Artykuł ukazał się w A&B 12'2020
Sztuczna Inteligencja (SI) to zagadnienie, które coraz wyraźniej dotyka naszego życia. Nawet jeśli nie do końca rozumiemy, czym ona jest, i nie zawsze zdajemy sobie sprawę, jak doniosłe to osiągnięcie technologiczne. Jaki może mieć wpływ na proces projektowania architektury? I jak może wpłynąć na zawód architekta?
powszechność SI
Algorytmy określane zbiorczo mianem SI stosowane są w projektowaniu autonomicznych samochodów, wojskowych dronów czy personalnych asystentów, jak Siri od Apple czy Alexa Amazona. Prawie niezauważalnie SI stała się częścią naszego życia i dziś nie jest już dla nikogo dziwne, że mówimy do swoich telefonów, a one z sensem odpowiadają.
SI opiera się między innymi na algorytmach optymalizujących wynik pod kątem celu, który trudno zdefiniować — jak zwycięstwo w partii szachów. Kiedy 11 maja 1997 roku komputer stworzony przez IBM Deep Blue pokonał mistrza świata w szachach Garriego Kasparowa, obserwatorzy zrozumieli, że skończyła się pewna era. Dziś w turniejach szachowych wyszukuje się „zbyt kreatywne” posunięcia, które zdradzają technologiczny doping zawodników, a rywalizacja na najwyższym poziomie odbywa się pomiędzy algorytmami. W 2018 roku narzędzie autorstwa inżynierów z firmy DeepMind (należącej do Google) — AlphaZero — nauczyło się zasad gry i opanowało zwycięskie techniki w cztery godziny po to, by pokonać poprzednią wersję najlepszej na świecie maszyny.
Niech te historie będą przestrogą dla tych, którzy w ludzkiej kreatywności dopatrują się bastionu nie do zdobycia dla algorytmów SI.
Wiele branż stosuje algorytmy SI do automatyzacji powtarzalnych zadań, zwiększenia tempa ich wykonywania czy wyszukiwania wzorców w dużych ilościach danych. Przełomowym odkryciem wykorzystującym SI jest projekt firmy Atomwise z San Francisco. Antyepidemiologiczny model SI zaprojektowany przez firmę w 2015 roku i wyposażony w dostęp do mocy obliczeniowej superkomputerów w pilotażowym programie znalazł skuteczny wariant szczepionki na wirusa Eboli w ciągu jednego dnia. Ten sam proces przeprowadzony przez naukowców trwałby kilka lat. W naszej ocenie proces projektowania architektury również mógłby ulec ułatwieniu dzięki narzędziom tego typu.
analiza nasłonecznienia przestrzeni publicznej dla 33 King William St, Candlewick, Londyn
z archiwum Autorów, © Designbotic
po co technologia architekturze?
Ben van Berkel, założyciel UNStudio, twierdzi, że rewolucja cyfrowa jest motorem przemian w niemal każdej sferze naszego życia, z wyjątkiem środowiska zbudowanego. Jego zdaniem nadszedł czas, aby architektura nadrobiła to zaniedbanie. Powołana przez niego do życia firma UNSense zajmuje się badaniem wpływu i wdrażaniem nowych technologii do projektowania architektonicznego, planowania przestrzennego oraz powiązanych dziedzin.
Potrzeba pogodzenia wielu, nierzadko rozbieżnych, czynników mających wpływ na projekt w dobie zmian klimatu wymusza konieczność całościowego myślenia o budynkach i ich wewnętrznych systemach. Dążenie do optymalizacji energetycznej, kosztownej, ale również związanej z szeroko pojętym dobrostanem użytkowników, stało się codziennością biur projektowych z „górnej półki”.
Certyfikacja budynków w systemach LEED, BREEAM, WELL czy w polskim systemie Zielony Dom wymaga od architektów myślenia o nasłonecznieniu, potencjalnych zyskach z energii słonecznej, komforcie użytkowników pod względem proporcji wnętrz urbanistycznych, prędkości wiatru czy akustyki.
W przestrzeniach biurowych czy użyteczności publicznej badany jest poziom komfortu cieplnego użytkowników, a w salach wykładowych oświetlenie może być dobrane tak, aby zapewnić jak najlepsze skupienie słuchaczy.
Większe założenia urbanistyczne powinny być analizowane za pomocą zaawansowanych narzędzi pod kątem wpływu na ruch pieszy i kołowy, jak również pod względem widoczności punktów orientacyjnych w mieście (na przykład space syntax).
Z praktyki i rozmów z innymi architektami wiemy, że większość wyżej wymienionych analiz w polskich projektach nigdy nie jest wykonywana, a jeśli pracownie zlecają ich wykonanie, ma to miejsce najczęściej na końcowym etapie projektu, aby niejako „udowodnić” spełnienie warunków wybranej certyfikacji.
Rozsądniejszym sposobem projektowania jest wprowadzenie narzędzi analitycznych już we wstępnych fazach projektowych. Dzięki temu ich wyniki mogą się stać dodatkowym parametrem kształtującym formę i układ obiektów. W takiej sytuacji można mówić o całościowym podejściu do projektowania, a jego efekty będą odczuwalne nie tylko dla przyszłych użytkowników, lecz także dla „kieszeni” inwestora.
Ilość informacji, które są wynikiem przeprowadzonych symulacji i analiz, może być jednak trudna do interpretacji dla człowieka. Często opierają się one na jednym lub dwóch alternatywnych rozwiązaniach przestrzennych. Wykorzystanie mocy obliczeniowej współczesnych procesorów może pozwolić na jednoczesne porównanie setek możliwych rozwiązań. Ograniczeniem jest wydajność projektantów, którzy ze względów czasowych oraz ekonomicznych nie są w stanie wygenerować oraz porównać dużej liczby alternatywnych rozwiązań.
zestaw optymalnych rozwiązań przestrzennych wygenerowany przez tworzone narzędzie bazujące na SI
z archiwum Autorów, © Designbotic
SI w architekturze
Sidewalk Labs (należąca do Alphabet — spółki matki Google), która określa się mianem firmy miejskich innowacji, zasłynęła ostatnio, ujawniając program Delve — bazujące na Sztucznej Inteligencji narzędzie do projektowania urbanistycznego.
Wydaje się, że w swojej pierwszej wersji oprogramowanie opiera się głównie na optymalizacji parametrów, które stosunkowo łatwo matematycznie opisać, a wyniki pracy programu są porównywalne do wstępnych analiz chłonności działek mających dać pogląd na temat możliwych sposobów uzyskania maksymalnej powierzchni użytkowej do sprzedaży przy spełnieniu zadanych parametrów.
Podobną funkcjonalność prezentuje oprogramowanie singapurskiej spółki Digital Blue Foam. Narzędzie jednak nie zakłada pełnej automatyzacji procesu projektowego, a stanowi „rozszerzenie inteligencji projektanta”, który wskazuje możliwe kierunki rozwoju koncepcji, natomiast zadaniem programu jest wybranie optymalnego wariantu rozwiązań przestrzennych. W tym wypadku możemy mówić o współpracy algorytmu oraz architekta. Propozycje Sidewalk Labs oraz Digital Blue Foam prezentują dwa kierunki rozwoju oprogramowania architektonicznego: w pełni automatyzującego proces projektowy oraz czynnie wspierającego architekta.
O ile uzyskanie wielu możliwych rozwiązań dla matematycznie zdefiniowanego zadania uzyskania maksymalnej powierzchni użytkowej na działce może być przydatne we wstępnych analizach, trudno przyznać, że taki proces zastępuje doświadczonego projektanta.
Designbotic, polska spółka będąca pierwszym podmiotem w kraju z branży arch tech (od: architectural technology), podjęła się opracowania narzędzia opartego na SI, które nie tylko uwzględni łatwo definiowalne parametry ograniczające (jak powierzchnia zabudowy, wysokość, intensywność), lecz także wprowadzi do procesu skomplikowane analizy wymagane w certyfikacji budynków. Ponadto celem prowadzonych badań jest uwzględnienie w procesie generowania form wielu parametrów niedefiniowalnych, jak gust projektanta, kompozycja czy estetyka. Oceniamy, że podobny cel przyświeca twórcom Delve i innych narzędzi tego typu.
zrzut ekranu z programu Delve — lista parametrów i jeden z najbardziej optymalnych wyników przestrzennych
z archiwum Autorów, © Sidewalk Labs
możliwy wpływ SI na zawód architekta
Kostas Terzidis w książce „Algorithmic architecture” wskazuje, że zastosowanie algorytmów wspierających proces projektowy uczyni z architekta swoistego cyborga, który wraz ze swoim wirtualnym partnerem będzie zdolny do podejmowania decyzji dotychczas niemożliwych.
Powstanie symbiozy pomiędzy programem komputerowym a ludzkim projektantem jest jednym z możliwych wariantów zastosowania Sztucznej Inteligencji w procesie projektowania architektonicznego. Taka relacja mogłaby wyglądać jak „hodowla” wirtualnych budynków, które poddawane są ocenie użytkownika programu pod względem estetyki, kompozycji i innych parametrów, które są trudne do wprowadzenia jako część funkcji oceniającej algorytmu. W takiej sytuacji gust projektanta stałby się częścią procesu optymalizacji, czyli wyniki pracy programu byłyby inne w zależności od tego, kto go używa.
Należy uwzględnić, że mamy do czynienia z optymalizacją formy pod względem wielu parametrów, których zależności nie będziemy w stanie zrozumieć. Otwarta pozostaje kwestia odpowiedzialności prawnej za projekt. Podobnie jak kwestia autorstwa — autorem będzie użytkownik programu, jego twórca czy sam algorytm?
Innym scenariuszem jest uzyskanie przez SI poziomu ludzkiej inteligencji i całkowite uniezależnienie się algorytmicznych bytów od ludzkich projektantów. Taka możliwość dla architektów brzmi zupełnie jak scenariusz kolejnego odcinka serialu „Black Mirror”, ale według wielu autorów wcale nie jest nieprawdopodobna. Interesujący głos w dyskusji o SI podnosi Yuval Noah Harari w książce „Homo Deus” — jego zdaniem świadomość nie jest niezbędna dla zaistnienia inteligencji. Dla architektów zmagających się z konkurencją ze strony SI może to oznaczać, że będą rywalizować z bytem, który mechanicznie rozwiązuje przestrzenne zadanie, jakim jest projektowanie.
Co z duchem miejsca? Co z faktem, że ludzie projektują dla ludzi?
Czy architekci rzeczywiście są tak niezastąpieni za jakich się uważają? Jeśli tak, to może nie ma się czego obawiać.
***
Próba odpowiedzi na przewrotne tytułowe pytanie jest niebywale trudna i niestety skazana na niepowodzenie, bo rozwój technologiczny już nie raz płatał figle tym, którzy chcieli przewidywać przyszłość. Jesteśmy jednak przekonani, że Sztuczna Inteligencja będzie miała rosnący wpływ na proces projektowania architektonicznego, a fakt zaangażowania technologicznych gigantów może go tylko przyspieszyć.
Jakub BLADOWSKI, Kacper RADZISZEWSKI
Ilustracje: archiwum Autorów
Jakub BLADOWSKI — współzałożyciel firmy Designbotic. W 2008 roku ukończył Wydział Architektury Politechniki Gdańskiej, a w 2013 roku obronił na tym samym wydziale rozprawę doktorską „Zastosowanie algorytmów genetycznych w projektowaniu architektonicznym”. Obecnie pracuje jako adiunkt w Katedrze Urbanistyki i Planowania Regionalnego Wydziału Architektury Politechniki Gdańskiej oraz prowadzi pracownię architektoniczną Roark Studio założoną w Sopocie w 2015 roku. Zajmuje się badaniem wpływu czynników urbanistycznych na zdrowie i dobre samopoczucie użytkowników.
Kacper RADZISZEWSKI — współzałożyciel firmy Designbotic. Absolwent oraz pracownik dydaktyczno-naukowy Wydziału Architektury Politechniki Gdańskiej. Założyciel Fundacji Architektury Współczesnej. Prowadzi badania z zakresu Sztucznej Inteligencji oraz wykorzystania algorytmów w dziedzinie projektowania architektonicznego. Współautor monografii naukowej „Współczesne Projektowanie Parametryczne w Architekturze”. Uczestnik międzynarodowych konferencji naukowych. Autor publikacji naukowych z zakresu zastosowania programowania, algorytmów optymalizujących oraz uczenia maszynowego w dziedzinie architektury.
