| dc.description.abstract | Achitekti se musí vyporádávat pri navrhování s mnoha omezeními, které
narustají jako dusledek zvyšujících se nároku na kvalitu a provoz budov z
hlediska udržitelnosti. Na druhé strane technologický pokrok v oblasti softwaru
usnadnuje návrh složitých geometrií. Proto v soucasné dobe platí více než
predtím, že kvalita budovy závisí na schopnostech architekta nalézt optimální
rešení pro všechny casto protikladná omezení. Toto je úkol, který s ohledem na
složitost vyžaduje použití sofistikovaných optimalizacních algoritmu
integrovaných do pracovního postupu.
Tento výzkum navrhuje integraci optimalizacního modulu nazvaného
"Kognitivní Kontrolní Systém" (CCS) do parametrického systému. Kognitivnost
je zde formulována jako schopnost systému reagovat na performativní kritéria
budovy tím, že najde její optimální rešení.
CCS obsahuje sadu globálních a lokálních matematických rešitelu. Jeho
soucástí je také grafické rozhraní, "Interaktivní Grafová Kontrola" (IGC), pomocí
které muže uživatel optimalizacní proces rídit a prehledne jím navigovat. Tato
interaktivní platforma prezentuje uživateli nejen nejlepší optimální rešení, ale
zároven škálu dalších možných rešeních, i když méne optimálních.
Práce zkoumá nekolik typu nelineárních algoritmu, jako jsou genetické
algoritmy, neuronové síte, a numerické matematické rešitelé. Výzkum poukazuje
na jejich výhody i nevýhody, a ukazuje, jak mohou být tyto algoritmy zacleneni
do parametrického systému, aby zlepšily proces navrhování. Práce demonstruje,
jak nastavit objektivní funkce pro více cílu a jak tato funkce ovlivnuje prubeh a
kvalitu optimalizacního procesu.
Funkcnost a použitelnost numerických rešitelu je demonstrována na nekolika
príkladech. Príklady jsou organizovány podle jejich složitosti rešení. Zacínající
jednoduchou studií, každá další studie je složitejší s více omezeními a cíli. Príklady
pokrývají radu ruzných geometrických a konstrukcních témat, jako je generování
geometricky složité strešní konstrukce, optimalizace rodinného domu smerem k
nízké spotrebe energie, denního osvetlení a nákladu nebo návrh budovy muzea.
Architects must deal with increasing amount of design constraints, which is the
consequence of increasing demands on building’s performance in terms of
sustainability and construction cost. On the other hand, complex geometries has
become common part in architectural projects. Therefore, it is nowadays more
true than before that the building’s qualities depend on architect’s ability to find
the optimal solution for all, often contradicting constraints. This is a task for
which due to the complexity necessitates the use of sophisticated solving
algorithms integrated into the design workflow.
The research proposes an integration of optimization apparatus called “
Cognitive Control System” (CCS) into a parametric design framework.
Cognition or “ knowing ” is here defined in terms of the ability to respond to the
performative criteria of a building by finding optimum solution.
The CCS contains a set of global and local solvers. Its part is also an interface,
the Interactive Graph Control (IGC) by which the user can steer and control the
optimization process in a transparent fashion. This interactive platform presents
the user not only the best optimal solution, but also the whole range of other
possible solution, even if less optimal.
The research examines several types of nonlinear solving algorithms, such as
genetic algorithms, neural networks, and numerical mathematical solvers. The
research reveals their pros and cons and demonstrates how these different types
of algorithms can be integrated into parametric system to enhance the design
process. The thesis presents how to set up an objective function for multiple
objectives and how the function affects the optimization process.
The functionality and usability of the solvers is demonstrated on several case
studies. The case studies are performed on different scale projects with different
solving complexity. The cases cover range of different geometrical and design
topics, such as generating free-form roof structure with certain local height
constraints, optimizing family house towards low energy consumption, daylight
and cost or exploring the design options for museum building.
v | cze |
