Generativní design - Generative design - Wikipedia

„Algoritmický design“ přeadresuje tady. Návrh algoritmů viz Algoritmus § Návrh.
Schéma generativního designu jako iterativní proces
Samba, kus nábytku, který vytvořil Guto Requena s generativním designem

Generativní design je iterativní design proces to zahrnuje a program to bude generovat určitý počet výstupy které splňují určité omezení a návrhář to doladí proveditelný region výběrem konkrétního výstupu nebo změnou vstupních hodnot, rozsahů a distribuce. Návrhář nemusí být člověk, může to být a test program v testovacím prostředí nebo umělá inteligence, například a generativní kontradiktorní síť. Návrhář učí se na vylepšit program (obvykle zahrnující algoritmy ) s každou iterací jako jejich design cíle Stát se lepším definována přesčas.[1]

Výstup by mohl být snímky, zvuky, architektonické modely, animace, a mnohem víc. Jedná se tedy o rychlou metodu zkoumání možností designu, která se používá v různých oblastech designu, jako je umění, architektura, komunikační design, a design produktu.[2]

Proces kombinovaný s Napájení digitálních počítačů, které dokážou prozkoumat velmi velké množství možných obměny řešení umožňuje návrhářům generovat a testovat zcela nové možnosti, nad rámec toho, čeho by mohl dosáhnout sám člověk, aby dospěli k nejefektivnějšímu a optimalizovanému designu. To napodobuje přírodu Je evoluční přístup k designu prostřednictvím genetická variace a výběr.[Citace je zapotřebí ]

Generativní design je stále důležitější, a to především díky novým programovacím prostředím nebo skriptovacím schopnostem, díky nimž je jejich nápady relativně snadné, a to i pro designéry s malými programovacími zkušenostmi.[3] Tento proces navíc může vytvořit řešení v podstatě složitých problémů, která by jinak byla vyčerpávající z prostředků s alternativním přístupem, což by z něj učinilo atraktivnější variantu pro problémy s velkou nebo neznámou sadou řešení.[4] Rovněž je usnadněna komerčně dostupnými nástroji CAD balíčky. Nejen, že jsou implementační nástroje stále přístupnější, ale také nástroje využívající generativní design jako základ.[5]

Generativní design v architektuře

Generativní design v architektura je iterativní proces návrhu, který umožňuje architektům prozkoumat širší prostor řešení s větší možností a tvořivost.[6] Architektonický design byl dlouho považován za zlý problém.[7] Ve srovnání s tradičním přístupem k návrhu shora dolů může generativní návrh efektivně řešit problémy s návrhem pomocí paradigmatu zdola nahoru, které ke generování komplexních řešení používá parametrická pravidla. Samotné řešení se pak vyvine v dobré, ne-li optimální řešení.[8] Výhodou použití generativního návrhu jako návrhového nástroje je, že nevytváří pevné geometrie, ale přebírá sadu návrhových pravidel, která mohou generovat nekonečnou sadu možných návrhových řešení. Vygenerovaná konstrukční řešení mohou být citlivější, citlivější a adaptivní k zlému problému.

Generativní návrh zahrnuje definici pravidel a analýzu výsledků, které jsou integrovány do procesu návrhu.[9] Definováním parametrů a pravidel je generativní přístup schopen poskytnout optimalizované řešení jak pro strukturální stabilitu, tak pro estetiku. Možné algoritmy návrhu zahrnují mobilní automaty, tvarová gramatika, genetický algoritmus, syntaxe prostoru a naposledy umělá neuronová síť. Vzhledem k vysoké složitosti generovaného řešení na základě pravidel výpočetní nástroje, jako např Metoda konečných prvků a optimalizace topologie, jsou výhodnější vyhodnotit a optimalizovat generované řešení.[10] Iterativní proces poskytovaný počítačovým softwarem umožňuje pokus omyl přístup v designu a zahrnuje architekty zasahující do optimalizace proces.

Historický precedens zahrnuje Antoni Gaudí je Sagrada Família, který používal geometrické tvary založené na pravidlech pro struktury,[11] a Buckminster Fuller je Montrealská biosféra kde jsou navržena pravidla pro generování jednotlivých komponent, nikoli konečný produkt.[12] Novější generativní designové případy zahrnují Foster a partneři ' Velký dvůr královny Alžběty II, kde byla mozaiková skleněná střecha navržena pomocí geometrického schématu k definování hierarchických vztahů, a poté bylo generované řešení optimalizováno na základě geometrických a strukturálních požadavků.[13]

Viz také

Reference

  1. ^ Meintjes, Keith. ""Generativní design „- Co to je? - CIMdata“. Citováno 2018-06-15.
  2. ^ ENGINEERING.com. „Generativní design: Cesta k výrobě“. www.engineering.com. Citováno 2019-12-05.
  3. ^ Schwab, Katharine (16. dubna 2019). „Toto je první komerční židle vyrobená pomocí generativního designu“. Rychlá společnost. Citováno 13. srpna 2019.
  4. ^ Prasanta, Rajamoney, Shankar A. Rosenbloom, Paul S .; Wagner, Chris Bose (04.09.2014). Kompoziční návrh založený na modelu: Generativní přístup ke koncepčnímu návrhu fyzických systémů. University of Southern California. OCLC  1003551283.
  5. ^ Anderson, Fraser; Grossman, Tovi; Fitzmaurice, George (2017-10-20). Trigger-Action-Circuits: Využití generativního designu umožňujícího nováčkům navrhovat a budovat obvody. ACM. 331–342. doi:10.1145/3126594.3126637. ISBN  9781450349819. S2CID  10091635.
  6. ^ Krish, Sivam (2011). "Praktická generativní metoda návrhu". Počítačem podporovaný design. 43 (1): 88–100. doi:10.1016 / j.cad.2010.09.009.
  7. ^ Rittel, Horst W. J .; Webber, Melvin M. (1973). „Dilemata v obecné teorii plánování“ (PDF). Politické vědy. 4 (2): 155–169. doi:10.1007 / bf01405730. S2CID  18634229. Archivovány od originál (PDF) dne 30. září 2007.
  8. ^ Mitchell, Melanie; Taylor, Charles E (1999). "Evoluční výpočet: přehled". Výroční přehled ekologie a systematiky. 30 (1): 593–616. doi:10.1146 / annurev.ecolsys.30.1.593.
  9. ^ Shea, Kristina; Aish, Robert; Gourtovaia, Marina (2005). "Směrem k integrovaným výkonným generativním návrhovým nástrojům". Automatizace ve stavebnictví. 14 (2): 253–264. doi:10.1016 / j.autcon.2004.07.002.
  10. ^ Dapogny, Charles; Faure, Alexis; Michailidis, Georgios; Allaire, Grégoire; Couvelas, Agnes; Estevez, Rafael (2017). „Geometrická omezení pro optimalizaci tvaru a topologie v architektonickém návrhu“ (PDF). Výpočetní mechanika. 59 (6): 933–965. doi:10.1007 / s00466-017-1383-6. S2CID  41570887.
  11. ^ Hernandez, Carlos Roberto Barrios (2006). "Myšlení parametrického designu: zavedení parametrického Gaudiho". Designové studie. 27 (3): 309–324. doi:10.1016 / j.destud.2005.11.006.
  12. ^ Edmondson, Amy C (2012). "Struktura a integrita vzoru". Fullerovo vysvětlení: Synergická geometrie R. Buckminstera Fullera (PDF). Springer Science & Business Media. p. 54-60. doi:10.1007/978-1-4684-7485-5. ISBN  978-0-8176-3338-7.
  13. ^ Williams, Chris JK (2001). Burry, Mark; Datta, Sambit; Dawson, Anthony; Rollo, John (eds.). Analytická a numerická definice geometrie střechy Velkého dvora v Britském muzeu (PDF). Sborník matematiky a designu 2001: třetí mezinárodní konference. 200. Geelong Vic Australia: Deakin University. 434–440. ISBN  0-7300-2526-8.

Další čtení

  • Gary William Flake: Výpočtová krása přírody: Počítačové zkoumání fraktálů, chaosu, komplexních systémů a adaptace. MIT Press 1998, ISBN  978-0-262-56127-3
  • John Maeda: Návrh podle čísel, MIT Press 2001, ISBN  978-0-262-63244-7
  • Krish, Sivam (2011). "Praktická generativní metoda návrhu". Počítačem podporovaný design. 43: 88–100. doi:10.1016 / j.cad.2010.09.009.
  • Celestino Soddu: referáty o generativním designu (1991-2011) v http://www.generativedesign.com/papers.html