Kdy bude architektura chytřejší?

Text Petr Vaněk, Jaroslav Hulín

ARCHITEKTURA A STAVEBNICTVÍ

Kdy bude

architektura chytřejší?

Až bude parametrická, mohla by znít jedna z odpovědí. Objasňovat výhody parametrického navrhování strojním inženýrům či průmyslovým designérům asi není nutné. V architektuře princip parametrického navrhování však není rozhodně zažitým pojmem.

Z

vláště musíme-li přijmout fakt, že co se týče technologické úrovně navrhování i realizace, není architektura ani stavebnictví v tomto směru na špičce technologického pokroku. Architekti a projektanti jsou dnes spíše konzervativními uživateli v současnosti všeobecně užívaných CAD nástrojů, kde stále ještě převládá rýsování 2D dokumentace nad projektováním na principu virtuální budovy, nebo chcete-li jinak, informačního modelu budovy.

Další generace CAD řešení?

Současná situace vypadá tak, že architekti i inženýři pozvolna zahazují „digitální rýsovací

prkna“ a začínají pomalu přemýšlet a tvořit na základě principu virtuální budovy. Přecházejí tedy z první generace CAD na tu druhou. Pro progresivnější z nich však nastupuje generace třetí, která by jim měla umožnit navrhovat na principech parametrického designu.

Parametričnost je vlastnost, která je již v CAD systémech současné generace použita. Parametričnost má však sama různé stupně inteligence.

Takovému parametrickému oknu můžete měnit rozměry, počet poutců nebo stanovit, zda bude mít pevné zasklení či zda bude možné otvírat křídla v různém poměru. V tomto duchu je již takový knihovní prvek předefinováním parametrů měnitelný a sám o sobě parametrický. Co už

Ukázka práce Achima Mengese, který působí jako pedagog a člen skupiny Emergent Technologies na londýnské „AA“ (Architectural Association School of Architecture). Tato prestižní škola sleduje nejen nejnovější trendy v oblasti digitálních technologií ovlivňujících vývoj architektury, ale také se aktivně podílí na výzkumu v této oblasti

3 /2 0 0 6

COMPUTER DESIGN

51

ARCHITEKTURA A STAVEBNICTVÍ Oblast parametrického navrhování je jedním z předmětů výzkumu. S problematikou parametrického navrhování se tak mohou setkat studenti jak na londýnské „AA“ (Architectural Association School of Architecture), tak třeba v USA na MIT (Massachusetts Institute of Technology).

…a v praxi Snahu o chytřejší architekturu je důležité vidět ve dvou rovinách. První z nich je fáze návrhu takové architektury. Druhou rovinu představuje snaha, jak takto navrženou architekturu zrealizovat, přičemž obě roviny vyžadují vzájemný dialog.

V letech 1994 až 2000 byla za pomoci skriptování zrealizována jedna z prvních parametrických konstrukcí.

Architekti a inženýři ze světoznámé kanceláře Foster and Partners zastřešili nádvoří Britského muzea v Londýně

však měnit nelze, je například vztah mezi okny navzájem nebo závislost velikosti okna či oken na podlahové ploše příslušné obytné místnosti. Kam tedy posouvá parametričnost nejnovější CAD řešení, které má bezpochyby právo nazývat se nástrojem pro parametrické navrhování?

Architektura může být chytřejší Architektura se jen s obtížemi srovnává s novými tendencemi dnešní doby.

Dynamický rozvoj dostupných technologií i postupů výroby, navrhování a spolupráce tvůrčích lidí ji zatím většinou míjí. Architektura ovšem nemůže zůstat hloupá. Zaslouží si stejný pří-

né, že se z těchto experimentů na začátku 21. století zrodil nový výrazný proud architektury a designu.

Styl, který není nijak formálně vymezen. Velice často je tato architektura oblá, plná „tekoucích“ tvarů.

Není to ale obdiv ke kulatým věcem, co dnešní digitální avantgardu spojuje. Je jím snaha o chytřejší architekturu.

Parametrická architektura ve výzkumu…

Ačkoliv by se mohlo zdát, že výzkum v architektuře nenalézá uplatnění, opak je pravdou. Architektura výzkum potřebuje a možná i více, než kdyko-

Architekt nebo programátor?

Je pravda, že i v dnešních standardních CAD aplikacích najdeme nástroje pro programování. Skriptovací jazyky lze úspěšně využít téměř ve všech CAD aplikacích i obecných 3D modelářích. Tyto jednoduché programovací jazyky v aplikacích, jako například AutoCAD, ArchiCAD, Rhino, 3ds Max nebo Maya či Blender, nabízejí uživatelům nepoměrně širší možnosti práce nejen ve fázi hledání architektonické formy (form-finding).

V praxi to znamená, že architekt, který chce nové možnosti začít využívat, musí tyto nástroje začít ovládat a osvojit si nepochybně programátorské dovednosti vyžadující

To, co v předešlých obdobích znamenalo objevení perspektivy, oceli, železobetonu nebo skla, znamená dnes příchod digitálních postupů při navrhování stup, jakým jsou dnes optimalizovány a promýšleny do nejmenšího detailu například dopravní prostředky.

Od devadesátých let minulého století se i architekti zabývají digitálními technologiemi navrhování a výroby budov. Za deset let je jas-

52

COMPUTER DESIGN

3 /2 0 0 6

liv jindy. V posledních dvou desetiletích s nástupem digitálních technologií se na špičkových školách architektury v zahraničí objevují úspěšné vědecké a výzkumné laboratoře, které zkoumají vztahy mezi architekturou a uplatněním nových technologií.

znalost některého ze skriptovacích jazyků, které jsou vesměs odvozeny z Visual Basicu či C/C++. Hranice mezi architektem a programátorem se pak může stát velice křehkou.

Druhou ne nereálnou možností je určitě spolupráce mezi architek-

ARCHITEKTURA A STAVEBNICTVÍ tem, který má svoji představu, a programátorem, který dokáže architektovu ideu algoritmizovat.

Hledání formy, tzv. form-finding, je za pomoci skriptovacích nástrojů velice výhodné. Čím více parametrů a vazeb mezi jednotlivými prvky je vytvořeno, tím volnější ruce má poté architekt při hledání a finalizaci definitivního řešení. K tomu mu pomáhá programovací jazyk, skript, za jehož pomoci je architektura tzv. „parametrizována“.

U všech těchto zmiňovaných programů je možnost skriptování nevyužívanou alternativou k základním modelovacích schopnostem, které 99 % uživatelů uspokojí v jejich každodenní činnosti. Ke skriptování architektury jsou tedy nástroje připraveny, avšak jejich obecnost použití a přílišná specializace možná brání jejich obecnějšímu uplatnění.

GenerativeComponents Technologie GenerativeComponents je výsledkem výzkumu skupiny Smart Geometry Group, podporované firmou Bentley Systems, která stojí za úspěchem programu Microstation, ale i dalších aplikací určených nejen pro architekturu a stavebnictví. Řešení pro architekturu a stavebnictví nabízí Bentley pod názvem Triforma. Tento software pracuje na principu informačního modelu budovy (BIM) a jako takový konkuruje například Revitu od Autodesku, ArchiCADu od Graphisoftu, či Allplanu od firmy INZERCE

Pracovní prostředí GenerativeComponents 1) Menu, ovládací ikony a okno „Transaction“ skriptu: Jsou hlavním ovládacím nástrojem GC. Zde můžete načítat již uložené skripty a vytvářet nové „transaction“ soubory. Jednotlivé ikonky reprezentují základní možnosti, se kterými lze v GC pracovat, vytvářet nové události (features) a upřesňovat vazby mezi konkrétními prvky GC (ipoint, idirection, icurve, isurface, isolid). Velikost vlastních souborů je malá, neboť po načtení relativně jednoduchého skriptu je 3D model v reálném čase generován vždy znovu, a to buď po sekvencích, jak 3D model vznikal, a uživatel sekvence zapíná, nebo je načten celý skript a tím se vygeneruje finální stav modelu.

2) Okno Symbolic: Přehledně formou grafu zobrazuje symboly zastoupené konkrétní prvky 3D modelu tak, že jsou mezi nimi vidět jednotlivé vazby. Pomocí těchto symbolických reprezentantů 3D těles lze prvky skrýt, či opět zviditelnit.

3) 3D reprezentace parametrického modelu: K zobrazení 3D modelu využívá GC Microstation včetně její architektonicko-stavařské nástavby Triforma. Model tak může uživatel tradičně sledovat z libovolného pohledu. Pro ovládaní zobrazení GC využívá grafické uživatelské rozhraní programu Microstation.

Vlastní prostor pracovní plochy GC je rozdělen na tři základní okna

ARCHITEKTURA A STAVEBNICTVÍ

Ukázky prací studentů a architektů, jež jsou výsledkem workshopů pravidelně organizovaných skupinou Smart Geometry

Nemetschek. V českých vodách se prosadil hlavně Microstation v segmentu geodézie a kartografie.

V oblasti architektury a stavebnictví oproti svým konkurentům v již tak silné pozici není.

GenerativeComponents (GC) je stejně jako Triforma nadstavbou programu Microstation. Jeho uživatel

dosud zkušenosti. Přináší nekonvenční grafické rozhraní, s jehož pomocí může po krátkém seznámení začít bez průtahů parametricky navrhovat téměř každý. Se základními znalostmi skriptování se uživatel seznamuje pozvolna a nenásilně.

Tento princip lze přirovnat ke vztahu mezi programováním HTML stránek s využitím názorného WYSIWYG editoru oproti ručně psanému kódu. Obrazně řečeno podobným způsobem při práci v GC dospěje architekt do fáze, kdy pronikne do tajů a výhod skriptování při hledání řešení pro své tvůrčí záměry.

Architektura budoucnosti

Modelování konstrukce za pomocí silového pole – využití prostředí na vymodelování optimálního tvaru konstrukce (práce Martina Stáry z workshopu „Algoritmus za ornamentem“)

54

tedy má k dispozici nejen vlastní Microstation (2D/3D CAD), ale také BIM aplikaci Triforma. Vrchol pyramidy pak uzavírá GC, využívající modelovacího prostoru i popisu 3D těles obou aplikací. V návaznosti na ovládání aplikací, které tvoří základnu pro vlastní GC, se však rozhodně jedná o revoluční přístup k navrhování pomocí počítače.

GC si úspěšně pohrává s myšlenkou zprostředkovat výhody parametrického navrhování také těm uživatelům, kteří se skriptováním nemají

COMPUTER DESIGN

3 /2 0 0 6

Architektura více než jiné disciplíny zůstává v otěžích tradice, kde hlavní proud jen pozvolna mění styl jiným směrem, a tak by bylo pošetilé myslet si, že se digitální architektura mávnutím proutku stane hlavním proudem v architektuře. Stejně tak stavební průmysl jen pozvolna přijímá nové technologické inovace.

Parametrické navrhování vkládá do rukou architektům a inženýrům nové nástroje a s nimi i možnosti, které mohou být použity i pro dnes běžné a zdánlivě banální konstrukce tradičního tvaru. I na první pohled jednoznačná konstrukce popsaná parametricky může být pro architekty a inženýry přínosem při hledání jejího definitivního tvaru a ještě více při její realizaci.

Nová technologie přinese nové možnosti návrhu a realizace a ty budou zase rozvíjet další technologie. Nakonec skutečnost, kdy technologie ovlivňuje architekturu a naopak, není ani zdaleka nová. To, co v předešlých obdobích znamenalo objevení perspektivy, oceli, železobetonu nebo skla, znamená dnes objevení digitálních postupů při navrhování.

Smart Geometry Group S cílem propagovat a posunout možnosti výuky a výzkumu v oblasti pokročilých 3D CAD nástrojů vstoupila na architektonickou scénu skupina

odborníků Smart Geometry Group.

Jejími zakládajícími členy jsou Lars Hesselgren (KPF), Hugh Whitehead (Foster and Partners) a Jay Parrish (Arup Sport). Duchovním otcem celého projektu, jehož výsledkem je nový parametrický software GenerativeComponents, je ředitel výzkumu Bentley Systems Robert Aish. Právě díky široké spolupráci odborníků z předních architektonických kanceláří můžeme GenerativeComponents pokládat za další generaci CAD řešení.

Podle projektů z kanceláří jako Kohn Pedersen Fox, Foster and partners, či Ove Arup jsou po celém světě realizovány méně i více známé architektonicky zajímavé stavby. Tato spolupráce je zárukou propojení výzkumu a praxe a ověření programu pro použití v reálném životě projekční kanceláře. Zpětná vazba uživatelů je pak neméně důležitým faktorem pro další vývoj a testování programu. Dalším zdrojem cenné zpětné vazby je také již pravidelné pořádání workshopů, kde se s programem mohou seznámit další zájemci z řad odborné veřejnosti.

Co dodat?

Snad jen to, že parametrická a obecně digitální architektura začíná vystrkovat růžky také v našich, relativně klidných vodách. Již třetím rokem je organizována na pražské Fakultě architektury ČVUT série přednášek, jejímž cílem je mapování právě tohoto směřování architektury. Jsou zváni úspěšní výzkumníci, pedagogové i praktikující architekti, kteří na poli digitální architektury dosahují znamenitých výsledků. Stejně jako v předchozích ročnících, i letos sérii přednášek doplnil v březnu 2006 workshop, tentokrát nazvaný „Algoritmus za ornamentem“.

Jeho tématem byla právě zmiňovaná možnost navrhování parametrické architektury za pomoci skriptování.

Autoři článku jsou organizátory projektu Digitální architekt a měli možnost účastnit se workshopu GC Summit organizovaného Smart Geometry Group letos v červnu v Praze, který se uskutečnil v rámci evropské části BE Conference, organizované Bentley Systems, jež podporuje výzkum Generative Components.

INFO www.digiarch.cz | www.bentley.com/gc