چکیده

معماری جهان امروز در عصر دیجیتال وارد مرحله جدیدی شده که رسیدن به فرمهای نوآورانه و خلاقانه جزء دغدغههای معماران و طراحان است.اما در این بین توجه و بکارگیری پارامترهای مهمی مثل اقلیم،سازه،اقتصادوتاسیسات برای رسیدن به یک فرم بهینه که شاید خارج از توانایی ذهن انسان باشد،نیاز به ابزارهای دیجیتال و کامپیوتر دارد.طراحی دیجیتال یا معماری دیجیتال به مفهوم طراحی بر اساس خواص ذاتی کامپیوتر و به زبان کامپیوتر یا همان الگوریتم است. در طراحی معماری توسط الگوریتمها تلاش می شود تا پارامترهای تاثیرگذار بر رفتار فیزیکی ساختمان ،در فرآیند تحلیل مداوم،به طور به هنگام بر معماری اثر بگذارند ودرچرخه های باز خورد طرح را اصلاح نمایند.استفاده از الگوریتم های فرمیابی دیجیتال به معنای تعیین شکل و جلوه ی بصری ساختمان با استفاده از تکنیکهای طراحی دیجیتال یا الگوریتمها است.به این منظور تکنیکهای مختلفی از فرمیابی دیجیتال از قبیل بهینه سازی فرم یا فضا توسط الگوریتم های بهینه سازی یا الگوریتم های ژنتیکی معرفی میشود.

واژههای کلیدی: معماری دیجیتال،فرم یابی دیجیتال،بهینهسازی،الگوریتمهای ژنتیک

۱

مقدمه

معماری امروز جهان سرشار از تنوع و نوآوری است. نگاهی به برخی از پروژه های معماری در دنیا، مسابقات و ایده های تولید شده برای آنها و دقت در پروژه های دانشگاه ها می تواند نمایشی در این فضای متنوع جهانی باشد. خلق آثار معماری نیازمند شرایط وابزاری است که بتواند به تحقق ایدهی تولید انبوهخلاقیت کمک کند . اگر در یک بیان ساده، طراحی معماری را فرآیندی بدانیم که در آن طراح سعی می کند تا فضا را تصور کند و سپس آنچه در ذهن خود را به روش های مختلفی بیان کند، متوجه می شویم که در تمام این فرآیند با حجم بسیار زیادی اطلاعات روبرو هستیم که با استفاده از رسانه های مختلف پردازش و ارائه می کنیم. روش های سنتی طراحی و تولید معماری ظرفیت پاسخگویی به این نیازها را نداشتند و از اینجاست که پیشرفت تکنولوژی و استفاده از کامپیوتر با این شرایط تاریخی ترکیب شد تا بتواند در تولید معماری ایفای نقش نماید.

حرفه طراحی عمیقا تحت تاثیر انقلاب دیجیتال قرار گرفت و به کارگیری ابزار کامپیوتری ، جزء لاینفک روند کاری بیشتر دفاتر معماری شد. اما در سال های اخیر با رویکرد برنامه های پیشرفته ی طراحی، شاهد شکل گیری معماری مجازی و به یک معنی معماری دیجیتالی هستیم.(بانی مسعود،۱۳۸۷،(۳۲۷

طراحی دیجیتال در واقع به معنای تجزیه کردن یک فرایند به اجزا و الگوهای گسسته و جمع بندی این الگو ها در قالب هایی است که میتوانند به وسیله کامپیوتر درک و پردازش شوند. صفت دیجیتال به معنای استفاده کردن از خواص ذاتی کامپیوترهاست.برای ارتباط با کامپیوتر نیاز به یک زبان مشترک است که الگوریتم نامیده میشود.در واقع توسط الگوریتم ها اطلاعات اولیه به کامپیوتر داده میشود و از کامپیوتر خواسته می شود که اعمال مورد نظر را بر اطلاعات ورودی مثل ابعاد واندازه-ها،همجواری ها،ارتفاع،مصالح و… انجام دهد.(گلابچی،۱۳۹۰،(۱۵

معماری دیجیتال به طراحان و معماران برای خلق ساختارهای حقیقی به شکل مجازی کمک می کند ، به گونهای که آنها می توانند پیش از ساخت و اجرای یک طرح ، در فضای درونی آن حرکت کرده و تمامی شرایط را مورد بررسی قرار دهند. بهرهگیری از این ابزارهای دیجیتال ، ضمن کاهش امکان بروز خطاهای انسانی ، امکانات گسترده ای را نیز که در این محیط ها وجود دارند (مانند تجزیه و تحلیل های گوناگونی که می تواند در محیط دیجیتال با صرف وقت و هزینه کمتر صورت پذیرد) ، در اختیار طراحان قرار میدهد. اساس چنین سامانه هایی ، بر نوعی مدل سازی یا شبیه سازی کامپیوتری از واقعیت استوار است. اما برای

۲

دستیابی به هدفی که در بالا ذکر شد ، این مدل سازی نمی تواند. تنها ارائه تصویری زیبا از حجم بنا بر صفحه نمایشگر کامپیوتر باشد ، بلکه مدلی مورد نیاز است که در مرحله اجرای طرح هم مفید واقع شود.

در روشهای سنتی طراحی،طراح با استفاده از نمودارهای توصیفی- تحلیلی مراحل طراحی را که توسط ذهن انسان قابل درک و انتقال بود،کنترل میکرد.در روش سنتی،طراح،مالکیت کامل ایده خود را داشت.اما در عصر حاضر و در دنیای دیجیتال ایجاد فرم های پیچیده یا نوآورانه با در نظر گرفتن پارامترهای مختلفی مثل اقلیم،سازه و… یا اعمال ریاضی، جبری یا تصادفی در طراحی ممکن است خارج از توانایی ذهن انسان باشد.برای همین می توان کامپیوتر و فرآیند های منطقی که در آن طی میشود را در امتداد و ادامه ذهن انسان دانست نه مدل دیگری از ذهن انسان. در نتیجه برای استفاده بهینه از ذهن انسان و کامپیوتر بایستی به ایجاد یک همکاری دو طرفه بین آنها اندیشید و از قابلیت های هر یک در راستای افزایش قابلیت های طرف دیگر استفاده کرد ، نه این که به فکر جایگزین کردن ذهن انسان با کامپیوتر بود. (علینقی پور،۱۳۹۲،(۷۰

محیط های نرم افزاری دیگری که به منظور بسط و توسعه ایده های طراحی استفاده می شوند ، محیط های جانبی برنامه نویسی در نرم افزارهای گرافیکی هستند. این محیط ها با قابلیت هایی که دارند امکان طراحی پارامتری و الگوریتمی در اختیار طراح قرار میدهند. از نمونه های بارز این گونه محیط های نرم افزاری می توان به محیط برنامه نویسی لیسپ در کنار نرم افزار اتوکد و محیط های گراس هاپر و راینو اسکریپت در کنار نرم افزار مدل سازی راینو و یا زبان برنامه نویسی مستقل فرمین اشاره کرد.

در معماری الگوریتمیک تلاش می شود تا پارامترهای تاثیرگذار بر رفتار فیزیکی ساختمان(نظیر سازه و مواد و مصالح)در فرآیند تحلیل مداوم،به طور به هنگام بر معماری اثر بگذارند ودرچرخه های باز خورد طرح را اصلاح نمایند.عواملی نظیر زاویه تابش خورشید،زاویه و میزان وزش بادهای غالب،فاکتورهای سازهای،تاسیساتی،الکتریکی،مسائل اقتصادی و بهرهوری مالی و… که هر یک برای موضوع پروژه مهم هستند می توانند به شکل های مختلف در فرم کلی یا اجزا پروژه موثر باشند.معماری الگوریتمیک با تاثیرپذیری از این عوامل و پارامترهای مختلف و در فضای مجازی شکل میگیرد.درادامه این فرایند مجازی بودن تولید معماری،فرصت آنالیز و تحلیل های طراحی را فراهم میآورد.

وقتی سخن از فرم یابی دیجیتال به میان میآید،این سوال به ذهن انسان می رسد که آیا بجز ذهن انسان قدرت دیگری هم می تواند خلق فرم و ایده کند.فرم یابی به معنای تعیین شکل و جلوه بصری ساختمان را می توان نتیجه عمل طراح دانست.پس باید قبول کرد که وقتی صحبت از یک ابزار دیگر مانند کامپیوتر برای فرم یابی به میان میآید،در واقع یک پردازشگر مشابه ذهن انسان درست شده است که میتواند در راستای ذهن انسان قرارگیرد و طراحی کند.

بهطور طبیعی طراحی دارای فاز های مختلفی است که در هر یک از آنها عمق طراحی،میزان پرداختن به جزئیات،نوع اطلاعات ورودی،راهبردهای طراحی و نتیجه متفاوت است.با توجه به تعدد مراحل طراحی و تفاوت آنها با هم،میتوان هر مرحله از طراحی را به یک مسئله بهینه سازی تشبیه کرد .به این صورت که اطلاعات لازم هر مرحله را به صورت پارامتر های ورودی آن مرحله در نظر گرفت و هدف را بهینه کردن تابعی از پارامترهای ورودی قرار داد.این تنها تعبیری از طراحی است که میتواند به کار برد،تا طراحی کردن به وسیله کامپیوتر و الگوریتم های کامپیوتری میسر شود.