حان الوقت لتوديع أدوات الصياغة التقليدية لأن أساليب التصميم الحسابية قد وصلت إلى مشهد الهندسة المعمارية.
وبفضل التقدم التكنولوجي، تشهد صناعة AECO ثورة في كل شيء بدءًا من التصميم وحتى البناء بمساعدة الأدوات المستقبلية.
وتقوم تقنيات التصميم الحسابي بمعالجة البيانات باستخدام مجموعة من المعلمات والخوارزميات لمواجهة تحديات التصميم.
أثناء العمل على الكمبيوتر، تتم ترجمة كل تفاصيل التصميم إلى لغة كمبيوتر مشفرة لإنشاء النماذج وتحليل التصميم.
بمجرد إدخال البيانات أو توفير المدخلات، يمكن للآلة تكرار هذه العملية عدة مرات للحصول على النتائج المرجوة.
حيث تُستخدم برامج مثل Rhinoceros 3D وGrasshopper بشكل شائع في التصميم الحسابي في جميع أنحاء العالم.
وإلى جانب ذلك، تُستخدم أيضًا برامج مثل Siemens NC وCATIA وDynamo وMarionette وParam-O وVizpro وFusion 360 لإنشاء الرسومات الحسابية.
فوائد التصميم الحسابي للمهندسين المعماريين
يساعد التصميم الحسابي في توفير الوقت والجهد والموارد المستثمرة في الصياغة اليدوية أو المدعومة بواسطة CAD.
كما أنه يوفر للمهندسين المعماريين حرية تجربة أشكال وأحجام متعددة عن طريق إجراء تغييرات بسيطة في الخوارزمية.
وتساعد هذه القدرة على التجربة في التخفيف من مخاطر التصميم.
كما يساعد إنشاء تصميمات خالية من الأخطاء في إبقاء تكاليف المشروع تحت السيطرة.
وعلاوة على ذلك، يمكن أتمتة المهام المتكررة باستخدام أدوات التصميم الحسابية.
وبمجرد إدخال المهمة، يمكن للخوارزمية تكرارها عدة مرات لتحقيق الإخراج المطلوب.
أنواع التصميم الحسابي في الهندسة المعمارية
لا تتطلب أساليب التصميم الحسابي من المهندسين المعماريين تعلم الترميز النصي.
حيث تعمل معظم هذه الأدوات على البرمجة المرئية التي تسمح للمهندسين المعماريين بتطوير تصميماتهم بيانياً.
فيما يلي القطاعات الرئيسية للتصميم الحسابي التي تعيد تشكيل صناعة AECO.
التصميم البارامترى
التصميم البارامترى هو مجال من مجالات التصميم الحسابي الذي يستخدم العمليات الخوارزمية لتطوير المعلمات التي تحدد تصميم المبنى.
ويعود أصل مصطلح “بارامترية ” إلى كلمة تعني خاصية تساعد في تعريف النظام.
ويمكن تصنيف النمذجة البارامترية إلى فئتين بناءً على نتائجها، وهما:
- الأنظمة القائمة على الانتشار: تقوم الخوارزميات بتطوير الشكل الهيكلي النهائي الذي يعتمد على المدخلات البارامترية الأولية.
- أنظمة القيد: يتم أولاً الانتهاء من الشكل الهيكلي بناءً على تطور مجموعة الخوارزميات.
ما هي فوائد هندسة التصميم البارامترية؟
- إنشاء أشكال ديناميكية: يفيد التصميم البارامترى المهندسين المعماريين من خلال السماح لهم باستكشاف أشكال مبنية غير عادية.
- رسم خرائط الاستقرار الهيكلي: يساعد إجراء العديد من التجارب والأخطاء على الكمبيوتر في مواجهة المخاطر الهيكلية الواقعية، وهذا يؤدي إلى جودة تصميم أعلى وإنتاجية أفضل.
- زيادة السرعة: يوفر التصميم البارامترى سرعة التفاعل والمرونة، ويمكن إنشاء أشكال مبنية معقدة من خلال الهندسة المبسطة.
التصميم الخوارزمي
التصميم الخوارزمي هو مجموعة فرعية من التصميم الحسابي الذي يعتمد على مجموعة منطقية من القواعد والبرامج.
وتتمثل الفكرة في إنشاء مخرجات تتضمن التعقيد الحسابي لتصور التصميم والتعبير.
وهذا يساعد المهندسين المعماريين على تقييم وتحليل وتكرار تصاميمهم من خلال منهجية محددة.
وتتيح الخوارزميات للمصممين تحقيق جودة جمالية وأداء هيكلي واستدامة أفضل مع أتمتة جميع المهام كثيفة العمالة.
فوائد التصميم الخوارزمي
- توفير الموارد: على غرار التصميم البارامتري، يقلل التصميم الخوارزمي من استثمار الموارد ويساعد في تبسيط سير عمل المشروع.
- استكشاف الإبداع: يتيح التصميم الخوارزمي للمهندسين المعماريين إطلاق العنان لإمكاناتهم الإبداعية وإنشاء أشكال هيكلية ديناميكية تتدفق بحرية.
- تقليل نطاق الخطأ: يساعد استخدام الخوارزميات في إنشاء تصميمات خالية من الأخطاء عن طريق اختبار التباديل والمجموعات المتعددة.
التصميم التوليدي
يستخدم التصميم التوليدي الخوارزميات لإنشاء عدد من خيارات التصميم التي يمكن للمهندسين المعماريين والمصممين تقييمها.
إنها عملية تصميم متكررة تعتمد على المدخلات المحددة من قبل المستخدم لتوليد أفكار تصميمية متعددة تساعد في تحقيق المخرجات المطلوبة.
وفي التصميم التوليدي، يمكن للمصمم أيضًا تحديد مقاييس النجاح للمساعدة في تقييم النتائج.
كما تساعد الأدوات الرقمية مثل الذكاء الاصطناعي والحوسبة السحابية في توليد عدد كبير من الأفكار التي يتم تصنيفها حسب مقاييس يحددها المستخدم.
تصميم المحاكاة الحيوي
يعود أصل مصطلح المحاكاة الحيوي إلى الكلمة اليونانية “bios” التي تعني “الحياة” و”mimesis” التي تعني “التقليد”.
ولذلك، كما يوحي الاسم، تشير المحاكاة الحيوي إلى تقليد التصاميم والاستراتيجيات التي تحدث بشكل طبيعي لاستنباط حلول بناء مستدامة.
ويعد التصميم المحاكي الحيوي أحد فروع الهندسة المعمارية التي تسعى إلى الإلهام من الطبيعة لتصميم الأشكال الهيكلية.
التصنيع الرقمي
التصنيع الرقمي هو عملية تصنيع وبناء تستخدم آلة لبناء الهيكل.
تكتسب طريقة البناء هذه شعبية كبيرة بين المهندسين المعماريين ومصممي المنتجات ومصممي الأثاث لأنها توفر الفرصة لإنشاء تصميمات معقدة بتشكيلات هندسية بسيطة.
وتعد الطباعة ثلاثية الأبعاد تقنية تصنيع رقمية تُستخدم الآن على نطاق واسع لبناء المباني السكنية.
التعلم الآلي
يساعد التعلم الآلي والذكاء الاصطناعي (AI) المهندسين المعماريين على إطلاق المستوى التالي من التفكير الإبداعي.
في حين أن التعلم الآلي يمنح أجهزة الكمبيوتر القدرة على التعلم دون أي برمجة محددة، فإن الذكاء الاصطناعي يساعدها على أداء المهام التي تتطلب عادة الذكاء البشري.
كما تعتمد هذه الأدوات على كميات هائلة من البيانات المعمارية لتوفير الرؤى وأتمتة مهام التصميم المتكررة.
عملية التعلم الآلي
التعلم الآلي هو تقنية تعمل بناءً على البيانات الواردة من محاكاة عمليات الذكاء البشري.
حيث يقوم النظام بمعالجة كمية كبيرة من البيانات لتعيين الارتباطات لإجراء تنبؤات التصميم. وتتركز برمجتها على 3 جوانب:
- التعلم: الحصول على البيانات وتحويلها إلى معلومات واضحة وقابلة للتنفيذ
- المنطق: اختيار الخوارزميات لتوليد المخرجات المطلوبة
- التصحيح الذاتي: ضبط الخوارزميات لضمان النتائج المناسبة
مع انتشار المحادثات حول NFTs ، تكثر الدروس حول التعاون الخوارزمي
