Od domaćih konkursa do Sfere u Las Vegasu: Naš arhitekta otkriva tajne parametarskog modelovanja

Tehnologija koja će arhitektama omogućiti da rade tri do četiri sata dnevno već je dostupna, menjaće se samo način na koji prenosimo instrukcije mašini.

Nagrađivani autor sa čijim radom su se u više navrata susreli redovni čitaoci Gradnje, arhitekta Ognjen Graovac postao je ekspert iz oblasti koje već neko vreme kuca na vratima biroa – parametarsko modelovanje i dizajn.

Ono što je kod parametarskog i generativnog dizajna interesantno jeste način rada.

„Ja, kao arhitekta, kreiram niz instrukcija u vidu geometrijskih operacija koje govore softveru kako da konstruiše određenu formu, ili obavi zahtevane procese. Time imam mogućnost da automatizujem širok spektar zadataka u arhitekturi“, kaže za naš portal osnivač studija Algorithmic Architecture koji je sarađivao i na projektu čuvene dvorane MSG Sphereu u Las Vegasu.

Pročitajte još na Gradnja.rs

• Prvi parametarski park na Balkanu projektovan za Banjaluku

Do nagrada primenom generativne metode

Prvi susret sa automatizacijom u arhitekturi imao je na prvoj godini fakulteta, kada je hteo da nacrta isprekidanu liniju. Inicijalno je to radio crtanjem nekoliko crtica u nizu, a potom ih naizmenično brisao.

Kada mu je objašnjeno da već postoje različiti tipovi linija koje prosto može da izaberem, pomislio je kako je AutoCAD ’pametan’.

“Međutim, tek kada sam se upoznao sa tehnikama parametarskog modelovanja u Grasshopperu, shvatio sam da ukoliko znam da dobro definišem i prenesem instrukcije softveru da maltene više nikad neću morati da trošim mnogo vremena pri ručnoj izradi – nebitno da li je u pitanju isprekidana linija, ili konstruisanje preciznih 3D modela fasadnih panela“, objašnjava arhitekta.

Potom su došli prvi projekti i to u vidu konkursa na kojima je postigao značajne rezultate. Izdvaja se prva nagrada na konkursu za pešačko-biciklistički most preko Dunava u Novom Sadu (sa Fedorom Jurićem i Ivanom Šuićem), kao i druga nagradu na konkursu za uređenje parka u Banjaluci (sa Fedorom Jurićem i Lukom Bunčićem).

„U oba konkursa su korišćene parametarske ili generativne metode – tako je, na primer, most generisan korišćenjem algoritama za topološku optimizaciju, a za park su pravljeni algoritmi koji rade preciznu analizu lokacije (osunčanost, vizure, zagađenje bukom, slivanje kišnice…)“.

Automatizacijom procesa do uštede vremena

Graovac smatra da je neprihvatljivo da arhitekte u proseku rade preko 10 sati dnevno, kao i da se mnogo energije i resursa troši na zadatke koji nisu kreativni, što bi moglo da se reši automatizacijom različitih procesa projektovanja.

„Zamislite situaciju u kojoj arhitekta radi tri do četiri sata dnevno i za to vreme kreira instrukcije koje bi trebalo da obavi mašina/softver, a sutradan ga sačeka ispunjen zadatak. Tehnologija za ovakav vid rada je već dostupna, ono što će se menjati je način na koji prenosimo instrukcije mašini – te instrukcije mogu da budu u vidu parametarskih definicija, objektno-orijentisanog programiranja, ili u vidu tekstualnih promptova i ’dijaloga sa mašinom’“ – ističe sagovornik Gradnje.

Graovac smatra da je neprihvatljivo da arhitekte u proseku rade preko 10 sati dnevno.

Poređenja radi, ukoliko bi se projektovala koncertna hala, naročito ona koja ima kompleksniju formu u vidu dvostruko zakrivljenih površina, ručno 3D modelovanje jednog rešenja verovatno bi oduzelo nekoliko dana, ili možda čak nedelja, navodi Graovac.

„To je izuzetno spor proces, naročito kada bi trebalo brzo reagovati na izmene ili greške u projektovanju. Parametarski pristup je omogućio generisanje kompletne forme za manje 10 sekundi“, naglašava arhitekta.

Parametarski pristup podrazumeva da arhitekta projektuje ceo spektar mogućnosti u okviru iste „familije dizajna“, a ne jedno rešenje.

Pored toga, dodaje, konvencionalne tehnike projektovanja podrazumevaju rad na jednom idejnom rešenju i njegovo unapređivanje kroz par iteracija.

„Međutim, da li smo 100% sigurni da je to rešenje najbolje, šta je sa ostalim mogućnostima i šta je ono što bi moglo da se promeni da bi se unapredila forma? S tim u vidu, parametarski pristup podrazumeva da arhitekta projektuje ceo spektar mogućnosti u okviru iste ’familije dizajna’, a ne jedno rešenje“, navodi Graovac i nastavlja:

„Promena ulaznih parametara će promeniti formu i ponuditi neko novo rešenje. Da bismo bili sigurni u izbor, procesi optimizacije (evolutivnim algoritmima) mogu da ispitaju i preko 10.000 varijacija i da ponude verziju koncertne hale koja pokazuje najbolje performanse“.

Ugao sagledavanja bine za svako sedište

Glavna prednost objektno-orijentisanog programiranja jeste što je znatno brža metoda i od vizuelnog programiranja u Grasshopperu, a pogotovu od konvencionalnih tehnika 3D modelovanja.

Ako uzmemo primer koncertne dvorane, uz konstruisanje same geometrije, isprogramirane su i funkcije koje računaju ugao sagledavanja bine za svako sedište, funkcije koje računaju na kojoj visini bi trebalo da se nalazi sledeći red mesta, kao i funkcije koje odrade brzu simulaciju akustike.

“To znači da su procesi konstruisanja forme (oko 10 s), analiziranja (oko 20 s) i vrednovanja (oko 1 s) spakovani u jedan algoritam“, kaže arhitekta.

Programiranje procesa konstruisanja koncertne hale omogućuje arhitekti da za veoma kratko vreme proveri da li mu se forma estetski sviđa, da li ispunjava sve neophodne kriterijume, kako se ponaša u simuliranim okolnostima i da li postoje ključne greške u postavci ideje, kao i mogućnost da se brzo reaguje na izmene.

Samo se kod intuitivnih digitalnih alata diskutuje o autorstvu zbog mogućnosti da imitiraju procese koje smatramo kreativnim.

Odgovarajući na pitanje koliko ovakvi alati utiču na kreativnost, odosno da li se arhitektura i dalje može smatrati autorskom ako „sve radi“ mašina, Graovac navodi da se prvo mora da napraviti jasna razlika između različitih tipova digitalnih alata.

„Postoje pasivni, generativni i intuitivni alati, a samo se kod poslednjih diskutuje o autorstvu zbog mogućnosti da imitiraju procese koje smatramo kreativnim“, ističe arhitekta.

Pasivni alati su oni u koje moramo direktno da uložimo našu volju kako bi se zadatak obavio – poput ručnog crtanja u AutoCAD-u ili 3D modelovanja u SketchUpu, i tu je, napominje Graovac, čovek u potpunoj kontroli.

Za generativne alate kaže da oni imaju određeni stepen autonomije, ali ne i nezavisnosti, u procesu donošenja odluka, a kao dobar primer navodi evolutivne algoritme gde arhitekta definiše ciljeve optimizacije, a softver pokušava da nađe skup optimalnih rešenja kroz ispitivanje nekoliko hiljada različitih formi.

„Međutim, generativni alati nemaju mogućnost da ’nauče’ na osnovu prethodnih iteracija i moraju svaki put da se pokreću od nule. U poslednje dve decenije se intenzivno razvijaju intuitivni alati koji imaju mogućnost da ’uče’ i nešto veći stepen nezavisnosti u procesu donošenja odluka“, kaže Graovac.

Ko je presekao drvo?

To, dodaje, znači da postoji baza podataka koja predstavlja „iskustvo“, a koju algoritam koristi da ponudi rešenje. U srži ovih algoritama nalaze se neuronske mreže koje spadaju u oblast veštačke inteligencije.

„Dakle, kada se govori o autorskim pravima, najveća diskusija se vodi o informacijama koje se koriste za treniranje neuronskih mreža, budući da AI imitira ono na osnovu čega je treniran. To što je generativna metoda proizvela određenu formu je samo alat koji je iskorišćen da se efikasnije odgovori na projektantski zadatak. Slično tome, može da se postavi pitanje ko je presekao drvo – drvoseča ili motorna testera, gde znamo da je motorna testera samo malo napredniji alat koji je zamenio sekiru“, navodi Graovac.

Zaključujući da je kod pasivnih i generativnih alata dominantno arhitekta u kontroli, naš sagovornik ističe i zanimljiv podatak koji je nedavno iznela RIBA – da 41% arhitekata već koristi različite AI metode u kreativnim procesima.

Ono što je dobro jeste da je sve ovo znanje dostupno na internetu i to potpuno besplatno.

Kada je pak reč o sticanju novih znanja, Graovac kaže da iako programiranje možda deluje teško arhitektama, kao nešto što je nedostižno, to je naprosto digitalni alat koji bi dobar broj arhitekata mogao da savlada.

U njegovom slučaju, bilo je potrebno oko mesec dana da se upozna sa osnovnim konceptima, a onda je usledio period od dve godine kada je razvijao svoje prve plugin-ove za Grasshopper (3D Graphic Statics i Spider3D) i učio na konkretnim primerima.

„Naravno, proces učenja nikad nema kraja, naročito kada dublje zađete u ovu oblast – ali to važi gotovo za svaku inženjersku struku. Ono što je dobro jeste da je sve ovo znanje dostupno na internetu i to potpuno besplatno. Jedan od najboljih instruktora je svakako Jose Luis Garcia del Castillo, profesor sa Harvarda, koji objavljuje edukativan sadržaj na svojim YouTube i Discord kanalima @ParametricCamp“, navodi Graovac.

Sfera pomerila granice u projektovanju

Studio Algorithmic Architecture sarađivao je i na projektu dvorane MSG Sphereu Las Vegasu, ali Graovac ističe da, nažalost, ne sme da otkriva ništa detaljnije i sve ono što je bilo zanimljivo u radu na tom projektu.

„Ono što mogu da kažem je da su dominantno pravljene veoma kompleksne Grasshopper definicije i da se koristio programski jezik C# (C-Sharp) kako bi se automatizovao proces generisanja preciznih 3D modela (i do 0,001 mm tolerancije) i kako bi se ogroman broj generisanih elemenata spakovao za različite tehnike digitalne fabrikacije.”

“Veoma sam zahvalan što sam imao priliku da sarađujem sa sjajnim timom ljudi iz Beča i Beograda”, kaže arhitekta i dodaje:

„Sam projekat Sfere je bio u određenoj meri kontroverzan, a mislim da ga je i relativno teško zamisliti na nekoj drugoj lokaciji osim u Las Vegasu. Ono što je nesumnjivo jeste da je dati objekat pomerio određene granice u projektovanju – to je jedan od projekata koji nateraju arhitekte da malo drugačije razmišljaju i razvijaju nove digitalne alate kako bi se suočili sa kompleksnim geometrijskim problemima“.

Da li će AI uništiti arhitektonsku profesiju zavisi od toga kako će se koristiti dati alat.

Pri kraju razgovora, prešavši na temu budućnosti arhitekture, Graovac kaže da optimistično gleda na tehnologiju – nove digitalne alate i automatizaciju vidi kao jedino uspešno rešenje koje može da utiče na problem prekovremenog rada u arhitekturi.

Pored toga, smatra da je arhitekta onoliko dobar koliko uspešno može da koristi alate koji su mu na raspolaganju – nebitno da li je to skiciranje olovkom, arhitektonska vizuelizacija u 3ds max-u, rad u BIM softverima, itd.

„Tehnike parametarskog modelovanja, a naročito intuitivne metode veštačke inteligencije, samo su jedne od digitalnih alata koje koristimo kao ekstenziju naših mogućnosti pri rešavanju kompleksnih problema. Da li će AI uništiti arhitektonsku profesiju zavisi od toga kako će se koristiti dati alat – sličan argument je postojao i kada su se razvili BIM softveri“, navodi Graovac.

Počnite malih koracima

Sve koje zanimaju teme koje su u vezi sa digitalnom automatizacijom u arhitekturi, savetuje da počnu malim koracima – prvo da se savladaju tehnike parametarskog modelovanja, potom da se upoznaju generativne metode za različite procese optimizacija, a na kraju da se nauče i tehnike objektno-orijentisanog programiranja radi kreiranja novih digitalnih alata.

„Maurice Conti je na jednom TED Talk-u rekao da će se način na koji obavljamo poslove više promeniti u narednih 20 godina nego što je to bilo za poslednjih 2.000 godina – a to uključuje i prethodne tri industrijske revolucije. Dakle, edukacija o digitalnim tehnologijama je u ovom trenutku potrebnija više nego ikad“, zaključuje za naš portal arhitekta Ognjen Graovac.