân tích và tối ưu hóa các tham số hình học Các giải pháp này nhắm tới tăng hiệu quả sản xuất, giảm chi phí và nâng cao tính thẩm mỹ cho các sản phẩm THKT trên thị trường Việt Nam.
- Đề xuất được quy trình tư duy ứng dụng hình học Fractal theo từng giai đoạn thiết kế THKT tại Việt Nam.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu…
Đề xuất một giải pháp lý thuyết có tính khả thi cho việc ứng dụng hình học Fractal vào quá trình thiết kế THKT tại Việt Nam, nhằm bổ sung hệ thống cơ sở khoa học lý luận phục vụ công tác giảng dạy các môn liên quan tới lý thuyết tạo hình và thiết kế kiến trúc Tài liệu này là nguồn học tập, nghiên cứu và tham khảo cho giảng viên cùng học viên ngành kiến trúc nói chung, đồng thời là cơ sở lý luận bổ sung hỗ trợ hoàn thiện chương trình đổi mới đào tạo của ngành kiến trúc.
Việc bổ sung một hướng tìm ý mới vận dụng hình học fractal, có thể kết hợp với tạo hình đồ họa hoặc các lý thuyết hình học khác, sẽ hỗ trợ quá trình thiết kế THKT cho các công trình tại Việt Nam Những đề xuất này có giá trị thực tiễn cao, phù hợp làm tài liệu tham khảo và hướng dẫn thiết kế trong thời đại cách mạng công nghiệp 4.0.
Phương pháp nghiên cứu
5.1 Phương pháp tổng hợp, phân tích, phân loại và hệ thống hóa lý thuyết
Thu thập tài liệu về lý thuyết THHH Fractal và lý thuyết thiết kế THKT để nắm bắt các khái niệm cốt lõi và các hướng phát triển của hai hệ thống Nghiên cứu nội dung, dữ liệu, hình ảnh để tóm tắt và phân loại các lý thuyết đã có thành một hệ thống logic dựa trên các mặt tương đồng về bản chất và các hướng phát triển Các khái niệm trọng tâm được làm rõ, bao gồm khái niệm hình học Fractal, khái niệm THHH Fractal và khái niệm THKT Đồng thời phân tích thành phần, bố cục, nguyên tắc tạo hình và biến thể của hai loại tổ hợp để tạo điều kiện cho việc phân tích và đánh giá sự tương thích về mặt lý thuyết giữa hai loại hình tổ hợp.
5.2 Phương pháp khảo sát, đánh giá và tổng kết lịch sử, kinh nghiệm
Thu thập và tổng hợp tài liệu, hình ảnh về các công trình thực tiễn, các đề xuất thiết kế hoặc các phương án tạo hình đã áp dụng hoặc có đặc tính tổ hợp hình học Fractal, tiến hành khảo sát hình ảnh và dữ liệu, phân tích thiết kế, phân loại và hệ thống hóa theo các đặc điểm THKT (công năng, diện tích, dạng tổ hợp, ý tưởng kiến trúc, v.v) nhằm nhận diện xu hướng và phạm vi phù hợp cho ứng dụng hình học Fractal trong kiến trúc và quy hoạch Từ đó xây dựng tổng quan nghiên cứu, chỉ ra những khía cạnh liên quan đến ứng dụng fractal đã có và chưa có, nhằm kế thừa, bổ sung và phát triển các ứng dụng này, hoặc phát hiện những thiếu sót trong các lý luận hiện có để tìm chỗ đứng cho đề tài nghiên cứu và các vấn đề mới được đặt ra Kết hợp lý luận với thực tiễn, phân tích thực tiễn để rút ra các khái niệm và lý thuyết cao hơn, từ đó xây dựng nền tảng cho các nghiên cứu tiếp theo về hình học fractal trong thiết kế, kiến trúc và quy hoạch đô thị.
Để phân biệt và làm nổi bật đặc điểm của hình học Fractal so với các hình học khác, cần quan sát và đối chiếu các dữ liệu liên quan về nguồn gốc, đối tượng nghiên cứu, quá trình tạo hình và các biến thể Quy trình phân tích này cho phép nhận diện các đặc điểm nổi bật của fractal, như tính tự lặp và khả năng biểu diễn ở nhiều quy mô, từ đó so sánh với các hình học cổ điển và hiện đại.
Qua việc quan sát kết hợp đối chiếu và phân tích hình ảnh các tổ hợp hình học Fractal và các THKT trong cả lý thuyết lẫn thực tiễn, bài viết làm rõ các đặc trưng cơ bản của mỗi loại tổ hợp Từ đó, ta nhận diện các điểm tương đồng và khác biệt giữa hai hệ tổ hợp, đồng thời đánh giá khả năng tương thích để mở ra các phương án ứng dụng Quá trình này cho phép tích hợp các tổ hợp Fractal vào thiết kế của các tổ hợp THKT và ngược lại, nhằm tối ưu hóa thiết kế, tăng tính linh hoạt và mở rộng phạm vi ứng dụng trong thực tế.
Khảo sát các công trình thực tiễn riêng biệt, sau đó phân tích và nhận diện các đặc trưng nổi bật về hình thức và công năng để hệ thống hóa chúng thành các nhóm ứng dụng, từ đó thuận tiện tổng kết và đúc rút kinh nghiệm cho các dự án và nghiên cứu sau này.
5.4 Phương pháp mô hình hóa
Nghiên cứu hình ảnh tổ hợp trong lý thuyết và các công trình đã có phân tích sâu cách nhìn nhận hình ảnh, rút ra nhận xét và mô tả khái quát hóa về hình thái, cấu trúc và cách xây dựng của chúng Từ những kết quả này, bài viết đề xuất các phương pháp tạo hình và quy trình ứng dụng nhằm chuyển đổi lý thuyết thành thực tiễn, đồng thời nâng cao hiệu quả thiết kế và triển khai Ngược lại, các lý thuyết tạo hình và quy trình ứng dụng còn được minh họa bằng các mô hình, chủ yếu triển khai trên máy tính, tạo điều kiện thử nghiệm, so sánh và tối ưu hóa nhanh chóng Bên cạnh đó, bài viết làm nổi bật các yếu tố then chốt ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh tổ hợp—như tính nhất quán về hình thái, sự đồng bộ của cấu trúc và tính khả thi của quy trình—và gợi ý hướng nghiên cứu và ứng dụng tiếp theo trong môi trường số.
Khảo sát ý kiến của các chuyên gia có trình độ và hiểu biết liên quan đến hình học và kiến trúc nhằm xem xét và đánh giá sự liên hệ giữa THHH Fractal và THKT Từ các nhận định này, bài viết đề xuất các hướng ứng dụng cụ thể trong thiết kế công trình tại Việt Nam.
5.6 Phương pháp thực nghiệm Điều tra, khảo sát dẫn chứng từ thiết kế thực tế, dữ liệu khoa học đã có để đưa ra nhận định và kiểm chứng đối với kết quả nghiên cứu ứng dụng hình học Fractal trong sáng tác tổ hợp kiến trúc
Tham khảo ý kiến, đánh giá khả năng phát triển khoa học kỹ thuật, đưa ra hướng ứng dụng hình học Fractal khả triển trong thời đại công nghệ số
6 Đóng góp mới của luận án
Hệ thống hóa được mối liên hệ giữa lý thuyết về hình học Fractal và lý thuyết vể THKT; đề xuất giải pháp lý thuyết, nguyên tắc ứng dụng hình học Fractal vào việc nghiên cứu, thiết kế ý tưởng THKT tại Việt Nam; Góp phần hoàn thiện, bổ sung thêm nội dung khoa học cơ bản và khoa học ứng dụng, liên quan đến nghệ thuật tạo hình trong sáng tác và thiết kế kiến trúc
Đề xuất xây dựng nền tảng đào tạo bằng cách kết hợp thế mạnh của khoa học hình học Fractal với khoa học thiết kế kiến trúc truyền thống và đương đại, mô tả các cấu trúc hình học bất thường và các cấu trúc phức tạp trong tự nhiên bằng khái niệm đồng dạng ngẫu nhiên Mô hình này sẽ làm tiền đề xác lập một môn học lý thuyết về tạo hình và không gian kiến trúc mới, góp phần bổ sung vào chương trình đổi mới đào tạo nguồn nhân lực ngành kiến trúc đến năm 2030.
Về thực tiễn, đề xuất ứng dụng hình học Fractal trở thành một công cụ hữu hiệu, chứa đựng yếu tố khoa học–công nghệ và có thể linh hoạt triển khai theo các hình thức tổ hợp, theo các hình thức tạo hình biến đổi và theo từng giai đoạn thiết kế để hỗ trợ cho thiết kế THKT; đồng thời phù hợp với giai đoạn chuyển đổi và ứng dụng công nghệ số tại Việt Nam, theo đúng định hướng phát triển nền Kiến trúc Việt Nam đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định số 1246/QĐ-TTg ngày 19/7/2021, và phù hợp với điều kiện tự nhiên, văn hóa bản địa và thời đại của kỷ nguyên số.
7 Cấu trúc và nội dung chính của luận án
Luận án gồm 3 phần chính (không kể mở đầu và kết luận) như sau:
- Chương 1: Tổng quan về ứng dụng hình học Fractal trong tổ hợp kiến trúc;
- Chương 2: Cơ sở khoa học ứng dụng hình học Fractal trong tổ hợp kiến trúc tại Việt Nam;
- Chương 3: Đề xuất ứng dụng hình học Fractal trong thiết kế tổ hợp kiến trúc
8 Giải thích một số khái niệm và thuật ngữ sử dụng trong luận án
Tổ hợp là một cấu trúc tổng thể được hình thành từ sự kết hợp và sắp đặt vị trí của các yếu tố thành phần Trong tiếng Anh, tổ hợp là một từ ghép gồm hai yếu tố: “thành phần” và “vị trí” Theo Alberti, tổ hợp là một quy trình mà các phần được bố cục lại với nhau trong bức tranh.
- Fractal: Là một từ tiếng Anh có nguồn gốc từ tiếng Latin "fractus" nghĩa là
Fractal (hay Fractals trong tiếng Anh) là khái niệm hình học trừu tượng dùng để mô tả các đối tượng được tạo thành từ nhiều phần nhỏ có tính tự lặp lại, xuất hiện một cách tự nhiên và có hình dạng gấp khúc ở mọi tỷ lệ phóng đại Trong đặc tính fractal, mỗi phần nhỏ hơn lại có tính chất tương tự như toàn thể hoặc như một phân đoạn lớn hơn chứa nó, cho thấy sự tự đồng dạng ở nhiều cấp độ và khả năng tái hiện cấu trúc ở mọi kích thước Khái niệm này giúp nhận diện mối liên hệ giữa phần và toàn thể, đồng thời mở rộng ứng dụng của hình học tổ hợp fractal trong khoa học và nghệ thuật.
Như vậy, mỗi tổ hợp hình học Fractal "có vô tận các chi tiết, các chi tiết này có thể có cấu trúc tự đồng dạng ở các tỷ lệ phóng đại khác nhau Nhiều trường hợp, có thể tạo ra tổ hợp Fractal bằng việc lặp lại một mẫu toán học, theo phép hồi quy [1,
Fractal tự nhiên hiện diện qua ví dụ đơn giản là cành cây nhiều nhánh, mỗi nhánh lại có nhiều nhánh con nhỏ hơn Nếu ta cắt một nhánh ra, nó sẽ giống hệt với toàn bộ thân cây hoặc với nhánh lớn hơn chứa nó, thể hiện sự lặp lại ở các cấp độ khác nhau Khi quan sát lá dương xỉ, ta thấy mỗi nhánh lá là hình ảnh thu nhỏ của cả một cành lá và càng đi sâu vào chi tiết thì sự tự lặp càng rõ nét, như được minh họa trong Hình 01.