Trí tuệ nhân tạo (AI) đã mở ra những khả năng chưa từng có cho lĩnh vực kiến trúc. Ở tầm cao nhất của sự tiến hóa này đứng kiến trúc tham số, một lĩnh vực sử dụng thuật toán tính toán để tạo ra các cấu trúc phức tạp và đổi mới. Mặc dù thiết kế tham số đã là một động lực quan trọng trong kiến trúc trong nhiều thập kỷ, sự phục hồi gần đây của nó đã được thúc đẩy bởi sự tích hợp của AI vào quy trình thiết kế.
Thiết kế tham số có nguồn gốc từ lĩnh vực toán học tính toán, nơi các thuật toán được phát triển để tạo ra và biến đổi hình học. Các kiến trúc sư đã bắt đầu áp dụng các kỹ thuật tính toán này trong nửa sau của thế kỷ 20, sử dụng nguyên tắc tham số để tạo ra các biểu thức kiến trúc linh hoạt và động. Ngay cả trước kỷ nguyên của việc tạo mô hình 3D kỹ thuật số, những người tiên phong như Zaha Hadid - ‘Nữ hoàng của Đường cong’ - đã sử dụng thiết kế tham số để tạo ra các hình dạng đặc biệt thách thức các quan niệm truyền thống về hình học và hình dạng. Trong hơn một thập kỷ qua, phần mềm mô hình hóa tham số như FreeCAD và Grasshopper 3d đã khơi dậy sự quan tâm mới trong tính toán kiến trúc.
Tuy nhiên, cho đến khi trí tuệ nhân tạo (AI) phát triển mạnh mẽ, công nghệ AI đã giới thiệu một mô hình mới trong thiết kế tham số, mang lại cho các kiến trúc sư và nhà thiết kế các công cụ mạnh mẽ để khám phá không gian thiết kế rộng lớn và tạo ra hình học phức tạp. Cụ thể hơn, các thuật toán tạo ra, được hỗ trợ bởi học máy và mạng thần kinh, có thể phân tích các tập dữ liệu lớn về ràng buộc thiết kế và sở thích để tạo ra và tinh chỉnh lặp đi lặp lại các giải pháp kiến trúc.
Bằng cách tận dụng các kỹ thuật tối ưu hóa dựa trên AI, các kiến trúc sư có thể khám phá nhiều khả năng thiết kế - từ các hình dạng hữu cơ linh hoạt đến các mặt tiền phức tạp với hoa văn tinh tế - và khám phá các giải pháp mới vượt qua các kiểu kiến trúc truyền thống.
Một ví dụ là dự án MARSHA của AI SpaceFactory, được tạo ra bằng cách sử dụng mạng phân biệt đối kháng (GAN). GAN là một hệ thống kiến trúc học sâu hoạt động bằng cách đào tạo hai “mạng thần kinh” cạnh tranh với nhau để tạo ra kết quả chân thực hơn. MARSHA là một thiết kế hư cấu phải xem xét các điều kiện hoàn toàn không biết đến, ngoài hành tinh. Hình dạng và chất lượng không gian của nó không được thiết kế để đáp ứng chỉ là mong muốn thẩm mỹ mà còn phải duy trì một mức độ cao về tính toàn vẹn cấu trúc, chịu áp suất không khí nội bộ và căng thẳng nhiệt, cũng như cung cấp một môi trường sống hữu ích và dễ chịu
Do đó, các thuật toán thiết kế tham số đã được sử dụng để tạo ra hình dạng tổng thể bằng cách xác định các tham số như yêu cầu không gian, ràng buộc cấu trúc và xem xét về mặt tiện nghi. Quá trình này cho phép tạo ra một kiến trúc tối đa hóa không gian nội thất trong khi giảm thiểu việc sử dụng vật liệu và phức tạp trong xây dựng. Song song với đó, bằng cách phân tích hiệu suất của các cấu hình cấu trúc khác nhau và lựa chọn vật liệu, các kiến trúc sư có thể điều chỉnh thiết kế để chống chọi với những khó khăn của du hành không gian và sinh sống. Quá trình tối ưu hóa này giúp giảm trọng lượng và thể tích của các yếu tố cấu trúc trong khi vẫn duy trì an toàn và ổn định.
Cuối cùng, trong ngữ cảnh của MARSHA, thiết kế tham số cho phép tích hợp hệ thống kiểm soát môi trường và hệ thống hỗ trợ cuộc sống vào thiết kế của căn cư. Bằng cách mô phỏng điều kiện môi trường như nhiệt độ, độ ẩm và chất lượng không khí, các kiến trúc sư có thể tối ưu hóa vị trí của ống thông gió, cách nhiệt nhiệt và các hệ thống khác để tạo ra một môi trường nội thất thoải mái và có thể sống được.
Một trong những khía cạnh hấp dẫn nhất của thiết kế tham số dựa trên AI là khả năng tạo ra các giải pháp kiến trúc linh hoạt và thích ứng. Bằng cách tích hợp dữ liệu thời gian thực và cảm biến môi trường, các kiến trúc sư có thể thiết kế các tòa nhà đáp ứng động đến môi trường xung quanh, tối ưu hóa hiệu suất năng lượng, thoải mái và trải nghiệm người dùng.
Nói cách khác, việc sử dụng thiết kế tham số không chỉ giới hạn trong giai đoạn thiết kế sơ bộ mà còn có thể cải thiện các ứng dụng thực tế trong xây dựng. Từ các mặt tiền động thay đổi theo ánh nắng mặt trời và điều kiện thời tiết đến không gian nội thất phản ứng theo nhu cầu của người dùng, kiến trúc tham số được hỗ trợ bởi trí tuệ nhân tạo mở rộng ranh giới giữa hình dạng và chức năng và cho phép kiến trúc sư tạo ra môi trường xây dựng có thể điều chỉnh hơn.
Một khía cạnh cách mạng trong xây dựng là sự kết hợp giữa kiến trúc tham số, robot và in 3D, đại diện cho một biên giới động trong đổi mới kiến trúc, cho phép các kiến trúc sư thực hiện các cấu trúc phức tạp và thích ứng với độ chính xác và hiệu suất. Nguyên tắc thiết kế tham số hỗ trợ việc tạo ra hình học phức tạp đòi hỏi các phương pháp xây dựng truyền thống, trong khi máy in 3D và robot cung cấp khả năng chính xác trong gia công để chuyển đổi những thiết kế số thành hình dạng vật lý.
Thông qua quá trình gia công bằng robot, các kiến trúc sư có thể lắp ráp các thành phần xây dựng được thiết kế tùy chỉnh tại hiện trường, đẩy xa ranh giới của việc khám phá và đổi mới vật liệu. Thiết kế tham số về cơ bản là “sân chơi ảo” của kiến trúc, và vì nó chủ yếu được thúc đẩy bởi dữ liệu, thì không gì tốt hơn là “khai thác” nó thông qua các công cụ xử lý dữ liệu AI mạnh mẽ.
Comments