Generative design

"Algorithmisches Design" leitet hier weiter. Zur Gestaltung von Algorithmen siehe Algorithmus § Design.
Schema des generativen Designs als iterativer Prozess
Samba, ein Möbelstück von Guto Requena mit generativem Design

Generative design ist ein iterativ Entwurf Prozess Das geht um a Programm das wird generieren eine bestimmte Anzahl von Ausgänge das trifft sich sicher Einschränkungen, und ein Designer Das wird die fein einstellen realisierbare Region Durch Auswahl spezifischer Ausgabe oder Ändern der Eingangswerte, Bereiche und Verteilung. Der Designer muss nicht ein sein Mensch, es kann ein sein Prüfung Programm in einer Testumgebung oder einer künstliche Intelligenzzum Beispiel a Generatives kontroverses Netzwerk. Der Designer lernt zu verfeinern das Programm (normalerweise beteiligt Algorithmen) mit jeder Iteration als Design Tore besser werden definiert im Laufe der Zeit.[1]

Die Ausgabe könnte sein Bilder, Geräusche, Architekturmodelle, Animation, und vieles mehr. Es ist daher eine schnelle Methode zur Erforschung von Entwurfsmöglichkeiten, die in verschiedenen Konstruktionsfeldern verwendet werden, wie z. Kunst, die Architektur, Kommunikationsdesign, und Produktdesign.[2]

Der Prozess kombiniert mit dem Energie von digitalen Computern, die eine sehr große Anzahl von möglichen untersuchen können Permutationen einer Lösung ermöglicht es Designern, brandneue Optionen zu generieren und zu testen, über das hinaus ein Mensch zu einem effektiven und optimierten Design führen kann. Es ahmt die Natur nach's evolutionär Entwurfsansatz durch genetische Variation und Auswahl.

Generatives Design ist wichtiger geworden, vor allem aufgrund neuer Programmierumgebungen oder Skriptfunktionen, die es auch für Designer mit wenig Programmiererfahrung relativ einfach gemacht haben, ihre Ideen umzusetzen.[3] Darüber hinaus kann dieser Prozess Lösungen für wesentlich komplexe Probleme erstellen, die ansonsten ressourcenexhautant sind und einen alternativen Ansatz machen, was ihn zu einer attraktiveren Option für Probleme mit einem großen oder unbekannten Lösungssatz macht.[4] Es wird auch mit Werkzeugen in kommerziell erhältlichem Werkzeug erleichtert CAD Pakete.[5] Implementierungstools sind nicht nur zugänglicher, sondern auch Tools, die generatives Design als Grundlage nutzen.[6]

Generatives Design in der Architektur

Generatives Design in die Architektur ist ein iterativer Entwurfsprozess, mit dem Architekten einen breiteren Lösungsraum mit mehr Möglichkeiten erforschen können und Kreativität.[7] Das architektonische Design wird seit langem als als angesehen böses Problem.[8] Im Vergleich zum herkömmlichen Top-Down-Designansatz kann das generative Design Designprobleme effizient behandeln, indem ein Bottom-up-Paradigma verwendet wird, das parametrische definierte Regeln verwendet, um komplexe Lösungen zu generieren. Die Lösung selbst entwickelt sich dann zu einer guten, wenn nicht optimalen Lösung.[9] Der Vorteil der Verwendung generativer Design als Design -Tool besteht darin, dass es keine festen Geometrien erstellt, sondern eine Reihe von Designregeln enthält, die eine unendliche Reihe möglicher Designlösungen erzeugen können. Die erzeugten Designlösungen können sensibler, reaktionsschnell und reagierender sein und adaptiv zum bösen Problem.

Generatives Design beinhaltet die Regeldefinition und die Ergebnisanalyse, die in den Entwurfsprozess integriert sind.[10] Durch die Definition von Parametern und Regeln kann der generative Ansatz eine optimierte Lösung sowohl für die strukturelle Stabilität als auch für die Ästhetik bereitstellen. Mögliche Designalgorithmen umfassen Mobilfunk Automaten, Form der Grammatik, genetischen Algorithmus, Space Syntaxund zuletzt, künstliche neuronale Netz. Aufgrund der hohen Komplexität der erzeugten Lösung, Regelbasiert Rechenwerkzeuge wie z. Finite -Elemente -Methode und Topologieoptimierungsind besser vorzuziehen, um die erzeugte Lösung zu bewerten und zu optimieren.[11] Der iterative Prozess, der von Computersoftware bereitgestellt wird Versuch Ansatz im Design und beinhaltet Architekten, die die stören Optimierung Prozess.

Historische Präzedenzfälle umfassen Antoni Gaudí's Sagrada família, die regelbasierte geometrische Formen für Strukturen verwendeten,[12] und Buckminster Fuller's Montreal Biosphäre Wo die Regeln zur Generierung einzelner Komponenten und nicht das Endprodukt entworfen werden.[13]

Neuere generative Entwurfsfälle umfassen Pflege und Partner' Königin Elizabeth II Großer Hof, wo das Tessellated -Glasdach unter Verwendung eines geometrischen Schemas zur Definition hierarchischer Beziehungen entwickelt wurde, und dann wurde die erzeugte Lösung auf der Grundlage geometrischer und struktureller Anforderungen optimiert.[14]

Siehe auch

Verweise

  1. ^ Mintjes, Keith. ""Generatives Design" - Was ist das? - Cimdata ". Abgerufen 2018-06-15.
  2. ^ Engineering.com. "Generatives Design: Der Weg zur Produktion". www.engineering.com. Abgerufen 2019-12-05.
  3. ^ Schwab, Katharine (16. April 2019). "Dies ist der erste kommerzielle Stuhl, der mit generativem Design hergestellt wurde.". Schnelle Firma. Abgerufen 13. August 2019.
  4. ^ Prasanta, Rajamoney, Shankar A. Rosenbloom, Paul S.; Wagner, Chris Bose (2014-09-04). Das modellbasierte Design für Kompositionelle: Ein generativer Ansatz für das konzeptionelle Design physischer Systeme. Universität von Südkalifornien. OCLC 1003551283.
  5. ^ Barbieri, Loris; Muzzupappa, Maurizio (2022). "Leistungsgetriebene Engineering-Designansätze basierend auf generativen Design- und Topologie-Optimierungstools: Eine vergleichende Studie". Angewandte Wissenschaften. 12 (4): 2106. doi:10.3390/app12042106.
  6. ^ Anderson, Fraser; Grossman, Tovi; Fitzmaurice, George (2017-10-20). Trigger-Action-Circuits: Nutzung des generativen Designs, damit Novizen Schaltkreise entwerfen und erstellen können. ACM. S. 331–342. doi:10.1145/3126594.3126637. ISBN 9781450349819. S2CID 10091635.
  7. ^ Krish, Sivam (2011). "Eine praktische generative Designmethode". Computergestütztes Design. 43 (1): 88–100. doi:10.1016/j.cad.2010.09.009.
  8. ^ Rittel, Horst W. J.; Webber, Melvin M. (1973). "Dilemmata in einer allgemeinen Planungstheorie" (PDF). Politikwissenschaften. 4 (2): 155–169. doi:10.1007/bf01405730. S2CID 18634229. Archiviert von das Original (PDF) am 30. September 2007.
  9. ^ Mitchell, Melanie; Taylor, Charles E (1999). "Evolutionsberechnung: Ein Überblick". Jährlicher Überblick über Ökologie und Systematik. 30 (1): 593–616. doi:10.1146/annurev.ecolsys.30.1.593.
  10. ^ Shea, Kristina; Aish, Robert; Gourtovaia, Marina (2005). "In Richtung integrierter leistungsorientierter generativer Design-Tools". Automatisierung im Bau. 14 (2): 253–264. doi:10.1016/j.autcon.2004.07.002.
  11. ^ Dapogny, Charles; Faure, Alexis; Michailidis, Georgios; Allaire, Grégoire; Couvelas, Agnes; Estevez, Rafael (2017). "Geometrische Einschränkungen für die Form- und Topologieoptimierung im architektonischen Design" (PDF). Rechenmechanik. 59 (6): 933–965. Bibcode:2017Compm..59..933d. doi:10.1007/s00466-017-1383-6. S2CID 41570887.
  12. ^ Hernandez, Carlos Roberto Barrios (2006)."Denkes parametrisches Design: Einführung parametrischer Gaudi". Designstudien. 27 (3): 309–324. doi:10.1016/j.destud.2005.11.006.
  13. ^ Edmondson, Amy C (2012). "Struktur und Musterintegrität". Eine ausführlichere Erklärung: Die synergetische Geometrie von R. Buckminster Fuller (PDF).Springer Science & Business Media.S. 54–60. doi:10.1007/978-1-4684-7485-5. ISBN 978-0-8176-3338-7.
  14. ^ Williams, Chris JK (2001).Burry, Mark;Datta, Sambit;Dawson, Anthony;Rollo, John (Hrsg.). Die analytische und numerische Definition der Geometrie des British Museum Great Court Dach (PDF).Proceedings of Mathematics & Design 2001: Die dritte internationale Konferenz.Vol.200. Geelong Vic Australia: Deakin University.S. 434–440. ISBN 0-7300-2526-8.

Weitere Lektüre

  • Gary William Flake: Die rechnerische Schönheit der Natur: Computer -Erkundungen von Fraktalen, Chaos, komplexen Systemen und Anpassung.MIT Press 1998, ISBN978-0-262-56127-3
  • John Maeda: Design nach Zahlen, MIT Press 2001, ISBN978-0-262-63244-7
  • Krish, Sivam (2011). "Eine praktische generative Designmethode". Computergestütztes Design. 43: 88–100. doi:10.1016/j.cad.2010.09.009.
  • Celestino Soddu: Papiere zum Generativdesign (1991-2011) bei http://www.generativedessign.com/papers.html