Prírodou inšpirované algoritmy

Evolučná architektúra

Experimentálny prístup k architektonickému dizajnu spočíva v zostrojení nástroja, ktorý zvýši kreativitu jednotlivých dizajnov spolu s možnosťou nahliadnuť do priestoru možných evolúcií tohto dizajnu.

Dizajn architektúry je založený na schopnosti predstaviť si množstvo možných nastávajúcich scenárov. Kvalita dizajnov je prepojená so spôsobom akým riadime evolúciu, čo musíme robiť vzhľadom na narastajúcu zložitosť. Zložitosť sa nevyskytuje hneď, je generovaná jednotlivými akciami. Zložitosť je teda výsledkom procesu tvorby.

Software BASILICA využíva prostriedky umelej inteligencie na generovanie množstva virtuálnych scenárov, rôznorodých systémov možných a paralelných reprezentácií pôvodnej dizajnérovej idei. Tento nástroj zvyšuje architektonické schopnosti dizajnéra a jeho kreativity. Software evolúciou vytvára široké spektrum neočakávaných virtuálnych dizajnov. Tieto dizajny, generované v reálnom čase, sú stále rozdielne, ale zároveň stále identifikovateľné ako jedna z možných reprezentácií tej istej dizajnovej myšlienky. BASILICA pracuje s morfogenetickým kódom danej myšlienky zohľadňujúc architektonické prostredie ktoré dizajnér vytvoril svojim tradičným dizajnérskym prístupom.

Tento nový typ rozhraní musí byť prostriedkom umelej inteligencie schopnej pochopiť úmysly dizajnéra na základe vzťahov medzi vstupmi a výstupmi, medzi požiadavkami a formálnymi možnými formami. Takýmto rozhraním môže byť napríklad software vytvárajúci na základe dizajnérom daných logických asociácií tzv. metadizajn, explicitnú a riadiacu štruktúru myšlienku dizajnu. S podporou dizajnéra interface generuje priestor možných riešení ako všetky možné cesty evolúcie. Dizajnér potom voľbou jedného (alebo viacerých) riešenia určuje charakter, rozoznateľnosť svojho vlastného prístupu.

Inými slovami, dizajnér vyvíjajúci vlastnú dizajérsku aktivitu môže navrhnúť svoj vlastný mechanizmus dizajnu, postaviť svoje vlastné riadiace štruktúry, vlastný metadizajn a s podporou počítača tak vytvoriť svoju vlastnú identitu ako dizajnéra.

Software, ktorý má byť používaný v oblasti akou je proces dizajnu musí byť schopný konštruovať logické procedúry, ktoré v praxi vedú k objavovaniu. Tieto procedúry nie sú analytické.

Ak chceme použiť informačné technológie v architektonickom dizajne potrebujeme mať software schopný simulovať narastajúcu zložitosť systému. Celestino Soddu je autorom softwaru BASILICA, inteligentného rozhrania medzi dizajnérom a projektom. Na základe zvoleného prístupu je tento nástroj schopný generovať množinu rôznych formalizovaných scenárov. Všetky vygenerované scenáre sú navzájom rozdielne a istým spôsobom sú charakteristické. BASILICA je schopná generovať sekvencie nielen možných scenárov ktorých výskyt bol očakávaný, ale aj nepredvídateľné tvary, ktoré nepredpokladal ani architekt. Samotný algoritmus nemá typickú štruktúru požiadavka/odpoveď. Je tomu tak, pretože v procese dizajnu každá formalizovaná odpoveď prevyšuje mieru vhodnosti požiadavky. Architekti používajú náhodné hranice medzi požiadavkou a formalizovanou odpoveďou na zodpovedanie ich myšlienok, na vykonanie ich vlastných ideí architektúry. Úlohou tohto algoritmu je simulovať proces evolúcie ľudského dizajnu.

Na začiatku predstavovala BASILICA iba výskumný software na simuláciu, využívajúc možnosti umelej inteligencie. V súčasnosti ju je možné použiť na manažment architektonických dizajnov, takisto aj na výuku. Za účelom použitia BASILICA ako výukového nástroja bol doprogramovaný interface na vyhodnocovanie a ovládanie. Dizajnér môže vybudovať svoje vlastné paradigmy, meniť štruktúru a väzby medzi možnými výsledkami, meniť geometriu a vrstvy v jednotlivých paradigmách, definovať množstvo možných výsledkov vzťahy medzi nimi a medzi štruktúrou celej architektúry. Dizajnér takisto môže voliť počet krokov evolúcie, ktoré chce odsimulovať.

S BASILICA softwarom je možné navrhnúť umelú DNA schopnú generovať množstvo jedinečných, nepredvídateľných a individuálne charakteristických výsledkov. Každý scenár, čo je vlastne 3D virtuálny model architektúry, je rozoznateľný ako napríklad jedinci rovnakého druhu. Tak môžeme identifikovať „druh“ ako typický dizajn nejakého architekta, teda priestor možných riešení , ktoré môže daný architekt vygenerovať pri riešení daného problému. Software bol viackrát úspešne použitý v profesionálnej praxi.

Ako príklad uvediem návrh DNA pre Talianske mestečká. Jednalo sa o problém zachovania identity a rozoznateľnosti takýchto prostredí pri raste zložitosti a aktuálnych potrieb. Úlohou bolo uchovať rozdiely identifikované ako morfogenetický kód tohto typu miest. Prvých päť obrázkov predstavuje sekvenciu rôznych 3D modelov generovaných softwarom BASILICA, ktoré sú síce rozdielne, ale patria k rovnakému „druhu“.

Program bol takisto použitý vo viac profesionálnej oblasti: návrh novej architektúry - mestskej časti v centre Ríma. Sekvencia nasledujúcich obrázkov ukazuje dve rozdielne paralelné scenáre generované automaticky softwarom, ktoré patria k rovnakému morfogenetickému kódu, ktorý bol navrhnutý. Prvý 3D model je jedným z viacerých prototypov, druhý predstavuje výsledný scenár použitý v projekte. Tento scenár bol vygenerovaný medzi poslednými. Patrí do poslednej, najviac zložitej a najviac "zaujímavej" generácii scenárií.

Posledné dva obrázky zobrazujú projekt pre Taiwan. Kvalita a zložitosť týchto stavieb je takisto výsledkom BASILICA softwaru.