Noua paradigmă robotică în arhitectură [309741]

Noua paradigmă robotică în arhitectură

Stud.arh.Diana Georgiana Tofan

Indrumator: sef.lucr.dr.arh.Radu Andrei

“Changes that are going to come in the next 20 years shouldn’t [anonimizat].”

— MIT , Daron Acemoglu

2018

Coperta: Illustration by Andrew Rae

CUPRINS

Introducere. Argument

1. Trasee istorice. Oameni si roboți

1.1. Homo Deus si scurta istorie a viitorului.

1.2. Poziții etice.

1.3. Utopie si Distopie

1.4. Redefinirea conceptului de ,,mestesug” [anonimizat]

1.5. [anonimizat]

2. Utilizarea roboților în arhitectură

2.1. De ce contează robotii în arhitectură?

2.2. Categorii de interferență

2.2.a. Robotii zidari

2.2.b. Flight-Assembled Architecture ("Arhitectura asamblată în zbor")

2.2.c. Materiale inteligente

2.2.d. Structuri printate 3D

2.2.e. Robo-buildings (clădiri robot)

3. Teritorii emergente

3.1.Internet of things

3.2 Singularitatea in arhitectură

3.3 Inteligență artificială în arhitectură

4.Concluzii. Robotizarea arhitecturii : între ficțiune și teoria lebedei negre

INTRODUCERE. [anonimizat] , inițiat la începutul sec.[anonimizat].

[anonimizat], supra-[anonimizat] o viziune distopică. [anonimizat] o [anonimizat].

Fabio Gramazio care a [anonimizat], care este dincolo de construcția propriu zisă. Michael Hansmeyer si Benjamin Dillenburger pun mai mult accent pe noul limbaj estetic care începe să se genereze: ,, [anonimizat]. Coenfluența progreselor atât în tehnologia de calcul cât și în fabricație ne permite să creăm o arhitectură a [anonimizat], ce produce senzații spațiale complet noi.” [anonimizat]. [anonimizat]. [anonimizat], relația dintre arhitecți și roboți pare să crească. [anonimizat]. [anonimizat] 3D, tot ce tine de procesul de fabricare digitală.

[anonimizat]: [anonimizat] a revoluționat ireversibil modul de lucru al arhitectului. Marshal Mc Luhan în Galaxia Guttenberg (1962) era convins de faptul că ,,the medium is the messsage” – [anonimizat]. Noul tip de lectură impus de uneltele digitale face ca instrumentarul informatic să nu fie doar un mijloc de reprezentare ci și un autor al proiectului . Astăzi, în lumea reală și tactilă pe care o ocupăm, digitalul este pretutindeni, deopotrivă vizibil și disimulat, în spațiile și suprafețele cu care stabilim contacte… o inteligență computațională ce își așteaptă conștiința.

Astăzi, în lumea reală și tactilă pe care o ocupăm, digitalul este pretutindeni, deopotrivă vizibil și disimulat, în spațiile și suprafețele cu care stabilim contacte… o inteligență computațională ce își așteaptă conștiința… Cu sau fără voia noastră suntem parte a acestei realități, imersați în lumile proiective pe care spațiul digitalizat le construiește în jurul nostru fie sub aspect virtual, prin protezele tehnologice ale unor realități augmentate, fie concret, prin discursul construit/ întrupat, specific celor mai „avansate” avangarde ale câmpului arhitectural. Digitalismul de astăzi definit prin dis-joncțiune, fragmentare, confuzie și ordine, robotică și proteze tehnologice, haos și heuristică, virtualism și responsivitate, se distanțează, așadar, de logica modelării subiective a „blob”-ului, îmbrățișând parametrii, algoritmii și disciplina gândirii matematice specifice uneltelor făuritoare. În locul CAD-ului (Computer Aided Design), avem AAD (Algorithmic Aided Design) și toată pleiada de instrumente digitale de parametrizare aflate la dispoziția arhitectului proiectant. Putem rezuma însă digitalul doar la acest pachet bazic de unelte, de facilitatori impersonali ai unei arhitecturi eficiente, sau trebuie să îl gândim sub aspectul unei noi paradigme teoretice, capabile să modifice deopotrivă modalitățile de producție, dar și de citire a spațiului arhitectural.

Capitolul 1

Trasee istorice. Oameni si roboți

TRASEE ISTORICE. OAMENI SI ROBOȚI

Ceea ce noi numim astăzi ,,robot”, a primit numeroase nume în cursul istoriei culturale a umanității: Prometeus, Golem, Frankenenstein , Cyborg, R2-D2 : sunt doar câteva dintre acestea. Toate sunt evidențe ale dorinței umane adânci de a se depăși, a se îmbogăți și a se oglindi cu ajutorul tehnologiei. La începutul secolului 20 aceste circumstanțe au început să se schimbe radical: că vorbim de drone, roboți asistenți sociali, mașini self-driving, algoritmi inteligenți, exoscheleți sau roboți industriali – tehnologia robotică devine încet încet parte a vieții de zi cu zi și o schimbă radical. Ceea ce uităm deseori este faptul că roboții – spre deosebire de oameni, nu au nevoie neapărat de corpul lor fizic (de aparență) . Ei au nevoie doar de de trei lucruri – spune Carlo Ratti, directorul MIT Senseable City Lab : senzori, inteligență și elemente de acționare. În alte cuvinte, ei au nevoie de instrumente de măsurare; software-uuri care sunt capabile să preșlucreze informația pe care o adună ,ca lumina, sunetul, căldura și device-uri care să declanșeze reacțiile fizice. Văzut în această lumină, înseamnă că orice casă și orice mediu poate fi un robot.

Robotul industiral s-a dezvoltat în numai putin de 20 de ani – ceea ce numim astazi CNC cu 5 axe de rotatie.

Roboții timpurii au fost introduși pentru fabricarea industrială prin eforturile lui George C. Devol și Iosif Engelberger în anii 1950 și începutul anilor 1960. În 1954, Devol și-a înregistrat ideea de bază a unui manipulator programabil numit US2988237, brevet intitulat "Transfer de articole programate", care a devenit terenul pentru viitoarea robotică industrială. Devol și Engelberger au pus bazele Unimation Inc. după ce s-au întâlnit în 1956, împărtășind același entuziasm în robotică.

Până în 1959, ei au deja primul lor robot în lucru. Primul robot de succes comercial cu aplicație în industrie a fost o mașină de turnare la cald la o fermă GM din Trenton, New Jersey, 1961. Unimation și-a crescut rapid piața robotică spre sudură și altele după această realizare. Până în 1970, roboții hidraulici erau deja obișnuiți în numeroase fabrici. Cu toate acestea, aceasta a fost anul 1973 în care ABB20 au făcut cea mai amplă miscare introducând a introducand distictivul IRB-6, primul robot produs în serie, cu motoare electrice și un Microcontroler Intel pentru programare și control al mișcării. Cu un braț uman pe 5 axe și acoperirea portocaliu, acest robot este strămoșul celor pe care noi îi utilizăm astăzi în arhitectură. Pe parcursul a 17 ani de producție, ABB a vândut peste 19 000 de unități IRB 6, ca simbol al unei noi ere pe piața muncii.

În arhitectură, de-abia de la sfârșitul anilor 80, mai multe companii japoneze de construcție au investit în utilizarea roboților obișnuiți în joburi de construcție pentru diverse funcții, inclusiv finisaje, plăci de beton și fațade de pictură. Printre companiile care au investit în construcții automate robotizate, se numără Fujita Corp., Obayashi Corp., Kajima Corp, prin anii 2000.La începutul mileniului, atitudinea față de robotică în arhitectură a întâmpinat o schimbare de perceptie. Integrarea rapidă a computerului a condus în mod semnificativ spre direcția explorării robotice în arhitectură.

La mijlocul anilor 2000, arhitecții și profesorii Gramazio și Kohler au preluat conducerea unei echipe avansate de cercetare la ETH, Zurich, care a fost dedicat în mod special arhitecturii și digitalului în fabricare. Au fost primul laborator de fabricatie multifunctionala în arhitectura care a folosit un robot industrial în 2005, urmată de mediul Harvard Robotic în 2007. Acestă initiativă a dus la o mișcare viguroasă în arhitectură, cunoscută mai ales pentru concentrarea sa asupra lărgirii domeniul de proiectare, adesea prin foarte complexe agregări de idei și instalații experimentale.

Proiectele lui Gramazio și Kohler au fost modelate în jurul ideii de materialitate digitală și au depăși decalajul dintre imaterialitatea unui design bazat pe calcul si descrieri și realitatea realității arhitecturii, în spiritul vechii promisiuni a lui Sass și Oxman: "… astupa diferenței prezente dintre două entităti separate a mediului de constructie și a clădirii ca mediu informatic / proiectare.”

De atunci numărul de experimente creative implicând roboți industriali a crescut dramatic. Acest lucru rapid a promovat extinderea cunoștințelor în domeniu, încurajând săvanții în vederea organizării de evenimente dedicate roboticii arhitecturale.Conferințele de arhitectură au răspuns la această nevoie, astfel Bienala, Rob| Arch asigură constant din 2012 această nevoie de cunoastere.

Între timp, roboții și-au asigurat treptat locul de instrumente de avangardă de cercetare în școlile de arhitectură și centrele de cercetare. În martie 2015, cincizeci și nouă de instituții din întreaga lume sunt indexate în pagina Roboți în Arhitectură cu cel puțin un robot industrial instalat. Unii dețin mai mult, cum ar fi SCI-Arc,care și-a dotat laboratorul cu șase roboti. Ei sunt situati pe cinci continente, din care Europa și S.U.A. găzduiesc astăzi cei mai multi.

Fig. Distributia geografică a robotilor de arhitectură astăzi

Homo Deus si scurta istorie a viitorului.

,, Homo Deus: A Brief History of Tomorrow” este o carte scrisă de autorul israelian Yuval Noah Harari. Autorul susține că omenirea este separată de animale prin capacitatea de a crede în construcțiile intersubiective create de mintea umană și căreora le este dată forță prin credința colectivă. Astăzi însă se conturează o nouă abordare, o nouă religie fundamentată de evoluțiile tehnologice, care devin noul crez al umanității și o investeește cu sens.

Continuând întru câtva gândirea cibernetică a postmodernității timpurii, gândirea digitală a prezentului surprinde, în fapt, întruparea cea mai avansată a zeului proteză deleuzian. Un „zeu” aparținând, de fapt, unui panteon complex de divinități hiper-specializate, în permanență racordate la fluxurile de tip Big Data, locuind avataric în straturile „Cloudului Global”, ce transformă limbajul clasic al formelor de zi cu zi în biți și parametri, și ulterior în spații și obiecte. Morfologii ce până mai ieri păreau comprehensibile întregului câmp arhitectural datorită tehnicilor constructive, dar mai ales datorită unui „common sense” trans-partinic, tran-stilistic, trans-estetic sunt astăzi rescrise în cel mai pur stil avangardist. Această rescriere nu este însă câtuși de puțin postmodernă. Deși se hrănește epistemic din semiotica și semiologia definită de postmodernitate, rescrierea nu este nici de/ constructivistă și nici re/ constructivistă, pentru că arhitectura computațională și parametricismul, în special, experimentează și operează cu țesătura unei realități noi digitalizate. Pe de o parte avem formele ca o consecință a gândirii, analitice, algoritmice, a parametrilor ce modelează arhitectura asemenea unui organism biologic, performativ, pe de altă parte avem formele fără formă sau suprafețele responsive în fața cărora utilizatorul este arhitect și invers. În fața lumii realităților concrete, în fața trecutului, a tradiției, arhitectura computațională și parametricismul, în special, adoptă o poziție beligerantă, tipică avangardelor, propunând, în primul rând, „alt fel de spații”. Declamând trecutul și tradițiile lui, propunând un nou mod de lectură a lumii, generând în mod constant manifeste programatice dedicate unei palete complexe și specifice, în același timp, de subiecte, digitalismul zilelor noastre nu pare a fi decât o regăsire a etosului futurist, construit, de acesta dată, în jurul unei paradigme noi. Lumea mecanică a pistoanelor este înlocuită azi de lumea digitală a parametrilor.

Scurta istorie a viitorului

Publicatii ca The Economist, anticipează că 47% din munca făcută de oameni va fi înlocuită cu roboți până în 2037. În același registru, Forumul Economic Mondial estimează că între 2015 și 2020, 7,1 milioane de locuri de muncă vor fi pierdute în întreaga lume, deoarece "inteligența artificială, robotica, nanotehnologia și alți factori socio-economici vor înlocui nevoia de angajați umani".

Omenirea se îndreaptă către a patra revoluție industrială, o schimbare economică fundamentală care urmează să fie implementată până în 2020. Anunțul a fost făcut de World Economic Forum, în raportul „The Future of Jobs”.

Potrivit organizației, devoltarea spectaculoasă a tehnologiei va face ca în următorii ani, peste 7,1 milioane de locuri de muncă să fie acoperite de roboți,

Primul însumează eforturile cercetătorilor care dezvoltă algoritmii AI pentru a îndeplini sarcini specifice: recunoașterea pattern-urilor (pattern recognition), învățare profundă (deep learning), extragerea datelor (data mining), sisteme de învățare pentru computere (machine learning) ori utilizarea bazele de date imense (Big Data). Al doilea înmănunchează eforturile biologilor și sociologilor de a descifra emoțiile, intuițiile și dorințele umane.

Poziții etice

Isaac Asimov , unul dintre cei mai prolifici autori din toate timpurrile (a scris mai mult de 500 de cărți) a publicat în 1939 o poveste science-ficiton ,,Runaround” în revista Astounding Science –Fiction unde a pomenit pentru prima dată de cele trei legi ale roboticii:

1. Un robot nu trebui să rănească ființa umană, sau prin inacțiune să lase ființa umană să se rănească

2. Un robot trebuie să asculte ordinele date de ființa umană cu excepția acelor ordine care intră în conflic cu prima lege

3. Un robot trebuie să își protejeze propria existență atât timp cât această protecție nu intră în conflict cu legile 1 și 2.

În ciuda faptului că Legile Roboților au fost formulate în urmă cu 7 decenii, problema unui cod moral a început să se pună cu acuitate abia în ultimii ani, când o dezvoltare vijelioasă a sistemelor dotate cu inteligență artificială i-a silit pe oameni să conștientizeze faptul că, odată cu reușitele, iese la iveală și o latură îngrijorătoare: cea a modului în care se vor purta aceste creații – aproape creaturi – atunci când vor deveni autonome, așa cum își doresc creatorii lor. Așadar, vorbim despre un fenomen foarte recent. Ca dovadă, lucrările cuprinzătoare asupra acestui subiect sunt de dată recentă:

În 2009, Oxford University Press a publicat Moral Machines: Teaching Robots Right from Wrong (autori: Wendell Wallach și Colin Allen), o amplă lucrare de sinteză despre provocările reprezentate de construirea AMA și care citează aproximativ 450 de surse bibliografice, vasta lor majoritate datând din secolul XXI.

În 2011, Cambridge University Press a publicat o colecție de eseuri privind problema eticii sistemelor artificiale (Machine Ethics; autori: Michael Anderson și Susan Leigh Anderson)

Tot în 2011, Nick Bostrom și Eliezer Yudkowsky au inserat un articol numit The Ethics of Artificial Intelligence în Cambridge Handbook of Artificial Intelligence.

Considerând schimbările masive în domeniul roboticii și al inteligenței artificiale, 5 legi ,,robotice” au fost publicate de membrii Engineering and Physical Research Council (EPSRC) În timpul întâlnirii European Association for Cognitive Systems (EUCog) în Octombrie 2013. În comparație cu legile lui Asimov aceste legi răspund mai puternic statusului actual al tehnologiilor robotice și coexististente cu oamenii. Legile stipulează principii de etică ca respectarea drepturilor fundamentale și responsabiităților – incluzând libertatea de exprimare și intimitatea – reiterând ideea că că roboții nu ar trebui să fie lăsați să ,,omoare (cu excepția celor făcute în ,,interes național – care de fapt lansează și mai multe probleme) sau să exploateze utilizatorii săi în vreo manieră (colectarea de date, Big Data). Mai mult , se impune ca robotul să nu arate ca un om. Pentru Walter Gropius Designul si Etica sunt inseparabile,așa cum susține în documentul din 1925 : ,,Principiile Producției Bauhaus”. În 1963, designerul grafic Ken Garland a publicat un manifest intitulat ,,Firtst Things First” în care îi invita pe designeri să își dedice talentul nu doar corporațiilor largi ci și problemelor sociale relvante. ,,IoT Design Manifesto 1.0”, o listă de 10 puncte care fac referire la Internet of Things, 5 din cele 10 puncte face referie la securitate și protecția datelor.

Utopie si Distopie

Discuțiile din ce în ce mai prezente în spațiul public cu privire la sistemele inteligente, conectivitate, supra-tehnologizare și somatizarea omului cu acestea vin insoțite cel mai adesea de o viziune distopică . În aceast sens, poziția mea între cele două tabere utopie-distopie, este doar o poziție critică, ceea ce mă plasează așadar în ambele grupuri de atitudine.

Despre secolul al 21-lea s-a spus că va fi mistic sau nu va fi deloc. Posibilitatea creării unor mașini gânditoare ridică însă o mulțime de dileme etice.

Superinteligențele și riscul existențial. În 1965, Good a emis ipoteza clasică referitoare la superinteligență: O AI suficient de inteligentă pentru a înțelege propriul ei design ar putea să se re-structureze sau să creeze un sistem-urmaș, mai inteligent, care ar putea apoi să se restructureze încă o dată pentru a deveni chiar mai inteligent și așa mai departe într-un ciclu de feedback pozitiv.[7] Superinteligența reprezintă unul din riscurile existențiale, care ar putea produce, într-o variantă nefavorabilă, o anihilare a vieții inteligente de pe planeta noastră sau o reducere drastică și permanentă a potențialului uman. Și situația inversă este posibilă

Redefinirea conceptului de ,,mestesug” in era post-digitală

În ultimii ani, putem observa un interes crescând al domeniilor creative pentru potențialul de utilizare al roboților industriali ca parteneri în procesul creativ. Roboții industriali au devenit interesanți pentru domeniul creativ datorită caracterului lor multifuncțional și, de asemenea, pentru posibilitatea de dezvoltare a aplicațiilor diferite. În loc de mai multe mașini specializate, se poate folosi un singur robot ce poate fi echipat cu o varietate mare de unelte, de end-efectori. Astfel, prin folosirea aceleiași mașini, dar cu unelte diferite, ne apropiem de procesul tradițional de producție, unde mâna meșterului schimba uneltele în funcție de necesitate.

Meșteșugul este unul dintre subiectele aduse acut în discuție în ultima perioadă. Însă, în timp ce mulți se plâng de faptul că practicile tradiționale de artizanat au fost în declin de la revoluția industrială, astăzi o nouă generație de arhitecți și designeri au pus în scenă redefinirea și actualizarea noțiunii de mestesug pentru a include cele mai moderne tehnici de design și fabricare în jurul valorii de unicitate.

Meșteșugul în epoca digitală este greu de definit. Pentru unii, meșteșugul evocă o puritate a stilului, o preferință pentru lucrarea manuală asupra mașinii. Pentru alții, acesta reamintește arhitectura artizanală a locuințelor de la începutul secolului al XX-lea: acoperisuri, porți artizanale, sau detalii bine executate.

Indiferent de înțelegerea intuitivă a termenului, trebuie sa admitem ca noțiunea de mestesug evoluează. Din ce în ce mai mult, cunoașterea veche a meșteșugarilor, zidarilor și a altor meșteșugari este încorporată într-un proces inteligent de proiectare folosind modele geometrice informatice și fabricarea mașinilor pentru a dezvolta noi meșteșuguri arhitecturale – de la ansambluri de mobilier la fluxuri complexe de lucru pentru sistemele robotizate. Aceste inovații au contribuit la plasarea arhitecților alături de meșteșugari în centrul unei renașteri în cultura "maker", care, de exemplu, este prezentată în mod clar în piețele realizate manual, cum ar fi Folksy și Etsy.

Robotul industrial a devenit standard în automatizare tocmai pentru că, precum computerul personal, acesta nu a fost optimizat pentru o singură sarcină, ci poate fi folosit pentru o gamă largă de aplicații. În loc să fie forțat să funcționeze în parametrii predefiniți, ca o mașină specializată, abilitățile sale pot fi programate de proiectant pentru fiecare situație diferită în parte. Astfel, procesul de proiectare include feedback la logica de comportare a materialului și a modului de materializare.

Noua estetică bio-mimetică

,,Utilizarea robotilor in arhitectură si design, deschide prospectul unei noi estetici si potentialități functionale care ar putea modifica definitiv proeictarea si cultura constructiei la scară mare.”(Gramazio &Kohler)

Biomimicria este studiul folosirii naturii în vederea mimării diferitelor nivele de interacțiune cu aceasta. De-a lungul secolelor, designerii și arhitecții au privit natura ca sursă imensă de inspirație. Biomimicria susține că natura este cea mai bună și cea mai solidă sursa de inovare pentru designeri, ca rezultat al evoluției naturii de 3,85 miliarde de ani, deoarece deține o experiență gigantică în vederea rezolvării problemelor mediului și ale locuitorilor săi. Domeniul emergent al biomimicrării fac rapel la noile tehnologii iar fără computere, aceste moduri și forme complexe de structuri nu au putut fi imitate. Prin urmare, utilizarea computerelor a avansat modul de imitare și inspirație din natură în complexitatea ei.

Abordările biomimeticii ca proces de proiectare se încadrează în două categorii: Design care caută în biologie o sursă de inspirație (abordarea Top-Down) sau identificarea unei caracteristici particulare , a unui comportament sau funcție într-un organism / ecosistem și traducerea acestuia în design, acordare ce se referă la Biologia influențând proiectarea (Bottom-Up)

Metodele de fabricație și de construcție din zilele noastre permit o viziune radical diferită asupra proiectării, comparativ cu metodele convenționale. Automatizarea și precizia crescândă a anumitor tehnologii de fabricație, precum roboții industriali sau procedurile CNC, au permis producerea unor sisteme cu un grad ridicat de performanță. Pe de altă parte, schimbările suferite de metodele de producție impun și regândirea metodelor și a paradigmelor de proiectare. În domeniul producției, performanța poate fi atinsă numai dacă metodele, constrângerile și potențialul sunt articulate cu claritate încă din etapa de proiectare și sunt incluse în aceasta, nu după ce proiectarea s-a încheiat.

În mod tradițional, proiectarea arhitecturală urmează un parcurs descendent, în care considerațiile materiale și de producție sunt subordonate, în general, unei soluții geometrice predefinite în mod independent. Prin dezvoltarea unor strategii de proiectare ascendente, bazate pe diverși parametri, atât dezvoltarea proiectării, cât și procesul de materializare pot fi integrate ca factori cu valoare egală.

Arhitectura biomimetică este o filozofie contemporană de arhitectură care caută soluții pentru durabilitate, nu prin replicarea formelor naturale, ci prin înțelegerea regulilor care reglementează aceste forme. Este o abordare multidisciplinară a designului durabil care urmează un set de principii mai degrabă decât coduri stilistice.

Pavilionul de cercetare ICD/ITKE 2013-14 face parte dintr-o serie remarcabilă de pavilioane de cercetare dezvoltată la Universitatea din Stuttgart, care ilustrează potențialul noilor procese de proiectare, simulare și fabricație în arhitectură cu rapel la inspiraatie din natură. Proiectul a fost planificat și construit, în decurs de un an și jumătate, de mai mulți studenți și cercetători care au colaborat cu o echipă multidisciplinară alcătuită din biologi, paleontologi, arhitecți și ingineri.

Pentru fabricarea componentelor dublu curbate, cu formă geometrică unică, s-a pus la punct o metodă de răsucire robotizată specială, care presupune utilizarea a doi roboți industriali cu 6 axe pentru răsucirea fibrelor între două cadre din oțel realizate la comandă, susținute de roboți. Etapa de fabricație devine ea însăși parte integrantă din procesul de proiectare și de materializare, de vreme ce ea trebuie să furnizeze setul de parametri și limitările necesare în etapa de proiectare.

În total au fost fabricate 36 de elemente individuale, a căror geometrie a avut la bază principiile structurale extrase din elitrele coleopterelor. Fiecare componentă are o structură fibroasă specifică, având ca efect un sistem portant eficient. Cel mai mare element are un diametru de 2,6 metri și o greutate de numai 24,1 kg. Pavilionul de cercetare se întinde pe o suprafață totală de 50 m² și are un volum de 122 m³ și o greutate de 593 kg.

Geometria de ansamblu reacționează la condițiile specifice spațiului public din jurul clădirii universității, aflată în proximitatea parcului. În același timp, aceasta demonstrează adaptabilitatea morfologică a sistemului prin generarea unor aranjamente spațiale mai complexe decât cele existente la o simplă structură de tip înveliș. Pavilionul demonstrează, practic, cum sinteza computerizată a principiilor biologice structurale și a relațiilor reciproce complexe dintre material, formă și fabricația robotizată poate conduce la metode de construcție inovatoare care folosesc materiale compozite din fibre. În același timp, abordarea multidisciplinară nu conduce doar la construcții cu masă redusă, performante și eficiente din punctul de vedere al materialelor, ci și explorează calități spațiale noi și extinde posibilitățile tectonice ale arhitecturii.

Capitolul 2

Utilizarea robotilor în arhitectură

UTILIZAREA ROBOTILOR ÎN ARHITECTURĂ

După Thomas Christaller robotul poate fi definit ca ,,o mașină sonzo-motrică proiectată pentru a extinde acțiunile omului” În ultimii ani, putem observa un interes crescând al domeniilor creative pentru potențialul de utilizare al roboților industriali ca parteneri în procesul creativ. Roboții industriali au devenit interesanți pentru domeniul creativ datorită caracterului lor multifuncțional și, de asemenea, pentru posibilitatea de dezvoltare a aplicațiilor diferite. În loc de mai multe mașini specializate, se poate folosi un singur robot ce poate fi echipat cu o varietate mare de unelte, de end-efectori. Astfel, prin folosirea aceleiași mașini, dar cu unelte diferite, ne apropiem de procesul tradițional de producție, unde mâna meșterului schimba uneltele în funcție de necesitate.

Prin integrarea fabricației în procesul de design nu se urmăresc doar rațiuni de eficiență legate de reducerea timpului sau a pașilor de trecere de la proiect la construcție. Intenția este aceea de a realiza un feedback continuu între intenția de proiect și logica de fabricație. Chiar dacă practica de arhitectură începe să se orienteze către materializare, acest lucru nu înseamnă că se concentrează pe obiectul produs. Nu ar trebui să ne preocupe doar cum fabricăm lucruri, ci de a găsi noi mijloace de materializare care să extindă domeniul creativ.

De ani de zile, roboții au fost angajați de către producătorii industriali, dar până de curând nu au fost considerați cu seriozitate de către arhitecți, încercările fiind timide precum cele ale celor de la Archigram cu "Waking City. Astăzi, în continuă digitalizare, virtualizare și automatizare, relația dintre arhitecți și roboți pare să fie într-un raport inedit, nemaîntâlnit până acum.

Imprimarea 3D și roboții reduc decalajul dintre proiectare și construcție. Pe de altă parte, este ușor să vezi armatele de roboți care revitalizează și revizuiesc activitatea arhitecților, atât visul tehnologului, cât și coșmarul unui arhitect. Dar presupunând că arhitecții sunt cei care programează dronele 3D de imprimare, profesorul Robert Stuart-Smith London din cadrul Architectural Association (AA.DRL) vede arhitecții nu ca constructori sau meșterii de odinioară, ci ca coderi experți stabilind parametri pentru ceea ce urmează să fie construit. Ideea prezintă asadar un arhitect nu ca autor al unei structuri, ci ca autor al unui proces mai puternic.

Categorii analizate:

Robotii zidari

Flight-Assembled Architecture ("Arhitectura asamblată în zbor")

Roboti si materiale inteligente

Arhitectură realizată de roboti

Structuri printate 3D

Robo-buildings (clădiri robot)

De ce contează robotii în arhitectură?

Gramazio și Kohler au descris importanța roboticii într-o serie de publicații academice de-a lungul ultimilor zece ani. Ei cred în roboții industriali ca un instrument pe care arhitecții ar trebui să îl aleagă conștient și să îl stăpânească în vederea executiei si personalizării proiectelor lor ce pot genera forme diverse de exprimare. Ei susțin că, prin utilizarea de roboti în arhitectură, cultura de proiectare va fi "evoluat atât în exprimare cât și în productivitate si capacitate". Ei au susținut, de asemenea, că va afecta treptat physis-ul arhitecturii până când societatea va reforma complet în cele din urma imaginea arhitecturii. Pe de altă parte ei văd arhitectura robotică ca o salvare a arhitecturii digitale. Într-un articol din 2014 "Authoring RoboticProcese ", au exprimat această idee:

,,În ultimul deceniu, fabricarea robotică în arhitectură a reușit, în timp ce arhitectura digitală timpurie a eșuat – în sinteza logicii imateriale a computerelor și a materialei realităti a arhitecturii”. Acest aspect tinde sa se schimbe în ultima perioadă. Tehnologie de fabricare digitală permite arhitecților să conceapă proiecte atât digital cât și fizic, iar astfel de oportunităti va incuraja designerii să se angajeze mai activ în construcție și materializarea ideilor lor .

Lucrarea va investiga si special tema tehnologică digitală care ajută în definirea a ceea ce astăzi definim in termeni de inteligentă artificială. Încă din 1960-1970 a existat un interes crescut în privința integrării acestui concept. Christopher Alexander, Richard Saul Wurman, Cedric Price, Nicholas Negroponte și MIT Architecture Machine Group incorporând cu toții tehnologia în cercetările lor – incluzând cibernetică și inteligență artificială, lucrări ce au influențat practica digitală de la sfârșitul anilor 1980 până acum. Alexander, cu mult înainte de 1977 a scris cartea A Pattern Language, folosind mijloacele computaționale și structurale pentru a vizualiza problemele de design. ; Wurman a popularizat noțiunea de “information architecture”; Price concepe primele dintre clădirile așa numite inteligente; Negroponte experimentează cu modurile în care oamenii experimentează inteligența artificială , chiar la scară arhitecturală. Steenson investighează cum arhitecții depășesc limitele arhitecturii și cum experimentele tehnologige depășesc limitele tehnologie.

Categorii de interferență

Robotii zidari

,,Dimensiunile cărămizilor ca elemente de construcție se referă de la prima lor utilizare (circa 7500 î.Hr) până în ziua de azi la mărimea și greutatea – care trebuie să poată fi mișcate de zidar cu o mână, iar cealaltă mână rămânând liberă să utilizeze unelte, cum ar fi mistria – permițând astfel modalități fezabile și rapide de constructie.”( Michael Hense în Emergent Technologies and Design: Towards a Biological Paradigm for Architecture)

Caramida este una dintre cele mai vechi materiale de constructii. Zidăria de cărămidă datează încă din anul 5000 î.en. Cladirile din caramidă au evoluat semnificativ in istorie prin inventii precum caramizil arse si utilizarea betonului in Grecia.. Zidarii au jucat un rol important în construirea capodoperelor din întreaga lume, nivelul de calificare al zidărilor cerut în vremurile antice nu diferă foarte mult de starea aceleiași profesii astăzi.

Așadar, cărămida, prin natura designului, este făcută pentru oameni; nu este făcut pentru un braț robotic care poate ridica mai mult de 100 kg și are o precizie mai mică de un milimetru. Dacă folosim roboți pentru a construi clădiri din cărămidă, ar trebui să utilizăm robotul la potentialul său maxim.

Robotica ne oferă posibilitatea de a regândi proiectarea clădirilor și a proceselor de construcție. Efectuarea zidăriei mai rapid și mai precis aduce capabilități noi în construcții si face ca modelul existent să devină puțin mai eficient.

Voi prezenta doi roboți reprezentativi pentru ceastă categorie de analiză.

ROBOTUL HADRIAN 105

În grădini zoologice, inginerul aeronautic australian și mecanic Mark Pivac de la Fastbrick Robotics, a început să dezvolte un robot complet automatizat, numit Hadrian. Ideea proiectului de cercetare a venit ca răspuns la criza zidăriei din orașul Perth din acel an, în care disponibilitatea zidarilor a fost la un minim istoric.

Hadrian 105 este un robot de bază capabil să citească desenele CAD, traducându-le în secvențe de zidărie în vederea așezării cărămizilor cu precizie foarte mare. În plus, poate opera aproape orice tip de cărămidă disponibil pe piață astăzi.

Pentru îneput se creează un model 3D al unei structuri de clădire. În al doilea rând, se calculează locația fiecărei cărămizi, rezultând crearea unui program utilizat pentru tăierea cărămizilor la dimensiunile cerute și realizarea acestora într-o secvență dintr-o locație fixă. Un laser de precizie menține precizia robotului și permite losului Hadrian să pună cărămizi cu o toleranță de 5 mm.

Hadrian 105 este compus dintr-un braț telescopic retractabil de lungime 28 m care leagă corpul său principal de mâna robotică de la celălalt capăt. În corpul principal al robotului, cărămizile sunt scanate și tăiate la dimensiunile necesare, în timp ce mâna robotului este proiectată să prindă cărămizile și să le introducă în ordine, fără a se mișca în jurul locului. Adezivul este livrat sub presiune și aplicat automat cărămizilor de mâna robotică, extra-necesarul fiind eliminat oamenii asistenți care supervizează procesul. Brațul telescopic articulat se auto-corectează de 1000 de ori pe secundă și, în consecință, compensează vibrațiile.

Un robot zidar numit SAM100 (Semi-Automated Mason) construiește pereți de șase ori mai repede decât un zidar

Creat de firma Robotics din New York, SAM este pregătit și dispus să pună 3.000 de cărămizi pe zi, folosind combinația de bandă transportoare, braț robotizat și pompă de beton. Prin comparație, un constructor uman va avea în medie aproximativ 500 de cărămizi pe zi.

Așadar, în loc să încercăm să automatizăm procesele existente, ar trebui să inventăm procese alternative care erau imposibile fără tehnologiile și robotica actuale.

La ETH Zurich, în cadrul un parteneriat arhitectural cu Gramazio & Kohler, (cunoscut mai ales pentru contribuția sa la fabricarea digitală și construcția robotică), a fost predat la clasă folosind un braț robot pentru a pune cărămizi. Autorii proiectului au descris intiativa în termenii de mai jos, facand trimtere desigur la discutia despre arhitectura, mestesug si producatia digitală.

…..

Fig. The Programmed Wall, ETH Zurich, 2006

"În cazul în care condițiile de bază ale procesului de arhitectură trec de la lucrul manual la fabricarea digitală, ce potențial de proiectare există pentru unul dintre cele mai vechi și mai răspândite elemente arhitecturale – caramida? Elevii au investigat această întrebare într-un atelier de patru săptămâni, proiectând zidurile de cărămidă pentru a fi fabricate de un robot industrial. Spre deosebire de un zidar, robotul are capacitatea de a poziționa fiecare cărămidă individual într-un mod diferit, fără referință sau măsurare optică, adică fără efort suplimentar. Pentru a exploata acest potențial, elevii au dezvoltat instrumente de proiectare algoritmică care au informat cărămizile dispunerii lor spațiale conform logicilor procedurale. Poziționarea în acest fel a fost posibilă ducând la proiectarea unui zid de cărămidă în care fiecare dintre cele peste 400 de cărămizi a preluat o anumită poziție și o rotație în spațiu. Studenții nu au definit geometria peretelui, ci logica constructivă potrivit căreia materialul a fost organizat într-o ordine temporală specială și care a produs astfel o formă arhitectonică ".

Fig. The Programmed Wall, ETH Zurich, 2006

Demersul duce discutia mai departe despre arhitectii care nu vor mai fi mestesugrari ci programatori de coduri, o discutie in esenta despre viitorul profesiei.

În acelasi registru studioul chinez Archi-Union Architects a programat roboți pentru a construi în 2016 fațada acestei galerii de artă din districtul Shanghai Bund West.

Un proiect din 2009 a unei structuri spațiale temporare pentru un eveniment public important în Wettswil am Albis, Elveția se referă la o structură din lemn compusă din 16 elemente contorsionate formate din 372 elemente. Întreaga construcție este suport structural, acoperiș și anvelopă a clădirii în același timp. Elementele au fost construite de un robot controlat digital, care a tăiat și a așezat cu precizie lamele în conformitate cu un model algoritmic. Fiecare dintre elementele se rotește individual, producând o evoluție variată a spațiilor. Logica deschiderilor și curburilor, precum și detaliile estetice se conformează regulilor de construcție a lemnului. Procesarea digitală conferă o nouă expresie materialului tradițional – lemnul si mestesugul in acest material capată noi valente.

Fig. ETH Zurich si arhitectii Fabio Gramazio si Matthias Kohler, Structura de lemn

Un labirint robotic de cărămidă, proiectat și construit în programul ETH, Master de Studii Avansate în Arhitectură și Fabricație Digitală, laboratorul anului academic 2016-17, Zürich, Elveția

Flight-Assembled Architecture ("Arhitectura asamblată în zbor")

Deși roboții cu braț sunt în prezent cea mai răspândită formă de robotică în arhitectură, arhitecții și designerii au început să folosească alte strategii robotice pentru design, uneori mai radicale. Gramazio & Kohler, în colaborare cu Raffaello d'Andrea, au reunit recent o expoziție intitulată ,,Arhitectura asamblată în zbor", pentru care roboții mici cu elicopter quad-rotor au asamblat un turn de 6 m înălțime și 3,5 m lățime din 1500 de blocuri de spumă de polistiren în Orléans, Franța .

Materiale inteligente

IAAC (Institutul de Arhitectură Avansată din Catalonia) a dezvoltat o serie de materiale și sisteme avansate de ventilație pasivă, permițând locuințelor să reducă temperaturile interioare cu până la 5 grade economisind consumul de energie electrică cauzat de aerul condiționat tradițional. Sistemele sunt fabricate din materiale cu durată extinsă de viață, care reduc costurile de întreținere pe termen lung și pot fi utilizate ca tehnologii alternative de construcție cu costuri reduse.

Fig. Breathing Skin (,,Pielea Respirantă”)

Proiectele evidențiate sunt ,,Pielea Respirantă”(Breathing Skin) , ,,Hidroceramica”, ,,Hidromembrana”, ,,Morfluidul și Robotica Soft” – toate dezvoltate de studenții din cadrul IAAC's Digital Matter Intelligent Constructions. Ventilarea pasivă a spațiilor este investigată folosind o combinație de materiale noi care imită procesele organice, structurile adaptive și robotii ajutand la reglarea temperaturii și la crearea microclimatului durabil.

Fațadele și structurile ușoare precum ,,Hidroceramica”, ,,Pielea respirativă” sau ,,Hidromembrana” au fost dezvoltate de IAAC în ultimii ani. Prin crearea unei serii de sisteme care acționează ca a doua piele a clădiri, IAAC transformă termoreglarea unei clădiri imitând modelul corpului uman – transferarea apei pentru a regla temperatura.

,,Hidroceramica” este un sistem de fațadă din panouri din argilă și hidrogel, capabil să răcească interioarele clădirilor cu până la 5 grade. Capsulele hidrogelice au capacitatea de a absorbi până la 500 de ori greutatea proprie în apă pentru a crea un sistem de construcție care "respiră" prin evaporare și transpirație.

Fig. Hydroceramic (,,Hidroceramica”)

Spre deosebire de „Hidroceramica”, invențiile paralele ca „Hidromembrană” și „Pielea Respirantă” se bazează pe compuși realizați cu membrane fine și țesături inteligente speciale pentru clădiri, care acționează ca o a doua piele "respiratorie" pentru construcții capabile să autoregleze umiditatea și climatul spațiilor interioare.

Fiecare sistem utilizează materiale care au o capacitate mare de absorbție a apei, care ulterior este eliberată prin evaporare – creând un efect de răcire în medii calde. De exemplu, „Pielea Respirantă” absoarbe până la 300 de ori volumul său în apă într-o perioadă relativ scurtă de timp, datorită prezenței polimerului superabsorbant numit poliacrilat de sodiu.

IAAC a proiectat, de asemenea, mai multe alternative care se concentrează pe structurile și robotica aplicată în noua "arhitectură bioclimatică". Morphluid sau Soft Robotics (SORO) sunt create ca sisteme pasive de umbrire folosind "acoperișuri vii" care reglează cantitatea de lumină și căldură care intră în spații.

Fig. Soft Robotics (SoRo)

Soft Robotics este un dispozitiv de umbrire ușor, robotizat și sensibil care încearcă să creeze microclimat prin controlul luminii solare, ventilației și temperaturii prin umidificarea atmosferei. Acest prototip robotic adoptă diferite dimensiuni și forme ca o "floarea-soarelui" artificială care se umbrește în momentul în care elementul său lichid integrat este evaporat de căldura soarelui.

Fig. Hidromembrana

Sala de expozitie Landesgartenschau din Germania a fost construita folosind roboti controlati de Institutul pentru Design Computational al Universitatii din Stuttgart. Structura rezultata este asemanatoare unui cocon sau unei alune.

Cea mai buna parte a utilizarii robotilor in acest proces este sustenabilitatea utilizării lemnului prefabricat de acestia. Deoarece a fost testat si s-au facut experimente, cea mai mare parte din structura este usor de dezansamblat si de recreat.

Proiectul prezinta oportunitatile oferite de integrarea designului computational, a metodelor de fabricare performante si a constructiilor eficiente din punct de vedere al resurselor.Acest proiect a fost finatat de catre Uniunea Europeana si de primaria Baden-Wurttemberg si este prima cladire care are structura facuta in totalitate din placaj de fag prefabricat robotic, structura fiind foarte subtire, 50 mm.

2.2.e. Arhitectura si structuri printate 3D

În timp ce printarea 3D pe scară largă în domeniul arhitecturii continuă să fie o zonă ocupantă de cercetare, compania XtreeE din Franța are proiecte printate 3D în proiecte din 2015. Ultimul lor proiect este o structură de suport în formă stucturală organică, pentru un loc de joacă a unei institutii preșcolare în Aix -en-Provence.

Pentru a crea structura, XtreeE a programat bratul unui robot industrial pentru extrudarea unui amestec special de beton pentru a forma "plicul" sau stratul exterior al structurii organice. Plicul gol a fost apoi umplute cu beton LafargeHolcim și a fost finisat pentru a elimina aspectul fiecărui strat imprimat, creând o suprafață netedă care face trimitere la rădăcinile răsucite ale unui copacStructura a fost tipărită în segmente în studioul XtreeE și apoi asamblată la fața locului. Numai procesul de imprimare a durat peste 15 ore – dar, odată ce programul de tipărire este scris, ar putea fi folosit teoretic pentru a produce un număr mare de exemplare, cu mai putină forță de muncă umană decât metodele tradiționale.

Fig. Printarea anvelopei in care va fi turnat betonul ce va defini coloana

Când ne gândim la tipărirea 3D pe scără mare, una dintre problemele majore (în afară de proprietățile materialelor și armarea) este dimensiunea imprimantei. Cât de mare trebuie să fie imprimanta pentru imprimarea unei clădiri?

Enrico Dini a creat structuri mari de nisip, iar recent compania chineză WinSun a demonstrat că este posibilă imprimarea 3D a plăcilor imense de beton într-o imprimantă gigantică.

Ce se întâmplă dacă dorim să imprimăm la o scară și mare, pentru un pod ca Golden Gate spre exemplu?

Saša Jokić și o echipă de cercetare la IAAC și a dezvoltat o soluție conceptuală care permite să imprimarea unor clădiri de aproape orice dimensiune cu aceleași mașini. Conceptul este numit "Minibuilders". Acesta este un grup de roboți care efectuează fiecare o sarcină specifică. Primul robot stratifică o amprentă sau fundație de 15 cm în timp ce al doilea și al treilea robot tipăresc restul clădirii urcând peste structurile pe care le-au imprimat deja. Acest design este posibil numai la scara de construcție, unde straturile imprimate sunt suficient de solide pentru a susține un cap de imprimare robotizat.

Minibuilders: IAAC. Cercetători: Sasa Jokic, Petr Novikov, Shihui Jin, Dori Sadan, Stuart Maggs, Cristina Nan.

Roboții mici, printând structuri de scale mare oferă un mare potențial de inovare în industria construcțiilor. Această metodologie de producție și de construcție nu este scalabilă. În acest sens, pentru a crea o casă, folosind mijloacele robotice de construcție actuală, mașina necesară trebuie să fie cel puțin la fel de mare ca și casa în sine.

Mai exact, a fost dezvoltată o familie de trei roboți, fiecare robot legat de senzori și un sistem local de poziționare. Acestea alimentează date live într-un software personalizat care permite controlul coordonat al mișcăriilor și depunerii materialului de printare-beton.

Primul robot, robotul de bază, stabilește primele zece straturi de material pentru a crea o amprentă de fundație. Senzorii montați în interiorul robotului controlează direcția, urmând o cale predefinită.

Pentru a crea coajă principală a structurii finale, al doilea robot, Robotul Grip, se atașează amprentei fundației. Cele patru role se fixează pe marginea superioară a structurii, permițându-i să se deplaseze de-a lungul materialului tipărit anterior, depunând mai multe straturi. Încălzitoarele integrate în structura robotului măresc temperatura aerului local pentru a influența procesul de întărire.

Controlat de de un software personalizat, robotul urmează o cale predefinită, dar își poate ajusta calea de asemenea în vederea corectării erorilor din cadrul procesului de imprimare.

Datele derivate din analiza structurală sunt apoi traduse în căi pentru cel de-al treilea și ultimul robot, robotul de vid. Folosind un generator de vid acest robot se atașează la suprafața structurii tipărite anterior, deplasânu-se liber peste prima coajă depunând materialul pe suprafața carcasei, îmbunătățind proprietățile sale structurale. Această sarcină poate fi realizată de un robot sau de un grup de roboți care lucrează în coordonare.

Robo-buildings (CLĂDIRI ROBOT)

Stephen A. Gage și Will Thorne au explorat potențialul robotizării în fațadele automatizate ale clădirilor. Într-un articol din Technoetic Arts din 2016, ei au explicat ceea ce ei numesc "maimuțe de margine" – edge monkeys , un sistem legat de mici roboți care să reglementeze fațadele clădirilor, inclusiv utilizarea energiei și condițiile interioare, verificând termostatele, închizând ferestrele, ajustând jaluzelele etc. Ei chiar ar comunica cu utilizatorii clădirilor. Un sistem tipic BMS (Building Management System) este în esență ierarhic; partea de jos a ierarhiei este locul în care noi, ca oameni, trăim, muncim și jucăm și unde există lumea spațială și materială. Sistemul de management comută luminile, controlează jaluzelele, fluxul de aer, temperatura și umiditatea – chiar mirosul aerului

După autori, clădirile seamănă cu ecosistemele naturale, unde obiectele și oamenii interacționează în ritmuri complexe în funcție de ora din zi, de timpul din săptămână și de timpul din an.

Capitolul 3

Teritorii emergente

3.TERITORII EMERGENTE

3.1. ”Internet of things”

Internet of Things (abreviat și IoT; denumire din engleză, în traducere Internetul Obiectelor) este un concept ce presupune folosirea Internetului pentru a conecta între ele diferite dispozitive, servicii și sisteme automate, formând astfel o rețea de obiecte.

La o primă definiție a IoT, am putea spune că este o interacțiune între oameni și obiecte cu diverse funcționalități, din care rezultă un schimb de informații și cunoștințe, schimb care creează valori noi. Altfel spus, Internet of Things (IoT) reprezintă interacțiunile dintre dispozitive inteligente unice interconectate prin infrastructura Internet actuală. De la IoT este de așteptat să ofere conectivitate și interacțiuni inteligente avansate între dispozitive, sisteme și servicii, dincolo de ceea ce este cunoscut azi ca machine-to-machine communications (M2M). IoT include o mare gamă de protocoluri, domenii și aplicații. Interconectarea acestor dispozitive înglobate (inclusiv a obiectelor inteligente) este de așteptat să aducă automatizare în aproape toate domeniile și să permită dezvoltarea de aplicații complexe.

Din tot acest proces desfășurat până în zilele noastre, s-a dezvoltat un nou segment al tehnologiei, intitulat generic “Internet of Things”, care este exact ceea ce spune că este. Practic, mai multe lucruri pe care le folosim în viața de zi cu zi, conectate între ele prin internet și acționabile de la distanță de către proprietarul/ proprietarii acestora. Si pentru ca pe 29 octombrie este „Ziua Internetului”, vom vorbi pe larg despre asta.

În cazul în care nu ești deja utilizator al acestei tehnologii, încearcă numai să îți imaginezi cum arată timpul petrecut într-o casă ale cărei elemente sunt conectate între ele.

Ajungi în fața ușii pe care se află montat un sistem inteligent de deschidere/ închidere al acesteia. Scoți smartphone-ul și, prin Bluetooth, NFC sau acces la Internet poți debloca accesul în casă. În momentul când pășești în interior, luminile se vor aprinde automat, la fel și televizorul, pe canalul preferat. Sau nu. Totul depinde de setările pe care le vei fi făcut și pe care oricum le poți modifica oricând, în funcție de preferințe.

După o lungă zi de muncă, primul popas al multora dintre noi este pe canapea. Dar ce te faci dacă este prea cald sau prea frig? Nu-i nevoie să te ridici! Poți controla temperatura tot prin intermediul smartphone-ului tău. Iar asta este doar o parte dintre avantajele pe care ți le poate oferi o casă inteligentă.

Suntem deja în punctul în care aceste tehnologii Internet of Things sunt dezvoltate și utilizate, implementate tot mai mult, inclusiv de companii în propriile infrastructuri și/sau planuri de afaceri. Potrivit studiilor companiei de consultanță Gartner, până în 2020 vor exista peste 26 de miliarde de device-uri Internet of Things, iar ABI Research ridică numărul la 30 de miliarde de dispozitive conectate fără fir la IoT în același interval. Conform unui alt studiu recent, efectuat de Pew Research Internet Project, 83 la sută dintre experții în tehnologie și dintre utilizatorii Internet avansați sunt de acord că Internet/Cloud of Things, compus din dispozitive înglobate sau wearable computing și din sistemele asociate vor fi tot mai răspândite și mai eficiente până în 2025.

Utilizare:

Vom vedea în continuare câteva direcții importante unde IoT poate aduce schimbări semnificative în viețile noastre și în dezvoltarea tehnologică.

Orașe și zone industriale – Serviciile eficiente din orașele inteligente pot contribui major la protejarea mediului înconjurător. Resursele controlabile prin automatizare și monitorizare (cum ar fi apa, gazele sau energia electrică sau termică) ar putea fi distribuite mai eficient, în conformitate cu necesitățile reale, iar companiile pot fi alertate eficient dacă există risipă sau probleme de infrastructură.

Clădiri inteligente și grija pentru mediu: Consumul energetic necontrolat din clădirile de birouri, hoteluri, săli de sport, hale industriale, etc. este o sursă majoră de poluare. În condiții de criză economică, reducerea costurilor, în paralel cu reducerea poluării se pot face foarte eficient prin implementarea tehnologiilor IoT. Automatizarea sistemelor de iluminat, de încălzire și de apă în funcție de gradul de utilizare a locației și de condițiile meteo-climatice este nu doar utilă, ci și necesară.

Locuințele inteligente pot ajuta foarte mult la economisire prin reducerea consumurilor energetice inutile în locuințe, asigurând încălzire și iluminare optime în funcție de activitățile locatarilor. De asemenea, senzorii pot avertiza despre explozii, incidente de infrastructură (țevi, robineți, calorifere, etc.) izbucnirea de incendii, inundații, etc.

Transport, dinamică și mobilitate: Într-o metropolă, o foarte mare parte din trafic este cauzată, de exemplu, de cei care își caută un loc de parcare. Asemenea situații pot fi evitate prin semnalizarea locurilor de parcare neocupate și prezentarea locurilor disponibile printr-un sistem accesibil publicului prin computerele de la bordul autovehiculelor. Adițional, o mașină inteligentă poate raporta prin sensorii săi problemele care pot fi remediate de serviciile specializate aferente pe durata staționării în parcare. Marele avantaj al acestor sisteme inteligente este acela că ele raportează dinamic, în timp real situația curentă din locațiile și vehiculele monitorizate de senzori. Gândiți-vă cât de util ar fi un asemenea sistem pentru călătorii care folosesc transportul în comun, de exemplu.

Sistemul medical și locuințe inteligente: Îmbătrânirea populației, tendință la nivel global, prezentă deja destul de accentuat în Europa, Canada și Statele Unite, face ca foarte mulți seniori să locuiască singuri sau departe de copii. Monitorizarea stării de sănătate și a prezenței pot contribui la siguranța acestora și la informarea rudelor despre necesitățile lor de fiecare dată când este necesar. Senzorii pot monitoriza temperaturi, prezența și mișcarea persoanelor, pot ajuta la rememorearea auto-administrării medicamentelor prescrise, etc. Aceiași senzori pot trimite avertizări când apar dereglări ale ciclurilor monitorizate. Senzorii pot ajuta enorm în spitale, cămine și aziluri de bătrâni, acolo unde monitorizarea atentă a persoanelor îngrijite este cel puțin la fel de importantă ca și intervențiile efectuate la timp.

Orașele inteligente

Potențialul de dezvoltare a Orașelor Inteligente (“Smart Cities”) a crescut exponențial în ultimii ani, în special odată cu dezvoltarea Internet of Things (IoT), Big Data și Cloud. Deși nu există o definiție universal acceptată a termenului de “Oraș Inteligent”, noțiunea fiind foarte complexă, pe scurt, acest concept semnifică încorporarea unor soluții IT în infrastructura așezărilor urbane. Astfel, se urmărește îmbunătățirea calității și performanței serviciilor oferite (precum alimentarea cu energie electrică, transport, utilități), reducerea costurilor și implicit, creșterea nivelului de trai al populației. Practic, prin intermediul acestor orașe, pot fi anticipate nevoile viitoare ale locuitorilor, gestionate situații de criză sau ușurată dezvoltarea și planificarea urbană.

Primul oraș inteligent din lume este considerat Barcelona. Aici sunt măsurate nivelul de aglomerație din trafic, poluarea aerului, iar condițiile meteo sunt monitorizate. Mai mult, senzori smart măsoară intensitatea ploii și analizează cantitatea de apă din sol, care ulterior influențează sistemul de irigație al orașului cu scopul de a economisi cât mai multă apă. Totodată, San Francisco reprezintă un alt exemplu de oraș important în zona smart cities, acesta deținând mai multe clădiri cu certificări LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) decât pe întregul teritoriu al SUA, dar și alte tehnologii precum un sistem care le permite cetățenilor să identifice locurile de parcare disponibile.

3.2. “Singularitatea in arhitectură”

Așa cum a fost introdus de teoreticianul și omul de știință Ray Kurzweil, conceptul de ,,singularitate tehnologică” este definit ca momentul în istoria umanității când inteligența umană va fi amplificată artificial pentru a traversa și evolua într-o formă de inteligență simbiotică om – mașină . La un moment dat, omul biologic nu va mai putea face față unei lumi hiper-tehnologizate fara să-și schimbe, intr-un fel sau altul, natura. Futurologii numesc acest prag “singularitatea tehnologica”.

Termenul a fost introdus in matematici in 1982, de catre Vernor Vinge, pentru a desemna un punct din spațiu sau timp dincolo de care modelele curente ale realitatii nu mai sunt valide. Se pare insa ca John von Neumann a folosit pentru prima data termenul “singularitate” pentru a descrie dezvoltarea accelerata a tehnologiilor. În domeniul speculațiilor SF, Ray Kurzweil, un celebru inventator și antreprenor anticipează că “Singularitatea e aproape”, iar subtitlul “Cand oamenii transcend biologia” face trimitere la o alta carte a sa (“The Age of Spiritual Machines” – 1999).Probabil ca Kurzweil este cel mai radical dintre tehno-optimisti. In opinia sa, pana in 2020 computerele vor egala in putere creierul uman, iar in decada urmatoare computere sub 100 nm vor echipa nano-roboti care ne vor scana si chiar repara organismul la nivel celular. Pe la 2030 “incarcarea mintii” devine posibila pentru ca zece ani mai tarziu organele sa ne fie inlocuite de implanturi cibernetice. Vom fi cyborgi, dar aproape nemuritori. In 2045, anticipează singularitatea. O diferență subtilă o face însă totdeauna faptul că un sistem artificial va fi capabil doar sa dezvolte probleme si sa le rezolve si nu să puna intrebari sau a chestioneze. Singularitatea în arhitectură este un subiect intersant de investigat, în special pentru că va presupune abolirea unor limite existente acum în domeniu.

3.3. ,,Inteligența artificială” în arhitectură

Inteligența umană este fundamentul tehnologiei umane, toate tehnologiile sunt în cele din urmă produsul inteligentei. În cazul în care tehnologia transforma totul în jurul nostru și potenteaza inteligenta intr-o spirala logaritmic-euristica, uneori ca o reactie in lant, alte ori ca o contemplare purificatoare.

A patra revoluție industrială va afecta profund toate elementele societăților și economiilor contemporane. Conceptul de "învățare profundă", – deep learning – esențial pentru progresul în I.A. poate transfigura profund domeniul arhitecturii. Ca arie de studiu încă se mai negociază clasificarea acestuia între știință și tehnică:

Astăzi, sistemele de auto-învățare, altfel cunoscute sub denumirea de inteligență artificială sau "I.A. ", schimbă modul în care se practică arhitectura, așa cum fac cu viața noastră de zi cu zi, (indiferent dacă o realizăm sau nu numeroase sisteme integrate AI încorporate) iar în felul în care folosim tehnologia astăzi trec neobservate.

Ca industrie, AI este în creștere cu o rată exponențială, acum înțeleasă a fi pe cale să fie în valoare de 70 miliarde dolari la nivel mondial până în 2020 . Pentru dezbaterea om vs. robot comentatori precum filosoful Nick Bostrom sugerează acum că suntem în toiul exploziei industriei AI și că acest lucru nu numai că va influența, ci va conduce industria de design în secolul următor. AI, prin urmare, are potențialul de a influența procesul de proiectare arhitecturală într-o diversă serie de etape ale construcției, de la conceperea, analiza pe teren până la realizarea și funcționarea clădirii. La prima vedere pot fi identificate 5 niveluri de integrare a sistemelor de I.A.

3.3.a. Site-ul și cercetarea socială

‘’Cunoscând deja totul despre noi, hobby-urile, plăcile, lucrurile care nu ne fac plăcere, activitățile, prietenii, venitul nostru anual etc., software-ul I.A. poate calcula creșterea populației, prioritiza proiectele, clasifica strazile în funcție de cât sunt de utilizate și așa mai departe, și așa prezicând un viitor virtual și proiecte de planuri urbane care reprezintă cel mai bine și se potrivesc tuturor.’’ – Rron Beqiri în Future Architecture Platform.

Colectarea de informații despre un proiect și constrângerile acestuia este adesea prima etapă a procesului de proiectare arhitecturală, implicând în mod tradițional călătoria pe un sit, a lua măsurători, a schița și a fotografia. În lumea on-line și conectată, există deja o abundență de date asemănătoare pe care arhitectul le poate folosi, deja legate de alte surse, care permit proiectantului să simuleze, în realitate, site-ul înconjurător fără a fi nevoit să-l viziteze. Această "țesătură de informații" a fost numită " internet of things“. Instrumentele BIM aflate în prezent pe piață utilizează deja aceste constelații de date, permițând unui arhitect să evalueze condițiile locației cu o precizie de minut. Software-ul cum ar fi EcoDesigner Star sau plug-in-uri open-source pentru Google SketchUp permite arhitecților să calculeze și să intre în posesia unor analize de mediu fără a fi nevoiți să părăsească biroul. Acest fenomen permite deja multor practici de arhitectură să abordeze proiecte mari în afara granițelor, care nu ar fi putut fi accesibile din punct de vedere logistic cu doar un deceniu în urmă.

3.3.b. Proiectarea deciziilor

Programe ca Dreamcatcher încep acum să se filtreze în stadiul de concept arhitectural. Acesta a fost folosit recent pentru a dezvolta designul generativ The Living pentru noul birou Autodesk din Toronto și podul de oțel MX3D din Amsterdam. Conceptul de bază este că modelele CAD ale site-ului înconjurător și alte date, cum ar fi bazele de date ale clienților și informațiile despre mediu, sunt introduse în procesor. Ulterior, sistemul emite o serie de propuneri autogenerative de design 3D optimizate, gata de execuție. Aceste procese se bazează în mod eficient pe cloud computing pentru a crea o multitudine de opțiuni bazate pe parametrii algoritmici de auto-învățare. Formele lattice și cele lichide sunt adesea un rezultatul estetic neașteptat, deoarece software-ul imită regulile structurale găsite în natură.

Viitorii arhitecți ar fi mai puțin în ceea ce privește desenul și propunerea și mai mult în specificarea cerințelor problemei. I.A. este, de asemenea, utilizată direct în software-ul cum ar fi " spacemap Syntax ", proiectat la The Bartlett din Londra, pentru a analiza rețeaua spațială a unui oraș cu scopul de a înțelege și utiliza interacțiunile sociale și în procesul de proiectare.

3.3.c. Angajarea clientului și a utilizatorului

‘’[Integrarea sistemelor I.A. în designul arhitectural va permite arhitecților să utilizeze computerul ca partener adevărat în rezolvarea problemelor de design dificile, mai degrabă decât o placă superbă de randare 3D’’ – Michael Bergin

Realitatea augmentată permite, unui client să treacă și să simtă diferite propuneri de proiectare înainte de a fi construite. Lumini, sunete și mirosurile unei clădiri pot fi simulate, ceea ce ar putea schimba accentul pe care îl acordăm în prezent diferite elemente ale design-ului. O astfel de schimbare a metodei are potențialul de a schimba ceea ce este posibil în domeniul arhitecturii, așa cum schițele în software-uri CAD au revoluționat industria la începutul acestui secol. Instrumentele de design inteligent, cum ar fi Materiable prin Tangibile Media, experimentează modul în care I.A. poate începe să interacționeze și să învețe din comportamentul uman.

3.3.d. Realizarea design-urilor și robotul în construcție.

Sistemele I.A. sunt deja integrate în industria construcțiilor – practicile inovatoare, cum ar fi Computational Architecture , lucrează cu "meșteri robotici" pentru a explora I.A. în tehnologia și fabricarea construcțiilor. Michael Hansmeyer și Benjamin Dillenburger, fondatori ai arhitecturii computaționale, investighează noul limbaj estetic pe care aceste dezvoltări încep să le genereze. "Arhitectura se află într-un punct de inflexiune", sugerează el pe site-ul lor, "confluența progreselor atât în tehnologiile de calcul cât și în fabricație ne permite să creăm o arhitectură a unor forme până acum de neimaginat, cu un nivel de detaliu nemaivăzut, ce produce senzații spațiale complet noi".

3.3.e. Integrarea sistemelor I.A.

Această inovație implică fie integrarea dezvoltării tehnologiilor artificiale cu infrastructura existentă, fie proiectarea arhitecturii în jurul sistemelor I.A. Designerii se confruntă cu provocarea proiectării unor sisteme integrate la domiciliu, cum ar fi sistemul Ori de mobilier receptiv sau gadget-uri precum Eliq pentru monitorizarea energiei. Alte inovații, cum ar fi mașinile fără șofer – care funcționează pe un sistem integrat de auto-învățare, au potențialul de a modela modul în care orașele noastre sunt planificate și așezate – în sensul cel mai de bază, limitând nevoia noastră de drumuri mai multe și zone de parcare. Pete Baxter, director Autodesk sugerează că arhitecții nu au de ce să se teamă de inteligența artificială :,,A gândi arhitectural este să-ți imaginezi și să construiești noi lumi, să integrezi sisteme și să organizezi informații, care conclucrează pentru cea mai bună soluție. Încă din anii 1960, arhitecții au experimentat interfețe de calculator pentru a-i ajuta în munca de proiectare, iar gândirea lor a inspirat o mare parte din tehnologia pe care o folosim în fiecare zi.”

În concluzie…

Roboți și supra- computerele mai au de parcurs un drum până la integrarea Cazul Deep Blue, supercomputerul care l-a învins în 1997 pe campionul mondial la șah, Garry Kasparov. Deep Blue a câștigat prin forță brută. Pentru fiecare mutare legală pe care o putea face la un anumit moment în timpul meciului, el considera răspunsurile posibile ale lui Kasparov, propriile sale răspunsuri la acele răspunsuri și tot așa mai departe, continuând cu șase sau mai mulți pași în avans. Posedând o funcție de calculare rapidă, supercomputerul putea să calculeze un scor pentru fiecare poziție posibilă și apoi să facă mutarea care conducea la cel mai bun scor. Ceea ce i-a permis lui Deep Blue să-l bată pe cel mai bun șahist din lume a fost puterea lui brută de calcul. Acea putere i-a permis să evalueze 200 milioane de poziții într-o secundă, în timp ce Kasparov putea evalua câteva zeci înainte de a lua o decizie. Deși l-a bătut pe campionul lumii la șah, Deep Blue nu poate nici măcar juca table, cu atât mai mult să conducă o mașină sau să facă o descoperire științifică pe cont propriu. De aceea, pentru mine, Deep Blue este asimilabil prea puțin cu inteligența umană (Cazuri similare: Watson, care i-a învins în jocul Jeopardy pe doi foști campioni, Brad Rutter și Ken Jennings; AlphaGo, care a câștigat anul trecut în fața campionului sud-corean Lee Sedol un meci de go).

Inteligența artificială prezintă o dublă schimbare de paradigmă: etico-culturală și tehnologică.

Dacă civilizația actuală este produsul inteligenței și ingenuității umane, secolul al 21-lea va fi martorul unei intense influențe, poate chiar dominantă, din partea inteligenței non-umane. Este vital ca oamenii și mașinile să aibă un set de valori comune, aliniate. În loc de inteligență pură, va trebui să construim o inteligență care să se poate dovedi aliniată cu valorile umane.

Cred cu putere că modelarea proceselor mentale pe computere în vederea obținerii unei hărți mentale complexe este o cale recomandabilă pentru a obține o înțelegere deplină a complexității minții omenești. Iar dacă, din când în când, modelele computerizate prezintă erori, se poate învăța și din acestea pentru a evita reiterarea lor în modelările viitoare.

În final, cred că va trebui să depunem mai multe eforturi în programarea scopurilor, valorilor și codurilor etice și incorporarea lor în viitoarele mașini inteligente. Odată rezolvate dilemele etice, secolul al 21-lea va fi unul al roboticii și inteligenței artificiale.

Capitolul 4

Concluzii. Robotizarea arhitecturii : între ficțiune și teoria lebedei negre

4.CONCLUZII

ROBOTIZAREA ARHITECTURII :

ÎNTRE FICȚIUNE ȘI TEORIA LEBEDEI NEGRE

Sophie Fetro în ,,Suprarealități digitale. Design și Arhitectură: arte de f(r)icțiune” arată că ,, dacă imaginarul digital s-a construit în jurul noțiunii de simulare a realității, nu mai puțin spectaculoasă este introducerea unei părți de ficțiune în realitate. Un nou imaginar este pe cale să se deseneze prin prisma concepției digitale” adăugând că ,,hiper –realitatea erei digitale face ca arhitectura astăzi să fie o artă a performance-lui informatic”.

Dimensiunea ficțională a arhitecturii este o caracteristică constitutivă a domeniului. Instinctul cel mai puternic al omului este acela de ,,a intra în conflict cu realul”, remarcă Baudrillard. ,, Să ne restrângem la ,,evidența vieții noastre reale? Ar fi prea trist”.. pentru că, spune Dana Vais , ,,conștiința noastră nu e niciodată ecoul propriei noastre realități(…) și vina e a realității înseși. Nu teoriile se adaptează evenimentelor ci evenimentele se adaptează teoriilor. Realitatea se pliază pe orice violență conceptuală. De aceea merită să dezvoltăm o gândire în afara realului care, mai degrabă, decât să caute un sens al lumii reale, preferă să parieze pe <<iluzia luminii>>”. Baudrillard ne trimite de fapt la artă. Pentru că ficțiunea văzută ca o cale posibilă spre adevăr – ficțiunea adevărată- este chiar condiția artei. Ca să fie artă, arhitectura reală și construită are nevoie de ficțiuni.

,,In afara celor trei dimensiuni cunoscute, spațiul contemporan are n dimensiuni (câte poate să implice fiecare arhitect în parte) . Față de cele strict spațiale, acestea pot fi ficționale.” , vorbește Dana Vais. Arhitectura se refugiază în ficțiuni iar virtualizarea este cea mai recentă dintre ele. Paul Virilio unul dintre fanii virtualizării numește acest proces ,,trans-aparență”, întrucât datorită tehnologiei informatice astăzi se produce o ,,de-realizare generalizată”.

Artele de proiectare nu sunt numai arte ficționale , ci manifestări ale unei posibile fricțiuni a realului cu imaginarul, fiecare dintre ele devenind mai bogată la contactul cu cealaltă. Tocmai această conjuncție dintre real și imaginar este demonstrată mai mult ca niciodată de proiectele asistate de calculator. Mediul digital poate constitui așadar punctul de plecare asupra realtății și imaginarului,dar aș aprecia că poartă în sine o miză mult mai adâncă, ce nu poate fi apropriată prin anticipație. Consider în acest sens relevantă teoria lebedei negre pentru definirea fenomenului. Pot noul mediu al roboticii și inteligenței artificiale să constituie o nouă Lebădă Neagră a istoriei?

Istoria teoriei Lebedei Negre a fost dezvoltată de Nassim Nicholas Taleb în celebra sa carte din 2007, și propune o distincție între lebăda neagră din filosofia inducției (Nici un număr de observații ale lebedelor albe nu permite concluzia că toate lebedele sunt albe, pentru că observarea unei singure lebede negre este suficientă pentru a respinge acea concluzie) și Lebăda Neagră (cu majuscule), ca teorie a evenimentelor neașteptate, de mărime extraordinară, cu consecințe uriașe și cu un rol dominant în istorie.

Taleb propune trei criterii pentru a defini și identifica o Lebădă Neagră:

Evenimentul este o excepție (outlier), deoarece se află în afara sferei așteptărilor obișnuite, și nimic din trecut nu poate indica în mod convingător posibilitatea producerii acestuia.

Evenimentul este rar, dificil de anticipat și are un impact disproporționat de mare la scară planetară.

Evenimentul este neprevăzut dar, după producerea lui, are loc o schimbare de perspectivă, ca și cum ar fi putut fi prevăzut. Adică, datele relevante erau disponibile, dar nu au fost considerate ca premonitorii. Același lucru este valabil și pentru percepția personală a indivizilor. În ciuda statutului său excepțional, natura umană ne face să găsim explicații pentru apariția post-factum a evenimentului, făcându-l astfel explicabil și previzibil.

Tripleta raritate, impact extrem și predictibilitate retrospectivă (dar nu și perspectivă) stă la baza teoriei lui Taleb. Un număr mic de Lebede Negre explică aproape totul în lumea noastră, de la succesul ideilor și al religiilor, până la dinamica evenimentelor istorice, științifice, financiare, tehnologice și chiar a unor elemente ale vieții noastre personale.

Exemple de Lebede Negre sunt: atacurile de la 11 septembrie 2001, inventarea tiparului, prăbușirea comunismului, Internetul (cu cele trei celebre „universități” Google, YouTube, Wikipedia), emergența Facebook-ului, crizele financiare, scufundarea Titanicului, catastrofele de la Cernobîl și Fukushima Daiichi, schimbările climatice rapide ș.a.

Am putea susține astfel că robotica și Inteligența artificială sunt noua Lebădă Neagră a secolului al XXI-lea, o revoluție tehnologică ale cărei efecte asupra viitorului sunt foarte dificil de estimat.Conform criteriilor propuse de Taleb, inteligența artificială și robotica reprezintă o Lebădă Neagră pentru că este un eveniment rar, manifestându-se dincolo de orizontul așteptările noastre cotidiene, cu un impact disproporționat de mare și cu consecințe imprevizibile în viitor.

CONCLUZIILE STUDIULUI:

1. Noile descoperiri în automatizare, robotică și inteligență artificială în construcții încep a deveni prezente în jurul nostru cu o rată impresionantă. Deși unele dintre tehnicile de construcție robotizate analizate se află încă într-o etapă experimentală timpurie, aplicațiile documentate demonstrează că robotica are un potențial puternic de a aduce schimbări revoluționare în procesul de construcție și optimizarea a performanțelor clădirii.

2. Datorită limitărilor tehnologiei actuale, un scenariu în care robotii edifică în mod autonom clădiri complet operaționale cu structură, placare, izolație și sisteme HVAC este încă o utopie.

3. Principalele provocări cu care se confruntă astăzi roboții se referă la scalabilitatea și mobilitatea acestora pe teren. Cele mai multe sisteme moderne de acționare robotizate au fost proiectate să funcționeze intr-un loc fix într-o fabrică și prin urmare, sunt în mod obișnuit grele și voluminoase, relativ imobile iar prin urmare, nu foarte potrivite pentru mediul șantierului. O altă limitare în practica curentă se referă la inteligența computațională. Progresele în construcția robotică sunt limitate și depind de progresele viitoare ale sistemelor senzoriale și ale inteligenței artificiale. Roboții trebuie să fie echipați cu senzori și un sistem de gândire independent, permițându-le să-și adapteze în mod autonom secvențele preprogramate la evenimentele neprevăzute ce apar, îmbunătățindu-și abilitățile în timp ce învață din experiență.

4. Începând cu roboții japonezi specializați cu o singură sarcină din 1980 și primele abordări pentru automatizarea construcțiilor complete din anii '90, vedem astăzi primii roboți de construcție complet autonomi, cum ar fi robotul zidar Hadrian X. În plus, , UAV-urile și tehnicile avansate de colectare a datelor prind primii pași în industria construcțiilor (exemplu – hărți termice ale clădirilor).

5. În comparație cu munca umană, roboții au un mare potențial de îmbunătățire a eficienței construcției. În primul rând, roboții nu au nevoie de pauze și pot lucra 24 ore pe zi, 363 de zile pe an – ceea ce are drept rezultat un timp de construcție semnificativ mai scurt și o eficiență îmbunătățită a costurilor. Construcțiile de zidărie și alte tehnici de construcție modulare sunt cele mai potrivite metode de construcție pentru roboți, deoarece acestea profită din plin de capacitățile roboților de a efectua repede sarcini repetate. Pe lângă îmbunătățirea eficienței, roboții, depășind oamenii la nivelul de precizie mecanică și rezistență, au potențialul de a inspira noi metode de construcție. De exemplu, roboții de zidărie pot construi forme parametrice avansate în care fiecare cărămidă este rotită la un unghi specific. Aceste forme pot fi proiectate fie din motive arhitecturale, estetice sau de construcție. În orice caz, un robot CNC poate citi rapid și precis informații detaliate generate de orice program CAD și repetă cu precizie fiecare pas într-un scenariu real de construcție.

6. În mod diferit de roboții de zidărie, care avansează o metodă de construcție deja existentă, invențiile bazate pe tipărirea 3D introduc o paradigmă complet nouă în construcții. Imprimarea 3D schimbă jocul în construcție, de la asamblarea unor componente de construcție grele, prefabricate sau standardizate la procese de "imprimare" sau "extrudare" a unui design personalizat. Prin urmare, nu este nevoie transportarea modulelor prefabricate grele de la fabrica la site. În prezent, diferite tehnici de imprimare 3D ce folosesc diferite tipuri și compoziții de materiale cum ar fi bio plastice, metale, beton pot produce piesele la sit. Unele proiecte de cercetare se concentrează și pe utilizarea unor materialelor naturale locale, cum ar fi nisipul, namolul sau lutul.Această perspectivă oferă posibilitatea de a se construi case direct cu materialele găsite pe șantier sau cu materiale provenite din deșeurile reciclate local (evitând transportul nesustenabil al materialelor de construcție grele).

În plus, imprimarea 3D introduce o nouă gamă de forme digitale și complexitate tipologică în arhitectură. Până în prezent, Contour Crafting este singura tehnică de construcție de tipăre 3D în curs de dezvoltare, cu potențialul de a susține un proces de construcție complet automatizat, în care toate componentele de construcție sunt manipulate și asamblate de roboți.

7. Vehiculele aeriene fără pilot (UAV) sau dronele, datorită caracteristicilor lor unice, au potențialul de a deveni un plus revoluționar în construcții. Dronele au capacitatea de a zbura și astfel ajung rapid în locuri inaccesibile pentru alți roboți de scară mare. În plus, ele pot fi echipate cu diferiți senzori care le permit să efectueze sarcini analitice avansate.

Principalele neajunsuri sunt capacitatea lor utilă redusă, stabilitatea și precizia relativ scăzută. Prin urmare, ele nu sunt optime pentru efectuarea unor sarcini de asamblare complexe. Cu toate acestea, cercetări care se concentrează asupra acestor aspecte sunt în curs de elaborare. Proiectul ARCAS, în curs de dezvoltare la Universitat Politecnica & Catalunya (UPC), experimentează cu drone care poartă brațe de acționare robotizate.

Teoretic, dronele nu au nevoie de transport special pentru că se pot mișca ușor în interiorul și între șantierele de construcții. Datorită dimensiunilor mici și a prețului relativ scăzut, UAV-urile sunt foarte potrivite pentru operarea cu inteligența roiurilor. Aceasta înseamnă că un grup mai mare de drone ar colabora colectiv ca un sistem centralizat, în care întregul este mai mare decât suma părților sale: în mod similar cu modul în care funcționează o colonie de furnici, fiecare dronă își îndeplinește propria sarcină, dar toate împreună lucrează pentru același scop. Aceasta poate include și îndeplinirea sarcinilor de asamblare colectivă (multiple drone care ridică aceeași piesă), mărind capacitatea global de încărcare a sistemului.

Cu toate acestea, astăzi, dronele sunt cele mai potrivite pentru monitorizarea și aplicațiile analitice, cum ar fi cartografierile aeriene pe teren, imagistică și analiză de date.

8. Pe baza evaluării limitărilor și avantajelor sistemelor robotice disponibile în prezent, acest studiu concluzionează că structurile temporare sunt tipul de construcție în care aplicarea roboților este cea mai practică și realistă, chiar și în viitorul apropiat. Structurile temporare sunt mai flexibile și nu trebuie să îndeplinească cerințele stricte ale clădirilor care funcționează pe deplin. În plus, acestea corespund bine capabilităților roboților deoarece sunt proiectate pentru a fi asamblate și dezasamblate rapid și deseori repetitiv.

Dezvoltarea fără precedent a roboticii, propulsată de algoritmi tot mai avansați, cu performațe super umane, va schimba aproape orice activitate economică, inclusiv forma și obiectul muncii noastre, va crea oportunități sociale și economice enorme, dar și provocări majore, însoțite de dileme etice. Un binom om-mașină va fi, în opinia mea, cea mai probabilă formă de activitate lucrativă a secolului actual și al celor viitoare.

Arhitectura astăzi trebuie să participe și să se implice în mediile extrem de bogate în informații care ne modelează viețile prin construirea unor cadre care să permită schimbarea și să îmbrățișeze necunoscutul.

Iar noi, arhitecții…va trebui să învățăm, mereu, toată viața.

Arhitectura noastră va simți.

Arhitectura noastră se va autostructura.

Arhitectura noastră va fi conștientă de ea însăși.

Arhitectura noastră își va formula obiective.

Arhitectura noastră va trece dincolo de formă.

Arhitectura noastră se va întemeia pe timp, va exista în funcție de o durată concretă.

Arhitectura noastră va considera robotica drept obiect al cercetării arhitecturale.

Arhitectura noastră va depăși ceea ce este fix și finit și se va deplasa spre

ceea ce este dinamic și în evoluție.

Arhitectura noastră va eșua, va eșua mai răsunător și va eșua mai bine.

Arhitectura noastră va fi emotivă.

Arhitectura noastră va învăța.

Arhitectura noastră va crea spațiu.

Arhitectura noastră va construi un cadru simbiotic constituind un sistem ecologic om-mașină.

Arhitectura noastră se va juca.

Arhitectura noastră va stimula.

Arhitectura noastră se va plictisi.

Arhitectura noastră va anticipa.

Arhitectura noastră va facilita.

Arhitectura noastră va…

(Text de Theodore Spyropoulos / Stephen Spyropoulos)

BIBLIOGRAFIE

Fabio Gramazio , Matthias Kohler , Made by Robots: Challenging Architecture at a Larger Scale (Architectural Design).

Sophie Fetro, Suprarealităti digitale. Design si Arhitectură: arte de f(r)icțiune, Paideia, 2014

Keith Evan Green, Architectural Robotics, 2016, MIT Press

Raulerson, Joshua, Singularities: Tehnoculture, Transhumanism and Science Fiction in The Twenty First Century , Carnegie Book, 2013

Hello Robot. Design between Human and Machine, Vitra Design Museum + MAK, 2017

Illah Reza Nourbakhsh , Robot futures, MIT 2013, USA

Aoun Joseph, Robot Proof, MIT 2017

Michael Hense, Emergent Technologies and Design: Towards a Biological Paradigm for Architecture Routledge 2010

Wujec Tom, The future of making, Understanding the forces shaping how and what we create, Melcer Media Autodesk, NY,2016

Gramazio&Kohler , The robotic touch. How Robots change Architecture, ,ETH Zurich, 2013

Jencks, Charles.. Architecture 2000; Predictions and Methods. London,: Studio Vista, 1971.

Coord. Tincuta Heinzel, Art,Space and Memory in the Digital Era, Ed. Paideia. 2009, București

Scott, Felicity Dale Elliston. Architecture or Techno-Utopia .Cambridge, Mass.: MIT Press, 2007.

Grabow, Stephen. Christopher Alexander: The Search for a New Paradigm in Architecture.Boston: Oriel Press, 1983.

Negroponte, Nicholas. The Architecture Machine. Cambridge, MA: MIT Press, 1970, Being Digital. New York: Alfred A. Knopf, 1995.

Kurzweil, Ray. The Age of Intelligent Machines. MIT Press, 1990.

Brand, Stewart. The Media Lab: Inventing the Future at MIT. New York, N.Y.: Viking, 1987.

SURSE WEB

https://www.archdaily.com/877693/iaac-develops-five-passive-cooling-alternatives-using-robotics-and-smart-materials

https://iaac.net/research-projects/large-scale-3d-printing/minibuilders/

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1110016815001702

https://issuu.com/khaledelashry/docs/khaled_elashry_robotic_bricklaying