Вычислительное проектирование, как средство формирования архитектурного объекта

Размещено на http://www.allbest.ru/

ДВФУ

Вычислительное проектирование, как средство формирования архитектурного объекта

Кривенко A.A., Moop В.К., Гаврилов А.Г.

Владивосток, Россия

Абстракт

В исследовании рассматривается роль современных инструментов в профессиональной деятельности архитектора, и то как они влияют на формирование новых подходов в проектировании. Уделяется внимание вычислительному подходу, его направлениям, и причастности к изменениям в современной проектной парадигме. Дается информация о исследованиях в области вычислительного проектирования. Особое внимание уделяется попытке построения алгоритма формирования архитектурного объекта методами вычислительного проектирования. Анализируются тенденции, перспективы и возможности вычислительных подходов в процессе формирования архитектурных объектов.

Ключевые слова: архитектурный объект, проектная парадигма, вычислительное проектирование.

Abstract

Krivenko A. A., Moor V. К., Gavrilov A. G. FEFU, Vladivostok, Russia

COMPUTATIONAL DESIGN AS METHOD OF FORMING AN ARCHITECTURAL OBJECT

The article examines the role of modem tools in the professional activity of the architect and how they affect the development of new approaches in the design. Attention is given to computational design, its directions, principles and characteristics. The role of computational design in modem architectural design practice is underlined. There is a diagram of the changes in the design paradigm, depending on the approach changes, the objects designing, as well as the programs used in the working process of the architect. There is also some information about the architectural schools and companies conducting researches in the sphere of computational design. And, of course, some of the most popular areas of research related to computational methods are also given in this article. Particular attention is paid to attempt to construct an algorithm of forming an architectural object by the methods of computational design, based on the works related to the theoretical formation of architectural objects, with the possibility of computing technologies, as well as foreign and domestic experience. The algorithm presents the specificity of forming architectural objects by methods of computational design, which makes it impossible to work with the architectural problems of any complexity.

Keywords: architectural object, architectural paradigm, computational design

1. Перемены в проектной парадигме

В современной проектной практике, использование компьютера в процессе работы архитектора стало обычным делом, будь то 3D моделирование, разработка планировочных решений, визуализация, составление документации или подсчет смет. В этих условиях компьютер хорошо закрепился в пределах профессии. На сегодняшний день, знание программ (архитектурных инструментов) которыми владеет архитектор, имеет практически такое же значение, как и его профессиональная компетенция. Ведь именно архитектурные инструменты участвуют в формировании новых подходов проектирования, совершенствующих процесс деятельности архитектора.

На данный момент все большую актуальность набирает вычислительный подход, базируемый на современных вычислительных технологиях, которые применяются на различных этапах проектирования начиная от использования данных с различных датчиков и сенсоров с последующей их обработкой, заканчивая автоматизированной подготовкой документации и автоматизацией процесса сборки самого объекта проектирования.

Несмотря на то что данный подход базируется на вычислительных технологиях, не совсем правильно считать, что они делают его вычислительным. Об этом говорится в первом выпуске издания Metamorph [3, с. 2] в котором объединение «Точка ветвления» отмечает: «Вычисление (computing) в широком смысле -- это процесс, ориентированный на достижение цели, описываемый посредством алгоритма, т.е. последовательности операций». Главная особенность вычислительного метода -- это то, что процесс проектирования направлен не только на получение конечного результата, но и на представление последовательности шагов для получения этого результата. Этот факт наиболее ярко отражает изменения в современной проектной парадигме. Архитектор в процессе проектирования вычислительными методами работает с информацией посредством алгоритма и наделяет проектируемый объект внутренней логикой (геномом) с помощью ряда правил внутри которых объект проектируется и существует. Изменения в проектной парадигме, в зависимости от формирования новых подходов проектирования наглядно показывается в ниже приведенной схеме (рис. 1).

Рис. 1. Схема, иллюстрирующая изменения архитектурной парадигмы

Стоит отметить что вычислительное проектирование имеет два основных направления. Первое -- предполагает возможность управление параметрами в геноме объекта, что напрямую влияет на изменения конечного результата проектирования. Такое направление называется параметрическим. Второе направление предполагает принцип развития и непредсказуемости объекта как, например, эволюционный механизм и называется генеративным.

2. Современное состояние вопроса

Методы вычислительного проектирования в архитектуре активно изучаются такими известными школами как: Sci-Arc, Columbian University, MIT в США, RMIT в Австралии, Angevande в Австрии. А также изучением занимаются такие известные архитектурные фирмы как: Unstudio в Нидерландах, Asymptote, Thevermany, Biothing в США, MAD в Китае.

Над созданием проектов архитектурных форм, способных без текущего управления человеком реагировать на изменение условий коррекцией конструктивных и объемно-планировочных решений, работает исследовательская группа Hyperbody из Делтфского технического университета (TU Delfts) [6]. Применение в архитектуре и конструкциях принципов строения биологических структур является предметом исследований и проектирования творческих групп исследовательского центра Architectural Association в Лондоне [5]. Лаборатория Kokkugia под руководством Р. С. Смита, ведущего преподавателя Design Research Lab в Architectural Association, работает над проблемой динамичных самоорганизующих систем в архитектуре [7]. Параллельно идет развитие теоретических выкладок, описывающих принципы параметрического формообразования и место вычислительных способов проектирования в современной архитектурной практике. Особо стоит отметить статьи П. Шумахера (Zaha Hadid Architects), в которых автор, определяет одно из направлений вычислительного проектирования как отдельный стиль современной архитектуры «параметризм» и прогнозирует его дальнейшее развитие в качестве ведущего явления в архитектуре [9].

В России исследования в этой области ведутся в рамках образовательных проектов «Стрелки» и «Точки ветвления» [2], а также деятельности творческих групп u:lab spb KL (архитекторы и урбанисты К. Ларина, Д. Юсупов) [11], Matrioshka (архитекторы и исследователи Э. Хайман, В. Смахтин) [8], Simplex Noise (архитектор А. Болдырева) [10] и др.

Можно заметить, что очень многие ведущие архитектурные школы и фирмы ведут исследования применения вычислительных технологий на различных этапах традиционного подхода в формировании архитектурных объектов. При всем этом отсутствует обобщающая картина влияния вычислительных технологий на процесс формирование архитектурных объектов, что делает актуальным разработку алгоритма, отражающего весь процесс формирования методами вычислительного проектирования.

3. Формирование архитектурного объекта методами вычислительного проектирования

Процесс формирования архитектурных объектов постоянно меняется с течением времени.

Постепенно архитектурные идеи, казавшиеся нам когда-то невообразимыми для реализации, становятся обыденной реальностью. Будь то беспорядочные плавные изгибы металлических конструкций, предназначенных для улавливания света в проекте музея Гуггенхайма в Бильбао (рис. 2); абсолютная гармония плавных линий, создающая иллюзию бесконечности в культурном центре Гейдара Алиева (рис. 3); или парные башни Аль Бахар с кинетическими фасадными модулями, меняющими свою светопроницаемость в зависимости от расположения солнца (рис. 4). Во всех этих примерах нельзя не обратить внимание на сложный характер архитектурных решений, которые являются результатами вычислительных подходов.

Рассмотрим каким образом вычислительное проектирование влияет на формирование архитектурных объектов. Основываясь на работах, связанных с теоретическим формированием архитектурных объектов [1, С.66], с возможностью вычислительных технологий [4], а также на зарубежном и отечественном опыте архитектурной практики, можно попытаться построить алгоритм формирования архитектурных объектов методами вычислительного проектирования (рис. 5).

Рис. 2. Музей Гуггенхайма в Бильбао. Архитектор Фрэнк Гэри [12]

Рис. 3. Культурный центр Гейдара Алиева. Архитектор ЗахаХадид [13]

Рис. 4. Культурный центр Гейдара Алиева. Архитектурная фирма Aedas Architects 114]

Рис. 5. Алгоритм формирования архитектурного объекта методами вычислительного проектирования

Рис. 6. Аспекты и условия формирования архитектурного объекта

Приведенный алгоритм отображает движение и трансформацию данных, которые в конечном итоге образуют архитектурный объект. В алгоритме представлены 3 зоны расположения данных: зона исходных условий и требований, зона формирования архитектурного объекта, зона вывода данных.

Зона исходных условий и требований, отображает начальную информацию, выраженную в аспектах и условиях формирования архитектурного объекта (рис. 6).

Зона формирования архитектурного объекта отображает главный процесс в алгоритме. В ней представлена закольцованная система, включающая в себя блок одновременного процесса работы над формой (рис. 7), основными типами структур (рис. 8), и основными материалами с последующей обработкой ее в блоке анализа информации и корректировкой ее в блоке оптимизации.

Рис. 7. Основные подходы формообразования в формировании архитектурного объектам методами вычислительного проектирования

Рис. 8. Основные типы структур, фигурирующие в формировании архитектурного объектам методами вычислительного проектирования

Зона вывода данных иллюстрирует конечную информацию и ее подготовку к реализации. Вычислительные методы представляют возможность автоматизации вывода рабочей документации, а также передачи данных прямиком на производство, избегая большого количества чертежей. Таким образом в алгоритме представлена специфика формирования архитектурных объектов методами вычислительного проектирования, которая дает возможности работы с архитектурными задачами любой сложности. архитектурный проектирование вычислительный

В работе над объектом, архитектор, выстраивает ряд правил на основе алгоритма, максимально оптимизирует процесс проектирования за счет одновременной, закольцованной работы блоков. Так, анализируя нужные нам критерии в процессе формирования объекта, мы можем оперировать параметрами определенного блока, и видеть, как работа остальных блоков подстраивается под внесенные изменения, получая при этом мгновенный результат. Стоит отметить и сам спектр возможностей анализирующих процессов. Становится возможным обрабатывать огромное количество информации, что в разы увеличивает эффективность архитектурных решений, основанных на этих анализах. Нельзя не отметить возможность формирования архитектурных объектов на основе заимствования природных решений путем имитации физических законов.

Заключение

Вычислительное методы тесно связаны с современными подходами в архитектуре, о чем говорит множество исследований, ведущиеся известными архитектурными школами и фирмами в разных странах. Мы еще раз убеждаемся, как сильно изменения программных инструменты архитектора влияют на формирование новых подходов проектирования, меняя при этом проектную парадигму. Построенный алгоритм формирования архитектурных объектов методами вычислительного проектирования показал картину влияния вычислительных технологий на формирование архитектуры. Алгоритм раскрывает специфику вычислительного проектирования, где главным образом прослеживается оптимизация и новые возможности в рабочем процессе архитектора.

Список использованных источников и литературы

1. Моор В. К., Нечаев H. Н. Теория и методика пространственного анализа в архитектуре: Учеб. Пособие /ДВПИ. -- Владивосток. -- 1991. -- 88 с.

2. Точка ветвления [Электронный ресурс]. -- URL: http:// branchpoint.ru/ about/ (дата обращения: 02.12.2016).

3. Хайман Э., Болдырева А., КацФ. Metamorph [Электронный ресурс]. -- URL: https://digitalgipsy.org/2015/ll/12/metamorph-issue-0-2015-03-10/ (дата обращения: 27.11.2016).

4. Дмитро Аранчий, Методи Архітектрного Формотворення [Электронный ресурс]. -- URL: http://aranchii.com/ua/blog/amaf/ (дата обращения: 03.12.2016).

5. Architectural Association School of Architecture [Электронный ресурс]. - URL: http://www.aaschool.ac.uk/STUDY/ (дата обращения: 29.11.2016).

6. Hyperbody [Электронный ресурс]. -- URL: http://www.hyperbody. nl/edu- cation/ (дата обращения: 29.11.2016).

7. Kokkugia [Электронный ресурс]. -- URL: http://www.kokkugia.com/ fil- ter/robert%20stuart-smith/ (дата обращения: 29.11.2016).

8. Mathrioshka [Электронный ресурс]. -- URL: http://mathrioshka.ru/ (дата обращения: 02.12.2016).

9. Patrik Schumacher, Parametricism as Style -- Parametricist Manifesto [Электронный ресурс]. -- URL: http://www.patrikschumacher.com/Texts/ Parametri- cism%20as%20Style.htm (дата обращения: 30.11.2016).

10. Simplex Noise [Электронный ресурс]. -- URL: http://www.simplex- noise.com/ (дата обращения: 02.12.2016).

11. U:Lab.spb KL [Электронный ресурс]. -- URL: http://katyalarina.typepad.com/blog/ (дата обращения: 02.12.2016).

12. https://www.guggenheim.org/about-us (дата обращения: 02.12.2016).

13. http://heydaraliyevcenter.az/#main (дата обращения: 02.12.2016).

14. https://www.imena.ua/blog/5-future/ (дата обращения: 02.12.2016).

Размещено на Allbest.ru