Managed hosting door True

Bouwen met informatica

Vooral kennistechnologie moet architectuur op hoger plan brengen

Dankzij het rekenwerk met computers zijn de traditionele blokvormen in de architectuur definitief vervangen door ontwerpen met elegante rondingen en onverwachte uitstulpingen. Dit is niet het enige dat ict de architectuur gebracht heeft. Er komen ook meer mogelijkheden om projectinformatie goed uit te wisselen.

In de hal van het universiteitsgebouw van Bouwkunde aan de Berlageweg in Delft staan lange rijen tafels met maquettes. Hier zijn de laatste ontwerpen van studenten en medewerkers van de faculteit tentoongesteld; modellen van individuele woningen, van complexen, en van woonwijken en stedelijke gebieden. De grootten en detaillering verschillen. Sommige maquettes lijken uit één stuk te zijn vervaardigd. “Deze maquettes zijn gemaakt met een digitale printer”, vertelt professor Sevil Sariyildiz in haar werkkamer op de zesde verdieping.

Een digitale printer zet een driedimensionale computerrepresentatie om in een ruimtelijk model door materie weg te halen uit een blok ruw materiaal, als een soort automatische beeldhouwer. Het is een simpel voorbeeld van hoe it de bouwkundig ontwerper kan ondersteunen. Sariyildiz is hoogleraar technisch ontwerp en informatica binnen de afdeling bouwtechnologie van de faculteit bouwkunde van de TU Delft. De faculteit heeft 3300 studenten die in vier richtingen kunnen afstuderen: architectuur, stedenbouw, bouwmanagement en vastgoedbeheer, en bouwtechnologie. De leerstoel technisch ontwerp en informatica telt zo’n dertig medewerkers. Informatica is essentieel voor de gehele faculteit.


Logica en schoonheid

“Bouwkunde heeft alfa-, bèta- en gammacomponenten”, zegt Sariyildiz. “Het integreert objectieve feiten en logica met schoonheid, moraal en de interessen van maatschappij en cultuur.” Zij laat een presentatie zien met enkele ontwerpen van toonaangevende hedendaagse architecten als Marcos Novak, Greg Lynn, Santiago Calatrava, Erick van Egeraat, Lars Spuybroek en Marion Regitko. Opvallend is de vormgeving van de gebouwen, die met hun rondingen en uitstulpingen niets meer gemeen lijken te hebben met traditionele, blokvormige constructies. “Hij is een van onze voormalige studenten”, zegt Sariyildiz met enige trots over Regitko. “Vroeger maakte de wiskunde het mogelijk om bijzondere constructies te bouwen. Nu worden de belangrijke gebouwen in de wereld ontworpen door architecten met een goede beheersing van it.”

Traditioneel was bouwkunde een monodiscipline. Het nieuwe vakmanschap is multidisciplinair met meerdere actoren. Daarvoor is de inzet van computers noodzakelijk. Ict is op verschillende niveaus belangrijk voor architecten. Dat komt in de hele opleiding tot uiting. Sariyildiz: “Studenten krijgen al vanaf het begin te maken met tools voor tweedimensionaal tekenen, driedimensionaal modelleren, animatie, simulatie, compositie, renderen en analyse. Daarnaast fungeert ict als medium voor communicatie en samenwerking, zowel op afstand als binnen locale teams. Elektronisch leren is belangrijk. We hebben een webgebaseerde ‘internationale virtueel ontwerp studio’ opgezet met zusterinstellingen uit de hele wereld. Zo kan een student in Seattle, Hongkong of Ankara een ontwerp van een student in Delft verder uitwerken en omgekeerd.”

“De volgende stap is dat de technologie uitgroeit tot partner in het ontwerpproces; ‘soft computing’. Dat omvat modellering van kennis en ondersteuning van beslissingen. In deze fase is informatie- en communicatietechnologie uitgegroeid tot kennistechnologie en kun je dan ook beter spreken van ickt dan van ict. De toegevoegde waarde van ickt is dat het de interactie tussen de verschillende disciplines vergemakkelijkt. We werken onder meer aan een projectinformatiemodel, met daarin een product- en een procesmodel. Zo’n model biedt een intelligente selectie van informatie volgens de eisen en behoeften van installateur, overheid, eindgebruiker, architect en constructeur, kortom, elke acteur in het bouwproces.”


Validatie en verificatie

Architectonisch ontwerpen is een tak van ontwerpen in het algemeen. Binnen de vakgroep zijn dan ook algemene inzichten ontstaan die men verder wil onderzoeken. De vakgroep van Sariyildiz werkt, met als direct betrokkenen dr. ir. Özer Ciftcioglu en ir. Michael Bittermann, aan een NWO/STW-onderzoeksvoorstel (Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek, Technologiestichting STW).

Ontwerp wordt gedefinieerd in termen van validatie en verificatie. Validatie is het proces om een model van eisen te verbeteren, zodat dit model beter aansluit bij de werkelijke eisen. Dit geeft expliciet aan dat het opstellen van een pakket samenhangende eisen (requirements) geenszins triviaal is. Verificatie is het proces van evaluatie van de overeenstemming tussen de ontwerpeisen en de ontwerpoplossing. Ontwerp is dan het proces van het vinden van geverifieerde oplossingen die voldoen aan de gevalideerde eisen. Door ontwerpen te definiëren in termen van validatie en verificatie worden ook begrippen als kwaliteit en kwaliteitsbewaking in het ontwerpproces betrokken. De onderzoekers houden ook rekening met verschillende niveaus van verfijning (granularity). Een kamer bijvoorbeeld is zowel deel van het gebouw als een collectie muren en vloeren.

Met behulp van ‘soft computing’-technieken (zie kader) denken de onderzoekers de complexiteit van het ontwerpproces beter te kunnen hanteren. Het doel is een interactieve samenwerking tussen ontwerpers en ontwerpmethoden die past bij hun creatieve intelligentie. Ontwerpsoftware die gebaseerd is op validatie en verificatie is voor vrijwel elk domein van ontwerp bruikbaar, stellen de onderzoekers.

Hans van Thiel

Soft computing

Computerondersteund ontwerpen is ook in de bouwkunde een basistechniek geworden. Net als cad in het algemeen is caad (computer aided architectural design) echter niet meer dan een hulpmiddel. Het onderzoek van de leerstoel Technisch Ontwerp en Informatica aan de TU Delft richt zich op mogelijkheden om daar intelligentie aan toe te voegen. De software wordt dan partner van de ontwerper in plaats van werktuig. Het gaat daarbij om het modelleren van kennis en beslissingsondersteuning. Hiervoor worden technieken ingezet als neurale netwerken, ‘fuzzy logica’, intelligente agenten en genetische algoritmen.

“Ik kan het het best gewoon laten zien”, zegt ir. Michael Bittermann. Op zijn scherm verschijnt een ruimtelijke structuur met wanden, vloeren en plafonds. Voor het object staat een menselijke figuur (avatar). Op het beeldscherm staan grafieken en tabellen geprojecteerd. Met een druk op de muis verschijnen diverse zichtlijnen vanuit de avatar. Bittermann demonstreert hoe verplaatsen van buiten naar binnen en draaien van de avatar de grafieken beïnvloedt. We zien hier interactief het kwantificeren van drie subjectieve begrippen: openheid, intimiteit en privacy. Het zijn voorbeelden van vage, niet goed gedefinieerde en soms tegenstrijdige eisen die dikwijls aan een architectonisch ontwerp worden gesteld. Het modeleren van dergelijke kenmerken en de integratie in ontwerpsoftware heet ‘soft computing’.

Openheid, intimiteit en privacy zijn niet alleen afhankelijk van de plaats van waarnemen en de kijkrichting, maar komen ook tot stand door zowel directe waarneming als het zicht vanuit de ooghoeken. In de door de leerstoel ontwikkelde modellen worden de waarnemingen uit alle zichtlijnen gecombineerd tot gewogen kengetallen. Door de realtime weergave kan de architect het ontwerp dan letterlijk vanuit alle hoeken en gaten toetsen. Het kwantificeren van openheid, intimiteit en privacy heeft een zekere flexibiliteit en is aan te passen aan bijvoorbeeld culturele verschillen.

Een tweede voorbeeld is de optimalisatie van de verdeling van deelruimten als kamers over een beschikbaar vloeroppervlak. Dit probleem is complex door het grote aantal mogelijkheden en het optreden van lokale minima in de zoekruimte. Bovendien kunnen de randvoorwaarden onvolledig zijn. De ontwerper wil die snel en eenvoudig kunnen aanpassen. Door de optimalisatie realtime uit te voeren met behulp van een evolutionaire zoekmethode (genetisch algoritme) kan de architect de optimalisatie voortdurend volgen en aan de hand daarvan op elk moment de eisen bijstellen. In het genetisch algoritme functioneren de muren, pilaren of andere bouwkundige entiteiten als objecten die zelfstandig hun onderlinge posities proberen te optimaliseren. Dergelijke objecten heten ido’s (intelligent design object).

De toepassing is gerealiseerd met behulp van een Franse ontwikkelomgeving voor gamesoftware, vertelt Bittermann. Interactieve computerspellen moeten snel kunnen reageren, en met het ontwikkelpakket zijn ook scripts te genereren. Voor het realiseren van de optimalisatietoepassing moest wel nog veel geprogrammeerd worden op fundamenteel niveau.

Technisch ontwerp en informatica

Prof. dr. ir. Sevil Sariyildiz is sinds 1993 hoogleraar Technisch Ontwerp en Informatica aan de faculteit bouwkunde van de TU Delft. Zij studeerde architectuur aan de Yildiz Technische Universiteit in Istanboel. Na een specialisatie in ruimtegeometrie en 3d-caad (computer aided architectural design) bij de leerstoel Mathematik für Architekten aan de TH in Darmstadt studeerde zij cum laude af als bouwkundig ingenieur in Delft. Zij promoveerde cum laude in Delft op ‘conceptueel ontwerp met Islamitisch-geometrische patronen binnen een caad-omgeving’. Haar expertise wordt omschreven als: het architectonisch ontwerp en de materialisatiefase van het ontwerpproces met behulp van informaticamiddelen. Het onderzoek van haar leerstoel richt zich op informatiemodelering in de architectuur, dynamische digitaal ontwerp-representaties, ontwerpcommunicatie en e-leren, digitaal ontwerp en prototyping, en intelligente modelering en ‘soft computing’ met ido’s (intelligent design object).

Dit artikel is afkomstig van Computable.nl (https://www.computable.nl/artikel/1683930). © Jaarbeurs IT Media.
?

 
Lees meer over:
Vacatures

Stuur door

Stuur dit artikel door

Je naam ontbreekt
Je e-mailadres ontbreekt
De naam van de ontvanger ontbreekt
Het e-mailadres van de ontvanger ontbreekt

×
×