Genetik Algoritmalar Aracılığıyla Çevreye Duyarlı Kinetik Yapı Tasarımı Önerisi

Yıl 2022, Cilt: 3 Sayı: 2, 173 - 196, 30.09.2022

Can Müezzinoğlu

https://doi.org/10.53710/jcode.1143711

Cited By: 1

Öz

Hesaplamalı tasarım araçları geliştikçe, üretken sistemlerin mimarlıktaki kullanımları giderek artmış, problem çözme aşamasında tasarımcıya sunduğu destek sayesinde mimarlığı beslemiştir. Çalışmanın temel konusu olan kinetik yapı tasarımı; hem hesaplamalı tasarım araçlarını, hem de biyolojik süreçleri mimari üretim sürecine dahil etmeye çalışmıştır. Elbette, tasarım düşünmesinde hesaplamalı tasarım araçları oldukça önemlidir. Çalışmada hesaplamalı tasarım araçları tasarıma katkı sağlayan bir düşünme yöntemi olarak bilgisayar araçlarının desteği ile karışık simülasyonlar oluşturmuş ve hesaplama sistemleri, insan tasarımcının düşüncesinin ötesinde komplekslikler sunarak tasarım sürecini beslemiştir. Tasarım sürecinin kuramsal alt yapısı ise çokluktan çoğulluğa geçiş üzerinden yapılmıştır. Çalışmada çoklukla kastedilen benzer mekânsal birimlerin benzer topolojik ilişkilerini koruyarak benzer mekânsallıklar üretmesi noktası aynı birim elemanların birbirleriyle kurdukları topolojik ilişkili çeşitlendirerek mekân üretimini farklılaştırmak ve süreci sadece kütleler üzerinde oynayarak değil, aynı zamanda boşlukları da tasarlayarak çoğulluğa geçilebilmesi sağlanmıştır. Çalışma üç aşamadan oluşmaktadır. İlk aşamada vaka analizi için seçilen alanın modellemesi yapılmıştır. İkinci aşamada Ladybug’tan toplanan verilerin ışığında genetik algoritmalar yardımıyla birim elemanları hareket ettirerek yeni form önerisi getirilmiştir. Üçüncü aşamada ise önerilen yapı üzerindeki en fazla çevresel etkiye maruz kalan birim elemanlar kendi içerilerinde de daha küçük parçalara ayrılmış, bu parçalar özelinde yaz aylarında güneşin geldiği yöne doğru yüzey alanını azaltmaya çalışarak çok daha az ısınan, rüzgârın geldiği yöne doğru yüzey alanını arttırmaya çalışarak daha verimli havalandırabilecek bir kinetik sistem önerilmiştir. Kış aylarında da bunun tam tersini yapmaya çalışarak güneş ışığından gün içerisinde maksimum verimi almaya çalışırken rüzgârdan olabildiğince kaçınmaya gayret gösterecektir. Üretilen yapı formasyonu, enerji tüketimi azaltarak ve çevresel faktörlerle uyum içinde çalışarak bulunduğu çevreyle uyumlu ve sürekli dönüşüm potansiyelini içerisinde barındırması yönüyle de yaşayan bir organizmaya benzer şekilde davranır. Çalışmada sunulan yöntemin ve kapsamın kolay erişilebilir olması ve temel bir sorun üzerine odaklanması, önerilen sistemin mevcut durumla üretilen durumun karşılaştırılarak tasarım stüdyolarına kolay uygulanabilecek hesaplamalı tasarım düşüncesini tanıtmanın yanı sıra, önerilen sistemin pratikteki kullanımını göstermesi açısından önemli bulunmuştur.

Anahtar Kelimeler

Kinetik Mimarlık, Gökdelen Tasarımı, Üretken Sistemler, Genetik Algoritmalar, Optimizasyon, Pareto Front

Teşekkür

İstanbul Teknik Üniversitesi Bilişim Bölümü Doktora Programı Kapsamında yürütülen MBL 601- Mimari Tasarımda Evrimsel Yaklaşımlar dersinde üretilen bu çalışmayı yorumlarıyla besleyen Dr. Öğr. Üyesi Ethem Gürer’e ve yardımlarıyla çalışmanın gelişmesine yardımcı olan Araş. Gör. Özlem Çavuş’a teşekkür ederim.

Kaynakça

• Archdaily, (2022, June 6) Diller Scofodio + Renfro, The Shed, a Center for the Arts, New York: Retrieved from: https://www.archdaily.com/914639/the-shed-a-center-for-the-arts-diller-scofidio-plus-renfro?ad_medium=widget&ad_name=navigation-next
• Başaran, I. (2017). Eisenman Mimarlığının Deleuze’ün Kıvrım Kuramı Üzerinden İncelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi. Master’s Thesis. Yıldız Teknik Üniversitesi. Yüksek Öğretim Kurumu.
• Bentley, P. (1999). An introduction to evolutionary design by computers. Evolutionary design by computers, 1-73.
• Cadmapper site: https://cadmapper.com/ Retrieved 06.10.2022
• Deb, K., Pratap, A., Agarwal, S. ve Meyarivan, T. (2002). A Fast and Elitist Multi-Objective Genetic Algorithm: NSGA-II. IEEE Trans. on Evol. IEEE Transactions on Evolutionary Computation.
• Dorta T. & Kinayoglu, G. & Boudhraa S. (2016) A new representational ecosystem for design teaching in the studio
• Holland, J. H. (1975). Adaptation in natural and artificial systems: an introductory analysis with applications to biology, control and artificial intelligence. MIT Press.
• Fox, M. A. (2003). “Kinetic Architectural Systems Design”, in Transformable Environments 2, Taylor & Francis Group, London and New York, 163-186
• Ghamari, H., Asefi, M. (2010). “Toward Sustainability by the Application of Intelligence Building Systems”. The Second International Conference on Sustainable Architecture and Urban Development, Jordan, 245-248.
• Manuel Delanda, "Deleuze and the Use of the Genetic Algorithm in Architecture" https://www.youtube.com/watch?v=50-d_J0hKz0&ab_channel=ColumbiaUniversity Retrieved 06.10.2022
• McLuhan, Marshall (1964). Understanding Media: The Extensions of Man. McGraw-Hill, New York. https://doi.org/10.1386/eme.15.1.81_1
• Maziar, A. (2010). Transformable and Kinetic Architectural Structures: Design, Evaluation and Application to Intelligent Architecture, Berlin: VDM Verlag Dr. Müller
• Parametric Brick Wall Installation: https://hayriatak.com/ Retrieved 06.10.2022
• Prieto, A., Knaack, U., Klein, T. and Auer, T. (2017). 25 Years of cooling research in office buildings: review for the integration of cooling strategies into the building façade (1990-2014). Renewable and Sustainable Energy Reviews, 71, 89-102. https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.01.012
• Saltık, E. (2021). Generating optimal high-rise building suggestions according to solar radiation and shade using genetic algorithms. JCoDe: Journal of Computational Design, 2(2), 25-50. https://doi.org/10.53710/jcode.984567
• Singh, V. & Gu, N. (2011). Towards an integrated generative design framework. Design Studies: Volume 33, Issue 2, March 2012, Pages 185-207. https://doi.org/10.1016/j.destud.2011.06.001
• Simon, H. (1973). The Structure of Ill Structured Problems. Artificial Intelligence, 4(3-4), 181-201. https://doi.org/10.1016/0004-3702(73)90011-8
• Terzidis, K. (2006). A brief history of algotecture in Algorithmic Architecture. Routledge Publishing, London. Pages 37-65. https://doi.org/10.4324/9780080461298
• The Deleuze Dictionary: the revised edition. Edinburgh University Press, Edinburgh. Page 181.
• UN’s report about future population: https://www.un.org/development/desa/en/news/population/2018-revision-of-world-urbanization-prospects.html#:~:text=News-,68%25%20of%20the%20world%20population%20projected%20to%20live%20in,areas%20by%202050%2C%20says%20UN&text=Today%2C%2055%25%20of%20the%20world's,increase%20to%2068%25%20by%202050. Retrieved 06.10.2022
• Youtube, (2022, June 6). Motion-Sensitive Exhibition: https://www.youtube.com/watch?v=ZEYkIcUMkPw&t=85s&ab_channel=ArchitecturalDesignComputing-ITU