Comment les algorithmes conçoivent de meilleurs bâtiments

Lorsque des taches géantes ont commencé à apparaître sur les horizons des villes du monde à la fin des années 1980 et 1990, cela n'a pas marqué une invasion extraterrestre mais l'impact des ordinateurs sur la pratique de la conception des bâtiments.

Merci à conception assistée par ordinateur (CAO), les architectes ont pu expérimenter de nouvelles formes organiques, exemptes des contraintes des règles de diapositives et des rapporteurs. Le résultat a été des bâtiments sinueux célèbres tels que le musée Guggenheim de Frank Gehry à Bilbao et le magasin Selfridges de Future Systems à Birmingham.

Aujourd'hui, les ordinateurs sont prêts à changer de nouveau les bâtiments, cette fois avec des algorithmes qui peuvent informer, affiner et même créer de nouveaux designs. Des formes encore plus étranges ne sont qu'un début: les algorithmes peuvent désormais déterminer les meilleures façons d'agencer les pièces, de construire les bâtiments et même de les modifier au fil du temps pour répondre aux besoins des utilisateurs. De cette façon, les algorithmes donnent aux architectes une toute nouvelle boîte à outils avec laquelle réaliser et améliorer leurs idées.

À un niveau de base, les algorithmes peuvent être un outil puissant pour fournir des informations exhaustives pour la conception, la construction et l'utilisation de un bâtiment . La modélisation des informations sur les bâtiments utilise un logiciel complet pour normaliser et partager les données de l'architecture, de l'ingénierie et de la construction qui étaient auparavant conservées séparément. Cela signifie que toutes les personnes impliquées dans la genèse d'un bâtiment, des clients aux entrepreneurs, peuvent travailler ensemble sur le même modèle 3D de manière transparente.

Plus récemment, de nouveaux outils ont commencé à combiner ce type d'informations avec des algorithmes pour automatiser et optimiser les aspects du processus de construction. Cela va de l'interprétation des réglementations et la fourniture de calculs pour les évaluations structurelles à la précision des achats.

Conception algorithmique

Mais les algorithmes peuvent également aider à l'étape de la conception, aidant les architectes à comprendre comment un bâtiment sera utilisé en révélant des motifs cachés dans constructions existantes et proposées. Il peut s'agir de caractéristiques spatiales et géométriques telles que le rapport entre les zones publiques et privées ou le flux d'air naturel d'un bâtiment. Ils peuvent être des schémas d'utilisation montrant quelles pièces sont utilisées le plus et le moins souvent.

Ou ils peuvent être des connexions visuelles et physiques qui montrent ce que les gens peuvent et ne peuvent pas voir à partir de chaque point d'un bâtiment et nous permettent de prédire le flux de personnes autour de lui. Cela est particulièrement pertinent lors de la conception des entrées des bâtiments publics afin que nous puissions placer les services et les issues de secours dans la meilleure position.

Les algorithmes peuvent également être utilisés pour étendre la capacité des concepteurs à penser et à générer des formes et des arrangements qui ne pourraient pas autrement être possible. Au lieu de dessiner personnellement des plans d'étage selon leur intuition et leur goût, les architectes utilisant la conception algorithmique saisissent les règles et les paramètres et permettent à l'ordinateur de produire la forme du bâtiment. Ces algorithmes sont souvent inspirés par des idées de la nature, comme l'évolution ou fractales (formes qui se répètent à des échelles toujours plus petites).

La combinaison de ces trois utilisations (gérer des informations complexes, révéler des modèles et générer de nouveaux arrangements spatiaux) représente la prochaine génération de conception algorithmique qui changera vraiment notre capacité à améliorer l'environnement bâti. Par exemple, Zaha Hadid Architects, déjà connu pour ses constructions sinueuses inhabituelles, utilise des algorithmes pour tester automatiquement des milliers d'options d'agencement interne ou trouver un arrangement de panneaux de façade qui empêchera une forme irrégulière

Les algorithmes sont également essentiels à de nouvelles constructions, comme le Pavillon du filament au musée V&A et adaptés au fil du temps en réponse aux données structurelles, environnementales et d'utilisation des visiteurs. Aujourd'hui, les algorithmes produisent même des dispositions de bureau pour la pandémie de COVID-19 qui permettent au plus grand nombre d'employés de travailler dans un bâtiment tout en se distançant socialement en toute sécurité.

Agencements auto-organisés

Mes collègues et I a récemment montré comment les algorithmes pouvaient créer un plan d'étage auto-organisé pour une maison de soins, en disposant les chambres dans la meilleure configuration pour améliorer l'expérience des patients atteints de démence. Pour ce faire, nous avons combiné trois types d'algorithmes, inspirés respectivement de colonies de fourmis de systèmes d'intelligence artificielle basés sur le cerveau et de modélisation de foule .

Nous construit nos algorithmes pour suivre les critères de conception sur la base de nombreuses études et projets précédents, en les condensant en quatre règles principales que les algorithmes doivent suivre. Le bâtiment devait être divisé en unités de tailles maximales données. Et chaque unité devait avoir une cuisine fonctionnelle accessible, une salle à manger non utilisée pour d'autres activités, et plusieurs salons ou salles d'activités de différentes tailles.

Le résultat a été une nouvelle disposition pour une maison de soins qui a aménagé des chambres privées et des espaces communs de la manière la plus pratique pour rendre les déplacements des résidents autour de la maison aussi courts que possible. Cela montre comment les bons algorithmes de combinaison et, surtout, la contribution des concepteurs peuvent aider à produire des conceptions auto-organisées qui autrement exigeraient une énorme quantité de travail laborieux ou qui autrement ne seraient pas possibles.

Plutôt que de remplacer les architectes, comme certains l'ont fait prédits de façon pessimiste les algorithmes deviennent un outil important pour les concepteurs de bâtiments. Cela se reflète dans l’importance croissante de la technologie dans les cours de troisième cycle, les centres de recherche et les entreprises internationales . De plus en plus, nous voyons des concepteurs investir dans l'utilisation de l'apprentissage automatique et de l'intelligence artificielle dans l'architecture.

Alors que les progrès de l'informatique et de la technologie augmentent de façon exponentielle, il est difficile d'imaginer maintenant comment la conception algorithmique évoluera. à l'avenir et comment l'industrie du bâtiment va changer. Mais nous pouvons certainement prédire que l'utilisation d'algorithmes sera bientôt un moyen standard d'augmenter notre capacité à voir l'invisible et à concevoir l'imprévu dans nos bâtiments.

Cet article est republié de The Conversation par Silvio Carta directeur des arts et du design, Université du Hertfordshire sous une licence Creative Commons. Lire l'article original .

Publié le 20 juin 2020 – 19h00 UTC.