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generatives entwerfen

Posted in // generative design, // studies by studiok6 on 31/03/2010


Wenn heute am Rechner entworfen wird, bedeutet dies in den meisten Fällen, dass das entsprechende CAD-System allein zur Darstellung der Idee des Entwerfers gebraucht wird. Das bedeutet, es wird im besten Fall ein virtuelles Gebäudemodell erstellt, anhand dessen sich Massen, Energieverbrauch und zahlreiche andere Daten auslesen lassen und woran der Informationsfluss zwischen den Fachplanern optimiert ist. Im Idealfall können die produzierten Daten direkt in die Produktion der Bauteile einfließen und somit den Herstellungsprozess vereinfachen oder auch erst ermöglichen (CAM). Regelsysteme der Anlagentechnik steuern später im Gebäudebetrieb den Einsatz und Verbrauch der Ressourcen mehr oder weniger effizient.

Generatives Entwerfen meint all dies nicht.

Natur, von lat. Nasci d.i. werden oder entstehen, heißt alles, was sich aus sich selbst durch eigene Kraft entwickelt, gestaltet und bewegt.
– El Lissitzky in der Zeitschrift Merz, 1924

Die Natur der Welt ist ein fortlaufender Prozess, bei dem jede Aktion eine entsprechende Reaktion hervorruft. Kleine Störungen innerhalb des Prozesses können zu starken Rückkopplungen anwachsen. Dieses Phänomen lässt sich auch am durch den Menschen maßgeblich beschleunigten Klimawandel beobachten.
Generatives Entwerfen begreift die Entwurfsfindung selbst als ergebnisoffenen Prozess. Das bedeutet, dass zu Beginn keine genaue Vorstellung davon existiert, wie das Ergebnis aussehen wird. Für die Frage der Typologie in der Architektur bedeutet dies, dass es nicht mehr um die Erneuerung des typologischen Denkens durch den Bezug auf die bereits gebaute Architektur geht, sondern um ihre Weiterentwicklung als eine Frage der Strukturbildung.
Wir verstehen dabei das algorithmische, das parametrische und das kybernetische Entwerfen als Teildisziplinen des generativen Entwurfsansatzes.

Unter einem Algorithmus (auch Lösungsverfahren) versteht man eine genau definierte Handlungsvorschrift zur Lösung eines Problems oder einer bestimmten Art von Problemen in endlich vielen Schritten.
Als Parameter (altgr. παραμετρε- ~ messen an, vergleichen), auch Formvariable, wird in der Mathematik eine Variable bezeichnet, die gemeinsam mit anderen Variablen auftritt, aber von anderer Qualität ist.
Kybernetik
(von altgr. κυβερνήτης kybernétes = Steuermann) wird von ihrem Begründer Norbert Wiener definiert als die Wissenschaft der Kommunikation und Kontrolle (Regelung) von lebenden Organismen und Maschinen und wird auch als die Kunst des Steuerns bezeichnet.Die Kybernetik erforscht die grundlegenden Konzepte zur Steuerung und Regulation von Systemen (…).
aus
wikipedia.org


Es folgen einige Beispiele aus jüngster Zeit.

Wie bereits erwähnt stecken hinter den Ornamenten ebenfalls Algorithmen. Als Beispiel kann Martins Studie mit Klebeband und Graupappe herangezogen werden:
1. Drehung des Grundmoduls um jeweils 45°
2. Addition der Elemente zu Gruppen.
Das jeweils erste Element lagert sich hinten an,
das nachfolgende findet an erster Stelle Platz.
3. Die entstandenen Gruppen werden zu einem
vollständigen Pattern zusammengefasst.
Reihenfolge: A-B-A-C-A-D


In einem weiteren Beispiel dient eine einfache Regel zur Generierung einer Fassadenabwicklung:
Eine streng orthogonal geordnete Reihe von Rechtecken wird mit Hilfe eines Algorithmus zu Fall gebracht. Dazu wird jeweils das obere Ende einer Längsseite eines Rechtecks um einen beliebigen Wert X nach rechts verschoben. Die neu gebildete Koordinate dient nun als Ausgangspunkt für die Verschiebung der nächsten Längsseite.
Genau so behandelt man das untere Ende der Seite, jedoch verschiebt man sie um den Wert Y.


Ein Konzept für den diesjährigen
Xella-Wettbewerb (Erweiterungsbau für das Bode-Museum, Berlin) sieht vor, entlang einer Spline Räume aufzureihen, deren Größe und Geometrie sich jeweils von den Anforderungen der Ausstellungsstücke ableitet. Die Anforderungen (hier eine zufällige Zahlenreihe) fließen zunächst in den (in Grasshopper *) generierten Algorithmus und erzeugen dann entsprechend dimensionierte Kuben. In einem zweiten Schritt werden mittels einer bool’schen Operation diese Kuben vom gesamten Volumen subtrahiert. Das Ergbenis ist eine noch rohe Raumfolge mit jeweils auf die Anforderungen der Exponate abgestimmten Räume.

(*) Grasshopperist ein Plug-In für Rhinoceros und erlaubt auf einer grafischen Oberfläche das Programmieren von Algorithmen.

In Zukunft wäre es denkbar einen Algorithmus zu entwickeln, der bei einer konkreten Planungsaufgabe alle zur Verfügung stehenden Informationen über den Kontext und die Funktion verarbeitet und auf dieser Grundlage eine Fülle von maßgeschneiderten Lösungen hinsichtlich Funktionserfüllung, Ressourcenverbrauch, technischer Aufwand, Kosten und Ertrag generiert. Tatsächlich wird bereits an der Entwicklung solcher Programme geforscht (siehe z.b. panoffice). Irgendwann könnte es möglich sein, dass solche Prozesse völlig neue Räume entwickeln, Räume, die noch kein Mensch zuvor gedacht hat. In der Unvoreingenommenheit/Objektivität des Prozesses liegt dabei das Potential des generativen Entwerfens.


Weitere Projekte zu diesem Themenfeld findet man in unserer Rubrik // generative design.

Engagierte Unterstützung zu diesem Thema erfuhren wir von Peter Haimerl und Gero Wortmann und verweisen zum weiteren Studium auf folgende Quellen, die dieses Themenfeld vertiefen:
Arch+ #189
, KaisersRot, DesignReForm, Made In California, LiftArchitects

3 Responses

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  1. Wolfgang Schwalm said, on 02/04/2010 at 08:03

    SgDuH!
    Systemik 1. Ordnung (Natur, Umwandlungskreislauf, offenes System: Regelung) = Kybernetik 3. Ordnung (Kulturen, Wertschöpfungsketten, geschlossene Systeme: Steuerungen)
    Systemik 2. Ordnung = Kybernetik 2. Ordnung
    Systemik 3. Ordnung = Kybernetik 1. Ordnung
    Wiener unterschied zwischen lebend/vital und mechanistisch!
    MfG
    Wolfgang Schwalm biologie-und-oekonomie.de

  2. Courtney Alvarez said, on 31/05/2010 at 11:59

    If only I had a buck for each time I came here.. Amazing post!

  3. tempus fugit « // studio k6 said, on 28/06/2011 at 23:23

    […] Rahmen dieser Studienarbeit zum Thema generatives Entwerfen entwickelten wir den ersten Ansatz für die Erweiterung des Bode-Museums in Berlin weiter. Wie zuvor wurde die Absicht verfolgt die […]


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