stringtranslate.com

Генеративный дизайн

Схема генеративного дизайна как итерационного процесса
Samba — предмет мебели, созданный Гуто Рекеной с помощью генеративного дизайна

Генеративный дизайн — это итеративный процесс проектирования , который использует программное обеспечение для генерации выходных данных , которые соответствуют набору ограничений, итеративно корректируемых дизайнером. Будь то человек, тестовая программа или искусственный интеллект , дизайнер алгоритмически или вручную уточняет допустимую область входных и выходных данных программы с каждой итерацией, чтобы удовлетворить меняющиеся требования к дизайну. [1] Используя вычислительную мощность для оценки большего количества перестановок дизайна , чем может сделать человек в одиночку, этот процесс способен создать оптимальный дизайн, который имитирует эволюционный подход природы к дизайну посредством генетической изменчивости и отбора . [ необходима ссылка ] Выходными данными могут быть изображения, звуки, архитектурные модели , анимация и многое другое. Таким образом, это быстрый метод исследования возможностей дизайна, который используется в различных областях дизайна, таких как искусство , архитектура , коммуникационный дизайн и дизайн продукта . [2]

Генеративный дизайн стал более важным, в основном из-за новых сред программирования или возможностей написания сценариев, которые сделали реализацию своих идей относительно простой даже для дизайнеров с небольшим опытом программирования. [3] Кроме того, этот процесс может создавать решения для существенно сложных проблем, которые в противном случае были бы ресурсоемкими с альтернативным подходом, что делает его более привлекательным вариантом для проблем с большим или неизвестным набором решений. [4] Он также облегчается инструментами в коммерчески доступных пакетах САПР . [5] Не только инструменты реализации стали более доступными, но и инструменты, использующие генеративный дизайн в качестве основы. [6]

Генеративный дизайн в архитектуре

Генеративный дизайн в архитектуре — это итеративный процесс проектирования, который позволяет архитекторам исследовать более широкое пространство решений с большей возможностью и креативностью . [7] Архитектурный дизайн долгое время считался зловещей проблемой . [8] По сравнению с традиционным подходом к проектированию сверху вниз, генеративный дизайн может эффективно решать проблемы проектирования, используя парадигму снизу вверх, которая использует параметрически определенные правила для генерации сложных решений. Затем само решение превращается в хорошее, если не оптимальное, решение. [9] Преимущество использования генеративного дизайна в качестве инструмента проектирования заключается в том, что он не создает фиксированные геометрии, а берет набор правил проектирования, которые могут генерировать бесконечный набор возможных решений проектирования. Сгенерированные решения проектирования могут быть более чувствительными, отзывчивыми и адаптивными к проблеме.

Генеративный дизайн включает в себя определение правил и анализ результатов, которые интегрированы с процессом проектирования. [10] Определяя параметры и правила, генеративный подход способен обеспечить оптимизированное решение как для структурной устойчивости, так и для эстетики. Возможные алгоритмы проектирования включают клеточные автоматы , грамматику форм , генетический алгоритм , пространственный синтаксис и, совсем недавно, искусственную нейронную сеть . Из-за высокой сложности генерируемого решения, вычислительные инструменты на основе правил , такие как метод конечных элементов и оптимизация топологии , более предпочтительны для оценки и оптимизации генерируемого решения. [11] Итеративный процесс, предоставляемый компьютерным программным обеспечением, позволяет использовать метод проб и ошибок в проектировании и вовлекает архитекторов в процесс оптимизации .

Исторические прецеденты включают в себя Саграда Фамилия Антонио Гауди , в котором использовались геометрические формы, основанные на правилах, для структур [12] и Монреальскую биосферу Бакминстера Фуллера , где разрабатываются правила для создания отдельных компонентов, а не конечный продукт. [13]

Более поздние примеры генеративного дизайна включают здание Большого суда королевы Елизаветы II компании Foster and Partners , где мозаичная стеклянная крыша была спроектирована с использованием геометрической схемы для определения иерархических отношений, а затем сгенерированное решение было оптимизировано на основе геометрических и структурных требований. [14]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Мейнтьес, Кит. ""Генеративный дизайн" – что это? - CIMdata" . Получено 15 июня 2018 г.
  2. ^ ENGINEERING.com. "Генеративный дизайн: путь к производству". www.engineering.com . Получено 05.12.2019 .
  3. ^ Шваб, Кэтрин (16 апреля 2019 г.). «Это первый коммерческий стул, созданный с использованием генеративного дизайна». Fast Company . Получено 13 августа 2019 г.
  4. ^ Прасанта, Раджамони, Шанкар А. Розенблум, Пол С.; Вагнер, Крис Бозе (2014-09-04). Композиционное проектирование на основе моделей: генеративный подход к концептуальному проектированию физических систем . Университет Южной Калифорнии. OCLC  1003551283.{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  5. ^ Барбьери, Лорис; Муццупаппа, Маурицио (2022). «Подходы к проектированию с учетом производительности на основе инструментов генеративного проектирования и оптимизации топологии: сравнительное исследование». Прикладные науки . 12 (4): 2106. doi : 10.3390/app12042106 .
  6. ^ Андерсон, Фрейзер; Гроссман, Тови; Фицморис, Джордж (2017-10-20). Схемы действия триггера: использование генеративного проектирования для предоставления новичкам возможности проектировать и создавать схемы . ACM. стр. 331–342. doi :10.1145/3126594.3126637. ISBN 9781450349819. S2CID  10091635.
  7. ^ Криш, Сивам (2011). «Практический метод генеративного дизайна». Computer-Aided Design . 43 (1): 88–100. doi :10.1016/j.cad.2010.09.009.
  8. ^ Риттель, Хорст В. Дж.; Веббер, Мелвин М. (1973). «Дилеммы в общей теории планирования» (PDF) . Политические науки . 4 (2): 155–169. doi :10.1007/bf01405730. S2CID  18634229. Архивировано из оригинала (PDF) 30 сентября 2007 г.
  9. ^ Митчелл, Мелани; Тейлор, Чарльз Э. (1999). «Эволюционные вычисления: обзор». Annual Review of Ecology and Systematics . 30 (1): 593–616. doi :10.1146/annurev.ecolsys.30.1.593.
  10. ^ Ши, Кристина ; Айш, Роберт; Гуртовая, Марина (2005). «На пути к интегрированным инструментам генеративного проектирования, ориентированным на производительность». Автоматизация в строительстве . 14 (2): 253–264. doi :10.1016/j.autcon.2004.07.002.
  11. ^ Дапогни, Чарльз; Фор, Алексис; Михайлидис, Георгиос; Аллер, Грегуар; Кувела, Агнес; Эстевес, Рафаэль (2017). «Геометрические ограничения для оптимизации формы и топологии в архитектурном проектировании» (PDF) . Вычислительная механика . 59 (6): 933–965. Bibcode : 2017CompM..59..933D. doi : 10.1007/s00466-017-1383-6. S2CID  41570887.
  12. ^ Эрнандес, Карлос Роберто Барриос (2006). «Думаем о параметрическом дизайне: представляем параметрического Гауди». Design Studies . 27 (3): 309–324. doi :10.1016/j.destud.2005.11.006.
  13. ^ Эдмондсон, Эми С. (2012). «Структура и целостность модели». Объяснение Фуллера: синергетическая геометрия Р. Бакминстера Фуллера (PDF) . Springer Science & Business Media. стр. 54–60. doi :10.1007/978-1-4684-7485-5. ISBN 978-0-8176-3338-7.
  14. ^ Уильямс, Крис Дж. К. (2001). Берри, Марк; Датта, Сэмбит; Доусон, Энтони; Ролло, Джон (ред.). Аналитическое и численное определение геометрии крыши Большого суда Британского музея (PDF) . Труды по математике и дизайну 2001: третья международная конференция. Том 200. Джилонг, Виктория, Австралия: Университет Дикина. С. 434–440. ISBN 0-7300-2526-8.

Дальнейшее чтение