De AEC-industrie heeft een verantwoordelijkheid en een mandaat als het gaat om het aanpakken van belangrijke mondiale uitdagingen in de sector en het verbeteren van de operationele praktijk. Professionals zoals Lorenzo Villaggi, Senior Research Scientist bij The Living, geloven dat nieuwe ontwerptechnologieën de sleutel vormen tot beter presterende gebouwde omgevingen.
"Hoewel ik ben opgeleid als architect, heb ik altijd interesse gehad in hoe technologie kan interageren met en invloed kan hebben op ontwerpprocessen", zegt Lorenzo. "Ik heb een vertrouwdheid met geavanceerde rekenhulpmiddelen ontwikkeld en heb uiteindelijk mijn eigen ontwikkeld."
Deze rekenhulpmiddelen zijn primair ontworpen om te helpen bij het genereren van ontwerpopties en om prestatieanalyses te verbeteren. Ze variëren van kleine systemen die gebruikers helpen sneller te ontwerpen, tot uitgebreide software die complexe, bedrijfskritische taken kan uitvoeren.
Lorenzo's werkgever, The Living , is de perfecte plek om computationeel ontwerp voor de gebouwde omgeving na te streven. De studio combineert onderzoek en praktijk met de verkenning van nieuwe ideeën en technologieën door middel van praktische prototyping.
Een innovatieve onderzoeksstudio
De huidige opdrachtgever, David Benjamin, was medeoprichter van The Living in 2006. Het bedrijf werd al snel bekend om zijn innovatief gebruik van organische structuren om architecturale vormen te creëren. Een snelle blik door hun projectenportfolio onthult een breed scala aan fantastische projecten; geavanceerde technologieën integreren met nieuwe soorten levende materialen.
Dit omvat het bekroonde paviljoen van The Living met bakstenen gemaakt van maïsstengels en paddenstoelen, hun gebruik van generatief ontwerp om een Autodesk-kantoor in Toronto te optimaliseren en het 3D-printen van een bionische scheidingswand voor vliegtuigen.
In 2014 nam Autodesk het bedrijf over en werd The Living geïntegreerd als een kernonderdeel van Autodesk Research. Sindsdien heeft het bedrijf hulp geboden bij het testen, analyseren en presenteren van mogelijke toekomsten voor de AEC-industrie.
Onderzoek met een praktisch doel
In plaats van speculatief werk te produceren, past The Living voornamelijk nieuwe technologieën toe op echte projecten voor bedrijven. Dit onderscheidt hen volgens Lorenzo van andere onderzoeksgroepen in het veld.
"Het is een vrij unieke positie, waar we zowel in de onderzoekswereld als in de praktijk zitten", zegt Lorenzo. “Deze twee kanten zijn sterk met elkaar verweven. Alle projecten worden geleid door onderzoeksinspanningen, maar tegelijkertijd sturen de projecten het onderzoek. "
De meeste van hun achtkoppige team zijn architecten met een specialiteit in rekenen. Hierdoor kan de computerwetenschapper in de groep vooruitgaan met de meest geavanceerde computergerelateerde taken en kunnen andere teamleden naar behoefte pitchen. Als onderdeel van Autodesk Research maakt The Living gebruik van expertise van andere teams in domeinen zoals AI, robotica, sensoren en monitoring van build-operaties.
Dit betekent dat The Living direct en tastbaar heeft bijgedragen aan de projectontwikkeling van Autodesk, iets wat voor onderzoeksgroepen een zeldzaamheid kan zijn. De generatieve ontwerp- en optimalisatiemotor voor Dynamo en Revit, genaamd Refinery, is bijvoorbeeld gebaseerd op processen die bij The Living zijn gebouwd.
Recente projecten
Als het gaat om de huidige praktijk, noemt Lorenzo twee recente voorbeelden van hun werk. Een daarvan is bij een Nederlands bouwbedrijf, Van Wijnen. In nauwe samenwerking met het bedrijf creëerde The Living een raamwerk dat generatief ontwerp op stadsbreed toepast.
Het project is ingezet bij de ontwikkeling van een energieneutrale betaalbare woonwijk. Dit omvatte de integratie van lokale bouwvoorschriften, vereisten van ontwikkelaars en het naleven van de criteria van belanghebbenden voor het project. Een van deze specificaties was de behoefte aan financiële prestaties, winst op zonne-energie en heterogeniteit van indelingsvariaties.
“Vaak zijn de criteria erg complex. Generatief ontwerp en automatisering helpen gebruikers bij het navigeren door de complexe afwegingen en bij het vinden van oplossingen die zeer nieuw zijn, maar ook goed presteren, ”legt Lorenzo uit.
Een ander lopend project betreft de samenwerking met een van de grootste ontwikkelings- en bouwbedrijven van Japan, Daiwa House. Het bedrijf ontwerpt en ontwikkelt huurwoningen en The Living biedt hun bedrijf een speciale digitale verkooptool. Met behulp van deze software kunnen verkopers met weinig ontwerpervaring snel huurhuisvestingsoplossingen creëren die volledig voldoen aan de code en een hoge ROI bieden.
Het ontwerpproces omkeren
Lorenzo is niet bepaald geïnteresseerd in traditionele benaderingen van ontwerpautomatisering, die weinig meer doen dan bepaalde taken 'versnellen'. In plaats daarvan zien hij en zijn teamgenoten een groter potentieel in radicaal veranderende procesbenaderingen. Hierdoor kunnen ze nieuwe kansen ontsluiten met een proces dat bekend staat als 'generatief ontwerp'.
“In plaats van vanuit een formele benadering van het project te beginnen door iets te tekenen, schetsen of 3D-modelleren, keren we het ontwerpproces om. We beginnen eerst met de beperkingen en de belangrijkste doelstellingen van het project en geven de computer vervolgens de opdracht om oplossingen te vinden die goed presteren en voldoen aan de beperkingen. "
Lorenzo definieert generatief ontwerp als een raamwerk dat menselijke en kunstmatige intelligentie integreert om nieuwe oplossingen voor complexe problemen te creëren. Het bestaat uit drie verschillende componenten:
- Het creëren van een breed scala aan mogelijke oplossingen: de 'ontwerpruimte'.
- Het eens worden over een reeks analysealgoritmen en / of hoofddoelen.
- Het nastreven en toepassen van optimalisatie.
In elk geval wordt 'optimalisatie' uitgevoerd door elk type zoekalgoritme dat in staat is om door de ruimte van mogelijke oplossingen te navigeren, scores voor elk te identificeren en deze te gebruiken om te evolueren en de prestatiecapaciteit van potentiële oplossingen te bewijzen – generatie na generatie herhalend.
AEC-uitdagingen aanpakken met technologie
Als het gaat om problemen waarmee AEC wordt geconfronteerd, is de bevolkingsgroei een onmiskenbare zorg – met naar verwachting zullen 11,2 miljard mensen bestaan in 2100. Koolstofemissies van de bouwsector – met een kloksnelheid van bijna 40% – behoren ook tot de sleutelfactoren die de toekomst van de bouw bepalen . Het is daarom absoluut noodzakelijk dat de AEC-industrie kwantitatieve en kwalitatieve maatregelen neemt om deze uitdagingen aan te pakken.
Een groeiende bevolking zal om meer huisvesting en aanverwante middelen vragen, en met nieuwe technologieën en hulpmiddelen worden ontwerpers in staat gesteld om een breder scala aan verbeterde oplossingen te creëren. Deze beginnen met het opnemen van elementen zoals koolstofmodellering, duurzaamheidsstatistieken en -doelen, en financiële en materiële reductiedoelstellingen gedurende het ontwerpproces. Het kan echter buitengewoon moeilijk zijn om met deze variabelen tegelijk te jongleren, voegt Lorenzo toe.
“Het proces begint zo complex te worden dat een mens het misschien niet alleen aankan. Daarom hebben we deze technologieën en frameworks nodig, zoals generatief ontwerp, om te helpen bij het navigeren door de afwegingen ”, stelt Lorenzo. "Ze stellen ons in staat om oplossingen aan te bieden die beter zijn voor de eindgebruikers, bouwers en het milieu."
Momenteel worden Lorenzo en zijn collega's gedreven door de vraag: wat maakt vandaag goede gebouwen? Hoewel het opnemen van milieumaatstaven in geautomatiseerde ontwerpprocessen helpt om deze vraag te beantwoorden, stelt hij dat de volgende stap het stellen van normen is voor het meten van opgenomen energie in de bouw.
"Ik kijk er naar uit om een set tools te hebben die betrouwbaar zijn, die bijvoorbeeld kunnen worden gekoppeld aan certificeringsprogramma's voor gebouwen en feedback kunnen geven aan zowel geautomatiseerde processen als mensen om beter te begrijpen wat er in het proces gebeurt", stelt Lorenzo voor.
U kunt verbinding maken met Lorenzo op LinkedIn .
Titelafbeelding: Ontwerpruimte-analyse (project Van Wijnen)
De afbeeldingen en video's zijn met dank aan The Living
Via: AEC