دانلود ترجمه مقاله بررسی های طراحی هندسه با مدل سازی پارامتری و الگوریتم های ژنتیک – الزویر 2011

بررسی های طراحی هندسه با مدل سازی پارامتری و الگوریتم های ژنتیک مبنی بر عملکرد در طراحی معماری

Design explorations of performance driven geometry in architectural design using parametric modeling and genetic algorithms

چکیده

مقدمه

مطالعات مرتبط در رابطه با طراحی مفهومی و طراحی مفهومی با کامپیوتر (CACD)

مرحله طراحی مفهومی

روش های طراحی مفهومی با کامپیوتر (CACD)

پیچیدگی و بین رشته ای بودن طراحی مبتنی بر عملکرد در معماری: نقش کلیدی هندسه

طاق های بزرگ مبتنی بر عملکرد: روش ساختاری و استفاده انفعالی از انرژی خورشیدی

مشخصات رویکرد طراحی

قابلیت ها و محدودیت های مدل سازی پارامتری برای طراحی مبتنی بر عملکرد

قابلیت های تولید خودکار مجموعه های بزرگ گزینه های طراحی

مزایای فرآیند پارامتری سازی برای بین رشته ای بودن و پیچیدگی تجزیه شده

دشواری های بررسی فضاهای راه حل بزرگ

قابلیت های الگوریتم های ژنتیک همراه با مدل سازی پارامتری

ParaGen

چرخه

ارتباط با طراح: معیارهای نامشخص و استخراج دانش

دو مطالعه موردی در مورد ریخت شناسی ساختاری و انتقال خورشیدی در طاق های بزرگ

مطالعه موردی RadioDome

مطالعه موردی SolSt

شکل کلی

ریخت شناسی ساختاری

روکش فلزی

چرخه ParaGen

بحث و بررسی و مطالعه بیش تر

نتیجه گیری

جهت ها و چالش های آینده

چکیده

در این مقاله مزایای حاصل از ترکیب مدل سازی پارامتری و الگوریتم های ژنتیک برای دستیابی به یک فرآیند عملکرد گرا در طراحی مورد بررسی قرار می گیرند و طراحی معماری به طور خاص مورد توجه قرار می گیرد. نقش کلیدی هندسه در معماری در رابطه با طراحی عملکرد گرا مورد بحث و بررسی قرار گرفته است، که در آن ارزیابی های مبتنی بر معیارهای مهندسی در فاز مفهومی طراحی ادغام می شوند. عملکرد حاصل از یک راه حل هندسی خاص، همراه با پیچیدگی آن در یک فرآیند بین رشته ای در نظر گرفته شده است. در یک مطالعه موردی خاص با استفاده از طاق های بزرگ، مثالی ارائه شده است. توانایی طراح برای ایجاد طیف وسیعی از راه حل های طراحی جایگزین به طور خودکار، یک مزیت بزرگ است که با استفاده از مدل سازی پارامتری در حمایت از کشف طراحی هندسی ارائه شده است. با این حال، این به نوبه خود باعث دشواری در نحوه ارزیابی تعداد زیادی از جایگزین های حاصل شده است. ParaGen به عنوان ابزاری برای حمایت از بررسی جایگزین های طراحی پارامتری ارائه شده است. ParaGen مدل سازی پارامتری، نرم افزار شبیه سازی عملکرد و الگوریتم های ژنتیک را با یک پایگاه داده برای ذخیره و بازیابی راه حل های بررسی بعدی ادغام می کند. بررسی طراحی به واسطه تعامل طراح با فرآیند بهبود می یابد. این منجر به دو هدف می شود. ابتدا، بر اساس ایجاد راه حل های طرح به الگوریتم ژنتیک پرداخته می شود، در حالی که همچنان یک تابع تناسب معین مورد توجه قرار دارد. سپس استخراج دانش از راه حل های ایجاد شده تسهیل می شود. توصیف ابزار و کاربرد های احتمالی آن توسط طراحان ارائه شده است. کاربرد های این ابزار برای آموزش و تحقیق نشان داده شده اند و به طور خاص به دو مثال در زمینه ی طاق های گسترده مدولار اشاره شده است. مطالعه موردی اول به عنوان بخشی از یک تمرین آموزشی انجام شده است، که در آن ParaGen برای بررسی ریخت شناسی یک طاق بر اساس عملکرد ساختاری مورد استفاده قرار می گیرد. مطالعه موردی دوم از یک پروژه تحقیقاتی به دست آمده است که با انتقال انرژی خورشیدی و افزایش گرمای خورشیدی و انتقال نور روز یک طاق گسترده در ارتباط قرار دارد.

11- نتیجه گیری

در این مطالعه مثال هایی ارائه شدند و اهمیت بررسی اولیه هندسه معماری بر اساس ارزیابی های عملکرد مورد بحث و بررسی قرار گرفتند. یک روش طراحی و یک ابزار برای پشتیبانی از این فرآیند ارائه شده است. مطالعات موردی قابلیت خود در پشتیبانی از تولید و بررسی گزینه های طراحی، و غلبه بر محدودیت های زمانی را بدون تناقض با جهت های طراحی مطلوب نشان داده اند. علاوه بر این، مطالعات موردی با دستیابی به سطوح مختلف راه حل های طراحی، پشتیبانی خود از بازنگری بررسی های طراحی را برای افزایش تحولات عمودی در زمینه طراحی مفهومی و برای تجزیه جنبه های پیچیده به سطوح مختلف انتزاع نشان داده اند. برای ارزیابی مقدار روش و ابزار طراحی ارائه شده، زمینه سازی آن ها در تصویر بزرگ تری از تمرین طراحی و موانع مربوط به صنعت نرم افزار ضروری است. علاوه بر این، درک تعادل مطلوب بین سرمایه گذاری ها و دستاورد ها که یک درک کلیدی برای ادغام این رویکرد یا رویکرد های مشابه در عمل حرفه ای است، ضروری می باشد. هرچند اهمیت ارزیابی های عملکرد اولیه بیش تر ارزشمند است، همچنان ادغام روش هایی مانند روش مطرح شده در این جا با مقاومت زیادی مواجه می شود.

Abstract

In this paper we discuss the benefits derived by combining parametric modeling and genetic algorithms to achieve a performance oriented process in design, with specific focus on architectural design. The key role played by geometry in architecture is discussed in relation to performance oriented design, in which evaluations based on engineering criteria are integrated into the conceptual phase of the design. The performance attained by a specific geometric solution is considered along with its complexity in an interdisciplinarity process. A specific case study using large roofs is presented as an example. Enabling the designer to automatically generate a large range of alternative design solutions is a great advantage offered by parametric modeling in supporting geometric design explorations. However, this in turn presents the difficulty of how to evaluate the resulting myriad of generated alternatives. ParaGen is presented as a tool to support the exploration of the parametric design alternatives. ParaGen combines parametric modeling, performance simulation software and genetic algorithms, together with a database to store and retrieve the solutions for subsequent exploration. The design exploration is enhanced by means of the interaction of the designer with the process. This serves two objectives. Firstly, it addresses the genetic algorithm based creation of design solutions, while still focusing on a given fitness function. Secondly, it facilitates knowledge extraction from the generated solutions. A description of the tool and its possible uses by designers is provided. Applications of this tool are illustrated for both education and research, with specific reference to two examples in the field of modular long span roofs. The first case study has been developed as part of a teaching exercise in which ParaGen is used to explore the morphology of a dome based on structural performance. The second case study is derived from a research project which deals with solar energy transmission, and concerns the solar heat gain and daylight transmittance of a long span roof.

11- Conclusions

The paper has introduced, given examples and discussed the importance of early exploration of architectural geometry based on performance evaluations. A design method and a tool have been presented to support this process. The case studies have shown their potential in supporting the generation and exploration of design alternatives, overcoming time restrictions and without necessarily conflicting with desired design directions. The case studies also showed their support for backtracking the design explorations, for intensifying vertical transformations in the context of conceptual design, and for decomposing complex aspects into multiple levels of abstraction by achieving multiple levels of design solutions. In order to assess the value of the presented design method and tool, it is necessary to contextualize them within the greater picture of design practice and obstacles related to the software industry. This is necessary also to comprehend the required balance between investments and achievements, which is a key understanding for the integration of this or similar approaches in professional practice. Even though the importance of early performance evaluations is becoming more valued, still the integration of methods, such as the one proposed here, encounters much resistance.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

بررسی های طراحی هندسه با مدل سازی پارامتری و الگوریتم های ژنتیک مبنی بر عملکرد در طراحی معماری

Design explorations of performance driven geometry in architectural design using parametric modeling and genetic algorithms