Figure 8: Creatures evolved for jumping
2.1. Conhecer Frei Otto
2.2.1. O conceito pneu
As células constituem um mecanismo primário de “construção”, integrado por uma membrana celular exterior e preenchida com um fluído (neste caso, líquido capaz de se moldar às pressões a que são submetidas) e este princípio básico de funcionamento nada mais é do que o exemplo do principio básico das estruturas pneumáticas utilizadas na Arquitectura. Embora inicialmente Frei Otto tenha designado este tipo de estruturas como pneumáticas (derivadas da palavra pneu proveniente do significado grego – ar), posteriormente distinguiu-‐as das estruturas líquidas, atribuindo-‐
lhe um novo termo -‐ Hydro. No entanto, se observarmos todos os organismos, constatamos que são
constituídos por pneus agregados em diferentes formas e hierarquias. Quer no reino animal, quer no vegetal, esta composição de células disposta em camadas é constituída por células mais e menos resistentes, capaz de originar diferentes estados de resistência. As membranas exteriores das células vegetais, normalmente compostas por celulose, podem ser fortalecidas com um processo de acumulação de lignina, criando-‐se um dos materiais nobres da arquitectura, a madeira. No que diz respeito ao reino animal, o tecido celular possui outros elementos estruturais na sua composição, tais como cartilagens, ossos ou (no caso dos insectos) de quitina, fazendo com que a sua formação e distribuição sejam diferentes.
A forma das células tende a variar segundo a forma e função dos organismos, embora a forma primitiva e elementar da célula seja a esfera. Para além da forma, tendem a ser mais ou menos resistentes. A resistência parte da ligação fibrosa produzida pela constituição das células, que absorvem as pressões às quais são submetidas. Assim, para uma maior resistência, será necessário uma maior constituição fibrosa. Frei Otto foi capaz de constatar este fenómeno, aplicando-‐o às estruturas ligeiras. Se a pressão de uma estrutura for equitativamente constante, a constituição fibrosa necessária para submeter estas pressões será tridimensionalmente idêntica para todas as formas. 86
Os animais multicelulares simples tendem a possuir uma constituição de um pequeno número de pneus rijos; a sua estabilidade resulta da alternante configuração
de pneus, designado como hidroesqueleto. Os compostos por uma constituições de pneus rijos são comuns aos animais possuidores de esqueleto e, se ainda possuírem um revestimento exterior rígido, como é o caso dos insectos, possuem um exoesqueleto. Se os pneus rígidos se encontrarem no interior do animal, formam um endoesqueleto, tais como as estruturas de ossos dos animais vertebrados.87
Exemplos de exoesqueletos e endoesqueletos podem ser encontrados respectivamente nos seres unicelulares radiolários e nas diatomáceas. Seres estes que formaram grande parte das investigações de Helmcke que, através do já referido estudo microscópico, apercebeu-‐se de que a formação das diatomáceas era composta por pequenas bolhas, criando um espaço construído entre elas, o qual era responsável pelas suas forma e sustentação estrutural. Estes sistema pneumático inter-‐espaçado possuía assim outro sistema rígido reforçado através de uma rede de resistência fibrosa das células.88
A existência do que hoje em dia é vulgarmente reconhecido como citoesqueleto, foi reconhecida por Frei Otto há 30 anos, a o aperceber-‐se deste reforço fibroso estrutural das células e, ao mesmo tempo, que quando a formação destas aumenta a estrutura fibrosa acompanha este aumento. Assim e por analogia, deduzimos que, para o aumento de uma construção pneumática, a sua estrutura de união deverá acompanhar este aumento. Esta relação permite não só melhorar o desempenho estrutural de um edifício, mas também reduzir a relação entre os seus custo e eficiência. Tal como os edifícios, os organismos celulares possuem um melhor desempenho e gasto energético se esta relação for equilibrada. São factores decisivos para a sua formação e estão presentes desde a sua génese.
É necessário ter em consideração que este processo de formação é influenciado pelas pressões internas e externas a que está submetido, revelando-‐se como um factor decisivo para as estruturas pneu. Assim, tal como na Natureza, a Arquitectura deve ter em conta o equilíbrio entre a forma, a estrutura e as condições periféricas desta, criando formas capazes de traduzir um melhor desempenho face a estas variantes, pois a Natureza já nos ensinou como melhorar este equilíbrio e sua performance.
87 NERDINGER, Winfred (ed.) -‐ Frei Otto Complete Works: Lightweight Construction Natural Design. p.47.
↑ Fig.86 Pirâmide de Quéops. Egipto. ↖ Fig.87 Estudo com areia de auto-formações piramidais. ← Fig.88 Formação “borbulhosa” de um radiolário. ↙ Fig.89 Estudo de borbulhas de sabão numa esfera. ↓ Fig.90 Redução das partículas de polén causadas pelo processo de secagem.
2.2.2. O Caminho Oposto
O Caminho Oposto foi um exercício desenvolvido por Frei Otto, capaz de, através do processo inverso, aproximar-‐nos às origens e causas responsáveis pelas formas naturais. Este exercício permite-‐nos não só ganhar uma nova percepção das formas da Natureza viva, como também uma melhor compreensão dos processos responsáveis pelas formas do universo inerte.
Será necessário mencionar que os objectivos do Caminho Oposto são regulados pelos mesmos objectivos utilizados pela Engenharia inversa. A Engenharia inversa (Reverse Engenieering) é um termo mecanicista que consiste “[...]no processo de extracção de conhecimento ou desenho técnico de qualquer coisa feita pelo Homem”89 segundo uma investigação de ordem decrescente (top down approach). Actualmente é aplicada em diferentes áreas tecnológicas, ganhando destaque nas áreas computacionais.
Esta metodologia serve diferentes finalidades e, embora os casos de estudo entre o artificial e o natural (investigação científica) sejam diferentes, os seus princípios metodológicos de investigação revelam grande similitude.90 Na investigação de fenómenos naturais, revela-‐se uma complexidade muito superior à dos produtos humanos tornando-‐se necessário traduzir as “codificações” herdadas do processo de evolução e de desenvolvimento da vida orgânica, implicando desta forma uma investigação mais aprofundada.
Constata-‐se, portanto, que a investigação da Natureza viva e a extracção das suas tecnologias implica quer o estudo da evolução (EVO), como o Desenvolvimento (DEVO) por força das condicionantes externas.
A Evo-‐Devo ou Biologia evolutiva do desenvolvimento consiste num campo emergente da Biologia que tem como principal objectivo “[...]estabelecer as bases
89 ELLAN, Eldad; CHIKOFSKY, Elliot J. -‐ Reversing: Secrets of Reversing Engenieering. p.3. [trad. do a.].
90 “O conceito tem existido muito antes dos computadores ou da tecnologia moderna e provavelmente remete para os
dias da revolução industrial. É muito similar à investigação cientifica, em que o investigador tenta trabalhar fora do desenho técnico do átomo ou da mente humana. A diferença entre engenharia inversa e a investigação cientifica convencional é que, com a engenharia inversa o artefacto em investigação é feito pelo Homem, ao contrário da investigação cientifica em que é um fenómeno natural. A engenharia inversa é normalmente conduzida para obter conhecimento perdido, ideias e filosofias de design quando tal informação está indisponível.[...]Tradicionalmente, a engenharia inversa tem incidido sobre desmontar invólucros e dissecá-‐los fisicamente para descobrir os segredos dos seus designs.” In. ELLAN, Eldad; CHIKOFSKY, Elliot J. -‐ Reversing: Secrets of Reversing Engenieering. p.3. [trad. do a.].