Paradigma robotică în arhitectura contemporană [309744]

Paradigma robotică în arhitectura contemporană

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.Roboti si 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]. În epoca mediului digitial, a [anonimizat]. [anonimizat]. [anonimizat] 3D, în special ustensile necesare procesului de fabricare digitală.

De aproape două decenii arhitectura este imaginată și gândită în coordonate noi: [anonimizat] a revoluționat modul de lucru al arhitectului. Marshal Mc Luhan în Galaxia Guttenberg (1962) era convins de faptul că ,,the medium is the messsage” – așadar mijloacele tehnologice nu sunt niciodată doar simple mijloace de producție , ci transformă chiar conținutul arhitecturii. 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.

Fig.1: ,,The medium is the messsage”. Sintagma a fost introdusă în cartea lui ,,Understanding Media: The Extensions of Man”, publicată în 1964

Astăzi arhitectul are puterea de a genera forme pe care nici nu și le-a imaginat anterior – asemenea mediului oniric, în care mintea necontrolată creează forme, culori, chipuri și întâmplări nemaiîntâlnite, ca rezultat al uniunii dintre date adunate în timpul existenței conștiente, programele de generare algoritmică au potențialul de a combina date precise și a le manipula într-un sistem metastazic. Este adevărat că o minte formală poate percepe formele într-un mod nativ, dar libertatea digitală poate conduce aceste exerciții de imaginație spre noi derivări.

Astăzi, în lumea reală și tactilă pe care o ocupăm cu visele noastre digitalul este pretutindeni, deopotrivă vizibil și disimulat, în spațiile, interspațiile și suprafețele cu care stabilim contacte. Suntem parte a acestei realități cu sau fără voia noastră, 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.” spun Cristian BLIDARIU și Zoran POPOVICI în Argument/ Digitalism. În locul CAD-ului (Computer Aided Design), astăzi vorbim de AAD (Algorithmic Aided Design) și întreaga categorie de instrumente digitale algoritmice aflate la dispoziția arhitectului care proiectează.

Se poate spune că mediul digital și instrumentarul robotic de exprimare a depășit existența sa de simplă unealtă de modelare sau –execuție/prezentare, devenind un partener de cercetarea arhitecturală (programul Dreamcatcher de la Autocad este un exemplu – poate autogenera forme independent). Întrebarea care se pune este în ce sens se dezvoltă arhitectura din niște simple exerciții formale? Iar dacă presupunem că se reușește transpunerea tuturor experimentelor din mediului digital în mediul fizic, contribuim oare în sensul cel mai sincer la îmbunătățirea arhitecturii? La îmbunătățirea societății? La îmbunătățirea noastră ca arhitecți?

Desigur, este imposibil de pledat pentru soluția mediului digital ca salvator al problemelor de mediu, sociale și urbane ale lui astăzi cu dimensiunea tuturor problemelor sale. Probabil, din perspectivă, într-o complexă retro-proiectare istorică, robotica și arhitectura digitală vor fi considerate ca un simplul stil al începutului de secol 21 în care roboții vor prelua cu legitimitatea anticipată deja, munca fizică, nesatisfăcătoare și repetitivă. Nu putem să nu admitem că astăzi realitate conține o serie de probleme, la abolirea căreia arhitectura digitală ar putea contribui.

De ce vorbim despre o schimbare de paradigmă?

Robotica și digitalul nu mai pot fi privite doar ca un pachet bazic de unelte, de facilitatori impersonali ai unei arhitecturi ce se dorește eficientă, ci trebuie să le gândim sub aspectul unei noi paradigme teoretice și de producție, capabile să modifice deopotrivă modalitățile de creație,execuție, dar și de citire a spațiului arhitectural.

Încă de acum două-trei decenii, vizionari ca Marcos Novac (1988)-cu lucrarea ,,Compoziții computaționale” , William Mitchell (1990)- ,, Logica arhitecturii”, Peter Eisenman în 1992 cu ,,Visions Unfolding” , John Fraser's (1995) cu studiul ,, Evolutionary Architecture” continuând cu textul lui Greg Lynn ,,Animate Form” (1999) și desigur mulți alții, au fost preocupați de utilizarea mecanismelor computaționale și robotice în cadrul generărilor arhitecturale. Așadar conturarea unei noi direcții nu este nicidecum intempestivă.

,,Paradigma este o construcție mentală larg acceptată, ce oferă unei comunități sau unei societăți pe perioadă îndelungată o bază pentru crearea unei identități de sine și astfel pentru rezolvarea unor probleme sau sarcini.” Autorul și teoreticianul sintagmei, Thomas Kuhn (în ,,Teoria revoluțiilor ștințifice”) argumentează că cercetarea științifică în disciplinele care au ajuns la un anumit stadiu de asimilare și maturitate a unor concepte nu mai este condusă doar de teorii și reguli metodologice generale, ci de experiențe împărtășite în comun, ce devin sunt încastrate în paradigme.

Faptul că paradigm se dorește a fi recunoscută este demonstrate și de numeroase simpozioane, expoziții și festivaluri de arhitectură, bienale care îmbrățișează și duc conceptual mai departe.

Fig.2 Fraze manifest din cadrul bienalei Hello, Robot. Design between Human and Machine,2017

Hello, Robot. Design between Human and Machine este o expoziție recentă (2017) itinerată la Muzeul MAK din Viena. Organizatorii își descriu dmersul în următorii termeni: ,,

Într-o anumită măsură, nemaiauzită și nevăzută, robotică condusă de ,,Digital Modernity” – a modificat deja în mod fundamental viața noastră de zi cu zi. Cu toate acestea, relația oamenilor cu noile tehnologii este adesea ambivalentă. Această expoziție cuprinzătoare despre oportunitățile și provocările legate de robotică își extinde domeniul de aplicare pentru a include și o serie de întrebări etice și politice care rezultă din aceste progrese tehnologice enorme.”

Desigur, nu există nicio îndoială că ne îndreptăm către un mediu mai inteligent, mai autonom, mai robotic decât cel pe care îl trăim astăzi, unde interferențele vor fi din ce în ce mai puțin perceptile. De altfel, o tehnologie care funcționează bine este cea care este cât mai invizibilă. În această ecuație designul și arhitectura au un rol esențial în crearea acestui nou mediu de viață, deoarece prin design decidem cum intercționăm cu obiectele și sistemele inteligente ce ne înconjoară.

Arhitectura se situează aici în primă linie a acestui dialog.

O discuție de amploarea unui ,,salt paradigmatic”.

Fig.3 În această cameră este prezentat robotul echipei MX3D care a imprimat 3D podul de peste canalul din Amsterdam.

Fig.4 (jos) Podul din Amsterdam in situ.

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 noi 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.

Un pas important a fos realizat la mijlocul anilor 2000 când arhitecții și profesorii Gramazio și Kohler au preluat conducerea unei echipe avansate de cercetare la ETH, Zurich, care a fost dedicată în mod special arhitecturii și digitalului în fabricare. Au fost primul laborator de fabricatie multifunctionala în arhitectura care a folosit un robot industrial încă din anul 2005, fiind urmată imediat 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 care și-au dorit mereu a: "… 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 exponențial. Această evoluție rapidă a promovat extinderea cunoștințelor în domeniu, încurajând săvanții și cercetătorii în vederea organizării de evenimente dedicate roboticii arhitecturale. Astfel numeroase conferințe de arhitectură au răspuns la această nevoie, precum Bienala, Rob| Arch, ce asigură asigură constant din 2012 nevoie de cunoastere și networking pe tema comună.

Între timp, roboții și-au asigurat treptat locul de instrumente de avangardă în școlile de arhitectură și centrele de cercetare. Din martie 2015, cincizeci și nouă de instituții din întreaga lume sunt indexate pe pagina Roboți în Arhitectură cu cel puțin un robot industrial instalat. Unele state dețin mai mult, cum ar fi SCI-Arc (Southern California Institute of Architecture), care și-a dotat laboratorul cu șase roboti. O hartă ilustrativă arată cum aceștia sunt situati pe cinci continente, din care Europa și S.U.A. găzduiesc astăzi cei mai multi.

Fig 5. Distributia geografică a robotilor de arhitectură astăzi conform unui studiu realizat de ,,Association for Robots in Architecture”

Homo Deus si scurta istorie a viitorului.

,, Homo Deus: A Brief History of Tomorrow” este o carte scrisă de autorul israelian Yuval Noah Harari, o carte în care găsim ipoteze despre cum ar putea evolua lumea în viitorul previzibil. Autorul susține că omenirea este separată de animale prin capacitatea de a crede în construcțiile intersubiective create de mintea umană și cărora le este dată forță prin credința colectivă. El avertizează că astăzi se conturează o nouă abordare, o nouă religie hrănită și fundamentată de evoluțiile tehnologice, care tind să devină în sine un sens .

Continuând întru câtva gândirea cibernetică vizionară a postmodernității timpurii, gândirea digitală a prezentului surprinde, în esență, întruparea cea mai avansată a zeului ,, deleuzian” în paralel cu a celui ,, Nietzscheian” unde ,,Gott ist tot” (Dumnezeu este mort). 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.” spun Cristian BLIDARIU, Zoran POPOVICI în Argument/Digitalism .

Arhitectura are în această ecuație o poziție beligerantă, tipică avangardelor prin propunerea unor „alt fel de spații”, declamând printr-un nou mod de lectură a lumii noua paradigmă, despre care am vorbit. Arhitecții au avut din totdeauna, de altfel, năzuința demiurgului.

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 în care se vor investi pe două paliere.

Pe primul palier vor fi însumate 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). Pe al doilea palier de dezvoltare a roboților se va pune accentul (cu ajutorul biologilor și sociologilor) în descifrarea emoțiilor, intuițiilor și dorințelor umane.

Exercițiul unei scurte istorii a viitorului arhitecturii este propus și de Daniel Brook prin volumul ,,A History Of Future Cities” ce invită cititorul la un tur formidabil prin patru "orașe instant" – St. Petersburg, Shanghai, Mumbai (fosta Bombay) și Dubai – pentru a explora trei secole de încercărilor curajoase ale lumii în curs de dezvoltare care se modernizează peste noapte. Cel mai important însă, cartea propune o întrebare centrală pentru viitorul unei societăți din ce în ce mai globalizate și interconectate: cum se pot dezvolta țările în curs de dezvoltare fără a-si aboli în totalitate caracteristicile locale unice? În aliți termeni, cum ne putem moderniza și a îmbrățișa viitorul fără a fără a renunța la individualitatea distinctă, iar pentru orașe, fără a deveni copii de vânătoare a modelelor Occidentului?

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-fiction ,,Runaround” în revista Astounding Science –Fiction unde a pomenit pentru prima dată de cele trei legi ale roboticii, pe care Mihaela Stănescu în articolul ,,Avem nevoie de un cod moral pentru roboți?” le citează astfel:

,,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 aproape 70de ani în urmă, problema unui cod moral a început să se pună cu acuitate abia în ultima perioadă, când o dezvoltare complexă a sistemelor dotate cu inteligență artificială a determinat conștientizarea faptul că, odată cu progresul, iese la iveală și o latură secundară: cea a modului în care vor acționa când vor deveni autonome. Lucrările relevante 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 responsabităților – 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.

Diverse texte arhitecturale scrise la sfârșitul secolului 20 au abordat aspectele menionate mai sus. 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 ,,First Things First” în care îi invita pe designeri să își dedice talentul nu doar companiilor corporatiste largi ci și problemelor sociale relvante. Despre etică vorbește și ,,IoT Design Manifesto 1.0”, o listă de 10 puncte care face referire la Internet of Things, iar 5 din cele 10 puncte enunțate fac referie la aspete de securitate și protecție a datelor utilizatorilor.

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 tehnice în completarea celor etice. O lucrare din 2014 a lui Nick Bostrom denumită ,,Superintelligence: Paths, Dangers, Strategies “ emite ipoteza unui sistem de Inteligență Artificială, suficient de capabil pentru a înțelege propria lui proiectare și ar putea să se re-structureze pentru a crea un sistem-urmaș mai inteligent și tot așa într-un feedback pozitiv. Autorul a elaborat următoarea schemă prin care propune o poziționare temporală.

Fig.6. Nick Bostrom și schema de prognoză a superinteligenței

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 valoroși și interesanți pentru domeniul creativ datorită caracterului lor multifuncțional, abilităților extinse de producție și, de asemenea, pentru posibilitatea de dezvoltare a diferite aplicații. În loc de mai multe mașini specializate sau echipe de meșteri, se poate utiliza un singur robot ce poate fi echipat cu o varietate largă de opțiuni. În acest fel, o comparație sintetică poate stipula că prin folosirea unei singure mașini echipată cu unelte diferite, nu ne îndepărtăm foarte mult de procesul tradițional de producție, unde mâna meșterului schimba uneltele în funcție de necesitate.

Meșteșugul, definit de DEX ca fiind ,, Ramură, disciplină (a științei, a artei); știință, artă, considerată ca disciplină. Stil (artistic). Pricepere, îndemânare, abilitate, talent. Artă, măiestrie; (rar) acțiune realizată cu pricepere, cu măiestrie” 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 artiști, arhitecți și designeri au pus în scenă redefinirea și actualizarea noțiunii de mestesug prin includerea celor mai moderne tehnici de design și fabricare, centrate în jurul valorii de unicitate și artă, care definesc în esență conceptul aflat în discuție.

Meșteșugul în epoca digitală. Pentru unii, meșteșugul evocă o puritate și distinctivitate a stilului. Pentru alții este o preferință pentru lucrarea manuală în defavoarea mașinii…o definiție care creează astfel un oximoron în raport cu o potențială perspectivă robotică. În alte accepâiuni acesta reamintește de arhitectura artizanală a locuințelor de la începutul secolului al XX-lea: acoperisuri, porți artizanale, zidării sau detalii de construcție bine executate.

Fig.7,8. Pavilionul La Voûte de LeFevre — Matter Design | Brandon Clifford & Wes McGee

Indiferent de înțelegerea intuitivă a termenului, trebuie sa admitem ca noțiunea de meșteșug evoluează. Din ce în ce mai mult, cunoașterea veche a meșteșugarilor, zidarilor și a altor tradiții este încorporată într-un proces de proiectare inteligentă, având la dispoziție modele geometrice informatice și roboți. Aceste noi mijloace de producție permit plasarea arhitecților alături de meșteșugari în centrul unei renașteri a culturii "maker" .

Gândirea la arta meșteșuglui oferă, de asemenea, o înțelegere diferită a locului arhitectului în lumea materială. Așa cum antropologul Tim Ingold a susținut în cartea ,,Making: Anthropology, Archaeology, Art and Architecture”, atunci când ne angajăm în a produce ceva, realizăm că existența noastră este parte a unui mediu cu activ materialitate activă. Arhitecții vin cu idei pentru ceea ce trebuie să facă cu materialele, dar acest lucru nu dictează forma pe care obectele o iau. Așa cum Ingold evidenția mai elocvent, "chiar dacă producătorul are o formă în minte, nu această formă creează lucrarea. Este angajamentul cu materialul care creează lucrarea ". Acesta este și cazul arhitecturii, unde materialele au un și ele poveste lor în realizarea clădirilor. În acest sens poate fi evidențiat faptul că robotulului îi lipsește interacțiunea cu materialul în vederea unei simbiotice colaborări.Robotul industrial va surclasa mereu mâna de lucru umană în criterii de eficiență, acuratețe, anduranță însă resursa creativității nu poate fi apropriată.

"Meșteșugul conține gândirea critică care ar putea despacheta starea actuală a arhitecturii" este părerea lui Catherine Rossi, care consideră că odată ce producția a devenit mainstream, goana după autenticitate se accelerează constant.

Într-o altă notă, o problemă ridicată de Ruskin în ,,Unto This Last” (1860), nu va putea fi însă rezolvată: unde este "afecțiunea pe care un om o datorează celuilalt" în edificarea de clădiri?

Fig. 9. Meștesug și materialitate

Fig. 10. Carol Bove, Carlo Scarpa la Museum Dhondt-Dhaenens

Noua estetică bio-mimetică facilitată de producția robotică

,,Utilizarea robotilor in arhitectură si design, deschide prospectul unei noi estetici si potentialități functionale care ar putea modifica definitiv proiectarea si cultura construcției 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 face rapel la robotică și la noile tehnologii emergente, iar fără computere, aceste moduri și forme complexe de structuri nu ar fi putut fi imitate. Prin urmare, utilizarea computerelor și a mijloacelor de producție a avansat modul de imitare și inspirație din natură în toată complexitatea ei.

Abordările biomimeticii în design sau ca proces de proiectare se încadrează în două categorii: Designul 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 și transcrierea acestuia în design, acordare ce se referă la Biologia influențează proiectarea (Bottom-Up)

Modalitățile de construcție și fabricație de de astăzi fac posibilă o viziune radical diferită asupra proiectării de arhitectură, în comparație cu metodele convenționale utilizate până acum. Precizia crescândă și procesul de automatizare a anumitor tehnologii de producție, precum roboții industriali sau producția CNC, au permis crearea unor sisteme de execuție cu un grad ridicat de performanță și abilitate de copiere a patternurilor definite prin design. Pe de altă parte însă, schimbările suferite de metodele de producție impun implicit și regândirea unor metode și paradigme de proiectare. În domeniul producției, performanța poate fi atinsă numai dacă metodele, constrângerile și potențialul sunt articulate cu claritate încă din etapa de proiectare, asumate și sunt incluse în aceasta, și nu după ce proiectarea s-a încheiat.

Figura 11 și 12(jos): ICD/ITKE Research Pavilion proiectat de University of Stutgart care a fost gandit după modelul biomimetic al erchinilor de mare și a dolarilor de nisip.Nu ar fi fost posibil fără producția robotică.

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.

Figura 13. Pavilionul de cercetare ICD/ITKE 2013-14

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 inspiratia din natură. Proiectul a fost planificat, proiectat 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 creat 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.

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 însă un sistem de susținere eficient. Cel mai mare element are un diametru de 2,6 metri și o greutate de 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 generală reacționează la condițiile specifice spațiului public din roximitateal clădirii universității unde acesta este poziționat, aflată în apropierea unui spațiu verde. Acest experiment demonstrează capacitatea de adaptabilitate morfologică a unui sistem prin generarea unor aranjamente spațiale complexe. ,,Pavilionul este o dovadă cum sinteza computerizată a unor principii 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.”

Echipele multidisciplinare în colaborare cu mijloacele de producție avansate au explorat câmpul calitățior spațiale ale arhitecturii temporare de tip pavilion. De altfel, datorită versatilității sale, acest program arhitectural este la baza demonstrațiilor ce insinuează cel mai des mijloacele de producție robotică în arhitectură.

Fig.14. Bratul robotic pregătește armarea unei pânze de beton

Capitolul 2

Utilizarea robotilor în arhitectură

UTILIZAREA ROBOȚILOR ÎN ARHITECTURĂ

După Thomas Christaller robotul poate fi definit ca ,,o mașină sonzo-motrică proiectată pentru a extinde acțiunile omului”. În ultimii ani, se poate observa un interes din ce în ce mai crescând al domeniilor creative pentru potențialul de utilizare al roboților industriali ca parteneri în procesul creativ și de producție. Roboții industriali sunt de interes pentru domeniul creativ datorită caracterului lor multifuncțional și de asemenea, pentru posibilitățile de dezvoltare a diferitelor aplicații care nu erau imaginabile și posibile până acum.

Prin integrarea principiilor de fabricațiee robotică 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 de cele mai multe ori aceea de a realiza o comunicare și un feedback continuu între intenția de proiect și logica de fabricație și execuție. Nu ar trebui să ne preocupe doar aspectul cum fabricăm lucrurile pe care le proiectăm, ci și cum putem găsi noi mijloace de concepție și materializare care să extindă domeniul creativ.

De ani de zile, roboții au fost angajați de către producătorii industriali, însă numai până de curând au fost considerați cu seriozitate de către arhitecți, încercările fiind timide precum cele ale celor de la Archigram cu studiile considerate utopice – "Waking City”. Astăzi, în continuă digitalizare, virtualizare și automatizare, relația dintre arhitecți și roboți pare să fie într-un raport inedit care nu a mai fost întâlnit până acum.

Imprimarea 3D și roboții reduc decalajul dintre stadiul de proiectare și cel de construcție. Dar presupunând că arhitecții trebuie să fie și cei care programează dronele 3D de imprimare, profesorul Robert Stuart-Smith London din cadrul Architectural Association (AA.DRL) vede arhitecțiiastăzi nu doar ca constructorii sau meșterii de odinioară, ci ca coderi experți stabilind noi parametri pentru ceea ce urmează să fie construit. Ideea prezintă asadar un arhitect nu ca autor al unei structuri, ci ca autor și cooronator al unui proces mai puternic.

Fig.15. Arhitectului de astăzi i se cere extinderea formației sale de bază cu cunoștințe din domenii conexe.

Categorii analizate:

Robotii zidari

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

Roboti si materiale inteligente

Structuri printate 3D

Robo-buildings (clădiri robot)

De ce contează roboții în arhitectură?

Gramazio și Kohler au descris deseori importanța roboticii în mai multe serie de publicații academice de-a lungul ultimilor ani. Ei văd roboții industriali ca un instrument pe care arhitecții ar trebui să îl aleagă în mod conștient, și să investească în deprinderea abilităților executie si personalizare a proiectelor lor ce pot genera forme diverse de exprimare. Ei susțin că, prin utilizarea de roboti în arhitectură, cultura de proiectare va "evolua atât în exprimare cât și în productivitate si capacitate". De asemenea aceștia consideră că va afecta treptat physis-ul arhitecturii până când arhitectura va reforma în cele din urma imaginea societății. Pe de altă parte ei văd arhitectura robotică ca o salvare a mirajului 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 construcția și materializarea ideilor lor .

Lucrarea va învestiga și o altă dimensiune a temei tehnologice digitale care ajută în definirea a ceea ce astăzi definim inteligentă artificială, temă intrisec legată de robotică. 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 au incorporat cu toții tehnologia în cercetările lor – incluzând cibernetica și inteligență artificială- lucrări ce au influențat practica digitală de la sfârșitul anilor 1980 și până acum. Alexander, cu mult înainte de 1977 a scris cartea A Pattern Language, în care a pledat pentru folosirea mijloacelor computaționale 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 prin insinuarea inteligenței artificiale arhitecții depășesc limitele arhitecturii și cum experimentele tehnologige depășesc limitele tehnologie.

Categorii de interferență

Roboții 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.Hr. Cladirile din caramidă au evoluat semnificativ in istorie prin inventii precum caramizil arse sau în combinații cu utilizarea betonului in Grecia și Imperiul Roman. Elementul uman- zidarii – au jucat un rol important în construirea capodoperelor din întreaga lume, nivelul zidăriilor cerut în vremurile antice nefiind foarte mult diferit de starea aceleiași profesii astăzi.

Fig.16. Brațul robotic poate opera cu cărămizi de caracteristici și dimensiuni diferite decât cele destinate oamenilor.

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. Astfel, dacă intenționăm să 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. Posibilotatea de efectuare a zidăriei mai rapid și mai precis aduce capabilități noi în construcții si face ca modul existent de operabilitate să devină mai eficient.

Voi prezenta un robot reprezentativ pentru această 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 locurilor de muncă în domeniul zidăriei din orașul Perth, în care disponibilitatea zidarilor a fost la un minim istoric.

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

Pentru început se creează un model 3D al unei structuri de clădire. A doua etapă calculează locația fiecărei cărămizi, utilizând și un program pentrru tăierea cărămizilor la dimensiunile cerute. Un laser de precizie mare menține precizia robotului și permite brațului robotului 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, există o secvență prin care 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. Adezivul este livrat sub presiune și aplicat automat cărămizilor de mâna robotică, extra-necesarul fiind eliminat de către oamenii asistenți care supervizează procesul. Brațul telescopic articulat se auto-corectează de 1000 de ori pe secundă și, în consecință, compensează vibrațiile.

Fig. 17, 18 (jos). Robotul Hadrian 105, utilizat în zidărie

Fig.19. Robotul Hadrian 105, utilizat în zidărie/ Fastbrick Robotics

În aceeași tipologie, un robot zidar numit SAM100 (Semi-Automated Mason) creat de firma Robotics din New York, 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.

Fig.20 Robotul SAM gestionează și aplicarea adezivului dintre cărămizi.

Perspectiva robotică permite ca în loc să încercăm să automatizăm procesele existente, ar putea pune problema inventării unor procese alternative care erau imposibile fără tehnologiile și robotica actuale. Roboții zidari nu își utilizăză la maximum capacitățile – pentru a așeza cărămizi este capabil și factorul uman- de aceea exemplele următoare vor arăta o dezvoltare a paradigmei într-un sens mult mai creativ.

La ETH Zurich, în cadrul un parteneriat arhitectural cu Gramazio & Kohler, (birou cunoscut mai ales pentru contribuția sa de pionerat în fabricarea digitală și construcția robotică), s-a experimentat cu un braț robot pentru a așeza cărămizile unui zid manifest . Autorii proiectului au descris intiativa în termenii de mai jos, facand trimitere desigur la discutia despre arhitectura, mestesug si producatia digitală.

Fig.21 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 – cărămida? Elevii au investigat această întrebare într-un atelier de patru săptămâni, proiectând zidurile de cărămidă pentru a fi fabricate și montate 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 despre dispunerea 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 specială și care a produs astfel o formă arhitectonică unică ".

Fig.22 The Programmed Wall, ETH Zurich, 2006, montarea peretelui.

Demersul duce discutia mai departe despre profesia de arhitect care va implica dimensiuni diferite a modului de percepție actual…și nu vor mai fi mestesugrari ci programatori de coduri – o discutie in esență despre viitorul profesiei.

Fig.23

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, într-o îmbinare a tehnologiei cu vernacularul.

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

Fig.24 ETH Zurich si arhitecții Fabio Gramazio si Matthias Kohler, Structură de lemn

Discuția despre ,,robotul zidar” a fost avansată până la încercarea de a dezvolta un prototip complex care să abordeze aspecte ce țin de toate etapele de construcție. Cercetătorii de la Universitatea ETH Zurich și-au propus să utilizeze roboți gigant și imprimante 3D pentru a construi "prima casă din lume care urmează să fie proiectată, planificată și construită utilizând procese predominant digitale". Casa DFAB pe care ei au conceput-o împreună cu studenții, va uni tehnologii de vârf – inclusiv imprimare 3D, robotică, fabricarea și construcția prefabricată în vederea edificării unei case asistată în întregime de mijloace robotice de producție.

"Spre deosebire de proiectele de construcții care utilizează doar o singură tehnologie digitală, cum ar fi casele tipărite 3D, casa DFAB aduce împreună o serie de tehnologii diverse de construcție digitală", a declarat profesorul ETH, Matthias Kohler, inițiatorul proiectului

Primul experiment a constat în programarea unui robot înalt de 6 metri, care va construi secțiuni din sârmă din oțel, ce vor avea un rol dual – va funcționa în același timp ca un cofraj cât și ca o armătură. Plasa astfel creată este apoi umpluta cu un amestec de beton special care ajută astfel la formarea unui perete portant, similar mijloacelor tradiționale de edificare.

Fig.25 Robotul țese și pregătește plasa de beton armat după care operează umplerea structurii cu beton.

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

Deși roboții cu braț sunt în prezent cea mai răspândită, cunoscută și populară prezență în arhitectură, arhitecții și designerii nu au fost intimidați în a folosi și alte strategii robotice pentru design și execuție, uneori mai neașteptate și radicale. Gramazio & Kohler, în colaborare cu Raffaello d'Andrea, au reunit recent o expoziție intitulată ,,Arhitectura asamblată în zbor", unde au prezentat o serie de proiecte desfășurate în Orléans, Franța, în care roboți mici cu sistem elicopter au asamblat un turn de 6 m înălțime și 3,5 m lățime din 1500 de blocuri de spumă de polistiren.

Fig.26 Robotul dronă preia

cărămida și o poziționează

conform unor trasee

coordonate predefinite.

Roboti si materiale inteligente

IAAC (Institutul de Arhitectură Avansată din Catalonia) a dezvoltat în studiile lor privind materiale de construcție inteligente o serie de materiale și sisteme avansate cu caracteristici de ventilație pasivă. Permițând în acest fel locuințelor să reducă temperaturile interioare cu până la 5 grade. Economisindu-se astfel consumul de energie electrică cauzat de aerul condiționat tradițional, materialele intră în categoria elementelor sustenabile de construcție. Sistemele sunt fabricate din materiale cu durată extinsă de viață, care pe termen lung sunt considerate a reduce costurile de întreținere. Ele pot fi utilizate ca tehnologii alternative de construcție, ce pot implica uneori costuri reduse mai reduse decât alte sisteme de energie pasivă.

Fig. 27 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 ajutând la reglarea temperaturii și la crearea microclimatului durabil. 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. 28 Hydroceramic (,,Hidroceramica”)

Spre deosebire de „Hidroceramica”, invențiile corespondente ca „Hidromembrană” și „Pielea Respirantă” se bazează pe compuși cu membrane fine și țesături inteligente speciale pentru clădiri, care acționează ca o a doua piele "respiratorie" pentru construcții, având capacitatea de a autoregla indicele de confort termic, umiditatea și climatul spațiilor interioare.

Fiecare dintre sistemele enunțate 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.

Categoria de experimente din portofoliul IAAC este foarte larg, instituția proiectânt, de asemenea, mai multe alternative care se concentrează robotica direcționată în noua "arhitectură bioclimatică". Morphluid sau Soft Robotics (SORO) sunt create ca sisteme pasive de umbrire adaptate în "acoperișuri vii" care au rolul de a regla printr-o combinație de sistem tehnologic și materialite inteligentă cantitatea de lumină și căldură care intră în spații.

Fig. 29 Soft Robotics (SoRo)

Soft Robotics este un dispozitiv de umbrire diafan, robotizat și foto-sensibil care adaptează microclimatul prin controlul luminii solare, avantajând ventilația, temperatura prin umidificarea atmosferei. Acest prototip robotic adoptă diferite dimensiuni și forme. Conceptul de la care a fost dezvoltat face rapel la tipologia de funcționare a "floarii-soarelui" – o floarea- soarelui artificială care umbrește în momentul în care elementul său lichid integrat este evaporat de căldura soarelui.

Fig.30 Materialul hidromembrană reacționează în funcție de variațiile de temperatură.

2.2.d. Arhitectura și structuri printate 3D

În timp ce printarea 3D pe scară largă în domeniul arhitecturii continuă să fie încă o zonă deschisă cercetării atât pentru mediul academic cât și industrial, compania XtreeE din Franța are deja în portofoliu proiecte printate 3D încă din 2015. Ultimul lor proiect este o structură de suport în formă stucturală organică, pentru un loc de joacă a unei institutii preșcolare din în Aix -en-Provence.

Fig.31 Suportul de 4 metri înălțime proiectat de arhitectul Marc Daliberd, timp de printare 15h si 30 de minute.

Pentru a crea structura, XtreeE a programat bratul unui robot industrial pentru extrudarea unui amestec special de beton ce va forma stratul de suport exterior al structurii organice, matrița. Matrița goală a fost apoi umplută cu beton LafargeHolcim și a fost finisată cu atenție pentru a elimina aspectul fiecărui strat imprimat, forma definită in poyitiv de aceasta făcând trimitere la rădăcinile răsucite ale unui copac. Structura a fost tipărită secvențial și divizată în segmente în studioul XtreeE și apoi asamblată la fața locului. Numai procesul de imprimare a durat peste 15 ore – dar,se consideră că odată ce programul de tipărire este scris, acesta ar putea fi folosit teoretic pentru a produce un număr mare de exemplare, cu mai puțină forță de muncă umană decât metodele tradiționale, în care fiecare element trebuie abordat de la început în mod distinct.

Fig.31 Printarea anvelopei-matriței in care va fi turnat betonul ce va defini coloana

Dacă acest proces este în negativ, nu putem să nu reliefăm și practici care lucrează printarea 3D în pozitiv. O tehnică inovativă a fabricației aditive folosește care folosește materiale plastice pentru printare și a fost dezvoltată în proiectul ,, Mataerial” al Institutul de Arhitectură Avansată din Catalunia, proiect coordonat de biroul de design olandez Joris Laarman Studio.

Fig.32 Robotul MX3D

Sistemul de fabricație poartă denumirea de MX3D iar spre deosebire de un printer 3D normal nu are nevoie de o bază orizontală sau plată ci poate printa în aer, un sistem de răcire întărind compoziția de material instant.

Când ne gândim la tipărirea 3D pe scără mare-respectiv o potențială casă- 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? Dar ce se întâmplă dacă dorim să imprimăm la o scară și mare, pentru un pod ca Golden Gate spre exemplu? A existat un răspuns oferit în această direcție de către compania chineză WinSun ce a demonstrat că este posibilă imprimarea 3D a plăcilor imense de beton într-o imprimantă gigantică.

Contour Crafting este un alt start-up care își propune printarea casei în întregime, dezvoltat de inginerul iranian Dr. Behrokh Khosenevis în cadrul Universității Southern California , proiectul fiind pioner în fabricația aditivă.

Fig.33.Materialele folosite pot fi beton, gips sau lut iar tehnologia permite printarea de forme libere.

Pentru structuri de dimensiuni mult mai mari procedeele enunțate nu mai sunt însă posibile. Saša Jokić și o echipă de cercetare, tot de la IAAC, au dezvoltat o soluție conceptuală care permite să imprimarea unor clădiri de aproape orice dimensiune. Conceptul este numit "Minibuilders". Acesta se referă la un grup de mini-roboți care efectuează fiecare o sarcină prgramată-specifică. Primul robot stratifică de exemplu o amprentă sau fundație de 15 cm în timp ce un al doilea și al treilea robot se ocupăde tipărirea restului clădirii urcând peste structurile pe care le-au imprimat deja. Acest procedeu este posibil numai folosind materiale speciale cu adezivi, care permit ca straturile imprimate sa fie suficient de solide pentru a susține un cap de imprimare robotizat.

Fig.34. Minibuilders: IAAC. Cercetători: Sasa Jokic, Petr Novikov, Shihui Jin, Dori Sadan, Stuart Maggs, Cristina Nan.

Roboții mici, printând structuri de scale mare deschid o altă categorie de inovare în industria construcțiilor. Această metodologie de producție și de construcție are avantajul că nu trebuie să fie scalabilă. În acest sens, pentru a crea o casă spre exemplu, sau un pod, apelând la mijloacele robotice de construcție actuală, aparatul necesară trebuie să fie cel puțin la fel de mare ca și produsul edificat în sine.

Sistemul de printare se referă la o familie de trei roboți, fiecare robot legat de senzori și un sistem local și global de poziționare. Acestea alimentează date live într-un software dedicat care permite controlul coordonat al mișcăriilor și depunerii materialului de printare-beton.

Primul robot, care este cel de bază, stabilește primele zece straturi de material pentru a crea o amprentă de fundație care este controlată dr senzorii montați în interiorul robotului ce controlează direcția, urmând o cale predefinită din proiectare.

În continuare, pentru a edifica pereții principali ai structurii finale, al doilea robot, Robotul Grip, se atașează amprentei fundației. Cele patru role cu care este dotat și îi conferă mobilitatea, se fixează pe marginea superioară a structurii, permițându-i să se deplaseze de-a lungul materialului tipărit anterior, operând la rândul său depunerea a mai multe straturi. Trebuie precizat că încălzitoarele integrate în structura robotului măresc temperatura aerului local unde este turnată pasta, pentru a grăbi procesul de întărire. Robotul urmează o cale predefinită, dar își poate ajusta calea de asemenea în vederea corectării erorilor apărute în cadrul procesului de imprimare. Datele derivate din analiza structurală edificată până în acel moment sunt apoi traduse în căi și trasee pentru cel de-al treilea și ultimul robot care este robotul de vid. Acest robot se atașează la suprafața structurii tipărite anterior, și se deplasează liber peste prima coajă depunând material pe suprafața carcasei, odată pentru a îmbunătăți proprietățile sale structurale și apoi pentru a oferi un finisaj neted. Această sarcină poate fi realizată fie de un singur mini-robot sau de un grup de mini- roboți care lucrează în coordonare.

Fig. 35 Mini-robotul se deplasează liber pe structură cu două capuri de uscare a materialului.

Fig. 36. Mini-roboții se plimbă liber pe structură alimentați de un software care procesează informația în timp real.

Robo-buildings (CLĂDIRI ROBOT)

Robo-buildings se referă la sisteme de fațadă robotizate. Stephen A. Gage și Will Thorne au explorat potențialul robotizării în fațadele automatizate ale clădirilor. Într-un articol în revista Technoetic Arts din 2016, ei au explicat ceea ce ei numesc "maimuțe de margine" – edge monkeys , un sistem integrat de mici roboți care să reglementeze autonom fațadele clădirilor, inclusiv utilizarea energiei și condițiile interioare, verificând termostatele, închizând ferestrele, ajustând jaluzelele și indicii de confort termic etc. Sistemul de fațadă ar comunica direct cu utilizatorii clădirilor.

Fig.37 Alegorie, clădire-robot după ilustratorul Doofenshmirtz

Fig.38 Sisteme robotice de fațadă

Acesta este un sistem tipic BMS (Building Management System) ce este în esență ierarhic; partea de jos a ierarhiei este definită de locul în care noi, ca oameni, trăim, muncim și care creează datele de imput ale sistemului. Sistemul de management comută luminile, controleaz fluxul de aer, temperatura și umiditatea – sau chiar și mirosul aerului

După autorii proiectului, clădirile seamănă cu ecosistemele naturale, unde obiectele și oamenii trebuie să interacționeaze în ritmuri complexe în funcție de orele din zi, să primească feedback-uri reciproce, să gestioneze împreună condițiile climatice, în definitiv să comunice.

3.TERITORII EMERGENTE

3.1. ”Internet of things”

Internet of Things (sau pe scurt IoT, traducere din limba engleză – Internetul Obiectelor) face referire la utilizarea Internetului în scopul de a conecta între ele diferite dispozitive, servicii și sisteme automate, formând un internet al obiectelor, o rețea de comunicare a acestora. Fiind o interconexiune între oameni și obiecte, rezultă un schimb de cunoștințe și informații care îmbogățește experiența arhitecturală a omului. Internet of Things(IoT) definește așadar interacțiunile dintre dispozitive inteligente, servicii și sisteme, interconectate prin Internetul actual dar dincolo de ceea ce cunoaștem astăzi ca machine-to-machine communication (M2M). IoT include o arie largă de protocoluri, care trebuie să reglementeze raportul omului cu tehnologia. .

Obiectele pe care noi le folosim în viața de zi cu zi, odată conectate între ele prin internet, oferă pot fi acționate de la depărtare de către utilizatorii acestora. În cazul în care nu este foarte clară utilitatea practică a acestui concept IoT, vom încerca să ne imaginăm cum arată timpul petrecut într-o locuință ale cărei elemente sunt interconectate.

Odată ajuns în fața ușii, utilizatorii clădirii vor putea debloca accesul în locuință printr-o simplă atingere a unui smartphone ce este mereu conectat la internet și oferă informații în timp real. Pășind în interior, locuința va aprinde lumina automat, precum și televizorul pe canalul favorit sau aparatele electrocasnice.Temperatura va putea fi controlată tot prin interediul telefonului… în orice caz un simplu scenariu al locuinței inteligentă.

Studiile unei companii de consultanță (Gartner) vor sădovedească că până în 2020, vor fi peste 26 de miliarde de dispozitive Internet of things, 83% dintre experții în tehnologie considerând că Internet of Things crește în acoperire și eficiență până în 2025.

Orașele inteligente

Potențialul de dezvoltare a Orașelor Inteligente (“Smart Cities”) a crescut exponențial în ultimii ani, în esență odată cu dezvoltarea Internet of Things (IoT), Big Data și Cloud. Noțiunea fiind foarte complexă, nu există încă o definiție universal acceptată a termenului de “Oraș Inteligent”, însă în scurte cuvinte, acest concept face referire la încadrarea unor soluții IT în partea de infrastructură a așezărilor urbane. În acest fel, se urmărește îmbunătățirea calității și performanței serviciilor oferite (ce țin de alimentarea cu energie electrică, transport, utilități) prin reducerea costurilor aferente și astfel, creșterea nivelului de trai al populației. Pe scurt, prin intermediul acestor smart-cities, vor putea fi preconizate nevoile viitoare ale locuitorilor, gestionate eventualele situații de criză fiind un aparat util în planificarea urbană.

Barcelona a fost considerat primul oraș inteligent din lume, într-un stadiu intermediar,pentru că aici sunt măsurate nivelul de aglomerație din trafic, poluarea aerului, iar condițiile meteo sunt monitorizate permanent iar trimise utiliyatorilor din sistemul Internet of Things. Un alt exemplu, San Francisco deține mai multe clădiri cu certificări LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) decât se află pe întregul teritoriu al SUA, coroborate și cu alte tehnologii precum cele care permite identificarea locurile de parcare disponibile pentru cetățeni. În România Alba Iulia și-a propus să fie orașul pioner al acestui concept.

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 fiind în cele din urmă produsul inteligentei omului. Tehnologia transforma totul în jurul nostru și potențează inteligența ca o reactie in lanț.

A patra revoluție industrială –așa cum este considerată de către futurologi- va afecta profund toate elementele societăților și economiilor contemporane. Conceptul de "învățare profundă", – deep learning – esențial în progresul Inteligenței Artificiale, va transfigura cu siguranță într-un profund domeniul arhitecturii. Ca arie de studiu încă se mai negociază clasificarea acestuia între știință și tehnică.

Ca industrie, Inteligența Artificială este în creștere cu o rată exponențială, acum înțeleasă a fi estimată în valoare de 70 miliarde dolari la nivel mondial până în 2020 . 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.

Fig.40. AI Mind Map

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.

Fig.41. Analiza sitului folosind aplicația dotată cu I.A – depthmapX

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.

Fig.42. Programul Dreacatcher de la Autodesk a generat automat soluții pentru o piesă de nmobilier în funcție de input-urile oferite

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.”

Fig.43. Deep Blue în jocul de sah cu Garry Kasparov

În concluzie…

În 1997, supercomputerul Deep Blue care l-a învins în pe campionul mondial la șah, Garry Kasparov. S-a considerat că Deep Blue a câștigat prin forță brută întrucât pentru fiecare mutare el considera răspunsurile posibile ale lui Kasparov, propriile sale reacții la răspunsurile sale și tot așa în continuare fiind cu peste șapte pași în avans. Având o funcție de calculare rapidă ce putere i-a permis să evalueze 200 milioane de poziții într-o secundă, supercomputerul Deep Blue a reușit să îl bată pe cel mai bun șahist din lume prin puterea lui brută de calcul. Deși l-a bătut pe campionul lumii la șah, computerul Deep Blue nu are însă capacitatea de a juca table, sau abilități în a conduce o mașină sau a iniția ceva pe cont propriu.

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

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, concluzionând că ,,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.”

Autorul propune trei criterii pentru a identifica un eveniment tip Lebădă Neagră:

Evenimentul este o excepție (outlier), aflat în totalitate în afara sferei așteptărilor obișnuite, și nici o indicație din trecut nu poate indica învreo manieră posibilitatea producerii acestui eveniment.

Evenimentul are la un oment dat un impact disproporționat de mare la scară globală/planetară.

Evenimentul este de neprevăzut dar, după producerea lui, are loc o schimbare bruscă de percepție, ca și cum ar fi natural, anticipat și ar fi putut fi prevăzut. Adică, datele de indicație relevante ar fi fost disponibile spre interpretare, dar nu au fost considerate ca premonitorii.

Tripleta raritate, impact extrem și predictibilitate retrospectivă (dar nu și perspectivă) stă la baza teoriei lui Taleb. Există un număr mic de Lebede Negre care pot eplica aproape totul în universul nostru de astăzi, de la succesul unor idei revoluționare, a unor ideoogii, religii, până la dinamica unor evenimente istorice, științifice, financiare, sau tehnologice.

În categoria exemplelor de tip Lebădp Neagră ot fi încadrate : atacurile de la 11 septembrie 2001, inventarea tiparului, prăbușirea comunismului, Internetul, emergența Facebook-ului, crizele financiare, ,catastrofele de la Cernobîl, Ungaria sau Fukushima Daiichi, încălyirea globală ș.a.

Am putea susține astfel ideea că robotica și Inteligența artificială sunt noua Lebădă Neagră a secolului al XXI-lea, o revoluție tehnologică(sau o schimbare de paradigmă) ale cărei efecte asupra viitorului sunt imposibil de estimat, disproporționate de mari și cu consecințe imprevizibile în viitor.

CONCLUZIILE STUDIULUI:

1. Noile descoperiri în automatizare, robotică și inteligență artificială și în construcții sau materiale inteligente încep a deveni prezente în jurul nostru cu o aparență impresionantă . Chiar dacă o parte dintre tehnicile de construcție robotizate care au fost 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. 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. Roboții trebuie în același timp să fie echipați și 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.

3. 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).

4. 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.

5. 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.

6. 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. Teoretic, dronele nu au nevoie de transport special pentru că se pot mișca ușor în interiorul și între șantierele de construcții. Cu toate acestea, astăzi, astăzi dronele au un rol limitat, fiind cele mai potrivite pentru monitorizarea aplicațiilor analitice, cum ar fi cartografierile aeriene pe teren, imagistică și analiză de date.

7. 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.

Dacă civilizația actuală este produsul inteligenței și ingenuității umane de-a lungul a mii de ani , secolul al 21-lea va fi martorul unei influențe noi, din partea inteligenței non-umane. Este estențial însă ca în această ecuație oamenii și mașinile să aibă un set de valori comune, aliniate și echilibrate deontologic. De aceea,trebuie depuse mai multe eforturi în programarea scopurilor, valorilor și codurilor etice ce vor fi incorporate în viitoarele mașini inteligente…pentru că odată rezolvate dilemele etice, secolul al 21-lea se va putea numi unul al roboticii și inteligenței artificiale.

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

Yuval Noah Harari , Homo Deus. A Brief History of Tomorrow, The Harvill Press, 2016

Ardavan Bidgoli, Towards An Integrated Design-Making Approach In Architectural Robotics, The Pennsylvania State University, The Graduate School,College of Arts and Architecture,2016

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.

Tim Ingold, Making: Anthropology, Archaeology, Art and Architecture, Routlege 2013

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.

Nassim Nicholas Taleb, Lebada neagra. Impactul foarte putin probabilului, 2008, Curtea Veche

Articol: Fabio Gramazio,Matthias Kohler,Jan Willmann , Authoring Robotic Processes, 16 April 2014

Michael Hensel, Achim Menges , Emergent Technologies and Design: Towards a Biological Paradigm for Architecture, 2010, Routledge

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

https://windowsinsider.ro/365/ce-este-si-la-ce-serveste-iot-internet-things/

http://digitalism.arhitectura-1906.ro/2015/11/10/icd-itke-research-pavilion-2013-14/

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ad.1751/abstract

http://www.xtreee.eu/post-in-aix-en-provence/

http://contourcrafting.com/building-construction/

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