Cluj Napoca, IULIE 2019 [308608]

UNIVERSITATEA TEHNICĂ CLUJ NAPOCA.

FACULTATEA DE ARHITECTURĂ ȘI URBANISM.

LUCRARE DE DISERTAȚIE

ROBOTICĂ ȘI INTELIGENȚĂ ARTIFICIALĂ ÎN ARHITECTURĂ

Îndrumător: Asist. dr. arh. Andrei KISS

Absolvent: [anonimizat], IULIE 2019

Prezenta lucrare îndeplinește condițiile Art.23 din Regulamentul examenului de finalizare a studiilor 2018-2019

Conținut lucrare: 11216 de cuvinte (maxim admis12,000).

Din care ilustrații cu explicații: 637 adică 5,67 % (maxim admis: 30% din conținut).

Fără note de subsol și bibliografie.

CAPITOLUL 01 INTRODUCERE

PREZENTARE TEAMĂ

Lucrarea de față urmărește influența tehnologiei în perceperea si crearea spațiului architectural. [anonimizat]. Un șantier nu pare locul potrivit pentru un robot dar evoluția bruscă a tehnologiei a demonstrat că fabricarea digitală și inteligența artificială au un loc sigur în arhitectură și construcții. Provocarea care apare în construirea cu ajutorul roboților autonomi este existența unui sistem decisional integrat. [anonimizat] o [anonimizat]. Un robot va trebui să „învețe” să ia decizii în timp real.

Am început studiul prin a analiza istoria și contextul în care s-au dezvoltat tehnologiile atât pe partea de hardware cât și pe partea de software. Lucrarea are trei părți principale. Am prezentat în prima parte ce înseamnă fabricare digitală și care sunt cele mai importante principii după care funcționează dar și avantajele și dezavantajele implementării acestor metode de a materializa proiectele. În a doua parte am prezentat preponderent aplicațiile inteligenei artificiale în arhitectură și urbanism și cele trei etape predecesoare cau au constituit traseul spre inteligență artificială. [anonimizat]. În a treia parte a studiului am prezentat influența roboticii și a inteligenței artificiale în mobilitatea urbană și cum se vor schimba orașele. [anonimizat], adoptate de mai mult de 60 de oarșe din întreaga lume.

Inteția studiului de față este de a analiza metodele de implementare ale tehnologiei în arhitectură și de a răspunde la întrebări precum: De ce roboți în arhitectură? Cum „gândește” un robot? Pot roboții să fie creativi? Cum se va schimba rolul arhitectului? Cum este influențat orașul de apariția roboților?

JUSTIFICARE TEMĂ

Arhitectura digitală a anilor `90 a fost blamată pentru că era preocupată de designul făcut cu ajutorul calculatoarelor dar neglija deseori problema materializării proiectelor. Astăzi, proiectarea este corelată cu implementarea iar utlizatorul caută metode eficiente de realizare a proiectelor. Îmbunătățirea sistemelor robotice și a [anonimizat]. [anonimizat]. Acestea pot fi făcute la comandă și specializate pe tipul de sarcină pe care îl execută și ajută la logistica și managementul proiectelor. Marile birouri de arhitectură din lume au înțeles potențialul comercial și au început cercetarea în acestă direcție.

METODĂ DE CERCETARE

Pentru realizarea acestui studiu am discutat cu diferiți spceialiști din domeniul roboticii și al arhitecturii. Am discutat cu Prof. dr. ing. Stelian Brad, președintele Cluj IT Cluster și director al Centrului de Cercetare în Ingineria și Managementul Inovării UT, despre exemple de construcții în care au fost folosiți roboții, sisteme de clăridi inteligente dar și despre spațiile necesare într-un institut de cercetare pentru robotică. Dumnealui mi-a asigurat accesul la cărți de specialitate din colecția departamentului. Doctorandă în departamentul Dispozitive Electrice și Roboți UT, Sanda Timoftei mi-a prezentat câteva laboratoare de robotică din cadrul Facultatății de Construcții de Masini din Universitatea Tehnică Cluj Napoca. Au urmat discuții cu arhitectul Marius Ronnett, architect la firma internaținală Perkins+Will, din care am aflat despre interesul ridicat pe care îl au firmele și clienții în folosirea roboticii în arhitectură.

CAPITOLUL 02– ISTORIC

DEFINIREA NOȚIUNILOR

ROBÓTICĂ este „domeniul pluridisciplinar al științei și tehnicii care studiază proiectarea și tehnica construirii sistemelor mecanice, informatice sau mixte și a roboților în scopul înlocuirii parțiale ori totale a omului în procesele tehnologice, în acțiunea asupra mediului înconjurător; (rar) robotologie. – Din fr. robotique, engl. robotics.”

ERA DIGITALĂ se referă la „prezent, când majoritatea informațiilor se află într-o formă digitală, mai ales în comparație cu momentul în care computerele nu au fost utilizate.” „ Era digitală, numită și era informației, este definită ca perioada de timp care începe în anii 1970, odată cu introducerea computerului personal, cu introducerea ulterioară a tehnologiei, oferind posibilitatea de a transfera informații liber și rapid.”

A DOUA ERĂ DIGITALĂ. „Momentul prezent este astfel copt pentru a revoluționa producția arhitecturală; roboții se conectează acum cu tehnologia și knowhow-ul, precum și cu imaginația și materializarea, ca niciodată înainte, și au potențialul de a dezvălui un mod radical nou de a gândi și materializa arhitectura. Aceasta elimină caracterul abstract și forțat artificial al arhitecturii digitale și o imbunătățește cu o semnificație materială și o identitate total diferită. S-ar putea chiar vorbi despre zorii celei de a doua eră digitală”

INTELIGENȚA ARTIFICIALĂ este capacitatea unui calculator digital sau a unui robot controlat de calculator de a îndeplini sarcini asociate în mod obișnuit cu ființele inteligente. Termenul este frecvent aplicat proiectelor de dezvoltare a sistemelor înzestrate cu procesele intelectuale caracteristice oamenilor, cum ar fi capacitatea de a raționa, de a descoperi sensul, de a generaliza sau de a învăța din experiența trecută. În cursul lui despre Inteligență Artificială, Conf. Dr. Catalin Stoean prezintă cum funcționează testul Turing. „Un computer care este interogat de către un om prin mesaje scrise trece testul (este inteligent) dacă, după 5 minute, sunt 30% șanse ca omul să nu știe dacă a avut de a face cu un computer sau cu un alt om.”

FABRICAREA DIGITALĂ este un process de construcție în care mașina utilizată este controlată de un computer. Sunt clasate în fucție de procesele care acționează asupra proprietăților fizice și / sau chimice ale materialelor utilizate. Acestea sunt: procedurile de aditivare, procedurile subtractive și procedurile formative. Cele mai comune forme de fabricatie digitala sunt: CNC (img.01) (Computer Numerical Control), imprimarea 3D, decupare laser. Există o gamă largă de tehnici de fabricare digitală. Aspectul important care le unifică este că mașinile pot fi programate în mod fiabil pentru a face produse coerente din modele digitale.

CRONOLOGIA EVOLUȚIEI ROBOTICII

Deși robotica e un concept al secolului al XX-lea, există mecanisme care datează de mai mult timp în istorie, cu acțiuni automate complexe asemănătoare. Automatele sunt dispositive mecanice în mișcare și desi încearcă să dea iluzia că acționează singure, acestea sunt controlate prin sisteme mecanice. „Cuvântul derivă din grecescul αὐτόματα și înseamnă acțiune din proprie inițiativă.” Acestea sunt create deobicei sub formă umană sau animală. Automata „Music lady” (img.02) a fost considerat primul robot programat. Aceasta a fost construită în secolul XVIII și putea să își articuleze degetele pentru a cânta la claviatură. “Chiar și pentru audiența contemporană, impresia vieții și inteligenței artificiale este izbitoare.”

“Pe parcursul secolului al XIX-lea, odată ce epoca industrializării continuă să transforme peisajul cultural și fizic, automatele au continuat să fie produse și expuse în locații populare de divertisment, cum ar fi târgurile de distracție și parcurile de distracții.”

De-a lungul timpului, rolul automatelor s-a schimbat. Acum automatele sunt considerate o artă modernă și artiștii sunt lideri în producerea lor. Apariția cuvântului robot a însemnat o schmibare a epocii. Neologismul “robot” a fost inventat în 1920 de autorul ceh Karel Čapek în piesa sa “Rossum’s Univeral Robots (R.U.R.)”. (img.03) „Roboții sunt prezentați în acest joc, ca mici creaturi antropomorfe artificiale care se supun strict comenzilor stăpânului lor, dar în cele din urmă s-au răzvrătit împotriva creatorilor lor. Aceste creaturi sunt numite "robotnik" în limba cehă și rusă de la cuvântul "robota", ceea ce înseamnă "muncă forțată".”

Issac Asimov (img.05) a fost ce care, în 1942, a formulat trei legi ale roboticii. În principiu, aceste legi semnalează frica pe care a dezvoltat-o omenirea față de roboți: un robot nu are voie să rănească o ființă umană sau să permiă rănirea acesteia datorită inactivității, un robot trebuie să asculte ordinele pe care le primește de la oameni, cu excepție ordinele care se contrazic cu prima lege și un robot trebuie să își protejeze existența atâta timp cât nu este în conflict cu primele două legi.

La începutul secolului 20, conceptul de roboți și inteligență artificială a început să fie cunoscut publicului larg. Până în 1950, specialiști din diferite domenii precum matematică, filozofi, oameni de știință erau familiarizați cu conceptul de inteligență artificială. O astfel de persoană era Alan Turing. Acesta a studiat posibilitatea existenței inteligenței artificiale și susținea că mecanismele ar putea folosi un sistem care se bazează pe informații existente pentru a rezolva probleme și a lua decizii, la fel ca cel uman. Cea mai mare problemă o reprezenta faptul că preformanța calculatoarelor era mult redusă. Executau cerințele dar nu puteau înregistra ce au făcut deja.

O altă problem erau costurile mari pe care le presupunea folosirea unui calculator. Doar marile companii și universități de prestigiu aveau acces la ele. Între 1957 și 1974, evoluția algoritmilor de învățare a mașinilor și o mai bună aplicare a acestor algoritmi de către oamenii de știință au generat o înflorire în inteligența artificială și calculatoare, acestea devenind mai eficiente și mai accesibile. Cu toate acestea, sistemele de operare tot nu au făcut față si acest lucru a dus la lipsa finanțărilor, încetinind ritmul pentru urmatorii zece ani. Anii '80 au reprezentat un nou început pentru inteligența artificală: o exindere a setului de instrumente algoritmice și o creștere a fondurilor. În această perioadă au fost popularizat mai multe metode de creare a inteligenței artificale. John Hopfield și David Rumelhart au folosit tehnica de învățare profundă(deep learning), permițându-le calculatoarelor să învețe din experiență. Edward Feigenbaum a introdus un sistem prin care calculatorul copiază procesul decisional al omului (expert într-un anumit domeniu). Se presupune că programul primește toată informația necesară de la un expert într-un anumit domeniu și va putea să răspundă diferitelor situații în care s-ar putea afla, putând da sfaturi mai departe. „Sistemele expert au fost utilizate pe scară largă în industrii. Guvernul japonez a finanțat foarte mult sisteme de experți și alte eforturi legate de inteligența artificială, ca parte a Proiectului pentru Calculatoare de a cincea Generație (FGCP).”

În domeniul construcțiilor, automatizarea și robotica sunt cunoscute încă din 1984 când a fost organizat pentru prima data Simpozionul Internațional de Automatizare și Robotică în Construcții (ISARC). În acea perioadă roboții erau mai mult o idee decât realitate. Numărul de subiece a crescut considerabil: „de la automatizare la roboți autonomi, de la tehnologia componentelor până la implementarea completă a sistemului, de la teorie la aplicații practice, de la hardware-ul robotului la tehnologia informației, de la lecțiile învățate la perspectivele viitorului. Robotica de construcții și automatizarea nu mai sunt o disciplină în fugă.”

În 1991 a fost fondată Asociația Internațională de Automatizare și Robotică în Construcții (IAARC). La al 13-lea Simpoziom, în 1996, a fost analizată distribuirea articolelor pe domenii: „tunele și construcții subterane 18%, asamblare și finisaje 14%, inspectare, reparații și mentenanță 10%, fundații 8%, inspecții 8%, zidărie 7%, amplasarea betonului și finisaje 5%, manipularea materialelor 5%, construcții de drumuri 5%, altele 20%. Stagiile de construire sunt: conceptual, prototip și commercial. Numărul de articole conceptuale rămâmne mai mare de 50% de-a lungul istoriei. Tendința principal e că cercetătorii din U.S.A. și U.K. se ocupă cu metodologii, sondaj de cercetare și aplicații pe calculator în timp ce cercetătorii japonezi acoperă tehnologii elementare și câmpuri de dezvoltare.

Anii '90 și '00 au fost un success pentru robotică și inteligența artificială pentru că mai multe obiective din cele propuse au fost realizare. În 1997, Garry Kasparov (img. 06) a fost învins de programul de calculator de șah Deep Blue la IBM (img. 07), demonstrând capacitatea sitemului de a lua decizii. Acesta analiza 200 de milioane de mutări pe secundă și, desi a fost pentru prima dată în istorie când un campion la șah a pierdut în fața calculatorului, din cele șase meciuri jucate, Deep Blue a câștigat două, Kasparov a câștigat unul iar celelalte trei au fost remiză. Mașinăriile păreau că fac față oricărei provocări: de la recunoașterea vorbirii de softul Dragon Systems până la recunoașterea și afișarea emoțiilor umane de robotul Kismet, creat de Cynthia Breazeal.

Discrepanța între proiectare și implementarea proiectelor a durat până în anii 2000 când au apărut mașinile CNC care au ajutat la aducerea design-urilor la viață. CNC-urile ofereau o libertate crescută în producție și în crearea de forme unice însă trebuiau să se limiteze la procese de prefabricare.

În ultimii 30 de ani industria construcțiilor a fost digitalizată, având la bază cuvântul cheie BIM (Buildin Information Modeling). Cantitatea mare de date generată de acesta ajută la optimizarea proceselor. Fabricarea Digitală presupune aducerea datelor înapoi în lumea fizică. Fabio Gramazio caută traducerea desenelor făcute de om în instrucțiuni pe care o mașină să le înțeleagă.

CAPITOLUL 03 – ROBOȚI ÎN ARHITECTURĂ

FABRICAREA DIGITALĂ

Domeniul construcțiilor este o „ramură a tehnicii care se ocupă cu studiul, proiectarea și executarea clădirilor.” „Construcția este o activitate umană omniprezentă care se referă la crearea sau realizarea de artefacte fizice sau bunuri de capital realizate la comandă.” În contextul robotizării industriei, construcția se referă la „munca de a construi prin asamblarea pieselor și / sau a materiei prime împreună.”

Construcțiile se diferențiază de producție prin faptul că se realizează într-un spațiu deschis, la scară largă și au forme unice. Din cauza unicității lor, sunt necesare „fabrici” ad-hoc pentru implementare. Diferite siteme mecanice au fost introduse de-a lungul timpului în domeniul construcțiilor pentru a crește eficiența muncii. Automatizarea construcțiilor include aplicarea roboților în construcții și automatizarea procesului. Un proiect tipic trece prin 6 etape mari: identificarea cerințelor, proiectare, design și inginerie, construcție, operațiuni și mentenanță, dezafectare. Deși procesul poate să difere, majoritatea proiectelor includ o parte din aceste procese. În general, roboții sunt folosiți în ultimele trei etape ale construcției. Deși constructorul este în general dispus să folosească sisteme inteligente pentru construirea proiectului, munca este în general făcută de subcontractanți care sunt fie reticenți, fie nu au buget pentru astfel de procese.

„Automatizarea în construcții este un domeniu interesant care se concentrează pe aplicarea proceselor controlate de calculator și a conceptelor de mecanizare în această industrie. Cu alte cuvinte, se referă la aplicarea celor mai noi tehnologii de automatizare în construcții, fie în inginerie civilă (clădiri, baraje, poduri etc.), arhitectură sau în prefabricarea componentelor de construcție.”

Construirea cu ajutorul roboților este o formă avansată a automatizării. Majoritatea roboților folosiți în construcții sunt fie sisteme mobile, fie transferabile. De exemplu, platformele de finisare a pardoselilor sau mașini controlate de manipulare a terenului necesită mobilitate ca funcție specifică a procesului de lucru. Roboții de manipulare a pereților sau plafoanelor necesită mobilitate pentru a își extinde spațiul de lucru operațional. Există trei categorii generale de roboți de construcții. În prima categorie se găsesc sistemele teleoperate. Acestea sunt controlate de la distanță, în linie directă cu operatorul uman. În cea de-a doua categorie, mașini de construcții programabile, intră majoritatea echipamentelor de construcție care sunt dotate cu senzori pentru a mări distanța de la care pot opera. Cea de-a treia categorie se referă la roboți semi-autonomi sau autonomi. Roboții sunt capabili să depășească condiția umană și să îndeplinească sarcini ce par greu accesibile sau chiar imposibile pentru om. Astfel de situații pot fi cutremure, dezastre nucleare, locații în spațiul submarin sau cosmic. De multe ori este necesară pregătirea unui habitat uman înainte de începerea concretă a lucrărilor.

Progresele în robotică au oferit arhitecților libertatea de a crea noi sisteme constructive. În imaginea 11 este prezentat proiectul Iridescence Print dezvoltat de Gramazio Kohler Research în Zürich. Această instalație este o structură ușoară, cu o volumetrie complexă, tipărită automat cu ajutorului adaptorului de capăt al unui robot automat. Acesta este special făcut pentru acest tip de acțiune. Creatorii proiectului o prezintă ca ”o structură ușoară, complexă din punct de vedere spațial, instalația sintetizează o explorare riguroasă a potențialului arhitectural de extrudare robotizată a rețelelor spațiale la scară arhitecturală completă.”

Una din cele mai importante categorii de roboți sunt sistemele inteligente. Robții fără pilot își pot îndeplini sarcinile fie în mod complet-autonom, fie în mod semi-autonom. În prima variantă, aceștia au capacitatea de a finaliza cerințe fără intervenție umană. Roboții în mod semi-autonom se diferențiază de cealaltă categorie prin faptul că își concretizează sarcinile prin interacțiune cu un supraveghetor uman.

APLICAȚII

O mare varietate de aplicații au apărut în construcții, în special în infrastructuri civile și locuințe. O astfel de construcție necesită finalizarea mai multor tipuri de sarcini: manipulare, betonare, acoperire, masurare și îmbinare. Un robot poate executa câte o sarcină sau mai multe simultan, în funcție de capacitatea acestuia. Aplicațiile în construcții se pot clasifica după procese conveționale de construire: procesul de maipulare, procesul de asamblare și procesul de formare.

Procesul de manipulare are ca scop poziționarea elementelor solide după o „hartă” a construcției. Un astfel de exemplu este zidăria (img 14-16). Profesorii Gramazio & Kohler, în cadrul Zilelor Științifice din Zurich „Scientifica 2011”, prezintă proiectul de cercetare dimRob care prezintă modul în care roboții industriali sunt folosiți și poziționați pe șantiere și ce impact au aceștia asupra aplicațiilor din industria construcțiilor. Aceste medii sunt complexe iar robotul trebuie să își recunoască propria poziție, împrejurimile și materialele cu care lucrează. DimRob construiește un zid complex. Acesta scanează în timp real spațiul și poate să răspundă în timp real la devieri în timpul procesului de asamblare. Zidăria este una din principalele meserii care beneficiază de ajutorul roboților. Brațe robotice cu 6 grade de libertate (DOF) sau drone sunt folosite pentru așezarea cărămizilor. „Gradul de libertate (DOF) (img 13) al unui corp rigid este definit ca numărul de mișcări independente pe care le are. […] Pentru a determina DOF-ul unui corp, trebuie să luăm în considerare câte moduri distincte poate fi mutată. Într-un plan bidimensional, cum ar fi ecranul unui calculator, există 3 DOF. Bara poate fi translatată de-a lungul axei x, de-a lungul axei y și rotită în jurul centroidului său. Un corp rigid nerestricționat în spațiu are șase grade de libertate: trei mișcări de traducere de-a lungul axelor x, y și z și trei mișcări rotative în jurul axelor x, y și z.” Există roboți care au mai multe grade de libertate pentru o mobilitate mai bună. Scopul roboților este de a interveni pentru a ușura munca omului. Pentru că e o muncă repetitivă, intensivă, care necesită mult timp de lucru, zidirea poate fi asistată sau chiar înlocuită de roboți.

Procseul de asamblare și îmbinare se referă la acțiuni precum sudura. Procesul de formare se referă la crearea de forme specifice, prin tăiere, depuneri de lichide, săpat.

Cu toate acecstea, în momentul de față oamenii sunt mult mai eficienți și de încredere în îndeplinirea sarcinilor deoarece, spre deosebire de roboți, vor fi mult mai rapizi în procesul decizional. Încă e nevoie de multă dezvoltare a roboților astfel încât să fie complet automatizați în construcții. O altă ramură care necesită dezvoltare este relația om-robot care momentan este neclară și periculoasă datorită mediului înconjurător dinamic în care se lucrează.

Unul din cele mai interesante procese de fabricare digitală este formarea materialelor. Cea mai cunoscută metodă de fabricare digitală este printarea 3D. O aplicație exemplară este „ contur crafting” care este o tehnologie de fabricare bazată pe straturi de beton, dezvoltată pentru construirea unei structuri mari într-o singură etapă. „Fabricarea digitală intenționează să umple golurile dintre tehnologiile digitale și procesul de construcție fizică, deoarece restricțiile de proiectare pot fi relaxate, permițând fabricarea de artefacte cu o personalizare și o sofisticare ridicată”

MATERIALE

Pentru construcția cu roboți autonomi, materialele și proprietățile acestora au un rol foarte important. Forma și algoritmii roboților sunt determitați în funcție de scopul pentru care sunt folosiți. Utiizarea structurii, precizia necesară, viteza de lucru și cantitatea necesară de material au cel mai mare impact asupra stucturii robotului. Spre deosebire de modul în care animalele construiesc, structurile umane sunt mult mai complexe și necesită o combinație de materiale. Materialele folosite de roboți se pot clasifica în două mari categorii: rigide și amofre. Un robot care manipulează materiale amorfe, de exemplu spumă, va avea un design diferit față de un robot care lucrează cu materiale rigide. Efectorul de capăt va fi diferit. „În consecință, materialele amorfe pot fi aplicate de un robot cu un sistem senzorial simplu și un controler în timp ce furnizează structuri inexacte. În schimb, structurile realizate din substanțe rigide, cum ar fi blocuri sau tije, sunt mai precise. Mai mult, structurile rigide permit robotului să construiască structuri mai rapide în conformitate cu un plan.”

O problemă a construcțiilor autonome este predispoziția la erori. Acestea pot genera defecte în structură sau în construcție prin manipularea greșită a materialelor. Un mod de a reduce erorile ar fi folosirea de materiale cu sisteme de auto-aliniere: de exeplu cărămizi din spumă poliuretanică, cu magneți pentru fixare și auto-aliniere. Materialele prefabricate și adaptate pentru lucrul cu roboți sunt mai potrivite și ajută la reducerea timpului de lucru. Cu toate acestea, nu în fiecare situație se pot folosi mecanisme de autoaliniere iar oamenii de știință au fost nevoiți să creeze sisteme avansate de roboți care reușesc în timp real să se poziționeze corect și să amplaseze materialele. De exemplu, dronele care poziționează cărămizi folosesc un sistem de camere în timp real prin care roboții găsesc locațiile exacte din care trebuie să ridice cărămida și până unde trebuie să le transporte. O altă metodă pentru a asigura precizia de lucru a roboților este prezentată în experimentul făcut de ETH Zürich (Coordonator) împreună cu Bachmann Engineering AG. Robotul Dim Rob este echipat cu un manipulator ABB și un scanner 3D cu ajutorul căruia scanează cărămizile așezate și transmite măsurătorile mapate la software-ul de control, de unde obține noi comenzi. Aceste tipuri de sisteme sunt absolut necesare atunci când vine vorba de construcții autonome în care sunt folosite părți fără auto-aliniere.

SISTEME ROBOTIZATE

Datorită complexității și dinamismul siturilor de construcții, robotica construcțiilor autonome a progresat, în special în rezolvarea problemelor complexe și situațiilor neprevăzute. Principalul rol al roboților este de a crește eficiența, de a reduce costurile și timpul de lucru. Cu toate acestea, majoritatea roboților de construcție autonomă sunt în stadiu experimental, departe de comercializare. Astfel de sisteme robotizate sunt: platforme robotice, sisteme de poziționare, sisteme inspirate din structuri biologice, sisteme multi-robot (MRS).

Platformle robotice au două categorii de roboți: de sol și aerieni. Roboții aerieni, în special cei cu patru rotoare, fac parte din ramura roboților autonomi. Aceștia zboară spre punctul de construcție cu ajutorul unui sistem de localizare extern și poziționează materialele de construcție fără ajutorul schelelor. Complexitatea construcțiilor nu este afectată de acest mod de a construe deoarece dronele se folosesc de un plan digital precis pentru a naviga în spațiul 3D. O problemă în această direcție este că, deși au tehnologia necesară, dronele au o capacitate redusă de transport iar materialele trebuie să fie ușoare. Această problem este studiată și o soluție este folosirea mai multor drone sincronizate să lucreze împreună. Spre deosebire de roboții aerieni, roboții de sol sunt mult mai stabili și ușor de controlat. Acest lucru le permite să manipuleze obiecte mai grele dar libertatea de mișcare este redusă.

Sistemele de poziționare ale roboților sunt foarte importante în construcții. Precizia acestora poate fi de la metri până la sub-milmetri. Cu toate acestea, de multe ori precizia de lucru este influențată de tipul de robot care operează. Sistemele robotice fixe sunt sisteme exacte care pot să lucreze conform standardelor tradiționale de construcție. În constrast, roboții mobili nu sunt la fel de preciși și au nevoie de sisteme externe de poziționare pentru a compensa lipsa punctelor fixe de referință.

Sistemele multi-robotice (MRS) sunt sisteme care se axează pe controlul și colaboarea dintre roboți. Aceste sisteme sunt în general inspirate din natură, preluând „comportamentul„ animalelor sociale precum albinele, furnicile, peștii sau păsările.

Un exemplu potrivit ar fi robotul Termes. Este un sistem hardware ce are ca obiectiv construcția autonomă prin roiuri de roboți. Acest robot manipulează elementele de construcție atât în medii structurate cât și în medii nestructurate. Inspirat de structurile realizate de coloniile de

termite, mai mulți roboți au rolul de a colecta materiale de construcții și de a le folosi pentru construirea unei structuri pe o platformă dreaptă. Folosirea mai multor roboți permite construirea de structuri mai mari. Justin Werfel, Kiestin Petersen și Radhika Nagpal au urmărit câteva puncte cheie pentru robotul Termes, robot ce este folosit pentru construcția colectivă (MRS): capacitatea robotului de a se deplasa, de a se cățăra, sistemul de navigare, manipulare a obiectelor și ușurința de a construi un astfel de robot. În studiul de caz pe care îl prezită cercetătoii,

mai mulți roboți colaborează pentru a crea o scară. Aceștia au creat un algoritm (img. 22) care le permite roboților să ia decizii constructive fără intervenție umană. Un utilizator trebuie să asigure doar structura finală dorită, punctul de plecare (în acest caz marcat cu roșu) și poziția materialelor folosite pentru structură. Această platformă poate fi folosită și cu alți algoritmi de control, în funcție de situația în care se află. Pot fi folosiți de asemenea pentru a crea scări temporare sau schele, fiind posibilă astfel construcția de structuri mai mari.

PROBLEME TEHNICE ÎN CURS DE REZOLVARE

Interoperabilitate:

„Interoperabilitatea este proprietatea care permite partajarea nerestricționată a resurselor între diferite sisteme. Acest lucru se referă la capacitatea de a partaja date între diferite componente sau mașini, atât prin intermediul software-ului, cât și al hardware-ului, sau poate fi definită ca schimb de informații și resurse între diferite computere prin intermediul rețelelor locale sau rețelelor WAN. În general vorbind, interoperabilitatea este capacitatea a două sau mai multe componente sau sisteme de a schimba informații și de a folosi informațiile schimbate.”

Industria construcțiilor pierde în economii potențiale din cauza interoperabilității necorespunzătoare și a managementului. Lipsa interoperabilității în construcții este atât o sursă de ineficiență, cât și un obstacol în utilizarea sistemelor automatizate. De exemplu, o macara robotică trebuie să „fie informată” dacă grinzile de oțel au ajuns pe sit dar și poziția lor exactă. Principala problemă e că inventarul pieselor pe sit sunt deobicei pe hârtie și prea puțin în format electronic. Acest lucru este prezent în mai multe aplicații robotizate, nu doar în construcții. Cu toate acestea, se fac eforturi pentru a face senzorii interoperabili cu mediul înconjurător.

Sisteme de conectare structurală:

Elementele structurale de construcție au fost concepute pentru a fi montate de om. Indiferent de modul de îmbinare (sudură, șuruburi sau alte tipuri de conexiuni), forța de muncă umană are rolul de a ghida piesele pentru a stabili conexiunea între ele. Construcția robotizată presupune proiectarea de noi conexiuni, automatizate. Aceste conexiuni trebuie să fie gândite după principii diferite față de cele utilizate de oameni pentru a fi mai eficiente.

Centrul ATLSS al Universității Lehigh Advanced Technology pentru Sisteme Structurale Mari au creat în 1990 un conector din oțel forfecat cu rezistență gravitațională. Acest tip de conector poate fi asamblat prin macarale automate. Spre deosebire de alte procese, automatizarea sudurii a fost mult mai simplă deoarece nu a fost necesară proiectarea altor elemente.

Toleranțe:

Probleme de toleranță apar atât din cauza producției elementelor de construcție cât și din cauza instalării greșite pe sit. „ De exemplu, sa afirmat că una dintre cele mai mari surse de probleme în construcția oțelului structural din SUA este faptul că piesele fabricate sunt adesea în afara toleranței și că acest lucru este descoperit doar în timpul instalării pe șantier.” Acest lucru presupune ca robooții să fie suficienți de inteligenți încât să rezolve aceste probleme pe măsură ce apar și să reacționeze corect la mediul încojurător sau să fie asistați de om. În această privință siturile și toleranțele au început să fie îmbunătățite, cu o mai bună organizare.

Puterea și comunicațiile în câmp:

Mediile de producție în care se găsesc în general roboții sunt dotate cu susrse de energie și instalații de comunicare. Cu toate acestea, construcția pe un sit începe înainte ca aceste elemente să fie instalate. Prin urmare, roboții care necesită astfel de sisteme prezintă o provocare în a fi implementate fără costuri suplimentare. Deși tehnologiile au evoluat, este dificilă menținerea unei rețele locare de internet pe un șantier de construcții. Rețeaua folosită pe sit trebuie să transporte transmisii de date între senzori, roboți și sistemele de supraveghere.

CAPITOLUL 04. INTELIGENȚA ARTIFICIALĂ IN ARHITECTURA

Arhitectura este un domeniu care presupune atenție, creativitate, colaborare, disciplină, un domeniu care evoluează constant și îmbrățișează noi tehnologii. De-a lungul timpului au fost dezvoltate soluții tehnologice noi care au revoluționat modul de a gândi și de a percepe arhitectura.

Stanislas Chaillou susține că „modularitatea, designul computațional, parametrizarea și, în final, inteligența artificială sunt pentru noi patru etape complicate ale unei tranziții lente. Dincolo de contextul istoric, noi susținem că această evoluție este schema unei îmbunătățiri radicale a concepției arhitecturale.”

Sistemele modulare au fost introduse în jurul anilor 1930 ca limbaj architectural de simplificare a metodelor de proiectare. Walter Gropius introduce grila modulară în 1920 cu scopul de a raționaliza arhitectura. Împreună cu câțiva colegi au creat două concepte prin care își ating scopul: kitul de construcție și linia de asamblare. Primul urmărește flexibilitatea și configurarea individuală iar al doilea, eficiența fabricării în serie. Le Corbusier reia un an mai târziu această idee în „Modulor”. „Prin aplicarea rigorii modulare la scară umană, Le Corbusier, din 1946, a oferit o implementare holistică a principiilor modulare.”

Proiectarea Computațională a apărut ca răspuns la dezvoltarea sistemelor modulare mai complexe și se referă la folosirea a noi metode de calcul în proiectare. „Proiectarea computațională este aplicarea strategiilor de calcul la procesul de proiectare. În timp ce designerii se bazează în mod tradițional pe intuiție și experiență pentru a rezolva problemele de proiectare, designul computațional urmărește să îmbunătățească acest proces prin codarea deciziilor de proiectare utilizând un limbaj de calculator.” Există mai multe unelte prin care se poate folosi proiectarea computațională iar o parte din acestea sunt Revit, Rhino, Generative Componets. Capacitatea de calcul și de stocare a datelor a crescut considerabil în ultima perioadă. Proiectarea computațională a devenit mult mai accesibilă dar și mai ușor de utilizat, interfața programelor fiind

simplificată pentru a asigura eficiență în lucru. Arhitcții au adoptat rapid acest sistem bazat pe rațiune. Prin design computational se pot experimeta geometrii mult mai complexe și permite realizarea mai multor variante decât s-ar putea realiza prin schițe tradișionale, în timp rezonabil. Utilizatorii colaborează mai bine cu calculatoarele iar acest lucru le permite să creeze mai mult și mai bine.

Proictarea computațională a fost cea care a deschis drumul către parametrism. Lipsa controlului formelor complexe și repetitivitatea s-au tradus în seturi de reguli codificate în programe, lucru ce duce la automatizare. „În câteva cuvinte, dacă o sarcină poate fi explicată ca un set de comenzi date computerului, designerul ar trebui să-i comunice software-ului aceste sarcini în timp ce izolează parametrii cheie care influențează rezultatul. Odată codată, arhitectul ar putea să modifice parametrii și să genereze diferite scenarii posibile: diferite forme potențiale, generând simultan mai multe rezultate deodată.”

Premisa Inteligenței artificiale este că îmbină principii de statistică cu proiectarea computațională. A.I. este inteligența pe care o au mașinile și software-urile. Pe lângă acumularea de informații, calculatoarele trebuie să „devină” intuitive, să învețe singure și să știe să se adapteze în diferite situații fără a fi controlate de un utilizator uman. Pentru a putea face un calculator să gândească ca un om, trebuie în primul rând determinat modul în care oamenii gândesc. Acest lucru se poate face prin urmărirea propriului mod de a gândi, prin observarea altor persoane și prin imagistica creierului în acțiune. Odată ce aceste procese sunt înțelese, pot fi transformate intr-un program pentru calculator. Astăzi, inteligența artificială se găsește în aproape toate aparatele electronice pe care le deținem. La fel de prezentă este și în arhitectură.

Un exemplu de utilizare al inteligenței artificiale este softwareul depthmapX realizat de The Bartlett la UCI. Pentru a reduce cu câteva zile munca arhitecților, programul este capabil să analizeze rețeaua spațială din mai multe puncte de vedere și nu este necesară vizita pe sit (Img. 27). Un alt program care ușurează munca este Unity 3D. Program folosit pentru crearea jocurilor, are un motor cu o anumită formă de inteligență artificială care răspunde în timp real la acțiunile date de jucători. De exemplu, în arhitectură, modelele 3d pot fi introduse în program și se generează informații cum ar fi distanțe de evacuare pentru incendiu. Au apărut foarte multe programe care sunt concepute special pentru nevoile arhitecților, programe care generează spații

în funcție de cerințele arhitecților sau simulează mediul înconjurător fără a fi necesară deplasarea pe sit.

La fel ca în arhitectură, planificarea urbană poate fi ușurată prin intermediul inteligenței artificiale. După analiza mai multor factori cum ar fi populația, activități, circulație etc. programul generează un prim plan care să răspundă la cerințe. Acest plan urmează a fi îmbunătățit de arhitecți și urbaniști. (img. 28)

Inteligența artificială avansează intr-un ritm greu de urmărit iar întrebarea este dacă poate să obțină un design de calitate din punct de vedere al aspectelor intangibile. Într-un interviu realizat de Michael J Crosbie, dr. Imdat As de la Universitatea Hartford este întrebat dacă roboții pot încorpora fascinația umană, distracția, chiar și spiritualitatea în procesul de design. Dr. Imdat As consideră că prin deep learning (învățare profundă) și aceste aspecte pot fi anailzate și transformate în informații. „ De exemplu, ați putea instrui un DNN cu privire la ceea ce face o persoană a unei anumite culturi să perceapă un spațiu arhitectural ca fiind "spiritual". […] DNN ar putea descifra modelele majore pe care le identifică ca fiind esențiale pentru a crea un spațiu spiritual. Privind la mii de exemple, DNN ar putea descoperi că astfel de percepții umane despre spiritualitate apar deoarece spațiile au anumite proporții, iluminare, înălțime, mirosuri sau calități aurale.”

În opinia lui Imdat As, inteligența artificială, prin instrumentele ei de proiectare, înseamnă evoluție și design de calitate. Impactul va schimba modul de a concepe, de a reprezenta și de a dezvolta arhitecura. „ Cred că acesta este cu adevărat un punct de cotitură în istoria arhitecturală.”

CAPITOLUL 05. STUDII DE CAZ

LA SCARĂ PROVOCATOARE – FAȚADA PODGORIILOR GANTENBEIN

Arhitectura digitală și-a asumat un rol important în estetica și matezializarea arhitecturală. Fațada podgoriilor Gantenbein din Fläsch, Elveția 2006, reprezintă punctul de pornire pentru a demostra potențialul architectural al fabricării robotice la scară largă. Autorii proiectului sunt Bearth & Deplazes Architekten, Gramazio & Kohler. Clienții au solicitat crearea unei extensii pentru servicii, conținând spații pentru fermentarea și apoi depozitarea vinului, dar și un acoperiș terasă pentru degustare și alte evenimente. Cărămida folosită în fațadă ajută la reglarea temperaturii în camera de fermentație iar decalajul lor permite lumina să pătrundă în hol. Fațada a fost fabricată cu ajutorul roboților care au asamblat peste 20 000 de cărămizi, în poziții individuale.

Peretele de cărămită este un proiect pilot realizat de ETH Zurich. Zidăria de pe fațadă arată ca un coș uriaș plin cu struguri de diferite dimensiuni. Aceasta a fost interpretarea lui Fabio Gramazio și Matthias Kohler iar pentru realizarea ei au creat un proces care generează forma pereților. „ Am simulat gravitația digital (img. 30) pentru a face strugurii să cadă în acest coș virtual, până când au fost strâns împachetați. Apoi am văzut rezultatul din toate cele patru laturi și am transferat datele imaginii digitale în rotația cărămizilor individuale. Pe fațadele construite, vizitatorul vede struguri giganți, sintetici, care erau practic în interiorul clădirii, pe măsură ce am dezvoltat designul nostru.” Arhitectura acestei fațade este mai mult decât o imagine bidimensională. Vizitatori vor percepe fațada diferit în funcție de poziția pe care o au față de aceasta dar și de direcția luminii.

Cele 72 de modulele au fost asamblate în laborator după care au fost transportate pe sit și integrate în structura în cadre de beton. Pentru că fiecare cărămidă este rotită într-un unghi diferit, și zonele suprapuse ale cărămizilor sunt de diferite dimensiuni, cercetătorii se confruntă cu încetinirea procesului automatizat de aplicare a agentului de lipire. Pentru a rezolva această problemă, au folosit o metodă în care s-au aplicat patru căi paralele de adeziv pentru fiecare cărămidă, la intervale predefinite față de axa centrală a peretelui. Metoda a fost așa de eficientă

încât după testare nu au mai fost necesare armături suplimentare care în general sunt folosite la pereți prefabricați.

Provocarea acestui proiect este realizarea elementelor cu ajutorul noilor tehnologii dar și prin respectarea termenelor de predare. Timpul de proiectare a fost considerabil redus datorită faptului că nu au fost necesare desene de execuție, informația fiind transmisă direct roboților chiar înainte de execuție.

„Proiectul lui Gramazio & Kohler ("Materialitatea digitală") de manifestare al abordării pragmatice, Fațada Gantenbein Vineyard este o piatră de hotar importantă în istoria arhitecturii computerizate, oferind prima demonstrație la scară largă a posibilelor utilizări pereților prefabricați de cărămidă non-standard. Arhitecții își continuă cercetarea în privința potențialului arhitectonic al pereților parametrici de cărămidă și au produs numeroase proiecte în acest domeniu.”

CASA DFAB

Demonstrație pentru fabricarea digitală, DFAB HOUSE este construită de Centrul Național de Competență în Cercetara (NCCR) Fabricării Digitale împreună cu opt cercetători de la ETH Zurich și experți din industrie. Scopul lor este de a demostra că fabricarea digitală poate schimba modul de a gândi un proiect și de a construi. Modulul a fost amplasat pe clădirea NEST care aparține campusului Empa din Dübendorf. Acest grup își propune să rvoluționeze arhitectura prin combinarea tehnologiilor digitale și construcția fizică.

Pe lângă faptul că a fost construită prin metode predominant digitale, această construcție a fost proiectată și planificată digital, proces ce analizează implicațiile arhitecturale și tehnice. „În cadrul DFAB HOUSE, pentru prima dată, au fost introduse șase noi procese de construcție digitală de la cercetare la aplicații arhitecturale: In situ Fabricator (Fabricare in situ), un robot versatil, autonom, de construcție; Mesh Mould (plase matrițe), un proces robotizat, fără cofraje, pentru structurile din beton armat cu oțel; Smart Dynamic Casting (Turnarea dinamică inteligentă), un proces automatizat de alunecare a betonului; Smart Slab (Placa inteligentă), plăci integrate de tavan, fabricate cu cofraje tipărite 3D; și Spatial Timber Assemblies (Asamblarea spațială a lemnului), o structură din lemn fabricată robotic. Combinarea acestor procese noi într-un obiect construit face posibilă regândirea procesului general de planificare și construcție și exploatarea avantajelor inerente lanțului digital de proiectare, planificare și fabricare: flexibilitatea designului, economia materialelor, eficiența timpului și a costurilor și și îmbunătățirea controlului calității.”

S-a început cu Mesh Mould după care s-a folosit robotul In Situ Fabricator. Pentru peretele de la parter, a fost fabricată o plasă de oțel cu rol de armare și cofrare. Acest perete curbat are două straturi și are rol structural. Deasupra acestui perete s-a montat un planșeu optimizat structural. Acesta are o formă atipică dar foarte precisă și complexă. Închiderea parterului a fost realizată prin Tehnologia Smart Dynamic Casting, un procedeu automatizat prin care roboții creează fâșii de beton, a căror secțiuni sunt adaptate în funcție de sarcinile structurale. Urmează fabricarea a două etaje în care se găsesc camera individuale. Acestea au fost ridicate cu ajutorul tehnologiei de asamblare spațială a lemnului. O parte din elementele au fost prefabricate în laboratorul ETH Zurich. Volumul a fost închis cu o structură ușoară, translucidă, dar cu izolație foarte bună.

La toate aceste elemente, se adaugă tehnologia „smart home” prin care sunt controlate mai multe utilități, cum ar fi iluminatul intelligent, securitate sau alte interacțiuni cu utilizatorul. Acest sitem se numește DigitalSTROM. Acesta funcționează prin cablurile de current existente și prin IP. Pe lângă simplul sistem prin care se pot seta anumiți parametri de funcționare a casei, dispozitivele și serviciile oferite au un sistem cu funcții inteligente, cum ar fi abilitatea de a învăța și de a analiza informațiile din context. Folosirea inteligenței artificiale prezintă noi posibilități de utilizare durabilă a resurselor, cum ar fi energia și apa.

Modulele fotovoltaice de pe acoperiș produc de 1.5 ori mai multă energie decât consumă clădirea. Această energie este direcționată de sistemul de control pentru a evita supraîncărcări de sarcini. Căldura din apa reziduală este recuperată fie direct în sistemul de duș prin schimb de căldură fie apa caldă este direcționată înapoi în cazan atunci când nu este folosită. Faptul că apa nu se răcește direct în țevi duce la economie de apă și energie dar și reduce riscul de apariție a bacteriilor în țevi.

Cooperarea între cercetători și industrie duce la soluții prospective. Gian-Luca Bona, CEO al Empa, spune că „În implementarea unui proiect de construcție precum DFAB HOUSE, metodele de construcție tradiționale întâlnesc noi concepte ale lumii digitale. Calea de la desen digital până la o clădire reală a provocat atât oamenii de știință, cât și experții din industrie. Printr-un dialog constructiv, ceva cu adevărat vizionar poate fi acum pus în practică; sperăm că va fi utilizat în curând în industria construcțiilor.”

Matthias Kohler, profesor ETH de Arhitectură și Fabricare Digitală, susține că potențialul fabricării digitale este foarte mare dar încă e prea puțin utilizat pe șantierele de construcții. El crede că DFAB House este modul lor de a accelera trecerea de la partea teoretică la cea practică, de la cercetare individuală la colaborare cu industria pentru a crea și testa noi tehnologii.

DESIGNUL INTELIGENT AL CLĂRIDILOR ÎNALTE. ÎNCEPUT SPRE UN ACT CREATIV.

Ce se intampla cu repetiția în designul clădirilor înalte? Pot roboții să fie „creativi?”

În multe zone din lume, în special în orașele din Asia de Sud, cele mai întâlnite clădiri rezidențiale sunt zgârienorii. Creșterea populației asigură o cerere constantă pentru clădiri rezidențiale. În Singapore 80% din populație locuiește în apartamente iar clădirile construite de Bordul de Dezvoltare al Locuințelor sunt similare cu cele din Hong Kong. Această grabă de a construi a dus la soluții arhitecturale nepotrivite, repetititve, care deteriorează imaginea peisajului urban.

Aplicarea tehnologiilor robotice împreună cu designul computational sunt elemente care vor elibera clădirile de paradigma producției în serie. Profesorii Fabio Gramazio și Matthias Kohler s-au ocupat de studiul Designului clădirilor înalte fabricate de roboți în 2012-2013, la centrul ETH pentru Sustenabilitatea Mediului Global din Singapore.

Pentru acest experiment există două direcții de lucru care se informează reciproc constant. Pe de o parte cercetătorii adoptă subiectul dintr-o pespectivă științifică iar pe de altă parte un studio de cercetare a design-ului studiază impactul acestor schimbări asupra designului arhtiectural. „O metodologie experimentală este aplicată în studio, unde modelele sunt explorate folosind tehnici computaționale și sunt materializate prin fabricarea robotică. Două idei sunt centrale. În primul rând, modelele la scara 1:50 servesc ca mediu primar pentru explorarea designului. În al doilea rând, mai degrabă decât crearea de forme, accentul se pune pe proiectarea proceselor, care sunt descrise algoritmic și executate robotic.” Scopul e de a dezvolta metodologia designului computațional.

Tehnologia CAD (coputer-aided design) este adoptată astăzi de arhitecți și poate produce modele 3D mult mai repede și mai ușor decât machetele de arhitectură făcute manual. Aceasta permite navigarea în timp real și vizualizarea tridimensională chiar dacă este reprezentată pe un ecran bidimensional. Cu toate acestea, machetele îi ajută pe arhitecți să vizualizeze mai bine forma și spațiul propuse.

Roboții folosiți în construcții au elemente fizice care îi ajută în executarea sarcinilor dar informațiile le primesc codificate de la utilizator. Ca acest lucru să fie posibil, arhitecții trebuie să

dețină abilități de programare și înțelegere a sistemelor robotice. Acest lucru este de obicei în afara domeniului de expertiză al arhitecților. Soluționarea s-a realizat prin implementarea unui limbaj de programare intuitiv, accesibil pentru studenți. „Pe baza acestui fapt, a fost dezvoltat un set de componente de programare vizuală pentru GrasshopperTM, care permite studenților să asambleze direct componente grafice pentru controlul secvențelor lor de fabricare robotizată. Datorită caracterului său imediat, această abordare de programare vizuală este foarte potrivită pentru prototiparea rapidă a proceselor robotizate simple și inițiale.”

Sudioul de cercetare pentru design pune accent pe procesele de design care integrează atât designul computational cât și fabricarea digitală. Studenții integrează conceptul architectural împreună cu stategia de design și procesul de fabricare robotică. Acecștia identifică mai întâi logica rațională de la baza coceptului architectural și o implementează în programarea vizuală pentru ca modelele computaționale finale să includă și procedura de fabricare robotică. „ Odată ce conexiunea dintre modelul de calcul și procesul de fabricare robotică este operațional, această metodologie de proiectare permite rafinarea treptată a designului prin fabricarea secvențială a mai multor modele de lucru. Prin rafinarea iterativă a regulilor și reglarea parametrilor modelului computațional pe parcursul dezvoltării designului, mai multe variante pot fi evaluate și comparate fizic.” La fel ca și procesul de fabricare robotică, definirea spațiului și prin urmare stategia de design computational poate fi considerat ca act creativ individual.

Cel mai important rezultat este conștientizarea studenților de logica computațională. Metoda folosită îi ajută pe studenți să învețe să își sintetizeze ideile. Fabricarea digitală le permite arhitecților să creeze atât digital cât și fizic și îi încurajează să fie mai implicați în materializarea construcțiilor.

FABRICAREA ROBOTICĂ AUTOMATĂ PENTRU ARHITECTURA TEMPORARĂ. REGÂNDIREA PLASTICULUI.

Echipa de cercetare de la Laboratorul de tehnologie a Construcțiilor de la Perkins+Will s-au folosit de producția robotizată pentru a crea structuri bioplastice. Materialele plastice au o gamă largă de forme și finisaje, făcându-le potrivite pentru utilizarea în arhitectură. Fabricarea digitală tradițională generează mai întâi forme digitale. În această situație nu este luată în calcul metoda de fabricare decât după proiectare. Abordarea pe care o propun cei de la Perkins+Will se bazează pe materiale și proprietățile lor. „Prin urmare, metoda de fabricare devine intrinsecă procesului de proiectare mai degrabă decât a fi o consecință, fără a lua în considerare potențialul material la îndemână.”

Un astfel de proiecte a fost realizat în atelierul "Sense It", la RobArch2014. Un braț industrial cu un efector de capăt făcut la comandă, topește granule de polipropilenă într-o masă vâscoasă, fiind extrudată printr-o duză de aluminiu. Materialul are proprietatea de a reveni în stare solidă în câteva secunde, rezultând o structură cu zăbrele. (img. 46)

„Obiectivul acestei cercetări a fost de a investiga o metodă controlată robotic și de materializare pentru fabricarea structurilor biodegradabile, refolosibile și ușoare cu funcții temporare. Aceste structuri abordează deșeurile temporare de construcție din Londra prin provocarea metodelor de fabricare convenționale.” Materialul se topește la 60 de grade și după întărire devine foarte rigid, putând fi construite diferite structuri. Cercetătorii au dezvoltat diferite tipuri de structuri la care le-a fost urmărit comportamentul pentru a vedea ce variantă este mai fezabilă. În urma testelor s-a concluzionat că temperatura afectează integritatea structurală. Ca răspuns, au fost create vertebre de diferite grosimi, în special cu secțiuni mai mici pe centru grinzilor, făcându-le vulnerabile la momente de încovoiere. „Luând în considerare parametrii fizici ai materialului, cum ar fi intervalul de lungime și cerința de unghi, elementele de tensiune și de compresiune au fost definite în structură în mod digital, după cae au fost reconfigurate pentru a ajunge la echilibru prin "relaxarea" (întinderea) structurii cu zăbrele în mod digital. Software-ul

3D Autodesk Maya și Grasshopper Karamba au fost utilizate în această cercetare pentru a genera aceste studii structurale.” (Img. 49)

Un prototip a fost creat pentru Robofold I.O in London. O coloană de 1.5m a fost fabricată din 2 părți. Sistemul de fabricare a fost digital, cu excepția conectării celor două volume. Sistemul de fabricare a materialelor este complet automatizat și realizat într-o celulă controlată. Sistemul folosește elemente prefabricate de policaprolactonă sub formă de tetraedru. „Rezultatele oferă un proces de fabricație care se bazează pe programarea materialelor de bioplastic, fiind în același timp provocat să producă o structură temporară reutilizată și biodegradabilă de 100% folosind două brațe industriale robotizate care pot fi coregrafate pentru a controla unghiurile de tragere, viteza și temperatura. Scenariul optim de fabricare propus are loc într-o celulă mobilă standard cu două brațe industriale de dimensiuni medii de 1,3 m.”

CAPITOLUL 06. IMPLEMENTARE LA SCARĂ URBANĂ

MOBILITATE URBANĂ AERIANĂ. DRONE

În documentarul creat de revista online de arhitectură Dezeen „ Elevație – cum vor schimba dronele orașele” sunt prezentate dronele și aplicabilitatea lor. Acestea sunt folosite atât pentru supraveghere, agricultură, apărare și atac cât și în transport de marfă și persoane. Dronele sunt vehicule aeriene fără pilot. Norman Foster, pasionat de zbor și curios de perspectiva aeriană, le numește niște elicoptere sofisticate. Maria Otero Verzier, cercetător și arcitect, spune în acest documentar că dronele sunt un ochi în plus care ne ajută să ajungem în locuri greu accesibile.

Dronele înlocuiesc activitățile fizice repetitive și precise la care oamenii nu sunt foarte buni. Ajută și la reducerea timpului de lucru în activități de supraveghere. Drumurile sau fermele de panouri fotooltaice pot fi urmărite cu ajutorul dronelor, înlocuind activitatea omului de a verifica pas cu pas aceste elemente, intervenind doar când este necesar. Fiind dotate cu camera cu termoviziune, acestea pot inspecta dacă panourile fotovolatice funcționează sau nu. În agricultură supravegherea ajută pentru a vedea cum evoluează producția sau cum este afectată de intemperii. Există drone care ajută chiar cu distribuirea îngrășămintelor și pesticidelor.

Pentru arhitecți dronele reprezintă o unealtă puternică. Acestea ajută la colectarea informațiilor de pe sit, în special pentru zonele cu acces redus. Sunt folosite pentru a scana și mapa anumite zone, generând 3D-uri ale siturilor și construcțiilor aflate pe situri. Liam Young, architect speculativ, crede că dronele vor avea un impact la fel de mare ca internetul și vor schimba modul în care oamenii relaționează în oraș. Acestea vor influența atât modul de percepere al spațiului dar și modul în care arhitecții îl proiectează. Primul lucru care se va schimba în perceprea orașului sunt acoperișurile. Modul în care arhitecții vor proiecta va fi diferit deoarece vor fi nevoiți să ia în calcul cea de-a 5-a fațadă. Campusul Apple făcut de Norman Foster este un exemplu foarte bun. Clădirea nu ar putea fi percepută de la nivelul ochiului dar cu ajutorul dronelor se poate vedea forma.

„Arhitectura asamblată în zbor”, creat de Gramazio & Kohler și Raffaello D’Andrea, este primul proiect architectural în care dronele au fost folosite în construcție. Acestea au asamblat o instalație de șare metri fără ajutor uman. Instalația reprezintă macheta unui concept a unei construții de 600m, un „sat” vertical cu o capacitate de 30 000 de locuitori. Aceasta a fost construită din 1500 de bucăți la scara 1:100. Instalația a fost creată la Centrul FRAC Orléans, Franța în

2012. Proiectul demonstrează fezabilitatea acestei metode de a construi. S-au folosit patru dorne care erau dotate cu sisteme de prindere a paralelipipedelor din polistiren. S-a observant că, cu cât era mai mare viteza dronelor, erau mai puține probleme externe de turbulențe și coliziune dar și o marjă de eroare mai mică. Aterizarea lină și viteza mica au dus la erori mai mari de poziționare a cărămizilor. Dronele fac primii pași în construirea automatizată și demonstrează fezabilitatea lor.

În viitor, dronele vor fi dezvoltate pentru folosirea în construcții și transport. Vor trece de la transportul coletelor la transport uman. Dronele autonome , folosindu-se de propriile conexiuni, fac legătura între punce importante precum aeroporturi, centre de oraș, centre financiare. Spre deosebire de modalitățile clasice de transport urban, dronele reduc presiunea asupra unor zone predispuse la aglomerație, nu necesită poduri, tuneluri iar infrastructura în general este mai simplă și mai puțin costisitoare. Conceptul de mobilitate urbană va căpăta o altă formă. Nu doar că reduce traficul dar timpul de transport este redus considerabil, complet lipsit de emisii directe.

Dubai și-a propus să implementeze taxiuri sub formă de drone. Compania germană Volocopter a creat prototipul cu 18 rotoare silențioase pentru acest proiect iar primul test a fost un succes. Conform prezentării făcute de companie, prototipul poate transporta până la 160 de kg cu o viteză maximă de 100km/h.

Bariera de a construi după o infrastructură liniară va fi rdicată pentru că direcțiile de zbor vor fi nelimitate. De exemplu, lipsa infrastructurii în partea rurală a Africii a făcut dificilă livrarea de medicamente și alte lucruri necesare. În proiectul „Droneport” de Norman Foster este prezentată problema infrastructurii și rolul pe care tehnologia l-ar putea avea în regiunea respectivă. Dronele au posibilitatea de a trece peste zone muntoase, lacuri, văi, fără să întâmpine probleme și fără să necesite infrastructură. Noua tipologie de clădire/pavilion vor fi folosite pe post de stații și puncte de reîncărcare a dronelor, la fel cum benzinăriile sunt pentru mașii. Construcția are o prezență civică puternică și include magazin de fabricație, clinică, poștă și curierat. Materialele folosite pentru construcție sunt materiale locale, însemnând un cost redus de construcție.

În documentar este prezentată ideea de a „stratifica” spațiul. Primul strat, la câteva sute de metri, ar fi transportul de oameni, al doilea strat ar putea fi transportul de colete iar următorul strat, aeronavele comerciale. Imaginea orașuluii se va schimba. Acest lucru ridică și problema intimității. Este un lucru să fie urmărite clădiri publice și să fie colectate date despre sit dar când vine vorba de apartamente de locuit, dronele nu mai par o idee așa de bună. Prezența lor vor cauza probleme sociale noi.

RĂSPÂNDIREA GLOBALĂ

În mai mute orașe din întreaga lume s-au înregistrat servicii operaționale și de cercetare cu drone. Din cele 64 de orașe, Reykjavik este liderul în mobilitate urbană aeriană. Acest titlu se bazează pe creșterea livrărilor comerciale cu ajutorul dronelor realizate de Aha și Flytrex. Aceste două companii au 13 rute de livrare în jurul orașului și livrează de la punctele de ridicare până în curțile clienților. Firme precum Aha, împreună cu alte programe din Canada, Marea Britanie, Australia și Noua Zeelandă, sunt pionierii operațiunilor comerciale reale și colaborează împreună cu autoritățile locale. În Europa și SUA, acest tip de inițiativă s-a dezvoltat mai amplu, având ca scop acumularea de suficiente cunoștințe pentru a permite o creștere ulterioară a pieței.

În Europa există Parteneriatul european pentru inovare privind orașele și comunitățile inteligente (EIP-SCC) care o inițiativă susținută de Comisia Europeană. Ajută orașe și industrii să se dezvolte prin intermediul tehnologiei smart, devenint astfel orașe inteligente. Conform EIP-SCC, Inițiativa "Mobilitate aeriană urbană" (UAM) își propune să accelereze studiile în aplicații practice ale tehnologiilor de zbor și implementarea lor. Conectarea și modernizarea infrastructurilor, tehnologiilor și serviciilor în sectoarele urbane cheie într-un mod inteligent au ca scop îmbunătățirea calității vieții, competitivitatea și durabilitatea orașelor. Unul din punctele importante este Mobilitatea urbană Sustenabilă. Comisia Europeană susține legislația pentru utilizarea în siguranță a dronelor în Uniunea Europeană iar cei de la EIP-SCC sunt cei care intenționează să se ocupe de implementarea proiectelor de mobilitate urbană aeriană în cât mai multe orașe. Despre susținerea acestui demers s-a discutat și în Declarația Dronelor de la Amsterdam (2018, Conferința la nivel înalt a EASA privind dronele).

Vassilis Agouridas, Manager Senior de Inovare Strategică la Airbus, spune că „Este necesară o abordare triplă, care să implice o cooperare strânsă între părțile interesate din sectorul public și privat pentru a stabili cadrele de infrastructură și de reglementare necesare pentru operațiunile aeriene; cooperarea strânsă între actorii mobilității solului și a aerului; și co-creație cu cetățenii. Această abordare este o condiție prealabilă pentru asigurarea unei mobilități durabile care să protejeze beneficiile societății.”

MOBILITATE AERIANĂ URBANĂ ÎN CLUJ

Din ce în ce mai multe orașe din Europa fac parte din Inițiativa "Mobilitate aeriană urbană" (UAM). Cluj Napoca ar putea fi unul dintre ele. Dorința de a ne îndrepta spre un “smart city” este evidentă mai ales in strategia de dezvoltare a orașului Cluj Napoca. “Smart city are la bază smart citizen, iar democratizarea participării la creație și inovație socială înseamnă atât creativitate și inovație, înțelese ca fiind colective, cât și capacitatea comunității de a se redefini, de a se reinventa, de a deveni o comunitate reflexivă și responsabilă, de a deveni proprietar al propriilor procese. Pe această traiectorie, în contextul clujean, utilizarea conceptului „smarter city” indică, pe de o parte conștientizarea faptului că în unele din dimensiunile acestui proces avem încă de parcurs o cale lungă și că va trebui să devenim smarter până să ajungem smart, dar și faptul că în alte dimensiuni avem șanse de a deveni smarter în raport cu ceea ce se definește azi ca smart.”

Orașul face pași importanți pentru rezolvarea problemei mobilității urbane. În Planul de Mobilitate Urbană Durabilă Cluj-Napoca cele mai importante punct sunt aducerea la standarde înalte a mijloacelor de transport și reducrea costurilor de mentenanță. Un alt aspect important este emisia de CO2 care trebuie scăzută.

În viitor, implementarea transportului aerian autonom ar putea susține acecste direcții. Dronele pot face legătura cu centrua metropolitană și să o completeze, urmând să fie conectată cu centrul orașului. Legislația necesară funcționării unui astfel de proiect se poate reglementa în funcție de evoluția mijloacelor de transport.

CAPITOLUL 07. DEZVOLTAREA TEMEI ÎN LEGĂTURĂ CU PROIECTUL DE DIPLOMĂ

INSTITUT DE CERCETARE PENTRU ROBOTICĂ ÎN CLUJ NAPOCA

Deși diferitele universități din Cluj Napoca formează oameni pregătiți pentru crearea și susținerea proiectelor robotizate, nu există un spațiu specific în care aceștia să colaboreze. Un institut de cercetare pentru robotică pune la dispoziție spațiul necesar în care profesioniști din diferite domenii și locații lucrează împreună pentru un scop comun. Acest tip de instiut reunește absolvenți din domenii precum inginerie mecanică, mecatronică, construcții de mașini, automatică și calculatoare, electronică, telecomunicații, inginerie electrică, ingineria mediului dar și arhitectură și design. Pe lângă aceștia li se alătură specialiști în marketing și administrație.

În Cluj Napoca, inovarea reprezintă un factor important în dezvoltarea orașului. Momentan în România interesul pentru cercetare și inovare este scăzut dar puținele întreprinderi cau au avut astfel de activități în perioada 2006-2008 au înregistrat una din cele mai mari rate a investițiilor în cercetare din Uninunea Europeană în raport cu cifra de afaceri.

Proiectul este poziționat în incinta Uzinelor Carbochim. În prezent, producția se desfășoară la o scară mult mai mică iar o mare parte din hale sunt închiriate sau dezafectate. Amplasamentul prezintă un țesut urban destructurat. Însuși situl este un reper urban important dar nu este pus în valoare, în special lipsește conexiunea cu cadrul natural. Deși localizat relativ aproape de centru dar și de gară, legătura nu este foarte bună iar infrastructura lasă de dorit.

Institutul de cercetare propus are ca scop rezolvarea acestei probleme și reprezintă un spațiu al evoluției. Cele trei departamente: roboți industriali, roboți humanoizi și vehicule aeriene fără pilot (drone) sunt principalele punce de cercetare ale căror rezultate vor ajuta economia și mobilitatea orașului și a țării. Institulul de cercetare pentru Robotică în Cluj Napoca reprezintă un avantaj pentru oraș, fiind primul loc în care se pot implementa proiectele dezvoltate în cadrul centrului.

Construcția se împarte în două zone mari: public și privat. În zona publică se organizează prezentări, conferințe, expoziții. Clădirea va fi dotată cu o bilbiotecă care va conține cărți de specialitate din toate domeniile de colaborare și va fi deschisă publicului. În partea privată, cercetătorii vor avea la dispoziție spații pentru cercetare, separate pe categorii de lucru: cercetare software și inteligență artificială, design produs și studiul formei, cercetare senzori, atelier pentru sistemul mecanic, atelier de asamblare și două săli de testare. Prima sală de testare este destinată roboților industriali și humanoizi iar a doua sală este pentru testarea dronelor. În cea de a doua sală se pot simula condiții naturale de vreme pentru a vedea rezistența dronelor.

Pe sit se găsește vechiul turn de apă care va fi folosit ca stație pentru drone. Ideea de a folosi fostul turn de apă pentru drone este de a arăta potențialul acestora de a crea conexiuni directe între zonele industriale ale Clujului. Alte zone pot fi legate prin intermediul clădirilor înalte care sunt repere în oraș. Aceste conexiuni vor decongestiona orașul în punce cheie iar trasportul se va face mult mai rapid.

CAPITOLUL 08. CONCLUZII

Experți renumiți s-au adunat în iunie 2018 la dezbaterea organizată de Academia Elvețiană de Științe Tehnice (SATW) unde au discutat despre impactul digitalizării asupra construcțiilor. Fabio Gramazio crede că arhitecții pot fi înlocuiți de computere dacă acestea urmăresc un set de reguli. Problema pe care o dezbate împreună cu oameni ca Stefan Cadosch și Nathalie Rossetti este că în prezent sunt peste 400 000 de artcole juridice și, deși mașinile ar fi foarte bune la respectarea normelor, soluția arhitecturală ar fi prea „îngustă”. Nathalie Rossetti crede că arhitectura este un act creative uman iar simțul spațiului, estetica și frumusețea nu pot fi programate. Cu toate acestea, tehnologiile noi sunt o bună metodă de a ieși din norme. Fabio Gramazio susține că omul și mașina trebuie să lucreaze împreună și nu sunt concurență. Moderatorul Judit Solt susține că, deși „ Se spune că industria construcțiilor este tradițională, convențională și lentă. Azi și temele discutate arată că nu este cazul.”

Cert este că în foarte multe sectoare roboții au înlocuit deja activitatea umană. Acest lucru s-a întâmplat în primul rând în meseriile care presupun repetitivitate și foarte puțină interacțiune umană. Alături de alte domenii, arhitectura încă nu e amenințată de acest lucru dar profilul arhitectului cu siguranță va trece prin schimbări. Pentru a putea face față dezvoltării tehnologiei, arhitecții vor fi nevoiți să învețe și să înțeleagă și sistemul informatic în care lucrează, nu doar principii de arhitectură. Acest lucru nu ar trebui să reprezinte o problemă. Omul a știut mereu cum să se adapteze noilor situații. La fel cum arhitectul a trecut de la desenul pe planșetă la proiectarea pe calculator, acum va reuși să includă fabricarea digitală și inteligența artificială într-o arhitectură a viitorului.

Consider că fabricarea robotică și inteliența artificială înlătură conceptul de standardizare și repetiție de care este acuzat. Societatea trebuie să îmbrățișeze avantajele pe care acest domeniu le aduce: timp redus de lucru, siguranța muncitorului, buget redus. Cu toate că încă mai sunt pași de făcut pentru optimizarea proceselor robotice folosite pe sit, următorii 10 ani își vor spune cuvântul în dezvoltarea domeniului.

Totodată, fabricarea robotică și inteliența artificială implică dezvoltarea mobilității urbane „smart”. Mobilitatea urbană aeriană reprezintă una din cele mai mari provocări iar prima îngrijorare care apare odată cu subiectul nu este competența tehnologiei ci legislația care împiedică implementarea ei. Cred că nu acesta ar trebui să fie lucrul alarmant pentru că astfel de probleme se pot rezolva la fel cum la apariția altor mijloace de transport s-au găsit soluții care să asigure o funcționare optimă. Partea mai puțin acceptabilă este pierderea intimității care vine odată cu folosriea tehnologiei. Expunerea identității este o problemă cu care societatea a început deja să se confrunte dar negarea evoluției fabricării digitale și inteligenței artificiale înseamnă negarea progresului în domenii precum sănătate, agricultură, transport, proiectare, construcții, dezvoltarea infrastructurii, planificare urbană, telecomunicații, internet si multe altele.

„Viitorul A.I. în arhitectură și planificare urbană promite foarte mult, dar, după cum am văzut, este foarte naiv de la noi să încercăm și să anticipăm cum va fi. Suficient a spune, putem folosi AI în multe aspecte și domenii, și este doar o chestiune de timp până când devine singura cale. Sau, așa cum scrie Elon Musk: "Sper că nu suntem doar încărcătorul biologic pentru super-inteligență digitală" – caz în care suntem cu toții condamnați.”

CAPITOLUL 09. NOTE BIBLIOGRAFICE

CĂRȚI

Elizabeth Stephens, Tara Hefferman, „We have always been robots The history of robots and art” în Robots and Art, Exploring an Unlikely Symbiosis de Damith Hearth, Christan Kroos, Stelarc (eds.) (Singapore:Springer 2016), pp.29-45.

Gramazio Fabio, Kohler Matthias, Picon Antoine, Roche François, Verebes Tom, Made By Robots. Challenging Architecture At A Larger Scale (John Wiley & Sons,Londra 2014).

Kamel S. Saidi, Jonathan B. O’Brien, Alan M. Lytle, „Robotics in Construction”, în Springer Handbook of Robotics de Bruno Siciliani, Oussama Khatib (eds.) (Springer-Verlag Berlin, Heidelberg 2008), pp. 1079-1096.

Kinya Tamaki, „Robotics in construction and shipbuilding”, în Handbook of industrial robotics, Shimon Y. Nof (ed.), Second Edition, (John Wily & Sons, INC. New York, Chichester, Weinheim, Bisbane, Singapore, Toronto,1999), pp. 1167 – 1183.

Kirstin Petersen Radhika Nagpal Justin Werfel, „TERMES: An Autonomous Robotic System for Three-Dimensional Collective Construction”, în Robotics. Science and Systems VII de Hugh Durrant-Whyte, Nicholas Roy, and Pieter Abbeel (eds.), (The MI T Press Cambridge, MA 2012) pp. 257-264.

Stuart Russell, Peter Norvig, Artificial Intelligence. A modern approach – third edition, (Pearson Education Limited, England 2016).

ARTICOLE

H. Ardinya, S. Witwicki and F. Mondada, „Are Autonomous Mobile Robots Able to Take Over Construction? A Review”, International Journal of Robotics, Vol. 4, No. 3, (2015): pp. 10-21, accesat 12 aprilie 2019, https://www.academia.edu/24117994/Are_Autonomous_Mobile_Robots_Able_to_Take_Over_Construction_A_Review.

Nuno Pereira da Silva, Sara Eloy, Will drones have a role in building construction? Instituto Universitário de Lisboa.

ARTICOLE ÎN JURNALURI

Christos Iavazzo, Xanthi-Ekaterini D. Gkegke, Parskebi-Evangelia Iavazzo, Ioannis D. Gkegkes, „Evolution of robots throughout history from Hephaestus to Da Vinci Robot”, Acta medico-historica adriatica 2014, pp. 247-258, accesat 12 aprilie 2019 https://www.academia.edu/30366547/Evolution_of_robots_throughout_history_from_Hephaestus_to_Da _Vinci_Robot

Soulaf Abura, Giannis Nik, Mattia Santi, Maria Paula Velásquez, „ AUTOMATED ROBOTIC FABRICATION FOR TEMPORARY ARCHITECTURE: Rethinking Plastics”, Perkins+Will Research Journal/Vol 08.02 2016 pp. 18-30.

ARTICOLE ONLINE ȘI BLOGURI

Atli Magnus Seelow, „The Construction Kit and the Assembly Line — Walter Gropius’ Concepts for Rationalizing Architecture”, Gothenburg, Suedia, 2 noiembrie 2018, accesat 28 mai 2019 https://www.preprints.org/manuscript/201811.0059/v1

Peter J. Denning, Computational Design, Ubiquity, o publicație ACM (Association for Computing Machinery), August 2017, accesat 29 mai 2019 https://ubiquity.acm.org/article.cfm?id=3132087

Rockwell Anyoha, „The History of Artificial Intelligence”, Harvard University Blog, Special Edition on Artificial Intelligence (28 august 2017), accesat 27 mai 2019, http://sitn.hms.harvard.edu/flash/2017/history-artificial-intelligence/

Stanislas Chaillou, The Advent of Architectural AI. A Historical Perspective, Harvard Graduate School of Design 2019, accesat 27 mai 2019 https://towardsdatascience.com/the-advent-of-architectural-ai-706046960140

„ Urban air mobility takes off in 64 towns and cities worldwide” (Decembrie 2019), accesat în 8 iunie 2019, https://www.unmannedairspace.info/urban-air-mobility/urban-air-mobility-takes-off-63-towns-cities-worldwide/

DOCUMENTARE

Documentar Dezeen, „Elevation documentary: how drones will change cities” ,2018 https://www.youtube.com/watch?v=Z0osJnSWxt8

CURSURI

Conf. Dr. Catalin Stoean, Suport Curs „Inteligență artificială”, Profesor Asociat la Departamentul de Informatică, Facultatea de Științe, Universitatea din Craiova, România 2018-2019

STRATEGII DE DEZVOLTARE

Strategia de dezvoltare a municipiului Cluj-Napoca 2014-2020

DEZBATERI PUBLICE

„Digitale Fabrikation – Zukunft des Bauens? Ja, aber …”, 28 iunie 2018, https://www.satw.ch/blog/article/2018/07/03/digitale-fabrikation-zukunft-des-bauens-ja-aber/

DISCUȚII CU SPECIALIȘTI ÎN DOMENIU

Prof. dr. ing. Stelian Brad – președint Cluj IT Cluster și director al Centrului de Cercetare în Ingineria și Managementul Inovării UT;

Sanda Timoftei – Doctorandă în departamentul Dispozitive Electrice și Roboți UT;

Marius Ronnett – architect la firma internaținală Perkins+Will (Locul 3 în 2016 Top 100 Giants Research, a treia firmă de arhitectură și de design din SUA în 2017 și a doua în top 300 Architectural Record 2018);

WEBOGRAFIE

https://dexonline.ro/

https://dictionary.cambridge.org/dictionary/english/digital-age

https://www.britannica.com/technology/artificial-intelligence

https://www.igi-global.com/dictionary/digital-fabrication/53850

https://www.opendesk.cc/about/digital-fabrication

https://www.yourdictionary.com/digital-age

http://nicolasganz.com/?/projects/Iridescence-Print/

History of Automata

https://www.mechanical-toys.com/History%20page.htm

https://www.computerhistory.org/timeline/ai-robotics/

http://gramaziokohler.arch.ethz.ch/web/e/forschung/216.html

https://www.techopedia.com/definition/631/interoperability

https://www.cs.cmu.edu/~rapidproto/mechanisms/chpt4.html

https://www.archdaily.com/785602/5-ways-computational-design-will-change-the-way-you-work

http://futurearchitectureplatform.org/news/28/ai-architecture-intelligence/

https://www.archdaily.com/902978/i-dont-really-see-ai-as-a-threat-imdat-as-on-artificial-intelligence-in-architecture

https://www.archdaily.com/260612/winery-gantenbein-gramazio-kohler-bearth-deplazes-architekten

http://www.frac-centre.fr/_en/art-and-architecture-collection/gramazio-kohler/gantenbein-vineyard-facade-flash-317.html?authID=234&ensembleID=690

https://www.archdaily.com/260612/winery-gantenbein-gramazio-kohler-bearth-deplazes-architekten

DFAB HOUSE

http://www.dfab.ch/uncategorized/building-digitally-living-digitally/

https://www.digitaltrends.com/home/eth-switzerland-dfab-house/

http://gramaziokohler.arch.ethz.ch/web/e/forschung/209.html

https://www.volocopter.com/en/

https://www.volocopter.com/en/product/

https://www.fosterandpartners.com/projects/droneport/

https://eu-smartcities.eu/clusters/11/description

https://eu-smartcities.eu/news/new-eu-drone-regulation-what-future-can-we-expect-our-cities

https://www.urban-future.org/2019/01/23/bringing-urban-mobility-into-the-third-dimension/

SURSE IMAGINI

Coperta Fața-Spate

Ilustrație proprie + model linii de la <a href="https://www.freepik.com/free-photos-vectors/background">Background vector created by kotkoa – www.freepik.com</a>

Ilustratie capitolul 1 introducere

https://www.pngfind.com/mpng/owmiii_applications-of-artificial-intelligence-technology-artificial-intelligence-vector/

Ilustratie capitolul 2 istoric

https://www.freepik.com/free-vector/evolution-robots-isometric-design_4300552.htm

Ilustratie capitolul 3 Robotică

<a href="https://www.freepik.com/free-photos-vectors/line">Line vector created by macrovector – www.freepik.com</a>

Ilustratie capitolul 4 și inteligență artificială

<a href="https://www.freepik.com/free-photos-vectors/technology">Technology vector created by vectorpouch – www.freepik.com</a>

Ilustratie capitolul 5 studii de caz

<a href="https://www.freepik.com/free-photos-vectors/abstract">Abstract vector created by macrovector – www.freepik.com</a>

Ilustratie capitolul 6 Urbanism

<a href="https://www.freepik.com/free-photos-vectors/banner">Banner vector created by vectorpouch – www.freepik.com</a>

Ilustratie capitolul 7 Proiect

Ilustratie proprie proiect+drone <a href="https://www.freepik.com/free-photos-vectors/background">Background vector created by pikisuperstar – www.freepik.com</a>

Ilustratie capitolul 8 Concluzii

<a href="https://www.freepik.com/free-photos-vectors/icon">Icon vector created by rawpixel.com – www.freepik.com</a>

Ilustratie capitolul 9 Bibliografie

<a href="https://www.freepik.com/free-photos-vectors/book">Book vector created by freepik – www.freepik.com</a>

Imagini:

https://ykoren.engin.umich.edu/research/cnc/

https://en.wikipedia.org/wiki/File:Automates-Jaquet-Droz-p1030490.jpg

https://en.wikipedia.org/wiki/File:Capek_play.jpg

https://www.lwcurrey.com/pages/books/156815/karel-capek/r-u-r-rossums-universal-robots-a-fantastic-melodrama-translated-by-paul-selver

https://www.goodreads.com/author/show/16667.Isaac_Asimov

https://mashable.com/2016/02/10/kasparov-deep-blue/?europe=true

https://mashable.com/2016/02/10/kasparov-deep-blue/?europe=true

https://mashable.com/2016/02/10/kasparov-deep-blue/?europe=true

https://mashable.com/2016/02/10/kasparov-deep-blue/?europe=true

Automation in Construction Won’t Eliminate the Need for Humans in the Workforce

http://nicolasganz.com/?/projects/Iridescence-Print/

Diagramă realizată după https://www.cs.cmu.edu/~rapidproto/mechanisms/chpt4.html

Gramazio Fabio, Kohler Matthias, Picon Antoine, Roche François, Verebes Tom, Made By Robots. Challenging Architecture At A Larger Scale (John Wiley & Sons,Londra 2014).

brick: structural oscillations

Pike Loop by Gramazio & Kohler

https://rob-technologies.com/structural-oscillations

https://www.arch.ethz.ch/en/forschung/nationale-und-internationale-forschungsschwerpunkte/digitale-fabrikation–nfs-.html

http://www.fca-arch.com/insights/robots-automation-in-the-city-architecture-and-healthcare

Kirstin Petersen Radhika Nagpal Justin Werfel, „TERMES: An Autonomous Robotic System for Three-Dimensional Collective Construction”, în Robotics. Science and Systems VII de Hugh Durrant-Whyte, Nicholas Roy, and Pieter Abbeel (eds.), (The MI T Press Cambridge, MA 2012) pp. 257-264

Kirstin Petersen Radhika Nagpal Justin Werfel, „TERMES: An Autonomous Robotic System for Three-Dimensional Collective Construction”, în Robotics. Science and Systems VII de Hugh Durrant-Whyte, Nicholas Roy, and Pieter Abbeel (eds.), (The MI T Press Cambridge, MA 2012) pp. 257-264

Kirstin Petersen Radhika Nagpal Justin Werfel, „TERMES: An Autonomous Robotic System for Three-Dimensional Collective Construction”, în Robotics. Science and Systems VII de Hugh Durrant-Whyte, Nicholas Roy, and Pieter Abbeel (eds.), (The MI T Press Cambridge, MA 2012) pp. 257-264

Kirstin Petersen Radhika Nagpal Justin Werfel, „TERMES: An Autonomous Robotic System for Three-Dimensional Collective Construction”, în Robotics. Science and Systems VII de Hugh Durrant-Whyte, Nicholas Roy, and Pieter Abbeel (eds.), (The MI T Press Cambridge, MA 2012) pp. 257-264

https://towardsdatascience.com/the-advent-of-architectural-ai-706046960140

https://www.arch2o.com/case-study-computational-design-hangzhou-tennis-center/

http://karayunusemre.com/mies_portfolio/558-2/

http://futurearchitectureplatform.org/news/28/ai-architecture-intelligence/

http://futurearchitectureplatform.org/news/28/ai-architecture-intelligence/

https://towardsdatascience.com/the-advent-of-architectural-ai-706046960140

https://www.archdaily.com/260612/winery-gantenbein-gramazio-kohler-bearth-deplazes-architekten

https://www.archdaily.com/260612/winery-gantenbein-gramazio-kohler-bearth-deplazes-architekten

https://www.archdaily.com/260612/winery-gantenbein-gramazio-kohler-bearth-deplazes-architekten

http://digitalartarchive.siggraph.org/artwork/tobias-bonwetsch-gantenbein-vineyard-facade-flasch/

https://www.archdaily.com/260612/winery-gantenbein-gramazio-kohler-bearth-deplazes-architekten

DFAB HOUSE

https://www.researchgate.net/figure/Diagrammatic-representation-of-SDC-fabrication-setup_fig2_326714319

The Smart Slab

ETH Zurich robots use new digital construction technique to build timber structures

https://www.dwell.com/article/dfab-house-opens-in-switzerland-eth-zurich-6fe60aa6

https://www.dwell.com/article/dfab-house-opens-in-switzerland-eth-zurich-6fe60aa6

https://www.dwell.com/article/dfab-house-opens-in-switzerland-eth-zurich-6fe60aa6

Gramazio Fabio, Kohler Matthias, Picon Antoine, Roche François, Verebes Tom, Made By Robots. Challenging Architecture At A Larger Scale (John Wiley & Sons,Londra 2014)

Gramazio Fabio, Kohler Matthias, Picon Antoine, Roche François, Verebes Tom, Made By Robots. Challenging Architecture At A Larger Scale (John Wiley & Sons,Londra 2014)

Gramazio Fabio, Kohler Matthias, Picon Antoine, Roche François, Verebes Tom, Made By Robots. Challenging Architecture At A Larger Scale (John Wiley & Sons,Londra 2014)

Soulaf Abura, Giannis Nik, Mattia Santi, Maria Paula Velásquez, „ AUTOMATED ROBOTIC FABRICATION FOR TEMPORARY ARCHITECTURE: Rethinking Plastics”, Perkins+Will Research Journal/Vol 08.02 2016

Soulaf Abura, Giannis Nik, Mattia Santi, Maria Paula Velásquez, „ AUTOMATED ROBOTIC FABRICATION FOR TEMPORARY ARCHITECTURE: Rethinking Plastics”, Perkins+Will Research Journal/Vol 08.02 2016

Soulaf Abura, Giannis Nik, Mattia Santi, Maria Paula Velásquez, „ AUTOMATED ROBOTIC FABRICATION FOR TEMPORARY ARCHITECTURE: Rethinking Plastics”, Perkins+Will Research Journal/Vol 08.02 2016

Soulaf Abura, Giannis Nik, Mattia Santi, Maria Paula Velásquez, „ AUTOMATED ROBOTIC FABRICATION FOR TEMPORARY ARCHITECTURE: Rethinking Plastics”, Perkins+Will Research Journal/Vol 08.02 2016

Soulaf Abura, Giannis Nik, Mattia Santi, Maria Paula Velásquez, „ AUTOMATED ROBOTIC FABRICATION FOR TEMPORARY ARCHITECTURE: Rethinking Plastics”, Perkins+Will Research Journal/Vol 08.02 2016

Documentar Dezeen, „Elevation documentary: how drones will change cities” ,2018 https://www.youtube.com/watch?v=Z0osJnSWxt8

https://www.dailytonic.com/flight-assembled-architecture-installation-at-frac-by-gramazio-kohler-and-raffaello-d’andrea-in-collaboration-with-eth-zurich-ch/

https://www.dailytonic.com/flight-assembled-architecture-installation-at-frac-by-gramazio-kohler-and-raffaello-d’andrea-in-collaboration-with-eth-zurich-ch/

http://www.idsc.ethz.ch/research-dandrea/research-projects/archive/flying-machine-enabled-construction.html

https://economictimes.indiatimes.com/small-biz/startups/newsbuzz/an-intel-backed-startup-wants-to-become-the-uber-of-the-skies/articleshow/64488189.cms?from=mdr

<a href="https://www.freepik.com/free-photos-vectors/travel">Travel vector created by freepik – www.freepik.com</a> cu informații pentru hartă de pe https://www.unmannedairspace.info/urban-air-mobility/urban-air-mobility-takes-off-63-towns-cities-worldwide/

Ilustrație ©Alexandra Alina Pop

Schiță ©Alexandra Alina Pop