Роботи та ШІ допомагають у проєктуванні й будівництві «висячих садів»
Архітектура та будівництво завжди досить повільно й тихо просувалися в технологічних і матеріалознавчих тенденціях. Тому не дивно, що в такому відомому технічному університеті, як ETH Zurich, з'явився проєкт, який використовує штучний інтелект і робототехніку в новому підході до цих мистецтв. Автоматизоване проєктування та будівництво, з якими вони експериментують, показують, як будинки й офіси можуть бути побудовані через десять років.
Проєкт являє собою щось на кшталт величезного скульптурного кашпо — «висячого саду» — натхненного легендарними спорудами стародавнього міста Вавилон.
Представлений у 2019 році Semiramis (Семіраміда, сад назвали на честь цариці Вавилона) — це результат співпраці між людьми та дизайнерами штучного інтелекту. Загальна ідея, звісно, походила від творчих умів його творців — професорів архітектури Фабіо Грамаціо та Маттіаса Колера. Але дизайн було досягнуто через визначення основних вимог, таких як розмір, потреба в поливі та стиль будівництва, за допомогою набору комп'ютерних моделей і алгоритмів машинного навчання.
Наприклад, у процесі проєктування команда може налаштувати положення однієї з великих «капсул», що складають 22-метрову конструкцію, або змінити розташування панелей, що утворюють її поверхню. Програмне забезпечення, яке вони створили, потім негайно скоригувало б геометрію всієї конструкції та інших панелей, щоб пристосуватися до цих змін, переконуючись, що вона й надалі безпечно витримуватиме власну вагу.
Конструкція складається з п'яти складних геометричних дерев'яних блоків, які трохи зміщені один відносно одного та підтримуються вісьмома тонкими сталевими колонами. Скульптура проєктується й будується з використанням інноваційних цифрових методів, які були розроблені в межах проєкту.
«У звичайному процесі проєктування для подібних проєктів архітектори намагаються врахувати різні вимоги будівлі чи споруди у своєму дизайні, а потім коригувати цей дизайн доти, доки всі вимоги не будуть задоволені найкращим чином. Але з Semiramis це не так: спеціальний алгоритм машинного навчання, розроблений у співпраці зі Швейцарським центром науки про дані, надав дослідникам складні варіанти дизайну. Пропозиції відрізнялися формою капсул і їхнім просторовим розташуванням відносно одна одної. Вони також підкреслили, як кожен дизайн впливає на окремі цільові змінні, такі як зрошення стручків», — повідомили дослідники.
Звісно, в архітектурі багато автоматизованих процесів, але цей проєкт розсуває межі на рівні остаточного контролю, який, здавалося б, їм надано. Зрештою, мета полягає в тому, щоб зробити це справжньою співпрацею, а не просто своєрідною архітектурною «перевіркою орфографії», щоб переконатися, що конструкція не завалиться.
«Комп'ютерна модель дозволяє нам повністю змінити традиційний процес проєктування та дослідити весь обсяг проєктування для проєкту. Це призводить до нової, часто дивовижної геометрії»
У лабораторії імерсивного дизайну — лабораторії доповненої реальності в кампусі Хенгерберг — учені могли досліджувати проєкти в трьох вимірах і налаштовувати їх разом у режимі реального часу. Програмне забезпечення, розроблене спільно з лабораторією обчислювальної робототехніки ETH, спрощує адаптацію конструкції дерев'яних модулів: наприклад, якщо вчені переміщують одну точку в геометрії одного з модулів, які складаються приблизно з 70 дерев'яних панелей, програмне забезпечення коригує всю геометрію.
Водночас програмне забезпечення враховує відповідні виробничі параметри, такі як максимально можлива вага панелі, що означає, що воно завжди створює найефективнішу та найнесучу конфігурацію. Кожна з п'яти дерев'яних коробочок Semiramis складається з 51–88 дерев'яних панелей.
Після отримання остаточного дизайну будівництво виконує інша команда, що займається автоматизацією роботи: набір із чотирьох роботів-маніпуляторів, які працюють за допомогою одного інтелекту, утримують на місці кілька важких частин (у кожній капсулі їх десятки), тоді як люди наносять смолу, яка використовується для їх утримання разом. Алгоритм розраховує рухи роботів так, щоб під час виконання завдання не виникало зіткнень.
На відміну від традиційного дерев'яного будівництва, роботизоване виробництво має кілька переваг: по-перше, роботи звільняють людей від важкої праці та точного позиціонування, а по-друге, процес збирання не потребує дорогих і ресурсомістких підструктур.
Роботизоване збирання наразі триває повним ходом. Окремі сегменти капсул регулярно доставляються до Tech Cluster Zug вантажівками, де архітектурну скульптуру буде встановлено й остаточно висаджено навесні 2022 року. Вже влітку люди зможуть побачити дерев'яну конструкцію із землі або з сусідніх будівель, а також мимохідь побачити рослини, що ростуть.
Тим часом для Колера проєкт уже довів свою цінність: «Semiramis був проєктом-маяком для архітектурних досліджень, об'єднуючи людей усередині та за межами ETH і просуваючи ключові дослідницькі теми сьогодення, такі як інтерактивне архітектурне проєктування та цифрове виробництво».
