CID Aktuel orientering Projektdeltagere Forskningsprojekter Ph.d.-projekter Papers, konferenceoplæg mm. Artikelsamling Intern kommunikation		Uffe Lentz Professor, arkitekt MAA   Afdelingen for KommunikationsDesign Arkitektskolen i Aarhus Nørreport 20 8000 Aarhus C Tel: 8936 0182 Fax: 8613 0645		Forskningsprojekt i CID "Evaluering og udvikling af ITredskaber, der processuelt og formgivningsmæssigt understøtter integreret design" Læs projekt Individuel projektansøgning (rtf) Indlæg på Åbningskonferencen 25.11.1999 CAD og Design Hvordan påvirker det digitale medie arkitekturen Læs indlæg Artikel Hvordan påvirker det digitale medie arkitekturen - publiceret i KÅRK 02, "det digitale", AAA februar 2000 Læs artikel
		Mail: uffe.lentz@a-aarhus.dk Platform: IT-redskab og IT-form
		Forskningsprojekt i CID "Evaluering og udvikling af ITredskaber, der processuelt og formgivningsmæssigt understøtter integreret design"   Uffe Lentz Professor, arkitekt MAA, Arkitektskolen i Aarhus Peter Krogh Forskningsassistent, arkitekt MAA, Arkitektskolen i Aarhus   Formål Projektet søger på et teoretisk og praktisk plan at bidrage til diskussionen om forandringer i arkitekturen, arkitektrollen og designprocessen set i lyset af det, nogle har omtalt som et samfundsmæssigt og naturvidenskabeligt paradigmeskift. Fra det moderne, mekaniserede univers forklaret ved linearitet og kausale sammenhænge til et nonlineært, selvorganiserende informationsunivers. Den generelle udvikling fra det globale plan til den personlige brug af IT er i høj grad sammenknyttet med forandringen både som forudsætning og virkning. Projektets mål er at udvikle nye ITværktøjer til understøttelse af designbeslutninger og designprocesser baseret på den (arkitektur)teoretiske diskussion om relationen mellem information og form i den computeriserede globale virkelighed såvel som i designprocessen. Focus Projektet er opdelt i to delprojekter, hvor delprojekt 1 (Uffe Lentz) tilsigter at undersøge og udvikle dynamiske formgivningsværktøjer med henblik på procedurer og relevante interfaces, der klargør designspillerummet set i forhold til formgivningen i sig selv samt den samlede designproces. Delprojekt 2 (Peter Krogh) undersøger moderne samarbejdsformer inden for produktdesign, og der udvikles ITværktøjer til understøttelse af designprocessen, hvis opgave er at inkorporere distribueret samarbejdsstøtte, samt redskaber, der visualiserer præmisserne for designbeslutninger. Resultat Projektet formidles gennem artikler på konferencer: Cooperative Buildings, CSCW, ACADIA og ECAADE. Påbegyndelse og afslutning Projektet er påbegyndt og planlagt til at løbe i hele centrets funktionsperiode, omfattende samlet 28,5 mdr. forskningstid. Henvendelse til Peter Krogh Link til projekt WorkSPACE top Indlæg på Åbningskonferencen 25.11.1999 CAD og Design   Hvordan påvirker det digitale medie arkitekturen Af Uffe Lentz AAA På et arkitektfagligt micro-plan bør man dele diskussionen i to. Denne artikel handler om de digitale værktøjers evne til at formgive. En anden kunne dreje sig om designprocessens afhængighed af ny teknologi. Form i forhold til proces. En måde at nærme sig en forståelse af relationen mellem arkitektur og det digitale medium ville være at diskutere den udvikling, man kan iagttage i naturvidenskaberne. På et macro-plan taler man om et paradigmeskifte fra det traditionelle, statiske univers til et dynamisk og komplekst, som vil ændre vores filosofi og verdensbillede. Fra den Euclidske, lineære geometri og det årsagsafhængige, mekanistiske univers til fraktaler og selvorganiserende systemer. Hvis Naturvidenskaberne accepterer kompleksitetsteorier som de primære forklaringer, vil det også føre til et skift i opfattelse af arkitektur, ligesom andre kulturelle udtryk vil påvirkes af et mentalt pardigmeskifte. [Charles Jencks] Årsagssammenhængen mellem udvikling i naturvidenskab og ny teknologi er naturligvis ikke lineær. F.eks. er udviklingen af non-lineær matematik både afhængig af IT-udviklingen og forudsætningen for den. Ved at se på udviklingen af IT-værktøjer, som fra den abstrakte naturvidenskab er sivet ned i de anvendelsesorienterede fagvidenskaber, f.eks. ingeniørfaget og datalogi, kan man iagttage en udvikling, der er et spejlbillede af det naturvidenskabelige univers. Det er fra disse fag, at arkitekter har fået nye IT-værktøjer, både til formgivning og til monitorering af designprocessen. Formgivning med IT.   Det er formgivningen i forhold til IT-værktøjer, der har rejst de mest heftige diskussioner i vort fag, skønt de største ændringer i faget formodentligt finder sted på det processuelle plan, men uden den samme debat. For ca. 15 år siden, da de første egentlige 3D-modelleringsværktøjer kom frem, var mange arkitekter bange for om disse lidt genstridige programmer ville forringe kreativiteten, hæmme formgivningen osv. Denne skepsis er let at forstå, når man tænker tilbage på disse relativt brugerfjendske systemer, der ikke kunne meget mere end at lave kasser og andre geometriske grundformer i 3D. Omvendt kan man sige, at den formverden, som omgav designere i 70erne svarede overens med CAD-systemernes Euclid-geometri: Erik Magnussens Stelton-termokander, Ole Palsbys køkkentøj. Man kan hævde, at der var en samhørighed mellem bl.a. produktions tekniske stade, de materialer, der var tilgængelige, matematikkens udviklingsstade og de æstetiske forestillinger. I løbet af 80’erne er 3D-CADsystemernes geometriske evner gradvist øget. Det er dog udviklinger over den klassiske geometri. Ekstrusionerne blev parametriske, så de kunne kombineres med f.eks. rotationer og skaleringer undervejs. På den måde kan man skabe spindeltrapper, en tuba eller noget der ligner sneglehuse. I slutningen af 80’erne blev Boolean operationer så tilstrækkeligt stabile i programmæssig henseende, at de blev tilgængelige endda i relativt billig software. Mængdelærens matematik kom ind i CAD-formverdenen, men de føjede ikke noget særligt til designeres forestillingsevner. Nu kunne man også i den digitale verden lave de klip, huller, sammenskæringer og fordybninger, som man ’altid’ havde kunnet i den analoge verden med almindelige håndværktøjer: kniv, sav, fræser, boremaskine, og som man ville kunne tegne med passer, trekant og hovedlineal.    Euclid og den statiske verden  Traditionel CAD-modellering tager udgangspunkt i at tilbyde værktøjer til en formgivning, som er styret af en samlet plan, præcis som vi har opfattet arkitektur, som et værk med meget statiske kvaliteter. Et endeligt og færdigt produkt, hvor ændringer ikke er ønskede. Vort fag betragter bygningen som den perfekte og endelige løsning, forhåbentligt placeret i en permanent historisk ramme, kun udsat for tyngdekraftens påvirkning på det horisontale plan. Euclidsk geometri og opfattelsen af et arkitektonisk værk synes at svare overens. ”Vi vælger, som en af de få professioner at se bort fra de dynamiske kræfter – både de næsten fysiske som trafikpres og skiftende funktioner og de mere uhåndgribelige, såsom hurtigt skiftende sociale, økonomiske og kulturelle strukturer, som påvirker det samfundsmæssige og arkitektoniske rum. [Greg Lynn]. Påvirker formgivningsværktøjer vores måde at formgive på? Ja, det gør de naturligvis, men det er en noget begrænset måde at diskutere sammenhængen på. Arkitekter har altid været bevidste om at de værktøjer, de bruger til at skitsere med påvirker den måde former og ideer udvikler sig på. I den beskrevne udvikling er computeren endnu et muligt værktøj i designprocessen. De fleste af de 2. generations programpakker vi kender, henter metaforer i den virkelige verdens modelværksteder. CAD-programmer har virtuelle værktøjer, maskiner og modelmaterialer, hvormed man modellerer efter metoder, der er analoge til at bygge fysiske modeller. Man bruger en række værktøjer på skift for at nå et tænkt resultat. Som på værkstedet er nogle CAD-værktøjer egnede til at tildanne, andre til finpudsning. Kendere af digitale værktøjer vil endda kunne diskutere forskellene mellem diverse programpakkers evner til at formgive. Rhino er godt til ét formunivers, mens Solid Works vil fremme et andet. Det er helt parallelt til de forskelle, der vil opstå i design løsninger, hvis man bruger f.eks. modellervoks frem for modelpap til at afprøve design ideer med. Pointen er at designere er bevidste om hvilke modelmaterialer, de vælger, - afhængig af opgavens karakter og æstetiske præferencer. Det samme kan man indtil nu sige om CADsystemer.   Bezier Et egentligt brud med den klassiske formbeskrivelse kom omkring 1990 med Bezier-geometrien. Bezier-kurver kan man ikke planlægge med almindelige tegneredskaber, men en computer gør det med største selvfølgelighed. Den matematik, der ligge bag er vektoriel. Den beskriver kraftfelter i rummet. Disse felter kan med en meget simpel definition opretholde komplekse, dynamiske flader i 3D-modelleringsrummmet. Hvis feltet varieres ”bølger” fladen. Bezier-geometri er forudsætningen for bl.a. moderne bil-design, og fartkåben på en Suzuki motorcykel ville være utænkelig uden. Det interessante er ikke formens dynamiske udtryk i sig selv. Med Ciba-tool, diverse håndværktøjer, Plastic Padding og sandpapir kan man sagtens lave noget, der ligner. Det nye er, at man er afhængig af at bevare designet på digital form for at kunne overføre det til forme og produktionsredskaber, CAD/CAM. Uanset hvor mange snit og opstalter, man ville lave på papir, ville designeren være langt fra en nøjagtig geometrisk beskrivelse med de traditionelle formidlingsværktøjer.     Hvordan skal man i det lys forklare udviklingen i f.eks. bil-design?     Fra 70’ernes lidt firkantede kasser til 90’ernes bløde linier. Tænk på den formmæssige udvikling fra Fiat 127, over Uno til Punto. Udviklingen er helt parallel med CAD-systemernes historie. Men den stemmer i ligeså høj grad overens med bilindustriens teknologiske evner: Nye måder at beregne presse-forme på, ændrede samleteknikker. Den modsvarer forskningen i nye plastiske materialer. Formgivningen kunne på et æstetisk plan beskrives som mere organisk, hvilket vi tillægger positive egenskaber, og på det værdimæssige ville man måske kunne indtolke forventninger om et muntert, positivt livssyn og en glidende fremfærd i livet. Det er indlysende, at CAD-redskaberne, på trods af den afgørende betydning, designere kunne tillægge dem, blot er et medium for en række naturvidenskabelige, kulturelle og sociale omstændigheder, hvorunder produkter skabes og forbruges. Endelig er CAD-systemerne ligeledes produkter, som afspejler samfundets generelle naturvidenskabelige stade. Dermed fik vi afgjort at hønen og ægget behøver hinanden.       Fiat 124 Uno Punto    Nær fremtid   Hvis vi vil smugkigge på nogle af de IT-redskaber, som vi i fremtiden vil komme til tillægge styrende egenskaber i forhold til vores fantasi og formopfattelse, behøver vi ikke engang at spejde langt ind i naturvidenskaberne. Fortropperne er ankommet. Ironisk nok er de gået i land i underholdningsbranchen, hvorfra de vil blive omdirigeret til arkitektfaget, når Hollywood og GameZone i nær fremtid har brug for friske tropper fra den yderste forskning. Det lyder ikke som noget arkitekter bør fæste megen lid til, men en række af disse redskabers egenskaber bekræfter banebrydende forskning i naturvidenskaberne. Alle systemer arbejder med 4D, som involverer tid og dynamik. På mange forskellige måder simuleres naturens fænomener, materialer og kræfter. Objekter har egenskaber, som sætter dem i stand til ”selv” at organisere processer og opnå erfaring eller i det mindste historie. Et organisk virtuelt univers under opbygning. Om der er tale om et paradigmeskifte eller ej, må andre finde ud af. MaYa Et spændende sted at kigge er CAD-programmet MaYa. Det har haft en væsentlig rolle i Starwars Episode 1 og var også på rollelisten i Titanic. MaYa’s rum er dynamisk. Det har tyngdekraft. Endda flere lokale, hvis man ønsker det. Alle naturens kræfter kan slippes løs under mere eller mindre kontrollerede omstændigheder. Alle objekter er lavet af materialer, som udover de visuelle egenskaber, vi kender fra dagens CAD-systemer, også omfatter vægt, stivhed, elasticitet, friktion. Alle objekter har en historie, hvis livsbane kan ændres på et vilkårligt tidspunkt. Objekter kan tildeles en slags digital DNA: Træer kan vokse som træer gør. Naturfænomener kan tildeles deres fraktale opførsel: Skyer kan drive som de plejer, ild blusse og lyn zagge over himlen. Dinosaurer kan bevæge sig, som man tror de gjorde. Endelig kan man lade tiden spille sit særlige puds med tilfældet, eller man kan lade en Guds hånd styre verdens gang over de næste 100 frames. Hvad kan arkitekter bruge sådan noget legetøj til? Ud over det udmærkede formål at skabe næsten overnaturlig videorealisme, så kan Maya, på samme måde som tegnefilm gøre dynamiske forhold synlige, som normalt ikke kan iagttages. Det kan indstilles til at overdrive kræfter, udsving og eftergivenhed. Det kan bidrage til synliggørelse af dynamiske forhold. En konstruktion svinger under vindtrykket, bøjer sig under en vægt. Det gør konstruktioner sjældent i det synlige område. Visualiseringen kan bidrage til en indlevelse i rummets kræfter eller i konstruktionens særlige egenskaber. MaYa er ikke et videnskabeligt program i forhold til fysik, statik og ingeniørkunst. Bygningsingeniører bryder sig ikke om at huse giver efter. Designere vil sikkert blive inspirerede af at se ”hvad nu hvis”. Når man tænker på de ændringer, der sker mht. til produktion af bygninger, vil det blive stadigt vanskeligere at se en bygning som ét harmonisk værk, hvor alle dele er i en perfekt balance, ..”hvor intet kan føjes til eller fjernes uden at ødelægge harmonien i helheden”[Alberti]. Arkitektur sammenstilles i dag af elementer og komponenter, som hurtigt vil kunne blive skiftet ud, ændret eller flyttet afhængig af skiftende behov og pres i den urbane struktur. Mellemrummet mellem komponenterne bliver en lige så vigtig arkitektonisk problemstilling som sammenstillingen og samling af dem. Vækst og udviklingsprincipper en anden. Den dynamiske proces skaber ikke blot et nyt teknisk vilkår for arkitekter, men vil også blive afspejlet i fagets æstetik og teoretiske gods. MaYa kan måske illustrere det foranderlige.   Eksempel på formoptimering.    Computeren som designer? Form - og topologi optimering er forskningsområder, som måske først vil nå arkitektfaget om et par år, når den rå teknologi er blevet pakket ind i et menneskeligt interface. Det er muligt at lade konstruktioner udvikle sig over tid på samme måde som naturen har udviklet optimalt design ved evolution. Designere kan opnå ”den bedst mulige ” løsning vurderet ud fra design kriterier og ønsker på samme måde som naturlig udvælgelse fører til ”den bedste tænkelige konstruktion” Optimering er baseret på non-lineær matematik. I ”gammeldags” formelregning sætter man en variabel ind i en ligning, og ud kommer et resultat. Hvis resultatet ikke svarer til ønskerne, kan man stille på den variable for at undersøge om det vil føre til et bedre resultat. Nye programmeringsmetoder baseret på iterativ brug af beregninger gør det muligt at lave form – og topologioptimering. Med disse metoder er det blevet muligt at opnå en proces, hvor den bedste mulige løsning hele tiden kommer nærmere.[Niels Olhoff] Der er to optimeringsmetoder. Form optimering fører altid til en løsning med den samme topologi som det konceptuelle basis-design har. Topologi optimering er nyere, og er beregnet på at blive brugt i den tidligste skitseringsfase. Ved en konstruktions topologi forstås det overordnede koncept: en abstrakt beskrivelse af sammensætning og relationer mellem de enkelte elementer i en konstruktion. Man vil begynde med topologioptimering, hvor computeren vil udarbejde en formmæssig skitse på et designproblem. Fortolkninger af denne skitse vil kunne formoptimeres. Herved opnås en optimal topologi og en ideel geometri. Se videre på www.topopt.dtu.dk og www.ime.auc.dk/afd3/odessy/manuals/index.htm Denne rationelle konstruktionsproces fordrer, at alle krav til et problem kan udtrykkes som kriterie-funktioner, der kan evalueres i forhold til designløsningen. Kriteriefunktionerne kan være f.eks. vægt, stivhed, akustik, strømningsmodstand eller varmeledning, - men det kunne også være æstetiske kriterier, hvis designere kunne vænne sig til at formulere dem. Næste skridt er at introducere design-variable. Det vil sige at beskrive de områder, hvor designeren ønsker at have frihed til at bestemme. Disse variable har et fysisk udtryk i f.eks. former, tykkelse eller materialeegenskaber. Hvad vil det betyde i en designproces? Computerprogrammet går i gang med gradvist at lave udkast til en formløsning på et problem. Der vil princippet kun være én optimal løsning, men mange, som er næsten optimale. En af skitserne, som tiltaler os, vil kunne optimeres geometrisk, således at designkriterierne nærmer sig det optimale. Vi vil altså sidde og se på at en computer skitserer og bearbejder vort design. Lidt beroligende kan man sige, at ideel ingeniørkunst ofte opleves som smuk. Den vigtige pointe er dog, at en del af designarbejdet er flyttet over i formuleringen af design-kriterierne. [John Rasmussen] Integreret design Optimeringseksemplet peger på et generelt fagligt problem. Viden og metoder fra flere fag skal integreres i en moderne designproces og i uddannelserne. Arkitektonisk form er en helhed, som kun kan udvikles af folk, der kan kendskab til alle de elementer, der indgår i design, og som er i stand til at koordinere og integrere disse elementer i en metodisk udvikling med henblik på at nå det ønskede mål. Den kunstneriske del af designprocessen vil mindskes og design på konceptniveau vil øges, hvor detaljerede tekniske aspekter skal definers klarere, end vi er vant til. Designerens rolle ændres fra at være den, der beslutter hvordan ting skal se ud, til at blive en person, der ikke fokuserer på designobjektet, men på analyser af designgrundlaget. [Marc Dyson] Læs videre på www.Energyvision.cjb.net     Links og referencer   References: Alberti, Leon Battista (1404-1472). “De Re Aedificatoria Libri X” Dyson, Mark. Danish Technical University, Energy Vision, Concurrent Systems in Performance Building Design, Jencks, Charles. “Architectural Design, New science = New architecture?” Lynn, Greg. Columbia University, New York, “Animate Form” Olhoff, Niels, Professor, University of Ålborg. “Design of optimal constructions”, Naturens verden 1998, p346 Rasmussen, John. , Institu Links: link til aaa Topopt på DTU Odessy på AUC top