Algoritmisk arkitektur: Bruke A.I. å designe bygninger

Design gjentar seg over tid. Arkitektur designet og bygget i 1921 vil ikke se det samme ut som en bygning fra 1971 eller fra 2021. Trender endrer seg, materialer utvikler seg, og spørsmål som bærekraft får betydning, blant andre faktorer. Men hva om denne utviklingen ikke bare handlet om typene bygninger arkitekter designer, men faktisk var nøkkelen til hvordan designer de? Det er løftet om evolusjonære algoritmer som et designverktøy.

Mens designere for lengst har brukt verktøy som Computer Aided Design (CAD) for å hjelpe konseptualisere prosjekter, ønsker tilhengere av generativ design å gå flere skritt videre. De ønsker å bruke algoritmer som etterligner evolusjonære prosesser inne i en datamaskin for å hjelpe med å designe bygninger fra grunnen av. Og i det minste når det gjelder hus, er resultatene ganske interessante.

Generativ design

Celestino Soddu har jobbet med evolusjonære algoritmer lenger enn de fleste som jobber i dag har brukt datamaskiner. En moderne italiensk arkitekt og designer nå i midten av 70-årene, ble Soddu interessert i teknologiens potensielle innvirkning på design tilbake på Apple II-dagene. Det som interesserte ham var potensialet for uendelig riffing på et tema. Eller som Soddu, som også er professor i generativ design ved Polytechnic University of Milano i Italia, fortalte Digital Trends, han likte ideen om å "åpne døren til uendelig variasjon."

Utsiktene til generativ algoritmisk design er på overflaten relativt grei. Det er visse "regler" som definerer bestemte gjenstander, enten det er en bungalow eller en barokkkatedral. En genetisk algoritme replikerer evolusjon i form av et dataprogram som en måte å optimalisere løsninger på. Ved å definere hva Soddu anser som reglene som definerer et bestemt stykke design, kan algoritmene hans konseptualisere hvordan objekter kan se ut hvis de var levende vesener som hadde gjennomgått årtusener med naturlig utvalg.

Han startet med å designe en "art" av generative italienske middelalderbyer på 1980-tallet. Verket genererer uendelige 3D-modeller av middelalderbyer, som hver enkelt er litt forskjellige. Siden den gang har Soddu fortsatt å eksperimentere med generativ design som en del av sin praksis. "Et av mine siste prosjekter er et forslag for gjenoppretting av Notre Dame-toppen i Paris," sa han. Designet (som dessverre ikke vil bli brukt) viser det brannødelagte spiret som nesten en vridd omvendt istapp som skyves mot himmelen.

En del av appellen til Soddus design er elementet av tilfeldighet som algoritmen introduserer. Men det åpner også for spennende muligheter som ikke bare kan brukes til arkitektur, men enhver form for design. For eksempel kan et designbyrå lage hundrevis av stoler, med hver enkelt litt forskjellig. Han omtaler denne typen design som «ide-produkter».

Kreativ teknolog på jobb

Soddu er heller ikke den eneste som er interessert i å bruke genetiske algoritmer for å forestille seg bygninger. Lisboa, Portugal-basert musiker og kreativ teknolog Moulinex nylig laget en musikkvideo med et bølgende landskap av brutalistiske bygninger. Ved første øyekast ser dette ut til å være ekte bygninger med en forvandlende effekt som lar en gå over til den neste. Faktisk er de drømt opp av generative algoritmer.

Se dette innlegget på Instagram

Et innlegg delt av Moullinex (@moullinex)

"Et generativt motstandsnettverk - i dette tilfellet StyleGAN2-ada - ble opplært med bilder av ekte bygninger og er så i stand til å lage nye bilder basert på det den har lært, sier Moulinex, også kjent som Luís Clara Gomes, til Digital Trends. "Det du ser er nettverkets tolkning av hva dataene er. Som en analogi vil dette være som å vise et barn bilder av katter og deretter be dem lage en ny katt basert på det de har lært. Jo flere katter du viser – [som betyr] jo større treningsdatasettet – jo mer kattelignende blir de genererte bildene.»

Siden opprettelsen av den første musikkvideoen har Moulinex fortsatt å jobbe med prosjektet, og er fortsatt fascinert av mulighetene.

"Jeg liker å se på GAN som en ovn: Du henter og former leiren, lar partiet koke og venter på resultatene," sa Moulinex. «Hvilke brikker du velger og hvordan du presenterer dem er igjen opp til deg. Det er en øvelse med å gi opp en viss grad av kontroll og overlate noen ting til tilfeldighetene. Som noen som har fulgt dette teknologiområdet i årevis... synes jeg det er fascinerende at vår kilde til entropi, kaos og uforutsigbarhet – alle gode ingredienser for inspirasjon og kreativitet – kommer fra teknologi."

Et av de store spørsmålene med enhver form for påstått kreativitet A.I. er om det tar bort fra den menneskelige designeren. Ingen vil noen gang kreditere maling eller gravitasjon som en likeverdig forfatter av et maleri som kunstneren, men med A.I. er det ikke fullt så enkelt. Men Soddu er ikke bekymret.

"Nei, tvert imot," sa Soddu. "Kreativitet, siterer [den franske matematikeren Henri] Poincaré, er evnen til å tolke det som eksisterer ved å foreslå et nytt system av relasjoner mellom delene. Det er absolutt ikke bare jakten på nye former. Mitt generative prosjekt er født … fra den subjektive tolkningen av fortiden ved å bruke originale genetiske algoritmer som er i stand til å representere denne subjektiviteten. Den digitale utviklingen er en utrolig anledning til at den subjektive ideen blir representert i dens mange og uendelige variasjoner.»

Kommer du til en gate nær deg?

Til dags dato har evolusjonære algoritmer forblitt en fascinerende sidelinje for mainstream design. På samme måte som A.I. Etikk var en abstrakt idé helt til verden plutselig trengte det, generativ design har vært et interessant område å diskutere, men med tilsynelatende minimal anvendelse.

Problemet er ikke at genetiske algoritmer produserer upraktiske design. NASA har brukt satellittkomponenter designet av genetiske algoritmer på dyre, virkelige oppdrag. Ikke bare var disse komponentene effektive, de fungerte bedre enn alternativer designet av mennesker - og de menneskelige ingeniørene som så på dem kunne ikke finne ut hvorfor. Som Moullinex påpeker, er det derfor ingen grunn til at en genetisk algoritme ikke kunne optimaliseres for å ta hensyn til krav som funksjonalitet, estetikk, kostnad, bærekraft og etikk.

I stedet kan problemet være at generative algoritmer var en programvareløsning uten medfølgende maskinvare. Det kan endre seg. Nylig skrev Digital Trends om et flerårig prosjekt som søker å bruke evolusjonær A.I. til design roboter for å utforske andre planeter. Ideen? At et 3D-skriveroppsett kan lanseres til en annen planet for å skrive ut de beste robotdesignene, uten behov for mennesker.

Vi lever nå i en verden der 3D-printet hus finnes. Disse husene, som kan produseres raskt og selges til en pris under prisen for "vanlige" hus, kan tenkes å føre til en revolusjon innen rimelige masseboliger. Og vet du hva? Takket være genetiske algoritmer kan hver enkelt være litt (eller veldig) annerledes.

Redaktørenes anbefalinger

• Analog A.I.? Det høres sprøtt ut, men det kan være fremtiden
• Dyplæring A.I. hjelper arkeologer med å oversette eldgamle nettbrett
• Falske nyheter? A.I. algoritmen avslører politisk skjevhet i historiene du leser
• A.I.-generert tekst er overladende falske nyheter. Slik kjemper vi tilbake