Architektura algorytmiczna: wykorzystanie sztucznej inteligencji do projektowania budynków

Projekty iterują w czasie. Architektura zaprojektowana i zbudowana w 1921 r. nie będzie wyglądać tak samo jak budynek z 1971 r. czy z 2021 r. Trendy się zmieniają, materiały ewoluują, a kwestie takie jak zrównoważony rozwój zyskują na znaczeniu, między innymi. Ale co by było, gdyby ta ewolucja nie dotyczyła tylko typów budynków projektowanych przez architektów, ale w rzeczywistości była do niej kluczowa Jak projektują? To obietnica algorytmów ewolucyjnych jako narzędzia projektowania.

Podczas gdy projektanci już dawno korzystali z narzędzi takich jak projektowanie wspomagane komputerowo (CAD), aby pomóc w konceptualizacji projektów, zwolennicy projektowania generatywnego chcą pójść o kilka kroków dalej. Chcą wykorzystać algorytmy naśladujące procesy ewolucyjne zachodzące w komputerze, aby pomóc w projektowaniu budynków od podstaw. Przynajmniej jeśli chodzi o domy, wyniki są naprawdę interesujące.

Projektowanie generatywne

Celestino Soddu pracuje z algorytmami ewolucyjnymi dłużej niż większość współczesnych ludzi korzysta z komputerów. Soddu, współczesny włoski architekt i projektant, obecnie około 70., zainteresował się potencjalnym wpływem tej technologii na projektowanie już w czasach Apple II. To, co go interesowało, to możliwość niekończącego się drążenia tematu. Lub, jak Soddu, który jest także profesorem projektowania generatywnego na Politechnice w Mediolanie we Włoszech, powiedział Digital Trends, spodobał mu się pomysł „otwarcia drzwi na nieskończoną różnorodność”.

Perspektywa generatywnego projektowania algorytmicznego jest na pozór stosunkowo prosta. Istnieją pewne „zasady”, które definiują poszczególne obiekty, czy to bungalow, czy barokowa katedra. Algorytm genetyczny replikuje ewolucję w postaci programu komputerowego w celu optymalizacji rozwiązań. Definiując to, co Soddu uważa za zasady definiujące konkretny element projektu, jego algorytmy mogą to zrobić konceptualizacji, jak obiekty mogłyby wyglądać, gdyby były żywymi istotami, które przeszły tysiąclecia w naturze wybór.

Zaczął projektować „gatunek” generatywnych włoskich średniowiecznych miast w latach 80. Praca generuje nieskończoną liczbę modeli 3D średniowiecznych miast, z których każdy jest nieco inny. Od tego czasu Soddu w ramach swojej praktyki kontynuuje eksperymenty z projektowaniem generatywnym. „Jednym z moich ostatnich projektów jest propozycja odzyskania szczytu Notre Dame w Paryżu” – powiedział. Projekt (który niestety nie zostanie wykorzystany) przedstawia zniszczoną przez ogień iglicę jako niemal skręcony, odwrócony sopel lodu, wyrzucony ku niebu.

Częścią atrakcyjności projektów Soddu jest element losowości wprowadzony przez algorytm. Ale otwiera także intrygujące możliwości, które można zastosować nie tylko w architekturze, ale w każdym rodzaju projektowania. Na przykład agencja projektowa mogłaby stworzyć setki krzeseł, z których każde byłoby nieco inne. Nazywa tego rodzaju projekty „produktami-ideami”.

Kreatywny technolog w pracy

Soddu nie jest jedyną osobą zainteresowaną wykorzystaniem algorytmów genetycznych do wyobrażania sobie budynków. Mieszkający w Lizbonie w Portugalii muzyk i kreatywny technolog Moullinex niedawno stworzył teledysk przedstawiający pofałdowany krajobraz brutalistycznych budynków. Na pierwszy rzut oka wydają się to prawdziwe budynki z efektem morfingu, pozwalającym na przejście do następnego. W rzeczywistości są one wymyślane przez algorytmy generatywne.

Zobacz ten post na Instagramie

Post udostępniony przez Moullinex (@moullinex)

„Generatywna sieć kontradyktoryjna — w tym przypadku StyleGAN2-ada — została przeszkolona przy użyciu obrazów rzeczywistych budynków i jest wtedy w stanie tworzyć nowe obrazy w oparciu o zdobytą wiedzę” – powiedział Digital Trends Moullinex, znany również jako Luís Clara Gomes. „To, co widzisz, to interpretacja sieci na temat tego, czym są dane. Można to porównać do pokazywania dziecku zdjęć kotów, a następnie proszenia go o stworzenie nowego kota na podstawie tego, czego się nauczyło. Im więcej kotów pokażesz – [co oznacza] im większy zbiór danych szkoleniowych – tym bardziej kocie będą wygenerowane obrazy”.

Od czasu stworzenia pierwszego teledysku Moullinex kontynuuje pracę nad projektem i pozostaje zaintrygowany możliwościami, jakie oferuje.

„Lubię patrzeć na GAN jak na piekarnik: pozyskujesz i kształtujesz glinę, pozwalasz partii gotować się i czekasz na rezultaty” – powiedział Moullinex. „To, które elementy wybierzesz i jak je zaprezentujesz, zależy ponownie od Ciebie. Jest to ćwiczenie polegające na rezygnacji z pewnego stopnia kontroli i pozostawieniu pewnych rzeczy przypadkowi. Jako osoba, która od lat śledzi ten obszar technologii… fascynujące jest to, że nasze źródło entropia, chaos i nieprzewidywalność – wszystkie dobre składniki inspiracji i kreatywności – biorą się stąd technologia."

Jedno z najważniejszych pytań w przypadku jakiejkolwiek rzekomej kreatywności A.I. jest to, czy odbiera to ludzkiemu projektantowi. Nikt nigdy nie uznałby farb lub grawitacji za równego autora obrazu co artystę, ale w przypadku sztucznej inteligencji nie jest to takie proste. Ale Soddu się nie martwi.

„Nie, wręcz przeciwnie” – powiedział Soddu. „Kreatywność, cytując [francuskiego matematyka Henriego] Poincaré, to umiejętność interpretacji tego, co istnieje, poprzez zaproponowanie nowego systemu relacji pomiędzy częściami. Z pewnością nie jest to tylko poszukiwanie nowych form. Mój projekt generatywny zrodził się… z subiektywnej interpretacji przeszłości przy użyciu oryginalnych algorytmów genetycznych zdolnych do odzwierciedlenia tej subiektywności. Ewolucja cyfrowa jest niesamowitą okazją do przedstawienia subiektywnej idei w jej licznych i nieskończonych odmianach”.

Idziesz na pobliską ulicę?

Do chwili obecnej algorytmy ewolucyjne pozostają fascynującym dodatkiem do głównego nurtu projektowania. W ten sam sposób, w jaki A.I. etyka była koncepcją abstrakcyjną, dopóki nagle świat jej nie potrzebował, projektowanie generatywne stało się interesującym obszarem do dyskusji, ale z pozornie minimalnym zastosowaniem.

Problem nie polega na tym, że algorytmy genetyczne tworzą niepraktyczne projekty. NASA wykorzystała komponenty satelitarne zaprojektowane przez algorytmy genetyczne na kosztownych misjach w prawdziwym świecie. Te komponenty były nie tylko skuteczne, ale działały lepiej niż alternatywy zaprojektowane przez ludzi, a inżynierowie, którzy je oglądali, nie mogli zrozumieć, dlaczego. Jak wskazuje Moullinex, nie ma zatem powodu, dla którego algorytm genetyczny nie mógłby zostać zoptymalizowany pod kątem wymagań takich jak funkcjonalność, estetyka, koszt, zrównoważony rozwój i etyka.

Zamiast tego problem może polegać na tym, że algorytmy generatywne były rozwiązaniem programowym bez towarzyszącego im sprzętu. To może się zmieniać. Niedawno magazyn Digital Trends napisał o wieloletnim projekcie mającym na celu wykorzystanie ewolucyjnej sztucznej inteligencji. Do projektować roboty do eksploracji innych planet. Pomysł? Że konfigurację drukarki 3D można przenieść na inną planetę, aby drukować najlepsze projekty robotów, bez konieczności angażowania ludzi.

Żyjemy obecnie w świecie, w którym Obudowa wydrukowana w 3D istnieje. Domy te, które można szybko wyprodukować i sprzedać po cenie niższej niż „zwykłe” domy, mogłyby prawdopodobnie doprowadzić do rewolucji w niedrogim budownictwie masowym. I wiesz co? Dzięki algorytmom genetycznym każdy z nich może być nieco (lub bardzo) inny.

Zalecenia redaktorów

• Analogowa sztuczna inteligencja? Brzmi szalenie, ale może to być przyszłość
• Głębokie uczenie się AI pomaga archeologom w tłumaczeniu starożytnych tabliczek
• Fałszywe wiadomości? sztuczna inteligencja algorytm ujawnia stronniczość polityczną w czytanych przez Ciebie historiach
• Teksty generowane przez sztuczną inteligencję wzmacniają fałszywe wiadomości. W ten sposób walczymy