Генеративный дизайн

Генеративное проектирование — это итеративный процесс проектирования , в котором используется программное обеспечение для генерации результатов , соответствующих набору ограничений, итеративно корректируемых дизайнером. Будь то человек, тестовая программа или искусственный интеллект , разработчик алгоритмически или вручную уточняет допустимую область входных и выходных данных программы с каждой итерацией, чтобы удовлетворить меняющиеся требования к проектированию. ^[1] Используя вычислительную мощность для оценки большего количества вариантов дизайна , чем способен один человек, этот процесс способен создать оптимальный дизайн, который имитирует подход природы эволюционный к проектированию посредством генетических вариаций и отбора . ^{[ нужна ссылка ]} Выходными данными могут быть изображения, звуки, архитектурные модели , анимация и многое другое. Таким образом, это быстрый метод изучения возможностей дизайна, который используется в различных областях дизайна, таких как искусство , архитектура , коммуникационный дизайн и дизайн продуктов . ^[2]

Генеративное проектирование стало более важным, во многом благодаря новым средам программирования или возможностям создания сценариев, которые позволили относительно легко реализовать свои идеи даже дизайнерам с небольшим опытом программирования. ^[3] Кроме того, этот процесс может создавать решения существенно сложных проблем, которые в противном случае были бы исчерпывающими с использованием альтернативного подхода, что делает его более привлекательным вариантом для проблем с большим или неизвестным набором решений. ^[4] Это также осуществляется с помощью инструментов из имеющихся в продаже пакетов САПР . ^[5] Более доступными становятся не только инструменты реализации, но и инструменты, использующие генеративный дизайн в качестве основы. ^[6]

Генеративный дизайн в архитектуре

Генеративное проектирование в архитектуре — это итеративный процесс проектирования, который позволяет архитекторам исследовать более широкое пространство решений с большими возможностями и творческим подходом . ^[7] Архитектурное проектирование долгое время считалось злой проблемой . ^[8] По сравнению с традиционным подходом к проектированию сверху вниз, генеративный дизайн может эффективно решать проблемы проектирования, используя восходящую парадигму, которая использует параметрически определенные правила для генерации сложных решений. Само решение затем превращается в хорошее, если не оптимальное решение. ^[9] Преимущество использования генеративного проектирования в качестве инструмента проектирования заключается в том, что он не создает фиксированную геометрию, а использует набор правил проектирования, которые могут генерировать бесконечное множество возможных проектных решений. Сгенерированные проектные решения могут быть более чувствительными, отзывчивыми и адаптивными к проблеме.

Генеративное проектирование включает в себя определение правил и анализ результатов, которые интегрированы в процесс проектирования. ^[10] Определяя параметры и правила, генеративный подход способен обеспечить оптимальное решение как для структурной стабильности, 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 сгенерированного решения для оценки и оптимизации сгенерированного решения более предпочтительными являются вычислительные инструменты, основанные на правилах , такие как метод конечных элементов и оптимизация топологии . ^[11] Итерационный процесс, обеспечиваемый компьютерным программным обеспечением, позволяет использовать метод проб и ошибок при проектировании и предполагает вмешательство архитекторов в процесс оптимизации .

Исторический прецедент включает в себя Антонио Гауди , Храм Святого Семейства в котором для структур использовались геометрические формы, основанные на правилах. ^[12] и Бакминстера Фуллера , Монреальская биосфера где разрабатываются правила создания отдельных компонентов, а не конечного продукта. ^[13]

Более поздние случаи генеративного проектирования включают Foster and Partners компании Большой двор королевы Елизаветы II , 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]

См. также

Ссылки

^ Мейнджес, Кейт. « Генеративный дизайн» – что это такое? – CIMdata» . Проверено 15 июня 2018 г.
^ ИНЖИНИРИНГ.com. «Генеративный дизайн: путь к производству» . www.engineering.com . Проверено 5 декабря 2019 г.
^ Шваб, Кэтрин (16 апреля 2019 г.). «Это первый коммерческий стул, созданный с использованием генеративного дизайна» . Компания Фаст . Проверено 13 августа 2019 г.
^ Прасанта, Раджамони, Шанкар А. Розенблум, Пол С.; Вагнер, Крис Боуз (4 сентября 2014 г.). Проектирование на основе композиционной модели: генеративный подход к концептуальному проектированию физических систем . Университет Южной Калифорнии. OCLC 1003551283 . {{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ Барбьери, Лорис; Муззуппа, Маурицио (2022). «Подходы к инженерному проектированию, ориентированные на производительность, на основе инструментов генеративного проектирования и топологии: сравнительное исследование» . Прикладные науки . 12 (4): 2106. doi : 10.3390/app12042106 .
^ Андерсон, Фрейзер; Гроссман, Тови; Фицморис, Джордж (20 октября 2017 г.). Схемы триггерного действия: использование генеративного проектирования, позволяющее новичкам проектировать и создавать схемы . АКМ. стр. 331–342. дои : 10.1145/3126594.3126637 . ISBN 9781450349819 . S2CID 10091635 .
^ Криш, Сивам (2011). «Практический метод генеративного проектирования». Компьютерное проектирование . 43 (1): 88–100. дои : 10.1016/j.cad.2010.09.009 .
^ Риттель, Хорст В.Дж.; Уэббер, Мелвин М. (1973). «Дилеммы общей теории планирования» (PDF) . Политические науки . 4 (2): 155–169. дои : 10.1007/bf01405730 . S2CID 18634229 . Архивировано из оригинала (PDF) 30 сентября 2007 года.
^ Митчелл, Мелани; Тейлор, Чарльз Э (1999). «Эволюционные вычисления: обзор». Ежегодный обзор экологии и систематики . 30 (1): 593–616. doi : 10.1146/annurev.ecolsys.30.1.593 .
^ Ши, Кристина ; Айш, Роберт; Гуртовая, Марина (2005). «На пути к интегрированным инструментам генеративного проектирования, ориентированным на производительность». Автоматизация в строительстве . 14 (2): 253–264. дои : 10.1016/j.autcon.2004.07.002 .
^ Дапоньи, Чарльз; Фор, Алексис; Михаилидис, Георгиос; Алер, Грегуар; Кувелас, Агнес; Эстевес, Рафаэль (2017). «Геометрические ограничения для оптимизации формы и топологии в архитектурном проектировании» (PDF) . Вычислительная механика . 59 (6): 933–965. Бибкод : 2017CompM..59..933D . дои : 10.1007/s00466-017-1383-6 . S2CID 41570887 .
^ Эрнандес, Карлос Роберто Барриос (2006). «Мышление о параметрическом дизайне: знакомство с параметрическим Гауди». Дизайнерские исследования . 27 (3): 309–324. дои : 10.1016/j.destud.2005.11.006 .
^ Эдмондсон, Эми С. (2012). «Целостность структуры и рисунка». Объяснение Фуллера: Синергетическая геометрия Р. Бакминстера Фуллера (PDF) . Springer Science & Business Media. стр. 54–60. дои : 10.1007/978-1-4684-7485-5 . ISBN 978-0-8176-3338-7 .
^ Уильямс, Крис Дж. К. (2001). Берри, Марк; Датта, Самбит; Доусон, Энтони; Ролло, Джон (ред.). Аналитическое и численное определение геометрии крыши Большого двора Британского музея (PDF) . Труды математики и дизайна 2001: третья международная конференция. Том. 200. Джилонг Вик, Австралия: Университет Дикина. стр. 434–440. ISBN 0-7300-2526-8 .

Дальнейшее чтение

Гэри Уильям Флейк: Вычислительная красота природы: компьютерные исследования фракталов, хаоса, сложных систем и адаптации . Массачусетский технологический институт Пресс 1998, ISBN 978-0-262-56127-3
Джон Маэда: Дизайн в цифрах , MIT Press, 2001, ISBN 978-0-262-63244-7
Криш, Сивам (2011). «Практический метод генеративного проектирования». Компьютерное проектирование . 43 : 88–100. дои : 10.1016/j.cad.2010.09.009 .
Селестино Содду: статьи по генеративному дизайну (1991–2011) в журнале Generative Art Design Papers. К.Содду, Э.Колабелла

[1] Мейнджес, Кейт. « Генеративный дизайн» – что это такое? – CIMdata» . Проверено 15 июня 2018 г.

[2] ИНЖИНИРИНГ.com. «Генеративный дизайн: путь к производству» . www.engineering.com . Проверено 5 декабря 2019 г.

[3] Шваб, Кэтрин (16 апреля 2019 г.). «Это первый коммерческий стул, созданный с использованием генеративного дизайна» . Компания Фаст . Проверено 13 августа 2019 г.

[4] Прасанта, Раджамони, Шанкар А. Розенблум, Пол С.; Вагнер, Крис Боуз (4 сентября 2014 г.). Проектирование на основе композиционной модели: генеративный подход к концептуальному проектированию физических систем . Университет Южной Калифорнии. OCLC 1003551283 . {{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[5] Барбьери, Лорис; Муззуппа, Маурицио (2022). «Подходы к инженерному проектированию, ориентированные на производительность, на основе инструментов генеративного проектирования и топологии: сравнительное исследование» . Прикладные науки . 12 (4): 2106. doi : 10.3390/app12042106 .

[6] Андерсон, Фрейзер; Гроссман, Тови; Фицморис, Джордж (20 октября 2017 г.). Схемы триггерного действия: использование генеративного проектирования, позволяющее новичкам проектировать и создавать схемы . АКМ. стр. 331–342. дои : 10.1145/3126594.3126637 . ISBN 9781450349819 . S2CID 10091635 .

[7] Криш, Сивам (2011). «Практический метод генеративного проектирования». Компьютерное проектирование . 43 (1): 88–100. дои : 10.1016/j.cad.2010.09.009 .

[8] Риттель, Хорст В.Дж.; Уэббер, Мелвин М. (1973). «Дилеммы общей теории планирования» (PDF) . Политические науки . 4 (2): 155–169. дои : 10.1007/bf01405730 . S2CID 18634229 . Архивировано из оригинала (PDF) 30 сентября 2007 года.

[9] Митчелл, Мелани; Тейлор, Чарльз Э (1999). «Эволюционные вычисления: обзор». Ежегодный обзор экологии и систематики . 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. дои : 10.1016/j.autcon.2004.07.002 .

[11] Дапоньи, Чарльз; Фор, Алексис; Михаилидис, Георгиос; Алер, Грегуар; Кувелас, Агнес; Эстевес, Рафаэль (2017). «Геометрические ограничения для оптимизации формы и топологии в архитектурном проектировании» (PDF) . Вычислительная механика . 59 (6): 933–965. Бибкод : 2017CompM..59..933D . дои : 10.1007/s00466-017-1383-6 . S2CID 41570887 .

[12] Эрнандес, Карлос Роберто Барриос (2006). «Мышление о параметрическом дизайне: знакомство с параметрическим Гауди». Дизайнерские исследования . 27 (3): 309–324. дои : 10.1016/j.destud.2005.11.006 .

[13] Эдмондсон, Эми С. (2012). «Целостность структуры и рисунка». Объяснение Фуллера: Синергетическая геометрия Р. Бакминстера Фуллера (PDF) . Springer Science & Business Media. стр. 54–60. дои : 10.1007/978-1-4684-7485-5 . ISBN 978-0-8176-3338-7 .

[14] Уильямс, Крис Дж. К. (2001). Берри, Марк; Датта, Самбит; Доусон, Энтони; Ролло, Джон (ред.). Аналитическое и численное определение геометрии крыши Большого двора Британского музея (PDF) . Труды математики и дизайна 2001: третья международная конференция. Том. 200. Джилонг Вик, Австралия: Университет Дикина. стр. 434–440. ISBN 0-7300-2526-8 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]