Algoritmer designer bedre bygninger

Da gigantiske, mærkelige klatter begyndte at dukke op i storbyernes skyline rundt omkring i verden i slutningen af 1980'erne og 1990'erne, markerede det ikke en fremmed invasion, men computerens indflydelse på bygningens design, skriver Silvio Carta, fra University of Hertfordshire, UK i denne artikel, vi har fået fra The Conversation.

Takket være computerstøttet design (CAD) var arkitekter blevet i stand til at eksperimentere med nye organiske former, fri for begrænsningerne af hvad der kan beregnes med vinkelmålere og regnestok. Resultatet var berømte krumme bygninger som Frank Gehrys Guggenheim Museum i Bilbao og Future Systems’ Selfridges Department Store i Birmingham.

I dag er computere klar til at ændre bygninger igen, denne gang med algoritmer, der kan angive, forfine og endda skabe nye design. Men de mærkelige, krumme former er bare starten: algoritmer kan nu finde frem til de bedste måder at placere værelser på, konstruere bygningerne og endda ændre dem over tid for at imødekomme brugernes behov. På denne måde giver algoritmer arkitekter en helt ny værktøjskasse til at realisere og forbedre deres ideer.

Silvio Carta er leder af afdelingen for kunst og design ved University of Hertfordshire, UK

Grundlæggende er algoritmer et yderst hjælpsomt værktøj til at få fyldestgørende information om design, konstruktion og brug af en bygning. Computermodellernes avancerede software er nu blevet standardiseret, så data kan deles på tværs af arkitektur og konstruktion. Det betyder, at alle, der er involveret i byggeprocessen, fra bygherre til entreprenører, kan arbejde sammen om den samme 3D-model problemfrit.

For nylig er nye værktøjer begyndt at kombinere denne form for information med algoritmer til at automatisere og optimere aspekter af bygningsprocessen. Det gælder både forståelse og overholdelse af regler og forskrifter, evalueringer af byggeprocessen til mere præcise indkøb af materialer.

Algoritmisk design

Men algoritmer kan også hjælpe arkitekter i designfasen med at forstå, hvordan en bygning vil blive brugt i fremtiden ved at afsløre skjulte mønstre i eksisterende og projekterede konstruktioner. Det kan være rumlige og geometriske egenskaber, såsom forholdet mellem offentlige og private områder eller en bygnings naturlige luftstrøm. Det kan være brugsmønstre, der viser hvilke rum, der bruges mest eller mindst.

Eller de kan være visuelle og rummelige forhold, der viser, hvad folk kan se eller ikke kan se fra et bestemt bygningspunkt. Det er også muligt at forudsige, hvordan folk vil bevæge sig rundt i og omkring bygningen. Det er især relevant, når vi designer indgangene til offentlige bygninger, så vi kan placere tjenester og flugtveje de bedste steder.

Algoritmer kan også bruges til at udvide arkitekters og designers mulighed for til at tænke over og generere nye former og arrangementer, der måske ikke har været mulige før.

I stedet for selv at lave plantegninger ud fra deres intuition og smag kan arkitekter, der bruger algoritmisk design, indtaste reglerne og parametrene og få computeren til at fremstille bygningens form. Disse algoritmer er ofte inspireret af ideer fra naturen, som evolution eller fraktaler (figurer, der gentager sig selv i stadig mindre skalaer).

Ved at kombinere disse tre anvendelser (styre kompleks information, afsløre mønstre og generere nye rumlige former) vil den næste generation af algoritmisk design virkelig kunne ændre vores evne til at forbedre det byggede miljø. For eksempel bruger Zaha Hadid Architects, kendt for sine usædvanlige kurvekonstruktioner, algoritmer til automatisk at teste tusinder af interne designforslag eller finde frem til hvordan facadepaneler skal placeres uden at det bliver voldsomt dyrt, selv i en utraditionel udformet bygning

Brug af algoritmer har også været afgørende for nye, eksperimenterende konstruktioner, som fx en pavillon i gårdhaven på Victoria and Albert Museum i London (organisk form inspireret af insekter og bygget med robotteknologi, Red.)

Se hvordan pavillonen blev designet og bygget i videoen

I dag hjælper algoritmer endda med at udregne kontorindretning til COVID-19-pandemien, der gør det muligt for det højeste antal ansatte at arbejde i en bygning, samtidig med at de er socialt distancerede.

Selvorganiserende layout

Mine kolleger og jeg har for nylig vist, hvordan algoritmer kan skabe en selvorganiseret plantegning til et plejehjem, hvor rummene bliver placeret på den bedste måde i forhold til oplevelsen hos demenspatienter.

For at kunne gøre det kombinerede vi tre typer algoritmer, der er inspireret af henholdsvis myrekolonier, kunstige intelligenssystemer baseret på hjernen og flokadfærd.

Vi byggede vores algoritmer til at følge designkriterier baseret på en lang række tidligere undersøgelser og projekter og kondenserede dem til fire hovedregler for de algoritmer, der skal følges. Bygningen måtte opdeles i enheder med maksimal given størrelse. Og hver enhed skulle have et tilgængeligt funktionelt køkken, en spisestue, der ikke blev brugt til andre aktiviteter, og flere lounger eller aktivitetsrum i forskellige størrelser.

Resultatet blev et nyt layout til et plejehjem, hvor private værelser og fællesarealer er placeret på den mest praktiske måde, der gør afstandene så korte som muligt for beboerne. Det viser, hvordan de rigtige kombinationsalgoritmer og inputs fra designere kan hjælpe med at producere selvorganiserende design, der ellers ville kræve en enorm mængde hårdt arbejde eller som ellers ikke ville være muligt.

Zaha Hadid Architects er blevet kendt for brug af algoritmisk design

I stedet for at udskifte arkitekter, som nogle pessimistisk har forudsagt, bliver algoritmer et vigtigt værktøj for bygningsdesignere. Dette afspejles også i teknologiens voksende rolle i postgraduate-kurser, forskningscentre og internationale virksomheder. Vi ser, at flere og flere designere investerer i og bruger maskinlæring og kunstig intelligens i arkitektur.

Det vanskeligt nu at forestille sig, hvordan algoritmisk design vil udvikle sig i fremtiden, og hvordan byggeriet vil ændre sig, for teknologien udvikler sig hurtigt. Men vi kan helt sikkert forudsige, at brugen af algoritmer snart vil være en standard i arkitekturen – og derved øge vores evne til at se usynlige strukturer og lave designs vi aldring tidligere har tænkt på.

Læs artiklen på engelsk hos The Coversation

Denne uge:

Algoritmer designer bedre bygninger

Da gigantiske, mærkelige klatter begyndte at dukke op i storbyernes skyline rundt omkring i verden i slutningen af 1980'erne og 1990'erne, markerede det ikke en fremmed invasion, men computerens indflydelse på bygningens design, skriver Silvio Carta, fra University of Hertfordshire, UK i denne artikel, vi har fået fra The Conversation.

Takket være computerstøttet design (CAD) var arkitekter blevet i stand til at eksperimentere med nye organiske former, fri for begrænsningerne af hvad der kan beregnes med vinkelmålere og regnestok. Resultatet var berømte krumme bygninger som Frank Gehrys Guggenheim Museum i Bilbao og Future Systems’ Selfridges Department Store i Birmingham.

I dag er computere klar til at ændre bygninger igen, denne gang med algoritmer, der kan angive, forfine og endda skabe nye design. Men de mærkelige, krumme former er bare starten: algoritmer kan nu finde frem til de bedste måder at placere værelser på, konstruere bygningerne og endda ændre dem over tid for at imødekomme brugernes behov. På denne måde giver algoritmer arkitekter en helt ny værktøjskasse til at realisere og forbedre deres ideer.

Silvio Carta er leder af afdelingen for kunst og design ved University of Hertfordshire, UK

Grundlæggende er algoritmer et yderst hjælpsomt værktøj til at få fyldestgørende information om design, konstruktion og brug af en bygning. Computermodellernes avancerede software er nu blevet standardiseret, så data kan deles på tværs af arkitektur og konstruktion. Det betyder, at alle, der er involveret i byggeprocessen, fra bygherre til entreprenører, kan arbejde sammen om den samme 3D-model problemfrit.

For nylig er nye værktøjer begyndt at kombinere denne form for information med algoritmer til at automatisere og optimere aspekter af bygningsprocessen. Det gælder både forståelse og overholdelse af regler og forskrifter, evalueringer af byggeprocessen til mere præcise indkøb af materialer.

Algoritmisk design

Men algoritmer kan også hjælpe arkitekter i designfasen med at forstå, hvordan en bygning vil blive brugt i fremtiden ved at afsløre skjulte mønstre i eksisterende og projekterede konstruktioner. Det kan være rumlige og geometriske egenskaber, såsom forholdet mellem offentlige og private områder eller en bygnings naturlige luftstrøm. Det kan være brugsmønstre, der viser hvilke rum, der bruges mest eller mindst.

Eller de kan være visuelle og rummelige forhold, der viser, hvad folk kan se eller ikke kan se fra et bestemt bygningspunkt. Det er også muligt at forudsige, hvordan folk vil bevæge sig rundt i og omkring bygningen. Det er især relevant, når vi designer indgangene til offentlige bygninger, så vi kan placere tjenester og flugtveje de bedste steder.

Algoritmer kan også bruges til at udvide arkitekters og designers mulighed for til at tænke over og generere nye former og arrangementer, der måske ikke har været mulige før.

I stedet for selv at lave plantegninger ud fra deres intuition og smag kan arkitekter, der bruger algoritmisk design, indtaste reglerne og parametrene og få computeren til at fremstille bygningens form. Disse algoritmer er ofte inspireret af ideer fra naturen, som evolution eller fraktaler (figurer, der gentager sig selv i stadig mindre skalaer).

Ved at kombinere disse tre anvendelser (styre kompleks information, afsløre mønstre og generere nye rumlige former) vil den næste generation af algoritmisk design virkelig kunne ændre vores evne til at forbedre det byggede miljø. For eksempel bruger Zaha Hadid Architects, kendt for sine usædvanlige kurvekonstruktioner, algoritmer til automatisk at teste tusinder af interne designforslag eller finde frem til hvordan facadepaneler skal placeres uden at det bliver voldsomt dyrt, selv i en utraditionel udformet bygning

Brug af algoritmer har også været afgørende for nye, eksperimenterende konstruktioner, som fx en pavillon i gårdhaven på Victoria and Albert Museum i London (organisk form inspireret af insekter og bygget med robotteknologi, Red.)

Se hvordan pavillonen blev designet og bygget i videoen

I dag hjælper algoritmer endda med at udregne kontorindretning til COVID-19-pandemien, der gør det muligt for det højeste antal ansatte at arbejde i en bygning, samtidig med at de er socialt distancerede.

Selvorganiserende layout

Mine kolleger og jeg har for nylig vist, hvordan algoritmer kan skabe en selvorganiseret plantegning til et plejehjem, hvor rummene bliver placeret på den bedste måde i forhold til oplevelsen hos demenspatienter.

For at kunne gøre det kombinerede vi tre typer algoritmer, der er inspireret af henholdsvis myrekolonier, kunstige intelligenssystemer baseret på hjernen og flokadfærd.

Vi byggede vores algoritmer til at følge designkriterier baseret på en lang række tidligere undersøgelser og projekter og kondenserede dem til fire hovedregler for de algoritmer, der skal følges. Bygningen måtte opdeles i enheder med maksimal given størrelse. Og hver enhed skulle have et tilgængeligt funktionelt køkken, en spisestue, der ikke blev brugt til andre aktiviteter, og flere lounger eller aktivitetsrum i forskellige størrelser.

Resultatet blev et nyt layout til et plejehjem, hvor private værelser og fællesarealer er placeret på den mest praktiske måde, der gør afstandene så korte som muligt for beboerne. Det viser, hvordan de rigtige kombinationsalgoritmer og inputs fra designere kan hjælpe med at producere selvorganiserende design, der ellers ville kræve en enorm mængde hårdt arbejde eller som ellers ikke ville være muligt.

Zaha Hadid Architects er blevet kendt for brug af algoritmisk design

I stedet for at udskifte arkitekter, som nogle pessimistisk har forudsagt, bliver algoritmer et vigtigt værktøj for bygningsdesignere. Dette afspejles også i teknologiens voksende rolle i postgraduate-kurser, forskningscentre og internationale virksomheder. Vi ser, at flere og flere designere investerer i og bruger maskinlæring og kunstig intelligens i arkitektur.

Det vanskeligt nu at forestille sig, hvordan algoritmisk design vil udvikle sig i fremtiden, og hvordan byggeriet vil ændre sig, for teknologien udvikler sig hurtigt. Men vi kan helt sikkert forudsige, at brugen af algoritmer snart vil være en standard i arkitekturen – og derved øge vores evne til at se usynlige strukturer og lave designs vi aldring tidligere har tænkt på.

Læs artiklen på engelsk hos The Coversation

Log ind

Opret kundekonto

Dine personlige data vil blive anvendt til at understøtte din brugeroplevelse,, til at administrere adgang til din konto, og til andre formål, som er beskrevet i vores persondatapolitik.

Ja tak, jeg vil gerne have et gratis prøveabonnement og adgang til alle artikler

Enkelt abonnement


Abonnement

30 dages gratis prøveperiode. Herefter 49,00 DKK per måned. Dit abonnement bliver fornyet automatisk, når prøveperioden udløber. Du kan opsige abonnementet når du vil.

30 dages gratis prøveperiode. Herefter 49,00 DKK per måned

Varenummer (SKU): 40000 Varekategori:

Gruppeabonnement


Gruppeabonnement

Dit abonnement bliver fornyet automatisk, når prøveperioden udløber. Du kan opsige abonnementet når du vil.

30 dages gratis prøveperiode. Herefter Fra: 39,00 DKK per måned per medlem

Fra 5102550
Clear

Gruppemedlemmer:

Varenummer (SKU): 30000 Varekategori:

Gavekort


Tilbud

Gavekort

Gavekortet modtages som kode via e-mail og kan frit gives væk. Den første måned er stadig gratis ved brug af gavekort.

90,00 DKK120,00 DKK

3 måneder4 måneder
Ryd

Varenummer (SKU): N/A Varekategori: