Генеративное проектирование: история, преимущества и ограничения в области архитектуры

С течением времени архитектурное проектирование все больше смещается в сторону вычислительного или генеративного дизайна. Этот процесс включает создание алгоритмов, настройку параметров и требований, а также предоставление компьютеру возможности проектировать здание в соответствии с указанными параметрами. Этот подход привнес изменения в методологию работы архитекторов и восприятие процесса проектирования их клиентами; он предлагает способ создания разнообразных проектных решений для данной проблемы, оценки этих решений для оптимизации по конкретным критериям и, в конечном итоге, изготовления выбранного проекта.

Он предлагает метод создания разнообразных проектных решений для данной проблемы, анализирует их для оптимизации по конкретным критериям и, в итоге, реализует выбранный проект. Генеративный дизайн использует компьютерные алгоритмы для разработки проекта, который способен удовлетворить определенные требования или решить проблемы в архитектуре. Этот подход предоставляет эффективный метод анализа сложных данных и поиска оптимальных решений. Он обладает динамикой и универсальностью, способен формировать структуры, недостижимые вручную. Генеративный дизайн приобретает все большую популярность, и в данной публикации мы рассмотрим его историю, преимущества и ограничения в области архитектуры.

Ключевые слова: генеративное, проектирование, вариативность, алгоритмы, закономерности, генеративное проектирование.

История генеративного дизайна в архитектуре

На генеративный дизайн в значительной степени повлияло движение вычислительного искусства 1960-х и 70-х годов, которое было разработано художниками, которые использовали компьютеры для создания произведений искусства. Архитекторы начали обращать внимание на возможности вычислений в конце 1980-х и начале 1990-х годов. В этот период архитекторы начали экспериментировать с программным обеспечением для автоматизированного проектирования (САПР) для создания сложных конструкций с использованием алгоритмов.

Одним из самых ранних примеров генеративного дизайна в архитектуре является базилика Саграда Фамилия в Барселоне, Испания. Антонио Гауди спроектировал собор в конце 19 века и понимал важность формы в архитектуре. Гауди разработал алгоритм, известный как «параболические арки» (рис. 1), для создания органических каменных структур, которые можно увидеть в формах храма. Алгоритм имитирует процесс естественного роста костей или деревьев.

Рис. 1. Подвесная цепная модель Гауди [6]

Еще одним примером генеративного дизайна являются геометрические узоры, встречающиеся в исламской архитектуре. Эти рисунки обычно создаются по алгоритму или математической формуле и используются для создания сложных мозаик и оконных узоров (рис. 2).

Рис. 2. Свод в Мешхед аль-Ридха [7]

Со временем технология, лежащая в основе генеративного проектирования, усовершенствовалась, и компьютеры стали доступнее для архитекторов. В настоящее время генеративный дизайн широко распространен и применяется для создания разнообразных функциональных и привлекательных зданий.

Преимущества генеративного дизайна

Генеративный дизайн предлагает широкий спектр преимуществ для архитекторов и их клиентов. Одним из ключевых преимуществ является оперативность. В традиционном архитектурном дизайне архитекторы создают проекты вручную, что требует много времени. Генеративный дизайн, с другой стороны, может создавать множество дизайнерских решений за короткий промежуток времени. Это позволяет архитекторам изучить широкий спектр возможностей дизайна и выбрать наиболее подходящий дизайн для проекта.

Еще одним преимуществом генеративного дизайна является то, что он более устойчив. Поскольку генеративное проектирование направлено на оптимизацию характеристик здания, получаемых в результате проектных решений, как правило, более энергоэффективных, экономичных и экологичных. Например, генеративный дизайн можно использовать для оптимизации расположения и размера окон для лучшего естественного дневного освещения и вентиляции в здании.

Более того, с помощью алгоритмов и проектирования на основе полученных вариантов архитекторы могут принимать более эффективные решения на основе научных данных и измеримых параметров. Генеративный дизайн позволяет им исследовать множество проектов и одновременно тестировать их по разным критериям. Это помогает архитекторам создавать более эффективные проекты, отвечающие конкретным требованиям заказчика, при соблюдении таких параметров, как условия площадки, правила зонирования и требования окружающей среды.

Ограничения генеративного дизайна

Хотя генеративный дизайн имеет много преимуществ, у него есть свои ограничения, особенно когда речь идет о сложности объекта. Проектирование зданий с использованием генеративных алгоритмов проектирования может быть трудной задачей, поскольку часто не хватает нюансов и чувствительности, необходимых для таких задач. Выбор, доступный в алгоритмах генеративного проектирования, по-прежнему ограничен, и не каждый параметр может быть оптимизирован. В некоторых случаях может потребоваться ручной ввод для уточнения конструкций, соответствующих конкретным требованиям.

Другим потенциальным ограничением генеративного дизайна является отсутствие участия человека. Человеческий разум обладает способностью к творчеству и интуиции, которые являются важными аспектами архитектурного проектирования. Хотя алгоритмы генеративного проектирования могут создавать невероятные проекты, им может не хватать эмоционального отклика и конструктивных особенностей, присущих проектам, выполненным человеком. Кроме того, важно отметить, что генеративное проектирование — это всего лишь одна часть процесса проектирования, требующая других факторов проектирования для создания окончательного проекта здания.

В заключение следует отметить, что генеративный дизайн — это мощный инструмент для архитекторов, который предлагает множество преимуществ. Генеративные методы проектирования позволяют архитекторам рассматривать многочисленные варианты дизайна, оптимизировать их с учетом конкретных критериев и создавать проекты, которые были бы невозможны при традиционном ручном проектировании. Он может создавать сложные и инновационные проекты, которые являются одновременно устойчивыми, энергоэффективными и экономичными. Хотя алгоритмы генеративного проектирования имеют ограничения и требуют участия человека, они не могут заменить творчество и опыт специалиста. Будущее архитектуры является захватывающим, предлагая безграничные возможности в генеративном дизайне, которые могут улучшить способ проектирования и строительства зданий и создавать новые архитектурно-образные решения.

Литература:

1. Вугиукас, С. (2019). Генеративный дизайн в архитектуре: разработки и методы.
2. Журнал передовых исследований в области строительства и архитектурной инженерии, 5 (2), 85–94.
3. https://ai-news.ru/2021/12/chto_takoe_generativnyj_dizajn_i_kak_ego_mozhno_ispolzovat_v_proizvodstve.html
4. https://naukaru.ru/ru/nauka/article/42295/view
5. https://ajammc.com/2013/12/27/constructing-sacred-space-an-architectural-history-of-mashhads-imam-reza-shrine/
6. https://vitkvv2017.livejournal.com/6879947.html?replyto=29554379
7. https://papik.pro/izobr/jivopis/33283-arabeski-zhivopis-49-foto.html