Mimarlıkta Sayısal Tasarım 2015 by Mstas 2015

IX. Mimarlıkta Sayısal Tasarım Ulusal Sempozyumu

mstas 2015 sürdürülebilir sayısal ekolojiler

sayısal tasarım, malzeme, başarım 25-26 Haziran 2015, Özyeğin Üniversitesi

mstas 2015

ISBN: 978-605-5625-07-8 © Özyeğin Üniversitesi Yayınları Nişantepe Mh., Orman Sk, No: 34-36 34794 Alemdağ, Çekmeköy, İstanbul http://yayinevi.ozyegin.edu.tr yayinevi@ozyegin.edu.tr

Editörler Sevil Yazıcı Canan Akoğlu Ayşe Özbil Torun Işılay Tekçe Ü. Ceren Bayazitoğlu

MSTAS 2015

Sürdürülebilir Sayısal Ekolojiler: Sayısal Tasarım, Malzeme, Başarım

MSTAS 2015 Sustainable Computational Ecologies: Computational Design, Material, Performance

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

IX. Mimarlıkta Sayısal Tasarım Ulusal Sempozyumu 25-26 Haziran 2015, Özyeğin Üniversitesi

MSTAS 2015 Sürdürülebilir Sayısal Ekolojiler: Sayısal Tasarım, Malzeme, Başarım Düzenleyen Özyeğin Üniversitesi, Mimarlık ve Tasarım Fakültesi Düzenleme Kurulu / Özyeğin Üniversitesi, Mimarlık ve Tasarım Fakültesi Yrd. Doç. Dr. Sevil Yazıcı, sevil.yazici@ozyegin.edu.tr Yrd. Doç. Dr. Canan Akoğlu, canan.akoglu@ozyegin.edu.tr Yrd. Doç. Dr. Işılay Tekçe, isilay.tekce@ozyegin.edu.tr Yrd. Doç. Dr. Ayşe Özbil Torun, ayse.ozbil@ozyegin.edu.tr Ar. Gör. Ümit Ceren Bayazitoğlu, ceren.bayazitoglu@ozyegin.edu.tr Editörler: Sevil Yazıcı, Canan Akoğlu, Ayşe Özbil Torun, Işılay Tekçe, Ümit Ceren Bayazitoğlu ISBN:978-605-5625-07-8 © 2015 Kapak Tasarımı Sevil Yazıcı (Özyeğin Üniversitesi) Kitap Tasarımı Hakan Yanaz, Ümit Ceren Bayazitoğlu, Sevil Yazıcı (Özyeğin Üniversitesi) Baskı İnkılâp Kitabevi Yayın Sanayi ve Ticaret A.Ş. Çobançeşme Mh. Sanayi Cd. Altay Sk. No:8 34196 Yenibosna İstanbul Tel: (0212) 496 11 11 (Pbx) Matbaa Sertifika No:10614 © Özyeğin Üniversitesi Yayınları Nişantepe Mh., Orman Sk, No: 34-36 34794 Alemdağ, Çekmeköy, İstanbul http://yayinevi.ozyegin.edu.tr yayinevi@ozyegin.edu.tr 2

MSTAS 2015

Bilim Kurulu

Scientific Committee

Suzan Girginkaya Akdağ Fulya Özsel Akipek Meltem Aksoy Sema Alaçam

Bahçeşehir Üniversitesi Bilgi Üniversitesi İstanbul Teknik Üniversitesi İstanbul Teknik Üniversitesi

Gülen Çağdaş Neşe Çakıcı Alp Birgül Çolakoğlu Yüksel Demir Özgür Ediz Leman Figen Gül Can Gündüz Ethem Gürer M. Emre İlal Salih Ofluoğlu Burcu Şenyapılı Özcan Ozan Önder Özener Mine Özkar Serkan Palabıyık Şule Taşlı Pektaş Elif Sezen Yağmur-Kilimci Tuğrul Yazar Sevil Yazıcı

İstanbul Teknik Üniversitesi Kocaeli Üniversitesi İstanbul Teknik Üniversitesi İstanbul Teknik Üniversitesi Uludağ Üniversitesi İstanbul Teknik Üniversitesi İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü İstanbul Teknik Üniversitesi İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi Bilkent Üniversitesi İstanbul Teknik Üniversitesi İstanbul Teknik Üniversitesi Balıkesir Üniversitesi Bilkent Üniversitesi İstanbul Teknik Üniversitesi Bilgi Üniversitesi Özyeğin Üniversitesi

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

Keynote Speaker JosĂŠ Pinto Duarte

JosĂŠ Pinto Duarte holds a professional degree from the Faculty of Architecture of the Technical University of Lisbon (FA/UTL), a Master in Design Methods and a PhD in Design and Computation from MIT, USA. He is Full Professor and former Dean (2012-2015) at the Faculty of Architecture, University of Lisbon (FA/ULisboa). He also is Visiting Scientist at MIT and Vice President Emeritus of eCAADe - education and research in Computer Aided Architectural Design in Europe, organization of which he was also President. He does research on using new technology for mass customization in architecture, urban planning and design.

MSTAS 2015

Davetli Konuşmacı José Pinto Duarte

José Pinto Duarte Lizbon Teknik Üniversitesi Mimarlık Fakültesi’nden profesyonel derece, ABD’ de bulunan MIT’ den Tasarım Yöntemleri alanında yüksek lisans, Tasarım ve Hesaplama alanında ise doktora derecelerini almıştır. Profesör Duarte, Lizbon Teknik Üniversitesi’ nin eski dekanı (2012-2015) olup, MIT’ de misafir araştırmacıdır. Aynı zamanda geçmişte başkanlık görevini yürütmüş olduğu eCAADe-Avrupa Bilgisayar Destekli Tasarım eğitimi ve araştırma- organizasyonunun fahri başkan yardımcısıdır. Duarte, mimarlık, kentsel planlama ve tasarım için kütle özelleştirmesinde yeni teknoloji kullanımıyla ilgili araştırma yapmaktadır.

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

IX. Mimarlıkta Sayısal Tasarım Ulusal Sempozyumu 25-26 Haziran 2015, Özyeğin Üniversitesi

MSTAS 2015

Sürdürülebilir Sayısal Ekolojiler: Sayısal Tasarım, Malzeme, Başarım Editörler: Sevil Yazıcı, Canan Akoğlu, Ayşe Özbil Torun, Işılay Tekçe, Ümit Ceren Bayazitoğlu

IX. Computational Design in Architecture National Symposium 25-26 June 2015, Özyeğin University

MSTAS 2015

Sustainable Computational Ecologies: Computational Design, Material, Performance Editors: Sevil Yazıcı, Canan Akoğlu, Ayşe Özbil Torun, Işılay Tekçe, Ümit Ceren Bayazitoğlu

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

Destekleyiciler Sponsors

MSTAS 2015

Önsöz Preface

Doğadaki tüm canlı ve cansız varlıklar sistem bütünlüğü içinde yer almaktadır. Her parça birbiriyle farklı derecelerde ilişkilidir. Biyomimesis, doğada bulunan karmaşık yapıdaki, ancak yüksek verimlikteki oluşumları kendine konu eden bir araştırma alanı olup, tasarım ve üretim süreçlerinde problem çözmede kullanılır. Biyomimesis yaklaşımında, doğanın taklit edilmesinin ötesine geçilerek, doğadan öğrenilmesi ve doğanın yolunun kullanılması önem kazanır. Doğa biçimi işleve uygun hale getirir ve verimlilikten yanadır. Benyus’ un ifade ettiği gibi doğa sadece ihtiyacı olan enerjiyi kullanarak dönüştürür ve fazlalıkları önler. Evrimsel gelişim ve büyümede, organizmanın kendi biçimini oluşturma süreci olarak tanımlanan morfonegez, karmaşık düzenlemeler içeren sistemler türetir. Sayısal tasarım yöntemlerinin kullanımıyla tasarım ve mimarlık alanlarında uygulanan bu süreçlerde; biçim, malzemenin dış çevre koşulları ve kuvvetlerle etkileşimiyle, yani başarım (performans) koşullarıyla oluşturulur. Biyomimesis alanındaki araştırmaları besleyen biyoloji bilimi ve daha geniş kapsamda ekoloji, organizmalar ve çevre arasındaki ilişkiyi ortaya koyar. Ekoloji bağlamında sürdürülebilirlik, biyolojik sistemlerin çeşitliliğinin ve üretkenliğinin sağlanmasıdır. Günümüz koşullarında, tasarım üretiminin sürdürülebilirlik kapsamında değerlendirilmesi kaçınılmaz hale gelmektedir. Bu doğrultuda, sempozyum kapsamında sayısal tasarım, malzeme ve başarım ekseninde sürdürülebilirlik kavramı ve bu kavramın tasarım süreci üzerindeki etkileri tartışmaya açılmıştır. 2007 yılından bu yana düzenlenen Mimarlıkta Sayısal Tasarım Sempozyumu’ nun bu seneki teması Sürdürülebilir Sayısal Ekolojiler: Sayısal Tasarım, Malzeme, Başarım olarak belirlenmiştir. Sempozyum kapsamında ele alınan konular; benzetim ve değerlendirme, biçim gramerleri, bilgisayar destekli üretim, bilgisayar destekli tasarım eğitimi, biyomimetik tasarım, evrimsel yaklaşımlar, geometri ve biçim, insan-bilgisayar etkileşimi, işbirliğine dayalı tasarım, kentsel modelleme, malzeme çalışmaları, mekansal dizim, eniyileme, sanal ve arttırılmış gerçeklik, sayısal tasarım kuramları, sayısal tasarım, temsil ve görselleştirme, sürdürülebilir bina teknolojileri, tasarım süreci ve yaratıcılık, tepkimeli mimarlık ve akıllı mekanlar, üretken sistemler ve yapı bilgi modellemedir. IX. Mimarlıkta Sayısal Tasarım Ulusal Sempozyumu’ na değerli yorumlarıyla katkı sağlayan Bilim Kurulu üyelerine; sempozyumun gerçekleşmesini sağlayan Özyeğin Üniversitesi Mimarlık ve Tasarım Fakültesi Dekanı Prof. Dr. Orhan Hacıhasanoğlu’ na; sempozyumun hazırlık sürecinde değerli görüşleriyle destek olan Prof. Dr. Gülen Çağdaş, Prof. Dr. Birgül Çolakoğlu ve Doç. Dr. Mine Özkar’ a; sempozyum destekleyicilerimize; başta MSTAS 2015 Düzenleme Kurulu olmak üzere sempozyumun ve bildiriler kitabının hazırlanmasında tüm emeği geçenlere en içten teşekkürlerimi sunarım. Sevil Yazıcı, Haziran 2015 sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

İçindekiler

Oturum 1

24 39

55 69

Contents

Performansa Dayalı Sürdürülebilir Kavramsal Tasarım Eğitimi Performative, Sustainable Conceptual Architectural Design Education Salih Ofluoğlu A Decision Support Model for Elevator System Design in Tall Buildings Yüksek Binalarda Asansör Sistemi Tasarımı İçin Karar Destek Modeli Ayşe Çolakoğlu, Georg Suter, Gülen Çağdaş Kalabalıkların Tahliye Durumlarına Aykırı Bir Yaklaşım: Kapı Önü Engeli Contrary Approach to Evacuation Status of the Crowd: Doorway Obstacles İlker Erkan

Oturum 2

Parametrik Yaklaşımlarla Topoğrafya Arayışları Seeking Topographies with Parametric Approaches Belinda Torus, Suzan Girginkaya Akdağ Tasarım Bilgisinin Geri-Dönüşümünde Prototipler: A-CHORD Katlanabilir Ahşap Yüzeyler İçin Bir Prototip Deneyimi Prototypes in the Recycling of Design Knowledge: A-CHORD A Prototype Experience for Wooden Folding Surfaces Fulya Özsel Akipek, Tuğrul Yazar Tasarım Eğitiminde Sürdürülebilir Geometri Eğitiminin Kurgulanması ve Bilgisayar Destekli Tasarım Ortamı ile İlişkilendirilmesi Constructing a Sustainable Geometry Education within Design Education and Its Correlation with Computer Aided Design Medium Fahriye Oya Kuyumcu Peyzaj Mimarlığı Eğitiminde OpenSimulator Yazılımının Öğrenmeyi Kolaylaştırıcı ve Teşvik Edici Bir Eğitim Aracı Olarak Kullanılmasına İlişkin Model Önerisi Employing OpenSimulator as a Facilitating and Engaging Learning Tool for Landscape Architecture Education Muhammed Ali Örnek, Yasin Çağatay Seçkin

MSTAS 2015

Oturum 3

145

Oturum 4

107 Tarihi Kentsel Dokularda Çevresel Verilerin Sayısal Araçlarla Yorumu Interpretation of Environmental Data in Historic Towns with Digital Tools Pınar Çalışır, Gülen Çağdaş 121 Hesaplamalı Mimarlık ve Fraktal Kurgular Computational Architecture and Fractals Bilge Müge İçmeli, Tuğçe Pekdoğan 131 Sayısal Teknolojilerle Sinan’ı Anlamak Understanding Sinan through Digital Technologies Özgür Ediz

157 169

183

199

211 219

Doğal Sistemlerden Öğrenmek: Parametre, Kural ve İlişkiler Learning from Nature: Parameters, Rules and Relationships Sevil Yazıcı Doğadan Esinli Tasarımda Etkileşimli Strüktürler Interactive Structures in Nature Inspired Design Hülya Oral, Erhan Karakoç Doğadan Esinli Geleneksel ve Sayısal Tasarım Yöntemlerinin Yaşam Kriterlerine Göre Değerlendirilmesi Evaluation of the Nature-Inspired Traditional and Computational Methods According to Life Criterions Serbülent Vural, Güneş Mutlu Avinç Performansa Dayalı Adaptif Bina Kabuğu Tasarımı için bir Model A Model for Designing Performance Based Adaptive Building Envelope Erhan Karakoç, Gülen Çağdaş

Oturum 5

Evrimsel Yaklaşımların, Çok Kriterli Mimari Tasarım Problemleri Üzerinden Tartışılması Discussion of Evolutionary Approaches By Means of Multi-Criteria Architectural Design Issues Orkan Zeynel Güzelci Evrimsel Tasarım ve Toplumsal Kimliğin Kurguya Entegrasyonu Evolutionary Design and Integration of Cultural Identity Gizem Akgün Görsel-İşitsel Analoji: Kuş Sesi Örüntüleri Üzerine Sinestetik Deney Audio-Visual Analogy: Synesthetic Experiment on Birdsongs Seçkin Maden sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

Oturum 1 Session 1

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

Performative, Sustainable Conceptual Architectural Design Education Salih OfluoÄ&#x;lu Mimar Sinan Fine Arts University, Department of Informatics bost.msgsu.edu.tr, salih.ofluoglu@msgsu.edu.tr

Abstract

The building sector requires low cost, energy efficient building design and construction methods that utilize more renewable energy and produce higher quality of buildings. Building Information Modeling (BIM) can offer an important potential in fullfilling this need; it accomodates a rich data model that contains both graphic and alpha-numeric data, supports all phases of building life cycle and allows easy information exchange between project participants using an integrated data model (OfluoÄ&#x;lu, 2014). BIM models can further be analyzed to measure whether buildings satisfy their designated performance criteria. Although these analyses can be executed at many different phases of design, it is perhaps most efficient if they are carried out at the conceptual design phase, an early and creative phase of design in which many higher level design decisions that influence the following design phases take place. This research illustrates an educational approach that incorporates sustainable architecture principles and building performance analysis data into conceptual design process in a highly measurable BIM framework to improve the quality of design decisions. Keywords: Performative design, BIM, sustainability, conceptual design.

MSTAS 2015

Performansa Dayalı Sürdürülebilir Kavramsal Mimari Tasarım Eğitimi Salih Ofluoğlu Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi, Enformatik Bölümü bost.msgsu.edu.tr, salih.ofluoglu@msgsu.edu.tr

Özet

Yapı sektörü, daha fazla yenilenebilir enerji kaynağı kullanan, düşük maliyetli ve yüksek kaliteli bina üretim çözümlerine ihtiyaç duymaktadır. Yapı Bilgi Modelleme (Building Information Modeling veya BIM) tümleşik veri modeli, tüm proje evrelerini destekleyen yapısı ve paydaşlar arası gelişmiş iletişime imkan veren veri formatı ve çalışma biçimi ile bu ihtiyacı gidermek için olanaklar sunmaktadır (Ofluoğlu, 2014). BIM ile oluşturulan modeller, hedeflenen bina performansına ait farklı kriterler çerçevesinde nesnel olarak test edilebilmektedir. Bu analizlerin özellikle tasarımın en erken ve biçimsel olarak en yaratıcı olduğu kavramsal tasarım evresinde yapılabilmesi elde edilen sonuçların yeni girdi olarak tasarımı beslemesine imkan vermektedir. Bu çalışma, kavramsal tasarımda sürdürülebilir mimarlık ilkeleri çerçevesinde, yapım öncesi, çevre ve kullanıcı konforu açısından bina performansını, BIM veri tipini kullanarak nesnel olarak sınayan ve tasarım sürecine tekrar girdi olarak sunan bir eğitim pedagojisini ele almakta ve edinilen deneyimi paylaşmaktadır. Anahtar Kelimeler: Performansa dayalı tasarım, BIM, sürdürülebilirlik, kavramsal tasarım.

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

1. Sürdürülebilir Mimarlık Gereksinimi

Binalar gerek yapım ve gerek işletimleri sırasında yüksek enerji tüketmekte ve karbon salınımına neden olmaktadırlar (İzoder, 2010, EIA, 2014) (Şekil 1). Buna karşılık olarak tüm dünyada, bulunduğu bölgedeki pasif iklimlendirme

olanaklarından faydalanan, bina enerjisinin bir kısmını veya tamamını yenilenebilir enerji kaynaklarından sağlayan, atık miktarı ve karbon salınımı düşük olan sürdürülebilir bina üretimini teşvik eden çeşitli yaklaşımlar bulunmaktadır (URL-1, URL-2, URL-3, URL-4) (Şekil 2). Sürdürülebilir bina uygulamalarında genel anlamda iki tip bina hedefi ile Şekil 1 Enerji tüketimi Dağılımı (İzoder, 2010)

Şekil 2 Karbon nötr bina için Architecture 2030 insiyatifi (URL-3)

karşılaşılmaktadır: Sıfır Enerjili Bina (NetZero Energy Building) ve Yüksek Performanslı Bina (High-Performance Building). Sıfır Enerjili Bina tamamen 16

MSTAS 2015

yenilebilir enerji kaynakları kullanan karbon nötr bir yapı tipidir ve sürdürülebilir bir yapı için ulaşılması hedeflenen bir idealdir (Torcellini ve diğ. 2006). Yüksek

Performanslı Binalar fosil kökenli enerji kullanımı düşük, enerjisinin önemli bir kısmını yenilenebilir enerji kaynaklarından sağlayan, atık üretimi düşük, buna karşın kullanıcısı için konfordan ödün vermeyen yapılardır. Bu yapıların üretimi gerçekleştirilmesi daha kolaydır; dünyada ve Türkiye’de bu tip birçok yapı mevcuttur. Bu çalışmada tasarım ürünü olarak ağırlıklı olarak Yüksek Performanslı Bina tipi üzerine yoğunlaşılmıştır.

2. Bina Performans Analizi (BPA) Yapım öncesi, fiziksel çevre şartlarını dikkate alarak, sürdürülebilir mimari ilkeleri ile meydana getirilen Yüksek Performanslı Binaların hedeflenen performans hedef ve ölçütlerini gerçekleştirip gerçekleştirmediklerini ölçmek önemlidir. Sonuca göre de tasarım kararları gözden geçirilerek iyileştirme yapmak gerekebilmektedir.

Yapı modeli, sürdürülebirlik açısından, temel olarak enerji tüketimi, gün ışığı alımı, kendisi ve çevredeki yapılaşma ile güneş ve gölge ilişkisi, ışınım kazanımı, rüzgar ve doğal havalandırma alanlarında analiz edilebilmektedir. Geleneksel olarak bu analizler, fiziksel maketler ve laboratuvar koşullarında gerçekleştirilebilmekteydi. Yakın bir zamana kadar kullanılan Bilgisayar Destekli Tasarım (CAD) araçları bu sürece katkı sağlayarak yapım öncesi modeller üzerinden analiz imkanı sağlamış olsalar da, tasarım ve analiz süreçlerini birbirinden koparan ve iki süreç arasında gerçek zamanlı girdi vermeyen

bir çalışma biçimi önermektedirler; ayrıca modelleme ve analiz süreçleri genellikle farklı yazılımlarda gerçekleştirildikleri için yazılımlar arası veri dönüştürme ve yeniden modelleme ihtiyaçları da doğmaktadır. Analizlerin doğru bir şekilde gerçekleşmesi için bina modelinin geometrik olarak oluşturulmasının yanı sıra malzeme, yapı tipolojisi ve bölgesel iklim gibi alfa-sayısal (metin ve sayıya dayalı) verinin de gerçeğine yakın fiziksel doğrulukta girilmesi önemlidir. Günümüzde binaların bu fiziksel gerçeklikte modellenmesi ve ardından performanslarının analiz edilmesi için sayısal teknikler mevcuttur. Bu sayısal çalışma biçimlerinden Yapı Bilgi Modelleme (YBM/BIM) yazılımları, bina ile ilgili tüm grafik (geometri, biçim) ve alfa-sayısal (malzeme, maliyet, fiziksel çevre kontrolü) verisinden oluşan bir 3B model meydana getirir (Şekil 3) ve bu modelin proje katılımcıları tarafından yapının tüm yaşam döngüsü boyunca farklı şekillerde kullanımını sağlar (Eastman, 1999, Ofluoğlu, 2014). BIM yazılımları kendi içinde veya üçüncü parti yazılımları vasıtasıyla, yapı modeli performansını ölçen simülasyon/analiz ortamları sunmaktadırlar (Şekil 4). Bu simülasyon ortamlarında erken tasarım evresinden başlayarak yapı performansı, fiziksel çevre ve malzeme verileri dahil edilerek sayısal ve grafik çıktılarla test edilebilmektedir. Özellikle yapı ile ilgili temel

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

kararların alındığı ve sonraki tasarım süreçleri için üst düzey kararların alındığı kavramsal tasarım evresinde yapı performansı ile ilgili verinin üretilebilmesi, tasarımın geliştirilerek bina performansının

iyileştirebilmesi için imkan vermektedir. Bu yaklaşımda, bina yapımı ve işletimi sırasında ortaya çıkabilecek zorluklar, gecikmeler ve ilave maliyetler önceden düzeltilebilmektedir. Şekil 3 3B BIM (sanal bina) modeli ve Duvar nesnesi model veri girişi (ArchiCAD, Graphisoft)

Bina Performansına Dayalı veya Performatif Tasarım (performative design) adı verilen tasarım yaklaşımı mimari sürdürülebilirlik ilkeleri ve fiziksel çevre şartlarını tasarım sürecine sayısal, ölçülebilir bir faktör olarak olarak dahil edip, bina performansını gerçek zamanlı olarak ölçen ve çözümler üreten spiral bir tasarım yaklaşımıdır. Bu tasarım anlayışında 18

MSTAS 2015

dört faktör öne çıkmaktadır: 1. Sürdürülebilirlik ilkeleriyle uyumluluk Ekonomik enerji/hammadde tüketimi, doğru malzeme seçimi, düşük atık oluşturma 2. Fiziksel çevre şartlarını dikkate almak Belirlenen performans hedefi doğrultusunda güneş/rüzgar vb. dayalı pasif iklimlendirme teknikleri ve yenilenebilir kaynaklarından yararlanma 3. Sayısal ve ölçülebilir veriye dayanmak BIM yazılımları ile nesne tabanlı alfa-sayısal veriye dayalı modeller ve modellerden analizler üretme 4. Gerçek zamanlı/spiral geri dönüşlerle tasarımı geliştirmek Tasarım ve analizlerin etkileşimli olarak tasarımı geliştirmek için birbirini beslemesi

Şekil 4 Kavramsal tasarım modelinden üretilen bina performans analizleri (Autodesk)

3. BPA Destekli Kavramsal Mimari Tasarım Eğitimi

Bu makalede, Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi ve Beykent Üniversiteleri’nde bir yüksek lisans dersi kapsamında yukarıda tanımlı olan Bina Performansına Dayalı Tasarım ilkeleri çerçevesinde gerçekleştirilen bir eğitim yaklaşımı ele alınmaktadır. İlgili ders, tasarım sürecinde biçime dayalı en fazla kararın alındığı kavramsal tasarıma evresine odaklanmaktadır. Ders müfredatı ve içeriğinde ağırlıklı olarak Autodesk şirketi tarafından online ücretsiz olarak sunulan “Autodesk Building Performance Analysis Certificate Program” ından (URL-5) faydalanılmıştır. Materyal Türkçeleştirilmiş ve içerik sayisalmimar.com web sitesi üzerinden öğrencilerle paylaşılmıştır. Bu müfredata göre konular aşağıdaki başlıklardan oluşmaktadır: Şekil 5 Enerji analizi kapsamında farklı tasarım alternatiflerinin enerji kullanımı kıyaslamaları (Autodesk)

Autodesk şirketi 31 Mayıs 2015 tarihinden itibaren Vasari’yi devam ettirmeme kararı almıştır ve benzer analizlerin gerçekleştirilmesi, için Revit ve Formit yazılım ortamlarını adres göstermektedir. 1

beta sürümündeydi ve öğrenciler tarafından ücretsiz olarak indirilebilmekteydi (URL-6). Yazılım Revit’e özgü .RVT dosyalarını, DWG ve Sketchup dosyalarını da kabul edebilmektedir. Vasari ve Revit enerji analizlerini web tabanlı enerji analizi hizmeti olan Autodesk’in Green Building Studio ortamında gerçekleştirmektedir. Bu hizmet için Autodesk 360 bulut hizmetine üye olmak gerekmektedir. Ticari amaçlı kullanımı ücretli olan bu hizmeti öğrenciler bir hesap edinerek ücretsiz olarak kullanabilmektedir. Öğrenciler analizlerini bu serviste kendileri için ayrılmış sanal alanda saklayabilmekte veya isterlerse PDF belgesi olarak da indirilebilmektedir. Burada farklı tasarım analizleri birbiriyle kıyaslanabilmekte ve analiz verileri listelenebilmektedir (Şekil 5).

1. İklim, hava durumu ve ilgili terminolojiyi anlamak 2. Enerji ve bina yükleri 3. Güneş ve gölge çalışması 4. Güneş ışınımı 5. Rüzgar Analizi Dersler, ilgili konu başlıklarında kuramsal bilgilendirme ve ardından vaka projelerle ilgili yazılım ortamında gerçekleştirilen analiz uygulamalarından oluşmuştur. Derslerde, kavramsal tasarım modellemesi yapılabilen ve bu modellerden performans analiz çalışmaları gerçekleştiren Autodesk Vasari yazılımı kullanılmıştır1. Yazılım dersler devam ederken sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

3.1. Analiz için Kavramsal Tasarım Modeli Dersin çıktısı olarak öğrencilerden farklı tasarım alternatiflerine ait analizler üreterek, belirledikleri performans kriterlerini en iyi yerine getiren bir bina tasarımı gerçekleştirmeleri istenmiştir. Tasarım için ayrılan zamanın kısıtlılığı, analiz konularının çeşitliliği ve öğrenciler arasında yazılım öğrenim seviye farklılıkları nedeniyle tasarım projesinin grup çalışması şeklinde gerçekleştirilmiştir; 2-3 kişilik 12 grup oluşturulmuştur. Gruplardan, üzerinde, tasarlayacakları 10,000 ve üzeri toplam inşaat alanında sahip bir bina için 7000 m2’den az olmayacak bir arsa seçmeleri istenmiştir. Öğrenciler bina tipi seçiminde özgür bırakılmıştır. Tasarım olarak, kavramsal tasarım aşaması hedeflendiğinden (BIM LOD100 detay seviyesi) analiz çalışmaları için binanın sadece dış biçimini

meydana getiren kabuğunun modellenmesi yeterli görülmüştür. Analizler için gerekli olan temel veriler şu şekildedir: • Vasari veya başka bir yazılımda oluşturulmuş bina modeli • Cephedeki boşluk-doluluk oranları (pencere ve duvar alanları) ve cephe elemanları (ışık kırıcılar, vb.) • Bina tipolojisi ile ilgili fiziksel çevre (sıcaklık, nem vb.) ve kullanım verileri (bina işletim saatleri ve süresi). Bu veriler ASHREA standartlarından Autodesk tarafından Vasari ve Revit veritabanına uyarlanmıştır (Şekil 6). • Bina gerçek konumuna bağlı olarak en yakın hava istasyonundan elde edilen iklimsel veriler • Çevre topoğrafya ve yapılaşmanın modellenerek mikro iklimsel durum tespiti Şekil 6 Kütüphane bina tipine göre mekansal kullanım ve konfor verileri (Vasari, Autodesk)

MSTAS 2015

3.2. Kavramsal Tasarım Analiz Başlıkları Öğrencilerden analiz sürecini etkilediği için bina yakın çevresindeki yapıları da modellemeleri istenmiştir. Başlarken öğrencilerden yapacakları Yüksek Performanslı Bina için hedef ve ölçütler tanımlamaları istenmiş ve Vasari ortamında sayısal modellerine aşağıdaki analizleri uygulayarak tasarımlarının bu hedefleri yerine getirip getirmediklerini test etmeleri beklenmiştir: 3.2.1. Kavramsal Enerji Analizi Bina tipi, biçim ve iklimsel veriyi dikkate alarak yapının maruz kaldığı iç ve dış ısı yüklerini tanımlayarak, toplam enerji kullanımını hesaplayan bir analiz tipidir. Öğrenciler bu sonuçlara bağlı olarak hangi alanlarda iyileştirme yaparak tasarımlarının enerji tüketimini azaltabileceklerini

hesaplarlar. Aşağıdaki örnekte yapı biçiminde yapılan değişiklikler yapının karbon salınımı, fosil tabanlı yakıt kullanımı ve iç ve dış ısı yüklerini etkilemiştir (Şekil 7). 3.2.2. Güneş ve Gölge Çalışması Binanın farklı kütleleri ve çevresindeki binalarla güneş erişimi ve gölge oluşturma açısından ilişkisini anlamaya yönelik bir analizi tipidir. Öğrenciler iki gündönümü (en kısa ve uzun gün) ve ekinoks zamanlarında binaya gelen güneşin açısı ve gölgesini oluşturarak yapılarının kütlelerinin biçimleri ve arsadaki yerleşimini planlarlar. Aşağıdaki örnekte bina kütleleri yüksek yapıların bıraktığı gölge ve güneş erişimi engellemesinden dolayı yeniden konumlandırılmıştır (Şekil 8).

Şekil 7 Farklı tasarım alternatiflerinin enerji analizi çizelgeleri (Vasari, Autodesk)

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

Şekil 8 İki farklı tasarım alternatifi için 21 Mart güneş ve gölge çalışması (Vasari, Autodesk)

3.2.3. Güneş Işınımı Analizi Güneş ışınımını bir ısı ve enerji kaynağı olarak görerek ondan nasıl faydalanılabileceğini hesaplamaya yarayan analizlerdir. Öğrenciler bina kütlesi üzerine gelen ışıma miktarlarını grafik ve sayısal olarak hesaplarlar; fazla ışıma etkisini azaltmak için kütle geometrisi ve cephe elemanlarının (güneş kırıcılar, ışık rafları vs.) yer ve şekilleriyle ilgili kararlar alırlar; binanın fotovoltaik paneller yoluyla enerji üretme potansiyelini belirlerler. Örnekte yer alan yurt binası projesinde, mevcut konumunda yurt binası çatısına çevredeki yüksek yapılar nedeniyle yeterince güneş ışıması ulaşmadığı grafik ve sayısal olarak gösterilmiştir (Şekil 9). 3.2.4. Rüzgar Analizi İklimsel veriler, topoğrafya, çevresel yapılaşma, bina kütle hareketleri ve cephedeki boşluklar dikkate alınarak hava akımlarının bina üzerindeki hareket simülasyonunu üreten bir analizdir. Öğrenciler rüzgardan doğal havalandırma unsuru olarak nasıl faydalanabilecekleri üzerine çözümler üretirler (Şekil 10).

Şekil 9 Grafik ve sayısal veri olarak bina birim alanına düşen solar ışınım miktarı (Vasari, Autodesk)

Şekil 10 Rüzgarın örnekteki ofis binası tasarımı üzerindeki etkisinin farklı grafiklerle gösterimi (Vasari, Autodesk)

4. Sonuçlar

Dönem boyunca öğrencilerin teslim ettiği ara analizler değerlendirilmiş ve dönem 22

MSTAS 2015

sonunda analiz verileri ışığında tasarım kararlarını gözden geçirmeleri ve optimize etmeleri istenmiştir. BIM yazılımları, son kavramsal model üzerinde yapı elemanlarının detaylı tanımlamalarına imkan verebilmektedir. Bu sayede üretilen modeller daha fazla detaylandırılıp geliştirilmek üzere Revit veya bir başka BIM yazılımına aktarılarak üzerinde çalışılabilmektedir. Bu detaylı modellerden iç mekanların aydınlık seviyesini ölçen “Günışığı analizi” ve tüm bina elemanlarını dikkate alan “Kapsamlı Enerji analizi” üretilebilmektedir. Bu çalışma, eğitim bağlamında kavramsal tasarım süreci aşamasında, mimari tasarım sırasında BIM tabanlı performans analizi yapmak ve bu modelleri analiz sonuçları ile geliştirmek için kullanılan bir deneyimi paylaşmıştır. Bu yöntemle tasarımın ileriki aşamalarında karşılaşılabilecek sorunların başlangıçta tespiti ve tasarım kararlarının sürdürülebilirlik açısından nesnel veriler olarak kullanılarak sınanması sağlanmıştır. Kuramsal bir derste uygulanan bu tekniğin, mimari proje derslerinde sürdürülebilir mimari tasarımlar oluşturulmasına önemli katkıda bulunabileceği düşünülmektedir. Bu çalışmanın devamı niteliğinde, uygulanan yöntemin tasarım sürecine sağladığı faydalarla ilgili katılımcılarla bir anket çalışması yapılması planlanmaktadır.

KAYNAKLAR

EASTMAN C., 1999, Building Product Models: Computer Environments Supporting Design and Construction, CRC Press. IZODER, 2010, 2010-2023 Isı Yalıtımı Planlama Raporu, İzoder, Isı Su Ses ve Yangın Yaılıtımcıları Derneği EIA, 2014, International Energy Agency, World Energy Outlook. OFLUOGLU, S., 2014, Yapı Bilgi Modelleme: Gereksinim ve Birlikte Çalışabilirlik, Mimarist, Ocak TORCELLINI ,P. S. Pless, and M. Deru, 2006 National Renewable Energy Laboratory, ACEEE Summer Study, Pacific Grove, California August 14−18. URL-1, 2015, http://www.usgbc. org/leed (Leadership in Energy & Environmental Design - LEED, US Green Building Council) URL-2, 2015, http://www.breeam. org (Building Research Establishment Environmental Assessment Method BREEAM) URL-3, 2015, http://www.architecture2030.org (The Architecture 2030 Challenge) URL-4, 2015, http://www.bep.gov.tr (Binalarda Enerji Performansı Yönetmeliği URL-5, 2015 http://sustainabilityworkshop.autodesk.com/bpac (Autodesk Building Performance Analysis Certificate Program) URL-6, 2015, http://www.autodeskvasari.com (Autodesk Vasari yazılımı)

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

A Decision Support Model For Elevator System Design In Tall Buildings Ayşe Çolakoğlu1; Georg Suter2; Gülen Çağdaş3 1,3 Istanbul Technical University; 2Vienna Technical University 1 ayse.colakogluu@gmail.com; 2georg.suter@tuwien.ac.at; 3cagdas@itu.edu.tr

Abstract

Especially in the last few decades, by the construction of mega tall towers, elevator systems have become a major constraint of a tall building design since it is the most important part of a vertical transportation system in buildings. The goal in elevator system design is to move a specific number of passengers from the entrance floor to their destination floors with a minimum amount of waiting and travelling time, and with a minimum number of elevators by using minimum core space, cost and energy. Principally, the design of an elevator system is based on traffic analysis. Various methods and different commercial software have been developed for analyzing the elevator traffic of a building. With few exceptions, most of them are developed to analyze initially designed elevator systems in order to check their efficiency according to traffic requirements. The aim of this research is to establish a decision support model for elevator system design in tall buildings. The model is named as a decision support model as it is conceptualized as giving support to architects in the planning and conceptual design stage of a tall building and helping designers find the optimum number of elevators, their speed and capacity without having any expert knowledge or experience. The model only comprises passenger elevators. Analytical traffic analysis method is used in the model through the conventional up-peak traffic calculations. The parameters that affect the elevator system design are provided from previous field studies through literature survey and elevator kinematics are provided by lift companies. The model is implemented for tall office buildings under 40 floors as the traffic analysis calculations are coded for up-peak traffic conditions which is the determinant traffic pattern of an office building’s elevator system. In addition, results are tested with an existing elevator traffic simulation software called Elevate. Keywords: Tall building, elevator, elevator system design, elevator traffic analysis.

MSTAS 2015

Yüksek Binalarda Asansör Sistemi Tasarımı İçin Karar Destek Modeli Ayşe Çolakoğlu1; Georg Suter2; Gülen Çağdaş3 1,3 İstanbul Teknik Üniversitesi; 2Viyana Teknik Üniversitesi 1 ayse.colakogluu@gmail.com; 2georg.suter@tuwien.ac.at; 3cagdas@itu.edu.tr

Özet

Yüksek binaların tasarım sürecinde yatay veya düşey sirkülasyonla ilgili alınacak kararlar tasarımın önemli parçasını oluşturur. Yüksek binalarda asansör sistemi tasarımı, farklı disiplinlerden birçok etkenin göz önünde bulundurularak tasarlandığı süreçlerdir. Asansör sistemi tasarımı, bir bina için gerekli olan asansör sayısı, asansör kapasitesi ve hızının belirlenmesinin yanı sıra asansörler için en uygun yerleşimin belirlenmesini de kapsamaktadır. Asansör sisteminin hedefleri binanın kullanıcı trafiğini karşılamak olduğu gibi, tasarım kriterleri arasında maliyet, enerji etkinliği, bakım, güvenlik, strüktürel ve sismik faktörler de bulunmaktadır. Tüm bunlar düşünüldüğünde, tasarımcının farklı disiplinden birçok etkeni göz önünde bulundurularak bina için ideal asansör sistemini tasarlaması gerekmektedir. Fakat bu durum uzman bilgisi, deneyim veya mevcut binalar üzerinde kapsamlı bir araştırma gerektirmektedir. Asansör sistemi tasarımı temel olarak asansör trafik analizlerine dayalıdır. Asansör trafik analizleri, mevcut bir binanın yada tasarlanmış bir asansör sisteminin, binanın ihtiyacı olan servis hizmetini karşılayıp karşılamayacağını test eden yöntemlerdir. Asansör trafik analiz yöntemleri ve geliştirilen yazılımlar incelendiğinde, tasarım aşamasında binada uygulanması gereken asansör sayısı, hızları ve kapasitesi ile ilgili sonuçlar üretebilen çalışmaların eksikliği gözlemlenmektedir. Bu çalışma kapsamında, yüksek binalarda asansör sistemi tasarımı için kullanılabilecek bir karar destek modeli geliştirilmesi amaçlanmıştır. Çalışma kapsamında geliştirilen karar destek modeli yolcu asansörlerini kapsamaktadır. Çalışmada, geleneksel analiz hesaplarına dayanan analitik trafik analiz yöntemi kullanılmıştır. Asansör sistemi tasarımına etki eden parametreler yapılan literatür araştırmaları sonucu elde edilmiş, asansör teknik verileri ise çeşitli asansör firmalarından elde edilerek modele dahil edilmiştir. Geliştirilen model, uygulama olarak 40 katın altındaki ofis binaları için test edilmiştir. Bunun nedeni, 40 kat üzerindeki yüksek binalar için gökyüzü lobileri gibi farklı tasarım çözümlerine ihtiyaç duyulması ve modelde kullanılan analitik trafik analiz yönteminin ofis binalarında görülen kullanıcı trafiğini baz alan matematiksel hesaplar içermesidir. Modelin uygulanabilirliğinin test edilmesi için elde edilen sonuçlar ticari bir simülasyon yazılımı olan Elevate programında simüle edilerek sonuç bölümünde değerlendirilmektedir. Anahtar Kelimeler: Yüksek binalar, asansör, asansör sistemi tasarımı, asansör trafik analizi.

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

1. Introduction

Advancements in elevator technology and increase in number of building floors multiplied the use of elevators in buildings. Thereby, buildings have required elaborately designed elevator systems over time. Initially, elevators are installed into buildings to transport building occupants and visitors vertically, so the main goal in elevator planning is to provide effective vertical circulation. The design of an elevator system comprises the selection of the number, speed and capacity of the lifts, as well as, the selection of the most appropriate elevator configuration. Elevator system also needs to satisfy specific requirements of building traffic performance criteria in addition to cost, energy efficiency, safety, structural and seismic considerations. The design of an elevator system for tall buildings involves multidisciplinary considerations in terms of architectural, functional and technical requirements. In tall building design process generally, architects are the main decision makers for the building conception. Especially in the conceptual design phase, decisions on building circulation, both horizontal and vertical, plays an important role, as it is the lifeblood of a tall building. Making decisions to achieve an optimal vertical transportation indicates an expert knowledge or research on existing buildingsâ&#x20AC;&#x2122; elevator systems for a new building design. For this demand, 26

MSTAS 2015

sometimes, elevator specialists are participating in the conceptual design stage. Otherwise, designers may have problems at further design steps in case of the determined core dimensions or the number of elevators do not satisfy the building needs and consequently, the designer may need to change the vertical transportation system design decisions by trial and error method. In the computational field, various methods and different types of software have been developed for analyzing the elevator system of a building. Fundamentally, each method uses passenger traffic calculations. While conventional methods use analytical equations, advanced methods combines the analytical equations with complex computer models of simulations. With few exceptions, most of them are developed to analyze existing or initially designed elevator system to check the systemâ&#x20AC;&#x2122;s efficiency according to standard traffic requirements. Deficiency of architectural performance criteria is another problematic point of the existing models. The intent of the research is to propose a decision support model for elevator system design in tall buildings. The model is conceptualized for giving support to architects in the planning and conceptual design stage of a tall building that helps to find optimum number of passenger elevators, their speed, capacity and their dimensions. In addition, the model

establishes a method for splitting a building into zones to optimize the number of elevators and the core space needed. The proposed model is considered as part of a comprehensive system, which determines the optimum vertical transportation for tall buildings including elevators, escalators and stairs. In this research, elevator system, which is the major element of a vertical transportation of a building, is examined. The model only comprises passenger elevators and is implemented for office buildings as the traffic analysis calculations are coded for up-peak traffic conditions which is the determinant traffic pattern of an office building elevator system. The model has a height limit of 40 floors, because tall buildings more than 40 floors need special solutions like sky lobby system. Analytical traffic analysis method is used in the model and conventional up-peak traffic calculations are combined with Al Sharif’s inverse calculation method . The parameters that affect the elevator system design are provided from previous field studies through literature survey and elevator kinematics are provided by lift companies. Analytical traffic calculations are coded using Rhinoceros-Grasshopper that is used as a medium to make both parametric and geometric queries. As an output, the model produces number of elevators, their capacity and speed for a given project. If it is needed, model also proposes a zoning policy. Eventually, all results are transfered into a spreadsheet

as a final documentation. The proposed solutions are then analyzed by Elevate software to check the feasibility of the proposed model.

2. Literature Review

2.1. Elevator System Design in Tall Buildings The vertical transportation strategy has a fundamental impact on the design of any building. In design process, number of vertical transportation elements and their locations are the preliminary decisions to specify the circulation pattern of a building that needs to provide users a comfortable means of transportation. In addition, configuration of vertical transportation system limits the building design in terms of the space it covers in the plan layout. Hence, the design of vertical transportation systems should be planned carefully from the early stages of the design process. To design an effective elevator system, it is important to identify the design objectives. Parker and Wood (2013) indicate the design objectives of elevator system design as: • Effective circulation; • Minimum cost; • Life safety; • Security; • Energy efficiency. General design parameters crucial for elevator system design can be summarized as; • Type and use of building;

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

• Number of floors above the main entrance; • Size of population and its distribution through the floors; • Building traffic; • Elevator arrangements; • Elevator number, speed and capacity. In tall building elevator system design, there is a wider variety of elevator configurations possible and it is very hard to make subsequent changes in the design process as the minor changes affect the whole design. For tall building design challenges, special solutions have been developed, such as zoning, sky lobby systems, use of shuttle elevators and twin lifts and use of different elevator control algorithms. 2.2. Elevator Traffic Analysis and Design Al-Sharif and Al-Adhem (2013), define the elevator traffic design as the design process that meets the passenger traffic requirements of a building with the desired elevator system. They assign that, the outcome of an elevator traffic design involves the specification of the following four parameters: 1. Number of lifts in a group, 2. Rated speed of the lifts, 3. Rated capacity of the lifts and, 4. Group control algorithm. The design of an elevator system is based on traffic analysis, which identifies the traffic requirements, elevator traffic calculations 28

MSTAS 2015

and the efficiency of an elevator system as well as the traffic control method. Traffic analysis is a method generally used to analyze the traffic flow of an existing or designed elevator system. Typically, two approaches are used in elevator traffic analysis. One approach which has been used for nearly 75 years, is calculation based on mathematical formulae. The second approach which has been used for over 30 years, is based on a digital simulation of the building, its lifts and the passenger dynamics (CIBSE, 2005). The classical approach to the lift traffic design revolves around the calculation of the round trip time. Round Trip Time (RTT) is the average time for a single car trip around a building, during the up-peak traffic condition. It is measured from the instant the car doors start to open at the main terminal until the instant the car doors start to reopen at the main terminal. Advanced analysis methods use computer simulations and allow very complex situations to be analyzed. In elevator traffic design, there are general planning considerations which designer should take into consideration. Estimating the passenger demand is a prerequisite of elevator traffic design. The passenger demand in a building depends on the arrival of passengers in the peak five minutes (the busiest five minutes of the day). In order to normalize this figure, it is usually to divide it by the total building population and express it as a

percentage. This is called the arrival rate and is denoted as AR%. Another planning consideration is defining the building traffic pattern. There are three types of traffic pattern; up-peak (incoming) traffic, down-peak (outgoing) traffic; inter-floor traffic. This traffic pattern mostly occurs in office buildings in mornings when the workers arriving to start work. Down peak traffic pattern occurs when most of the occupants leaving the building such as in office buildings at the end of the working day. Inter floor traffic occurs during the rest of the day. The performance of an elevator system is determined by the quantity of service and the quality of service. The quantity of service factor is how many people will use the lift system over a defined period of time, it is represented by the handling capacity. The handling capacity of an elevator system is the total number of passengers that it can transport during peak traffic conditions with a specified average car loading. The handling capacity is normally calculated for a five-minute peak period and is referred to as five-minute handling capacity. The quality of service factor is how well must the lift system deal with its passengers, it is represented by passenger waiting time, and lobby queuing. Both factors are interrelated. Both factors are also depend, amongst other things, on the type of building and its use, and on the type of occupier. The quality of service criterion is represented by the average

passenger waiting time and average travel time. Average Waiting Time (AWT) is the average period of time, in seconds that an average passenger waits for a lift measured from the instant that the passenger registers a landing call (or arrives at a landing), until the instant the passenger can enter the lift. Average Travel Time (ATT) is the time it takes for an elevator to run from the bottom floor to the top of the building at full speed and without any stops on the way.

3. A Decision Support Model For Elevator System Design In Tall Buildings

The model aims to find optimum number of elevators, their speed and capacity for a given project. The area of the elevator shafts are also calculated. Implementation of the model comprises: office buildings under 40-storey, passenger elevators, up peak traffic calculations, conventional traffic control algorithm. Assumptions made in derivation of the model: • One type of elevator kinematics used for traffic calculations, • There is one main entrance to the building, • There is no special floors like restaurant, entertainment or technical floor, • Fire safety regulations are omitted, • There is no stair use between inter floors, • Cost used as a constraint only by

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

reducing the number of elevators. 3.1. Model Development Model use inputs generated by recommended technical standards and general assumptions from literature surveys; and user defined parameters about the buildingâ&#x20AC;&#x2122;s characteristics. As shown in the Figure 1, there are three types of inputs used in the model; building data, traffic data and elevator data. Building data comprises userdefined parameters like building height, number of floors, net floor area and so forth. Traffic data is related with the traffic analysis parameters like, arrival rate, target interval etc. The values of the parameters are taken from the traffic surveys exist in the literature. The third type of data is elevator data, which consists parameters about the dynamics of elevator, would be used in the elevator system of the building. These data type is dependent on the elevator type, means elevator specific. In the implementation phase, the values of the parameters are specified by the elevator standards. All data types are used in all sections of the model. Model comprises three sections; generating design alternatives, optimizing solutions, simulating results. The first section of the model is generating design alternatives. The concept of this section is finding three alternatives that gives the best fitted solution for the number of elevators, their speeds and 30

MSTAS 2015

capacity, dimensions and the total shaft area needed. They are all specifying by using analytical equations of traffic analysis. The result of the calculation part excludes any elevator grouping or zoning policy, they are all assumed as single deck cars in single shafts. The aim is to estimate an approximate number of elevators for a specified building. The second part is optimization. In this part, the model aims to increase the number of elevators by using elevator grouping and zoning policy. As a result of the optimization section, model suggest alternative solutions that fit with building characteristics and estimated building traffic. In the last part, alternative solutions testing by existing simulation software to find the best solution (Figure 1). Figure 1 Process flow of the model

The process starts when the user enters building data (Figure 3) as shown in Figure 2. If the total building population is entered, process continues with calculating number of passenger will board in elevator in a single car. If not,

building population is calculated first and then number of passengers in car. According to target travel time for an office building and its total height, the

applicable three alternative elevator speed is calculated. By using elevator speed, number of passengers in a single journey and traffic data, traffic calculations

Figure 2 Flow chart of the model

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

are produced. Process continues calculating the round trip time. As, the round trip time obtained from calculations, model finds the number of elevators required in specified speed. Then, performance criterions handling capacity, average travel time, average waiting time is calculated according to specified number of elevators. Finally, for a specified speed and number of elevators the car capacity and the area of elevators occupy a place in the plan layout is calculated. The whole process is repeated for the second alternative speed. After finishing the calculations, all results for three alternatives are transfered to a spreadsheet via add-on that connects Grasshopper to MS Office Excel. According to results of three alternatives, if the performance results are within the target values, then the alternative with the minimum number of elevators is designated as the result. If all alternatives have the same number of elevators, the result is chosen as the one, which has the minimum speed. Unless, all results satisfy the performance criterion then, the second part of the model starts. The second section is optimizing solutions. To increase the number of elevators, a zoning policy is implemented. Zoning is the method to split the building into zones. If the average travel time is larger than 90 seconds or the number of elevators is more than 9 elevators, model splits the building into zones. For 32

MSTAS 2015

each zone model finds the number of elevators, speed and capacity by traffic calculations as in the first section. Zoning policy of the model uses general rule of thumb, which is splitting total number of building floor to 60% to 40%. As an output, the optimization section crates again three alternatives for each zone, separately. The important criterion in the zoning is selecting the same number of elevators for each zone. Like the design generation section, three alternatives are created for three different elevator speed. The number, capacity, dimensions and shaft area needed is defined as an output. After all calculations are finished, the model proposes only one alternative as an optimum solution if there is no zoning result. Otherwise, the model proposes two alternatives; the solution without zoning and the optimum solution for zoning to give selection chance to user. All design alternatives and results are transferring into an Excel file to demonstrate. 3.2. Input Parameters Inputs used in the model can be categorized into three as building data, traffic data and elevator data. The first one is building data that can be also named as project data, as it consists of user defined building parameters. The second type of input is traffic data that consists values derived from past researches and used as target traffic values for building (Figure 3). Traffic data can be user defined

in terms of target service level of the building, which is determined by project owner. In this model, target values are

specified from previous studies. Ex; the target interval for office buildings are 2530 seconds.

The third type of input is elevator data. Elevator data comprises parameters related with technical specifications of an elevator (Figure 4). Since the values changes according to type of the elevator, in the model selected type and its technical parameters are derived from a lift company.

for three suggested speed, the elevator car capacity is calculated. To find the number of requiered elevators for the suggested speed, model uses the RTT calculation. For all three alternatives, the model calculates the number of elevators, elevator capacity, handling capacity, average waiting time, average, travel time and elevator shaft areas. If the parameters within the performance metrics (average travel time is less than 90 seconds or the number of elevators are less than 9 elevators) the results are exporting to spreadfile. If not, the model calculates the splitting floor for zoning (splitting total building height 60% to 40%. Then, generating design alternative for each zone starts from the beginning (Table 1).

Figure 3 Parameters of building and traffic data

Figure 4 Parameters of elevator data

3.3. Calculations Initially, analytical calculations are used to find suggested elevator speed, number their capacity. To find the optimum number of elevators, model calculates the suggested elevator speed according to the total height of a building. Then

3.4. User Interface The user interface mainly consists of three parts. The first part comprises inputs filled up by user. In this part also, traffic data and elevator data are set. User enters

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

Table 1 Calculations of the parameters

MSTAS 2015

project requirements manually into the panels. The parameters defined by the user comprises number of floors above main entrance, building population, inter floor distance, net floor area and building character. The population can be defined as total building population or individual floor populations. According to data entered by user, the calculations are held. The second part consists traffic calculations, which are piled into clusters. If user wants to change any parameter, it is easy to change from inside of the clusters. The third part is the final part, which specifies the optimum solutions, and implements data transfer to spreadsheet.

Model provides following parameters as an output in the spreadsheet: speed (m/s), number of elevators, car capacity (persons), car load (kg), car loading factor (%), passengers in car (persons), round trip time (s), interval (s), handling capacity (%), average travelling time (s), average waiting time (s), hoist way width (mm), hoist way depth (mm), total area for hoist ways (m2). If the building needs zoning policy, model has a model calculates the transfer floor where the building would split into two buildings. After then, for each zone calculation procedure starts from the beginning and produces three alternatives for each zone. The interface

Figure 5 Interface of the model in Rhinoceros-Grasshopper

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

of the model can be seen in Figure 5. 3.5. Case study The case study is 40-storey, single tenant office building. In this case, the total building population is not specified by user, calculated through the net floor area of the floor plate. The model produced alternatives for lower and upper zones (Table 2). The results show that building needs to be split at the 24th floor. The lower zone has 24 floors and the upper

zone has 16 floors. The optimum result for the lower zone has 8 elevators at 4 m/s rated speed with 2000 kg capacity; for the upper zone, 8 elevators at rated speed 6 m/s with 1800 capacity. It means, the building needs 16 elevators at plan layout of first 24 floors and then 8 elevators continue to serve at last 16 floors. Results of the model are simulated by Elevate software. Output of the simulation can be seen Table 3. Table 2 Output of the model for the case study

Table 3 Output of Elevate software for design alternatives

4. Conclusion

In this paper, the model called a decision support model for elevator system design in tall buildings is proposed. The proposed model is considered as part of a 36

MSTAS 2015

comprehensive system but implemented for office buildings under 40-storey are tested, as the calculations are coded for up-peak (incoming) traffic conditions. As an output, the model produces

three design alternatives and select the optimum solution among them. If the model produces lower and upper zones, the most important criteria is having the same number of elevators in each zone. Through the case study, the model is tested due to its feasibility. Compared to simulation results of the case study, average waiting time is smaller than simulation results. This is due to the fact that AWT calculations in the model is dependent on the interval time. However, the waiting time could be analyzed by simulations. The average transit time mostly coincides with simulation results. Due to the evaluation of all results, the model does not work properly for high speed elevators. To correct the results, more complex equations should be included in the calculation process. As a general opinion, the model is a useful tool for the conceptual design phase of tall buildings. For future development, the model is aimed to be developed as a comprehensive system that obtains all circulation devices and elements, as well as an interactive interface that user adds geometric specifications, such as elevator configurations or building entrances. By adding different types of building traffic patterns, different types of devices and their relations as well as more complex control algorithms, the model could be used as an open source software.

REFERENCES

AL-SHARIF, L., & AL-ADHEM, M. D. 2013. The current practice of lift traffic design using calculation and simulation. Building Services Engineering Research and Technology. doi: 10.1177/0143624413504422. BARNEY, G. C. 2003. Elevator traffic handbook: theory and practice, Routledge. CIBSE, G. D. 2005. Transportation systems in buildings. The Chartered Institution of Building Services Engineers, London. CTBUH, 2014. What is a tall building? How it is measured?. Council on Tall Buildings and Urban Habitat. PARKER, D. AND WOOD, A., (EDS), 2013. The tall buildings reference book. Routledge, New York. STRAKOSCH, G. R., & CAPORALE, B. 2010. The vertical transportation handbook. Wiley Online Library.

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

Contrary Approach To Evacuation Status Of The Crowd: Doorway Obstacles İlker Erkan Suleyman Demirel University, Faculty of Architecture www.sdu.edu.tr, ilkererkan@sdu.edu.tr

Abstract

The world population is increasing by the day. It is necessary to analyze crowd behavior due to population density. Studies on crowd behavior and its predictions have increased in recent years. Considering the ever-changing size, complexity and assembly of structures due the development of technology, emergency evacuation scenarios have become very important. During an emergency evacuation there mignt be injuries and even deaths due to the congestion in front of evacuation doors. This study focuses on crowd behavior and its analysis during an emergency evacuation. In order to prevent the clogging of the drain gates, experiements were conducted studying how barriers placed in front of evacuation gates in different physical contexts affect the eviction of crowds. The study consists of different stages. In the first stage 50 (N = 50, boys and girls) healthy individuals were selected based on various anthropomorphic characteristics. The eviction of the selected group was recorded and the video footage was analyzed through MATLAB. MATLAB analysis was made by using Lagrange dynamics; potential flow projection functions were developed using Helmholtz decomposition theory. In the second phase, an obstacle was placed 100 cm from the eviction door and the evacuation behavior of the group was recorded. Later obstacles with different diameters (10, 20 and 30 cm) were placed 100 cm from the door again. It is found that during an evacuation the barrier prevented the congestion by dividing the crowd. While these placements seem to slow down the flow of the crowd at first glance, they were found to accelerate the pedestrian flow. This situation may seem contrary to the regulations on fire and escape in our country, but the current findings are clear. In the case of the placements of obstacles with different diameters, a significant increase in the individual flow rate, as compared to the barrier-free state, was measured. As a result, it was observed that the crowd blocked the door in an emergency. In cases of eviction, it was determined that initially the crowd comes to a complete stop, then flows rapidly in small groups. Occasional overflows were also observed. Obstacles placed in front of the door were found to positively affect the evacution time with an increase of 15%. In addition, moving along the surface of the barrier allows for faster evacuation. Keywords: Crowd behavior, evacuation scenarios.

MSTAS 2015

Kalabalıkların Tahliye Durumlarına Aykırı Bir Yaklaşım: Kapı Önü Engeli İlker Erkan Suleyman Demirel Üniversitesi, Mimarlık Fakültesi www.sdu.edu.tr, ilkererkan@sdu.edu.tr

Özet

Dünyada nüfus günden güne artmaktadır. Nüfus yoğunluğundan kaynaklı olan kalabalık davranışlarının iyi analiz edilmesi gereklidir. Kalabalık hareketlerinin analizi ve tahmini yolunda özellikle son yıllarda çalışmaların arttığı görülmektedir. Özellikle acil tahliye senaryoları, teknolojinin gelişmesiyle sürekli kendini yenileyen yapıların, yapı gruplarının büyüklüğü ve karmaşıklığı düşünüldüğünde oldukça önemli hale gelmektedir. Kalabalıkların, acil durum tahliyelerinde birbirlerine zarar verdikleri, tahliye kapılarının önünde ölümlere yol açabilecek düzeyde sıkışıklıkların olduğu bilinmektedir. Bu çalışma, kalabalıkların acil tahliye durumlarında nasıl davrandıkları ve bu davranışların analizi üzerinde yoğunlaşmıştır. Tahliye kapılarının tıkanmasının önüne geçmek amacıyla, kapıların önüne yerleştirilen engellerin farklı fiziksel durumlarında kalabalık tahliyelerini nasıl etkileyeceği üzerine denemeler yapılmıştır. Çalışma farklı aşamalardan oluşmaktadır. Birinci aşamada 50 adet (N=50, Erkek ve Kız) sağlıklı bireyler seçilmiştir. Farklı antropomorfik özellikler dikkate alınarak seçilen grubun bir kapıdan çıkışı video görüntüleriyle kaydedilmiş ve MATLAB aracılığıyla analiz edilmiştir. MATLAB analizi, Lagrange dinamikleriyle yapılmış, Helmholtz ayrışma teorisi kullanılarak kalabalığın davranışları için potansiyel akım tahmin fonksiyonları oluşturulmuştur. İkinci aşamada, kaçış kapısı olarak belirlenen kapının 100 cm önüne bir engel yerleştirilmiş ve grubun kapıdan çıkışı kaydedilmiştir. Daha sonra engeller, farklı çaplarda (10, 20 ve 30 cm) yine kapının önünde 100 cm mesafe kalacak şekilde yerleştirilmiştir. Tahliye durumlarında, engelin, kalabalığı bölerek kapının tıkanmasının önüne geçtiği görülmüştür. Söz konusu yerleşim, ilk bakışta kalabalık akımını yavaşlatır gibi görünse de yaya akımını hızlandırdığı saptanmıştır. Bu durum ülkemizdeki mevcut yangın ve kaçış ile ilgili yönetmeliklere ters gibi görünse de bulgular nettir. Farklı çaplarda yerleştirilen engel durumlarında ise, engelsiz duruma göre bireysel akım hızında oldukça ciddi artış olduğu hesaplanmıştır. Sonuç olarak, kalabalıkların acil durumlarda kapıyı tıkadıkları gözlemlenmiştir. Tahliye durumlarında kalabalığın önce tamamen durduğu, sonra küçük gruplar halinde hızla aktığı tespit edilmiş ve kesik taşmalar görülmüştür. Kapının önüne yerleştirilen engelin kalabalığı bölerek kapının tıkanmasının önüne geçtiği ve tahliye süresini %15 oranında olumlu etkilediği tespit edilmiştir. Tüm bunlara ek olarak kalabalığın kenarından dolaşarak engelin yüzeyi boyunca ilerlemek daha hızlı boşaltımı sağlayabilmektedir. Anahtar Kelimeler: Kalabalık davranışları; tahliye senaryoları. sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

1. Giriş

Kalabalık kitlelerin hızlı ve güvenli seyahat etmesi temel esastır. Özellikle de acil tahliye durumlarının benzer biçimde sorunsuz olması, kalabalık dinamikleriyle ilgilenen bilim dallarının temel uğraş alanlarından biridir. Chen vd. (2012) tahliye koridorları için bazı öneriler getirmiş, yapı tahliyesi için ilk olarak koridorların düzenli olması gerektiğini savunmuştur. Chooramun vd. (2012) ise yayaların güvenli tahliyesi için matematiksel ayrışma modeli geliştirmiştir. Ronchi (2013) yangın tahliyesi sırasında karşılaşabilecek durumların analizlerini yapmış ve bu tahliye senaryoları için sistemsel analiz önermiştir. Zheng vd. (2011) ve Chen vd. (2014) bilgisayar tabanlı yazlım ile tahliyelerin önceden tahmin edilebilir olup olmadığını denetlemek için model geliştirmiş ve tahmin edilebilme olasılığının bireysel yaya hareketleri ile mümkün olabileceğini belirtmişlerdir. Erkan ve Hastemoglu (2015) yaptıkları çalışmada, İstanbul metro istasyonları için kaçış senaryoları modeli geliştirmiş ve kaçış kapılarının yerinin önemine dikkat çekmiştir. Tahliye yollarının modellenmesi hatta tasarlanması son yıllarda mimarlık için farklı bilimlerle disiplinler arası çalışma alanı oluşturmuştur. Bu anlamda kalabalıkları anlamak, hatta bu kitleleri yönlendirmek, sorunsuz oluşabilecek tüm kaçış senaryolarının gerçekleşmesi açısından önemli bir adım olarak düşünülmelidir.

MSTAS 2015

1.1. Yaya Trafiği Simulasyonu ve Tahliye Senaryoları Tahliye senaryoları modelleri geliştirmek için ilk olarak yaya hareketlerinin iyi analiz edilmesi gereklidir. Özellikle yayaların hareket halindeyken karşılaşabilecekleri problemleri ve birbirleriyle olan etkileşimlerinin iyi tahlil edilmesi gereklidir (Şekil 1). Şekil 1 Yayaların birbirlerine ve engellerce uyguladıkları baskı durumları

Yayaların hareket halindeyken birbirleriyle olan etkileşimlerinin iyi bilinmesi, kalabalık davranışlarını (hareketlerini) etkilemekte, kalabalık davranışlarının doğru analizi de tahliye senaryolarını değiştirmektedir. Literatürde kalabalıkların tahliye durumları ile ilgili yapılan çalışmalar dikkat çekicidir. Helbing vd. (2005) yaptıkları çalışmada, yayaların tahliye anındaki organizasyonuna dikkat çekmiş ve organize hareket etmelerinin tahliyeyi hızlandırdığını belirtmiştir. Tahliye süresinin belirlenmesi çalışmalarında, deneyimlerden, gözlemlerden faydalanılarak yayaların tahliye süreci için çalışılmıştır ve bu süre

şu faktörlerle ilgilidir (MSC-Circ, 2002; Zheng vd., 2009) : Algılama süresi, farkına varma süresi, karar verme süresi, harekete geçme süresi ve hareket süresidir.

Tahliye senaryoları ile ilgili Hall (2004) geliştirdiği Şekil 2, yayaların acil durum anındaki davranışlarıyla ilgili bilişsel durumunu basitçe ortaya koymaktadır.

Tahliyeler için sadece yaya hareketlerinin önemli olduğu söylenemez (Hoogendoorn & Bovy, 2002; Izquierdo vd., 2009). Kars (1999) yaya hareketlerinin yanında aşağıdaki faktörlerin de önemine değinmektedir: Yapı karakteristiği, boşaltım stratejileri ve prosedürleri, kullanıcı karakteristiği, yangın koşullarıdır.

verilen kararları etkiler. Acil durum kapılarının tasarımında her bir faktörü analiz edilmeli ve düşünülmelidir (Shen, 2005; Erkan & Hastemoglu, 2015).

Şekil 2 Tahliye sırasında yaya davranışları (Hall, 2004)

Tahliye süreleri dikkatle incelendiğinde ise, yaya hareketlerinin yanında bu hareketleri etkileyen faktörlerin önemi büyüktür (Kretz, 2007; Fang vd., 2011). Bununla birlikte yayaların boşaltım hızına etkileyen bazı faktörler Proulx (1995) belirttiği gibidir: Kullanıcı hareketliliği, grup hareketliliği, kullanıcı sayısı, ışıklandırma, duman etkisi, duvar ve katların durumu, çıkış yolu geometrisi (basamaklar, yükseltiler), yol engelleyicilerinin genişliği (kapılar, koridorlar), grup lider bulunması ve pratikliktir. Bu faktörler hız ve mesafe için

Tahliye ile ilgili yaya davranışlarının belirlenebilmesi için farklı analizler mevcuttur. Bunlar, tahliye tatbikatları, kaza raporları, yaya hareketleri deneyleridir (Shiwakoti vd., 2009). Kaçış yolları ile ilgili genel hükümler, BYKHY (2002) üçüncü kısım, birinci bölüm, 30. maddesine göre; Her yapının içinde, yapının kullanımına girmesiyle, her kesimden serbest, “engelsiz” erişilebilen tehlike çıkışları sağlayacak şekilde düzenlenecek ve bakım altında tutulacaktır. BYKHY’nin, üçüncü kısım, ikinci bölüm, 31. maddesine (BYKHY, 2002) göre de; gerçek bir kaçış yolu, bir yapının herhangi bir noktasından yer seviyesindeki

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

caddeye kadar olan devamlı ve “engellenmemiş” kaçış yolunun tamamıdır. Bununla birlikte, binaların yangından korunması hakkında yönetmeliğin 4.maddesi ‘ü’ bendinde; kaçış yolunu şu şekilde tanımlar: Oda ve diğer müstakil hacimlerden çıkışlar, katlardaki koridor ve benzeri geçişler, kat çıkışları, zemin kata ulaşan merdivenler ve bina son çıkışına giden yollar dâhil olmak üzere binanın herhangi bir noktasından yer seviyesindeki cadde veya sokağa kadar olan ve hiçbir şekilde ‘engellenmemiş’ bulunan yolun tamamıdır. Bunun yanında, 31.Maddenin 1. Bendinde ise “Bütün yapılar için bu kısımda […] belirtilen imkânlardan biri veya daha fazlası kullanılarak kaçış yolları sağlanır. Yapının kullanımda olduğu sürece zorunlu çıkışların kolayca erişilebilir, kapıların açılabilecek durumda olması ve önlerinde ‘engelleyicilerin’ bulunmaması gerekir” şeklinde belirtir. Sonuçta, kaçış yollarının ve acil durum kapılarının net olarak engellenmemiş olması esastır. Ancak, mevcut çalışma bu hükümlerin bazı noktalarının aksini iddia etmektedir.

2. Model

Çalışmada, bireysel olarak yayaların dış etkilere nasıl yanıt verdikleri araştırılmış ve model bu “dışardan gelen kuvvetler” düşünülerek oluşturulmuştur. Bu durum rastgele oluşan hareketi doğurmaktadır. Çünkü rasgele oluşan kalabalık 42

MSTAS 2015

hareketlerinin temelinde dışardan gelen birçok faktör (Örneğin; yayaların birbirleri üzerinde etkisi, çevresel faktörler vb.) etkilidir (Antonini vd., 2006; Bretschneider & Kimms, 2011). Yaya hareketleri incelendiğinde gerek tesadüfi gerekse tesadüfi olmayan güçler karşımıza çıkmaktadır. Bu durumun kalabalık hareketlerini etkilediği görülmektedir. Bu yüzden yayaları etkileyen kuvvetleri incelemek, yaya hareketlerinin tanınması, dolayısıyla kalabalık davranışlarının tahmin edilmesi açısından oldukça önemlidir (Helbing vd., 2000). Tesadüfi olmayan kuvvetler: itici kuvvetler, “yerel etkileşimli kuvvetler” ve çarpışma/itme kuvvetleri olarak tanımlanabilir (Wang vd., 2013). Tesadüfi kuvvetler ise, rasgele yapılan tüm hareketleri kapsamaktadır (Xiong, 2003). Çalışma, kalabalık hareketlerini anlamanın yanında, kalabalıkların kaçış senaryoları için nasıl bir davranış sergilediğini ortaya koyup, kapı önü engel durumlarındaki senaryoları analiz etmeyi amaçlamaktadır. 2.1. Model Algoritması Çalışmada, en sık görülen dar geçişlerin (bottleneck) ve tahliye kapılarının önüne engel yerleştirildiğinde kalabalıkların acil durum anında nasıl etkilediğinin modeli farklı aşamalarla geliştirilmiştir. Çalışma için, iki farklı senaryo türetilmiştir. Birincisi, kişilerle yapılan deneyler (n=50 kız+erkek), ikincisi ise geliştirilen modelidir. Deney grubu (n=50) farklı engellerle

(farklı fiziksel özellikte) kaçış kapısından geçmekte ve bunu normal kaçış senaryoları eşliğinde denemektedir. Bu denemelere ek olarak kalabalıkların hareketleri video görüntüleriyle kaydedilmiş ve tüm hareket askları belirlenmiştir. Hareket aksı belirleme sistemi MATLAB image analysis modülü ile yapılmıştır. Bu hareket aksları yayaların ve hatta kalabalıkların hareketleri test edebilir nitelikte geliştirilmiştir.

Şekil 3 Çalışmanın algoritması

Şekil 4 İz çizgisi şekil benzerliği

dayanmaktadır. Akışkanlar dinamiğinde potansiyel fonksiyonlar yaya davranışlarının doğru sınıflandırılması için çizgi akışı fonksiyonunu kullanır (Corpetti, ve diğ., 2003). Bu anlamda yaya akımının belirlenmesinde Fourier vektör alanının sıkıştırılamaz ve döngüsüz parçaları ayrıştırmak için Helmholtz (Helman, & Hesselink, 1991) ayrışma teorisi kullanılarak potansiyel fonksiyonlar tahmin edilmiştir (1, 2).

Çalışmanın basit algoritması Şekil 3’teki gibidir. İlk olarak yayaların kaçış durumlarında nasıl hareket ettiklerini tespit edebilmek için yaya hareket aksları belirlenmiştir. Yaya aksları belirleyebilmek için MATLAB programı yardımıyla bir yazılım geliştirilmiş ve bu yazılım için kurulan model, akışkanlar dinamiğinin Lagrange dinamiklerine

Yayalar geçtikleri her bölgeden belirli bir yaya izine sahip olacaktır (Jiang vd., 2010; Schadschneider, vd., 2009). Bu yüzden komşu iz çizgisi üzerinde hareket edip, yayaların nasıl hareket edebileceği tahmin edilebilir (Papageorgiou, 1989). Bu yüzden dönüm noktası segmenatasyonu yaya hareketlerini tutarlı bölgelere ayırabilir (Şekil 4). Akış çizgisi şekli benzerlik akış çizgisi ve vektörlerin normalize projeksiyonlarıyla hesaplanır (Pregogine, 1971; Song vd., 2013). sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

Buna ek olarak kalabalıkların çizgisel hareketlerin yanında rastlantısal hareket ettikleri düşünülürse, bu raslantısallığın sapma faktörünün (Ali, Sha & Lagrangian, 2007; Chavarriga vd. 1997) de hesaplanması gereklidir (Şekil 5).

Sapma faktörü hesaplaması (3) ile gösterilmiştir (Parisi ve Dorso, 2005).

Yayaların yürüme esnasında güvenli bölgeleri tespit edebilmeleri için hız potansiyelleri üzerine uzak ve yakınsak bölgelerin hareketinin tespiti gereklidir (Varas vd., 2007) ve bu faktör uzak ya da yakınsak bölgeler için farklı bir eşiği temsil eder (Lamer, 2010). Kalabalık akımının test edilmesinde, engellerin yerlerinin belirlenmesinde genetik algoritma kullanılmıştır. Bunun yanında bir adet engel kapının önüne yerleştirilmiş, diğer deneyde ise kapının önüne engel konumlandırılmamıştır (Şekil 6)

Şekil 5 Sapma faktörü hesaplama (Ali, Sha & Lagrangian, 2007)

Şekil 6 Kapının önüne engel yerleştirildiğinde ve yerleştirilmediğinde tahliye durumları

Yapılan deneyler neticesinde, engel yerleşmeyen duruma göre yaklaşık %15’lik bir tahliye süresi kazanımı olmuştur. Bu durumu deneysel, gözlemsel olarak açıklamanın yanında teğetsel momentum (4) yöntemiyle incelenmiştir. 44

MSTAS 2015

Teğetsel momentum (p) ile ifade edilmiştir. duvara paralel bileşen kuvvet (i ve j zamanlarında), ise; t zamanında odada kalan yaya sayısını belirtmektedir.

Şekil 7’de Teğetsel Momentumun vektörel şekli gösterilmektedir (Yamaguchi, 2011; Arkilic vd. 2001).

Bulgu, literatürdeki bazı çalışmalarla örtüşür niteliktedir (Stucki, 2003; Frank & Dorso. 2011; Zuriguel vd., 2011; Yanagisawa vd., 2010). Ancak, temel problem, engelin mimari olarak nasıl yerleştirileceği ve engelin fiziksel durumudur. Bu nedenle 50 toplam katılımlı deney grubuyla 150 m²’lik bir alandan itibaren kapı kaçış yollarına engeller farklı ölçeklerde yerleştirilmiştir (Şekil 8).

Kapılara yerleştirilen engellerin çapları birbirinden farklı seçilmiştir. Teğetsel momentum ile kurulan model ve tahliye süreleri arasındaki ilişkiler test edilmiştir. 3 farklı tip engel grubu için kurulan modelin gösterimi Şekil 9’daki gibidir.

2.2. Model Kısıtlaması Modelde ve deneyde sağlıklı, ani kaçış yapabilen genç bireyler (21-25 yaş aralığındaki üniversite öğrencileri) kullanılmıştır. Görme ve işitme engelli, down sendromlu ya da yürümekte zorluk çeken yaşlı bireyler modele dahil edilmemiştir. Model kısıtlamasına normal olarak hareket kabiliyeti olan yayalar dahil edilmiş, aynı zamanda oluşturulan kalabalık grubu içinde aşırı farklı antropomorfik özellikleri olan kişiler (obez vb.) gruptan çıkarılmıştır. Bunun yanında Kars (1999) belirttiği bazı faktörler de modelde kullanılmamıştır.

Şekil 7 Teğetsel Momentum (Yamaguchi, 2011)

Şekil 8 Kapıya yerleştirilen farklı engeller

Model ve gerçek veri değerleri karşılaştırıldığında anlamlı farklar (R² = 0.97) bulunmuştur. Bu durum sürekli deneysel ortam oluşturulamayacağı için, kurulan model, farklı kalabalıkların test edilip analiz sürecinde yardımcı olacağı düşünülmektedir.

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

Şekil 9 Teğetsel momentum modeli ve tahliye süreleri arasındaki bağlantı

3. Sonuç

Tahliye durumlarında kapı geçişlerindeki kalabalıkların MATLAB ile yapılan akım analizi incelendiğinde, kalabalıkların önce tamamen durdukları, sonra küçük grupların kopup aniden aktıkları görülmektedir. Yani insanlar kapıya yüklendikçe kapıdan geçen kişi sayısında azalmalar görülmektedir. Temel sorun, insanların kapıyı tıkamasının önüne geçmektir ve bu probleminin bir çözümü, kapının önüne bir engelleyici yerleştirmektir. Bu durum kalabalığı bölüp, kapının tıkanmasının önüne geçmektedir. Farklı engel gruplarının tahliye durumlarındaki 50 katılımcının ortalama kaçış hızları Şekil 10’daki gibidir. Yapılan deneyler ve geliştirilen model, eğer doğru engelleyiciler, doğru şekilde yerleştirilirse tahliyeler sorunsuz ve kalabalık akımlarının oldukça hızlı olduğu gözlemlenmektedir. 46

MSTAS 2015

Şekil 10 Denek grubunun kaçış kapısının önüne yerleştirilen farklı engel gruplarıyla olan ortalama akım hızları (N=50)

Sonuç olarak, kaçış kapıları önüne yerleştirilen engellerin aslında yayaların hızlarını azaltmadığı tam tersine hızlandırdığı görülmüştür (%15 oranında iyileşme). Ancak, yerleştirilen engelin, kapıya olan uzaklığı, kapı kasalarına olan yerleşme açısı gibi analiz edilen birçok faktör tüm kaçış senaryolarını etkilemiştir hatta bazılarının ters etki yaratabildiği belirlenmiştir.

Bunun yanında tahliye senaryolarına eklenecek en önemli bulgulardan bir tanesi, kalabalık bir tek kapıdan geçmeye çalışıyorsa, kalabalığın kenarından dolaşarak, engelin yüzeyi boyunca ilerlemek genellikle yayaların kapıdan daha hızlı geçmesini sağlamaktadır.

4. Tartışma ve Gelecek Çalışmalar

Çalışmanın genel kanısı birçok araştırmacı mimara ciddi anlamda radikal gelebilir. Tasarımcılar insanlarda güvensizlik yaratmasından çekinerek kaçış kapısının önüne engelleyici koymak istemeyebilir. Çalışmanın sonucunda oluşan genel yargı tüm bilinen sistemlere hatta yönetmeliklere ters olduğu düşünülebilir. Ancak, model düzgün kurgulanırsa, durumun ilk akla geldiği gibi olmadığı hatta çok daha önemli sonuçlar doğurduğu bilinmelidir. Bu anlamda çalışma farklı denek gruplarıyla, farklı kapı ölçeklerinde hatta farklı denek gruplarıyla gelecek çalışmalarda denenmelidir. Teşekkür Süleyman Demirel Üniversitesi Mimarlıkta Modelleme Yöntemleri Dersi öğrencilerine deneylere yaptıkları katkıdan dolayı teşekkür ederim.

KAYNAKLAR

ARKILIC, E. B., BREUER, K. S., & SCHMIDT, M. A. 2001. Mass flow and tangential momentum accommodation in silicon micromachined channels. Journal of Fluid Mechanics, 437, 29-43. ANTONINI, G., BIERLAIRE, M., WEBER, M., 2006. Discrete choice models of pedestrian walking behavior. Transportation Research Part B 40 (8), 667–687. BRETSCHNEIDER, S., KIMMS, A., 2011. A basic mathematical model for evacuation problems in urban areas. Transportation Research Part A, 45, 523–539. BYKHY, 2002 “Binaların Yangından Korunması Hakkında Yönetmelik”, T.C. İçisleri Bakanlıgı Sivil Savunma Genel Müdürlügü, Ankara, 1-109. CHAVARRIGA, J., GINÉ, J., & GIACOMINI, H. 1997. The null divergence factor. InPublicacions Matemàtiques Vol. 41, 041-56. CHEN, Y.Z., CAI, S.J. & DENG, Y.F. 2012. Simulation Study on Main Affect Factors to the Evacuation Corridor. Applied Mechanics and Materials, 170-173, 35333538. CHEN, Y.Z., YANG, R. & LIU, Y. 2014. Strategy Study on Mass Evacuation with LBS Information. Web-Age Information Management, 141-150. CHOORAMUN, N., LAWRENCE, P.J. & GALEA, E.R. 2012. An Agent Based Evacuation Model Utilising Hybrid Space Discretisation. Safety Science, 50, 16851694 CORPETTI, T., MEMIN, E., PEREZ, P. 2003.

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

Extraction of singular points from dense motion fields. An analytic approach. Journal of Mathematical Imaging and Vision, 19, 175-198 ERKAN, İ., & HASTEMOGLU, H. 2015. Building Evacuate Module for Urban Underground Passages: Subway Station in Turkey. Journal of Transportation Technologies, 5(01), 1. FANG, Z., LI, Q., LI, Q., HAN, L. D., & WANG, D. 2011. A proposed pedestrian waiting-time model for improving space– time use efficiency in stadium evacuation scenarios. Building and Environment, 46(9), 1774-1784. FRANK, G. A., & DORSO, C. O. 2011. Room evacuation in the presence of an obstacle. Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, 390(11), 2135-2145. HALL, J. 2004. Directions and Strategies for Research on Human Behaviour and Fire,Are We Prepared to Support Decision-Making on the Major Themes?. Human Behaviour in Fire, Conference Proceedings of 3rd International Symposium, London Interscience Communications Ltd., 42-49. HELBING, D., FARKAS, I., VICSEK, T., 2000. Simulating dynamical features of escape panic. Nature, 407 HELBING, D., BUZNA, L., JOHANSSON, A., & WERNER, T. 2005. Self-organized pedestrian crowd dynamics: Experiments, simulations, and design solutions. Transportation science, 39(1), 1-24. HELMAN, J., HESSELINK, L. 1991. Visualizing vector field topology in fluid 48

MSTAS 2015

flows. IEEE Computer Graphic Application. 11, 36-46. HOOGENDOORN, S.P., BOVY, P.H.L., 2002. Normative pedestrian behaviour theory and modelling. In: Taylor, M. (Ed.), Transportation and Traffic Flow Theory in the 21st Century. Elsevier, 219–246 IZQUIERDO, J., MONTALVO, I., PÉREZ, R., & FUERTES, V. S. 2009. Forecasting pedestrian evacuation times by using swarm intelligence. Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, 388(7), 1213-1220. JIANG, C.S., YUAN, F. & CHOW, W.K. 2010. Effect of Varying Two Key Parameters in Simulating Evacuation for Subway Stations in China. Safety Science, 48, 445451. KARS, F., 1999. Yapıların projeleri üzerinden yangın güvenlik analizinin bilgisayar modeli ve programı. Doktora Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon, 82-150. KRETZ, T., 2007. Pedestrian Traffic: Simulation and Experiments. PhD thesis, University of Duisburg-Essen. LAMEL, G., GRETHER, D., NAGEL, K., 2010. The representation and implementation of time-dependent inundation in large-scale microscopic evacuation simulations. Transportation Research Part C 18, 84–98. MSC-CIRC-LAB, 2002. Human Action Recognition across Datasets by Foreground-weighted Histogram Decomposition, Columbus, Ohio. PAPAGEORGIOU, M., 1989. Dynamic

modelling, assignment, and route guidance in traffic networks. Transportation. Research. B 23, 29–48. PARISI, D. R., & DORSO, C. O. 2005. Microscopic dynamics of pedestrian evacuation. Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, 354, 606-618. PRIGOGINE, I., HERMAN, R., 1971. Kinetic Theory of Vehicular Traffic. Elsevier, New York. PROULX, G. 1995. Evacuation time and movement in apartment buildings. Fire Safety Journal 24, 229–246. RONCHI, E. 2013. Testing the Predictive Capabilities of Evacuation Models for Tunnel Fire Safety Analysis. Safety Science, 59, 141-153. SAAD ALI, MUBARAK SHAH, A LAGRANGIAN. 2007. Particle Dynamics Approach for Crowd Flow Segmentation and Stability Analysis, IEEE International Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR), Minneapolis. SCHADSCHNEIDER, A., KLINGSCH, W., KLUPFEL, H., KRETZ, T., ROGSCH, C., & SEYFRIED, A. 2009. Evacuation dynamics: Empirical results, modeling and applications. Encyclopedia of complexity and systems science (3142-3176). Springer New York. SHEN, T., 2005. ESM: a building evacuation simulation model. Building Environment 40, 671–680. SHIWAKOTI, N., SARVI, M., ROSE, G., BURD, M., 2009. Enhancing the safety of pedestrians during emergency egress: can we learn from biological entities?

Transportation Research Record, 2137, 31–37 SONG, Y., GONG, J., LI, Y., CUI T., FANG, L., & CAO, W. 2013. Crowd evacuation simulation for bioterrorism in micro-spatial environments based on virtual geographic environments. Safety science, 53, 105-113. STUCKI, P. 2003. Obstacles in pedestrian simulations. Diploma thesis, Swiss Federal Institute of Technology ETH. VARAS, A., CORNEJO, M. D., MAINEMER, D., TOLEDO, B., ROGAN, J., MUNOZ, V., & VALDIVIA, J. A. 2007. Cellular automaton model for evacuation process with obstacles. Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, 382(2), 631-642. YAMAGUCHI, H., HANAWA, T., YAMAMOTO, O., MATSUDA, Y., EGAMI, Y., & NIIMI, T. 2011. Experimental measurement on tangential momentum accommodation coefficient in a single microtube. Microfluidics and nanofluidics, 11(1), 57-64. YANAGISAWA D, NISHI R, TOMOEDA A, OHTSUKA K, KIMURA A, 2010. Study on efficiency of evacuation with an obstacle on hexagonal cell space. SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration 3: 395–401. WANG, L., ZHANG, Q., CAI, Y., ZHANG, J.L., MA, Q.G., 2013. Simulation study of pedestrian flow in a station hall during the Spring Festival travel rush. Physica A 392 (10), 2470–2478. XIONG, L., 2003. Research on the Traffic Flow Theory and Its Application on the

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

Freeways, Ph.D. dissertation. Wuhan, 38–70 ZHENG, X., ZHONG, T., & LIU, M. 2009. Modeling crowd evacuation of a building based on seven methodological approaches. Building and Environment, 44(3), 437-445. ZHENG, Y., JIA, B., LI, X. G., & ZHU, N. 2011. Evacuation dynamics with fire spreading based on cellular automaton. Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, 390(18), 3147-3156. ZURIGUEL I, JANDA A, GARCIMARTI´N A, LOZANO C, ARE´VALO R, 2011. Silo Clogging Reduction by the Presence of an Obstacle. Phys Rev Lett 107: 278001.

MSTAS 2015

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

Oturum 2 Session 2

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

Seeking Topographies With Parametric Approaches Belinda Torus1 ; Suzan Girginkaya Akdağ2 1,2 Bahcesehir University; Faculty of Architecture and Design 1,2 www.bahcesehir.edu.tr 1 belinda.torus@arc.bahcesehir.edu.tr; 2suzan.girginkayaakdag@arc.bahcesehir.edu.tr

Abstract

BAU Digital Design Workshop 1: Wooden Topographies was held on 7-8-9 March 2015 at Bahçeşehir University Faculty of Architecture and Design. The main purpose of the workshop was to design a current use for wood, the traditional building material, by using computational design methods. Hence the workshop problem was to design an extension for the existing topography using parametric design principles. During the workshop, four different design proposals and their prototypes (1/5 scale) were produced. One of the proposals, Interactive Pixel Wall, was produced at real scale and displayed at Maçka Sanat Parkı at a public event, and later moved to BAU Port for interaction with users. In this paper, using the Interactive Pixel Wall produced during the workshop, design processes of parametric approaches and their impact on user interaction will be discussed. Keywords: Parametric design, workshop, topography, wooden, user interaction.

MSTAS 2015

Parametrik Yaklaşımlarla Topografya Arayışları Belinda Torus1 ; Suzan Girginkaya Akdağ2 1,2 Bahçeşehir Üniversitesi; Mimarlık ve Tasarım Fakültesi 1,2 www.bahcesehir.edu.tr 1 belinda.torus@arc.bahcesehir.edu.tr; 2suzan.girginkayaakdag@arc.bahcesehir.edu.tr

Özet

BAU Sayısal Tasarım Çalıştayı 1: Ahşap Topografyalar (BAU Digital Design Workshop 1: Wooden Topographies) Bahçeşehir Üniversitesi Mimarlık ve Tasarım Fakültesi’nde 7-8-9 Mart 2015 tarihinde gerçekleştirilmiştir. Temel amacı hesaplamalı tasarım yöntemlerini kullanarak, geleneksel bir yapı malzemesi olan ahşap için güncel kullanımlar tasarlamak olan çalıştayda, tasarım problemi parametrik tasarım ilkeleri kullanarak topografya için bir uzantı tasarlamak olarak belirlenmiştir. Çalıştayda dört farklı tasarım önerisi üretilmiş ve prototipleri (1/5 ölçekte) yapılmıştır. Bu önerilerden biri olan İnteraktif Piksel Duvarı gerçek ölçeğinde üretilerek, önce Maçka Sanat Parkı’nda kamusal bir etkinlikte, sonrasında BAU Port’ta sergilenmiş ve kullanıcılarla etkileşime açılmıştır. Bu bildiride çalıştay kapsamında üretilen İnteraktif Piksel Duvarı üzerinden, parametrik tasarım uygulamalarının tasarım süreçleri ve kullanıcı ile etkileşimleri üzerindeki etkileri ele alınacaktır. Anahtar Kelimeler: Parametrik tasarım, çalıştay, topografya, ahşap, kullanıcı etkileşimi.

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

1. Tasarım Eğitiminde Hesaplamalı Yaklaşımlar

Sayısal teknolojilerdeki gelişmeler, tasarım düşünme yöntemlerini dönüştürmektedir. Endüstriyel modernizme atıfta bulunan Mitchell (2005), önceden kağıt tabanlı çizimlerin maddeselleşmesine dayanan bina üretiminin günümüzde sayısal bilgi ile başarıldığını söylemektedir. Binalar artık sayısal araçların yardımıyla tasarlanır, belgelenir ve üretilir hale gelmektedirler. Bu yeni kapsayıcı çerçevesinde sayısal aracılı tasarım olarak belirttiği dijital çağın mimarlığı, yüksek düzeyde karmaşıklık ile karakterize edilir. Böylece hesaplamalı tasarım genel olarak arazi, program ve ifade gücü gibi bağlamsal niteliklerin gerekliliklerine, endüstriyel modernizmin çerçevesi içersinde mümkün olandan daha duyarlı ve ilgili yanıtlar sağlar. Bunun yanı sıra, sayısal modellerin kavramsal tasarım aşamalarında dahi tasarım eylemi ve nesnelleşmesi arasını ilişkilendirmek yetisi, tasarıma bağlamsal ve performatif açıdan derinlikler ekler. Hesaplamalı sistemler, tasarımın tüm aşamaları tasarım düşüncesi, nesnelleşmesi, imalat ve inşası ile bütünleşmektedir. Bu bütünleşmeyi çeşitli şekillerde ele almak ve değerlendirmek mümkündür. İlk olarak, dijital projeler tasarım kavramsal anlama ve form üretimi süreçlerinde (animasyon ve biçimlendirme gibi) hatta form evriminde dinamik bir süreç kullanmaktadırlar. İkinci olarak, maddesel olmayan sayısal ve sanal ortamda malzeme 56

MSTAS 2015

kavramından yola çıkarak, sayısal bilginin birimlerini, yeni bir tür malzeme olarak yapı formuna ve fonksiyonuna birleştirmektedirler. Bu nedenle, bilgi, yapı için yeni bir tür yüzey malzemesi haline gelmektedir. Üçüncü olarak ise üretken sistemler / algoritmalar gibi bilgisayar yazılımları, tasarımın erken dönemlerinde form gelişim sürecine yardımcı olmak için kullanılmaktadırlar. Tasarımcılar çeşitli parametreleri girerek / değiştirerek kendi ihtiyaçlarını karşılayacak tasarım formlarını üretmek için bu yazılımları kullanmaktadırlar. Son olarak, inşaat aşamasından önce yeni bir tasarım süreci daha ortaya çıkmaktadır. Tasarımcılar yeni montaj tekniklerini keşfetmek için CAD / CAM üretim teknolojilerini örneğin; hızlı prototipleme (RP), bilgisayar sayısal kontrol (CNC) ve 3B tarama / baskı gibi, kullanmaktadır. Bu, doğrusal ve serbest geometrik formdaki sayısal tasarım bileşenlerinin üretim, imalat, test ve montajlarını içeren süreçleri içermektedir. Hesaplamalı tasarım yöntemleri üç ana grupta kategorize edilebilir: İlki, topolojik (topologic) tasarımdır ve topolojinin ve non-Öklid geometrinin incelenmesine dayanmaktadır. İkincisi, bileşik (associative) tasarımdır ve parametrik tasarım ve üretken sistemlerin ana kurallarına dayanmaktadır. Üçüncüsü dinamik (dynamic) tasarımdır ve animasyon, morph ile hareket ve zaman esaslı modelleme tekniklerine dayanmaktadır, dinamik bir süreklilik içinde oluşan ayrık örneklemlerdir.

Bu makalede, yukarıda bahsedilen bütünleşme içersindeki gelişimler ve yöntemler göz önünde bulundurularak geliştirilen bir mimarlık çalıştayı çerçevesinde gerçekleştirilen parametrik modelleme süreci ele alınmaktadır. Mimarlık eğitiminde son yıllarda giderek popülerlik kazanan parametrik yaklaşımlar aslında yeni bir olgu değildir; bina bileşenleri yüzyıllardır bağlama adapte edilmişlerdir. Yeni olan, kitlesel bireyselleştirmeye olanak sağlayan paralel bir üretim teknolojisinin gelişimidir. Parametrik tasarımı uygulanabilir kılan, modelleri, prototipler ve tüm bileşenleri bilgisayar kontrollü makineler (CNC) tarafından oluşturulabilir kılan imalat teknolojisidir (Aish ve Woodburry, 2005). Parametrik yaklaşımlar, tasarım fikri ve üretimi arasındaki ilişkileri kurgulama ve uygulama pratikleri açısından, tasarım eğitimine yeni dinamikler eklerler. Geleneksel mimari terminolojide kullandığımız birleşim, detay, malzeme, strüktür, yapı ve etkileşim gibi terimler, günümüzdeki sayısal modelleme bağlamı içersinde hareket (motion), bilgi (information), üretim (generation) ve imal etme (fabrication) kavramları ile yer değiştirmektedirler (Liu ve Lim, 2006).

2. Hesaplamalı Tasarım: Ahşap Topografyalar Çalıştayı’nın Amaç ve Yöntemi

Terzidis (2006), algoritmaları, potansiyel çözümlere ulaşan yolları keşfetmek için gerekli araçlar olarak tanımlamıştır. Bu

çalıştayda hesaplamalı tasarım kavramıyla ilk defa karşılaşan lisans düzeyindeki tasarımcı adaylarına, algoritmalar aracılığıyla ilişkisel düşünme ve tasarlama becerileri kazandırmak hedeflenmiştir. Mimari tasarım stüdyolarında kullanılan güncel yöntemler çeşitli kurgularla sınıflandırılmaktadır: (1) bilgisayarın üç boyutlu görselleştirme olanaklarının ‘tasarım sürecinin başından itibaren’ öğrenci tarafından kullanıldığı süreçler, (2) ‘düşünce ile temsil;’ ‘tasarım ile üretim’ arasındaki mesafenin giderek kısaldığına dikkat çekmeye çalışan ve malzemenin doğası ve sistemin strüktürü üstüne odaklanır tasarım alıştırmaları, (3) bilgisayar ve bilişim teknolojilerinin işlem / bilgi sayım (computation) mantığına paralel olan, kurallı ve ilişkisel tasarım olarak da adlandırılabilecek tasarım (Çil ve diğ., 2013; Tünger, 2014) Sayısal Tasarım Çalıştayı, bu üç ana kurguyu sentezleyen bir yaklaşımla ‘topografya’ kavramını ahşap malzeme ile yorumlamayı amaçlamıştır. Peyzaj ve insan faaliyetlerinin 100x200x300 cm’lik hacim içinde tasarlanması çalıştayın ana kısıtlamasıdır. Bu sınırlama içinde kalmak suretiyle insan / hayvan / çocuk gibi farklı kullanıcıların çeşitli hareketlerine ve faaliyetlerine cevap verebilecek banklar, küçük açıklıkları / geçişleri olan oturma ve aktivite alanları bu yorumlardan bazılarıdır. Bu açıdan bakıldığında çalıştay, çeşitli şekillerde ve ölçekte ele alınabilecek bir ana kurguya sahiptir.

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

Mimarlık ve endüstriyel ürün tasarımı bölümlerinden gelen on öğrencinin katılımıyla gerçekleşen çalıştay süresince katılımcılar, kişisel kullanım becerileri doğrultusunca Rhino, Grasshopper, 3ds Max gibi geometri-esaslı ya da parametrik üç

boyutlu modelleme ortamlarını kullanmışlardır (Şekil 1). Bu esnada katılımcılara, parametrik tasarım, kodlama, modelleme, çizim ve ahşap malzemenin görsel, teknik ve strüktürel özellikleri hakkında bilgiler verilmiştir. Şekil 1 Çalıştaydan fotoğraf (8 Mart 2015)

3. Final Tasarım Önerileri: Dört Farklı Parametrik Topografya

Çalıştayda dört grup oluşturulmuş ve gruplar halinde çalışılarak, dört farklı tasarım önerisi sunulmuştur: İnteraktif Piksel Duvar, Topografya Uzantısı, Topografik Ahşap Sütunlar ve Flip Flap (Dönebilen) Bank. İnteraktif Piksel Duvar, Rhino’da Grasshopper ile tasarlanmıştır. İki farklı yüzeyinde iki farklı gerçeklik yaratmayı 58

MSTAS 2015

amaçlayan duvar, yaklaşık dört yüz adet doğrusal elemanın hareket ettirilmesiyle kullanıcı etkileşimine göre şekillendirilebilmektedir (Şekil 2; 4. Bölümde detaylandırılmaktadır). Topografya Uzantısı, Max-script ile tasarlanmıştır. 3dsMAX programındaki kodlama aracılığıyla bir yüzey oluşturulmuştur (Şekil 3). Oluşturulan bu topografyada, mevcut topografyanın eğrisi devam ettirilerek üçüncü boyutta bir yüzey

Şekil 2 İnteraktif Piksel Duvarı (Interactive Pixel Wall; Anas Mahli, Sylvia AlMasani, Nour Srour)

oluşturulmuştur. Bu yüzeyde oturma ve uzanma gibi hareketler için alanlar belirlenmiştir. Izgara üzerine düşey elemanlar kullanarak oluşturulan yüzeyde,

kullanımla ilişkili olarak boyutlanmışlardır. Düşey elemanlar oturma elemanı, dayanmak için arka yüzeyler veya bölücü elemanlar olabilmektedirler. Özellikle

Şekil 3 Topoğrafya Uzantısı (Extension of Topography; Birce Pırıl Şen, Esin Sena Yenidoğan)

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

oturma alanlarında kullanılan düşey elemanlar yaylarla desteklenerek ergonomik ve estetik açıdan daha konforlu alanlar üretilmesi amaçlanmıştır. Topografik Ahşap Sütunlar, 3dsMAX programında animasyon ile tasarlanmıştır (Şekil 4). Projenin iki çıkış noktası vardır. Bir tanesi mevcut topografyanın bir uzantısını oluşturmak, diğeri ise çeşitli çekim

noktaları oluşturmaktır. Çekim noktaları oluşturulurken boşluk oranları değişen, böylelikle farklı fonksiyonlara cevap verebilecek bir örüntü elde edilmektedir. Az boşluklu bölgelerde dinlenme alanları ve geniş açıklıklarda tanımlı bitki örtüleri ve rekreasyon alanları oluşturulmaktır. Ana çekim alanları tasarlandıktan sonra 3dsMAX’te animasyon ile farklı alternatifler üretilerek seçim yapılmıştır. Şekil 4 Topografik Ahşap Sütunlar (Topographic Wooden Pillars; Meryem Odabaşı, Selin Sezen)

Flip Flap (Dönebilen) Bank, Rhino ve 3ds Max programındaki değiştirici / dönüştürücü komutlar kullanılarak tasarlanmıştır (Şekil 5). Endüstri Ürünleri Tasarımı Bölümü öğrencileri tarafından yapılan bu tasarım, diğer 60

MSTAS 2015

çalışmalardan farklı olarak şehir mobilyası ölçeğindedir. Programların parametrik değişkenleri ile oturma fonksiyonu için yüzey kesit alternatifleri oluşturulmuştur. Önce tek kesit üzerinde çalışılmış, daha sonrasında ise kesite çeşitli değişkenler uygulanarak istenilen amaca uygun değişimler

yapılmıştır. Buradaki temel amaç hareketli dönebilen kesitler yardımıyla her iki yönden de kullanıma izin veren oturma

alanları oluşturmaktadır. Bu oturma alanlarında daha sosyal veya bireysel alanlar oluşturmak mümkün olmaktadır.

Çalıştayda ahşap, ahşap tipleri, çalışma prensipleri, kullanım ve üretimine ilişkin misafir öğretim elemanlarınca sunumlar olmuştur. Modelleme aşamasını takiben prototipler üretilerek “malzemenin strüktürel yapısını tanımaya, malzemenin doğasına uygun tekniği bulmaya dolayısıyla malzemenin performansını arttırmaya

yönelik ilk denemeleri olmuştur” (Çil ve diğ., 2013). Böylelikle hesaplamalı tasarım mantığı kullanarak, geleneksel bir yapı malzemesi olan ahşabı yeni bir tasarım dili ve yöntemi ile ele alıp yorumlamışlardır. Prototipler 1/5 ölçekte üretilmiştir (Şekil 6).

Şekil 5 Flip-flap (dönebilen) Bank (Flip-flap Bench; Elif Gökaltay, Havva Bilge Koyun, Yusuf Kağan Pak)

Şekil 6 Topografyaların maketleri

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

4. İnteraktif Piksel Duvarının Parametrik Tasarımı ve İnşası

İnteraktif Piksel Duvarı’nın konsepti “ikili gerçeklik”tir. Amaç, gövdesinden çıkan farklı uzunluklardaki yatay doğrusal elemanlar aracılığıyla organik yüzeyler oluşturularak, duvarın her iki tarafında

iki farklı durum / gerçeklik yaratmaktır. (Şekil 7). Parametrik duvarın bir tarafındaki doğrusal elemanlar veri girişi olmadığında düz bir yüzey yaratırken, diğer tarafında tasarımcı tarafından girilen parametre değerlerine bağlı olarak algoritma farklı eğrisel varyasyonlar tanımlamaktadır. Şekil 7 Tasarlanan strüktür ve elemanlar

Kullanıcının duvar ile etkileşimi (doğrusal elemanları içeri itmek ve dışarı çekmek suretiyle) organik formun homojenliği üzerinde bir deformasyon oluşturur. Böylece sistem, tasarımcı ve kullanıcı kaynaklı iki farklı veri katmanı içeren heterojen bir sisteme dönüşmektedir (Şekil 8). Sıfır konumunda bir yüzeyi düz, diğer

yüzeyi ise hareketli olan bu duvarda, kullanıcının isteği doğrultusunca çeşitli kullanımlara; oyun duvarı, bank, koltuk, masa, merdiven vb. sahip kentsel bir donatı elemanı olarak kullanılabilir. Etkileşim sırasında ön ve arka yüzeyde pozitif-negatif etki olmaktadır ve eğrisel ilk yüzey burada kendini göstermektedir.

Duvar yüzeyindeki eğrileri tasarım parametreleri ile ilişkilendiren ve girilen değerlere bağlı olarak modelleyen kodlama

Grasshopper yazılımı kullanılarak yapılmıştır (Şekil 9). Burada öncelikle yüzey oluşturularak farklı eğriler ile ilişkiler

MSTAS 2015

Şekil 8 Duvar yüzeyinin farklı durumları

Şekil 9 Duvar yüzeyinin Grasshopper’daki kodu

Şekil 10 Duvar yüzeyinin farklı çözünürlüklere göre üretimi

araştırılmıştır. Üretilen kod ve yüzeyler, çeşitlendirilerek alternatifler üretilmiştir. Kodlamanın sonucunda seçilen yüzey, daha sonrasında boşluk ve eleman boyutları ile değerlendirilmiştir. Piksel veri analojisinden yola çıkılarak, yüksek

çözünürlüklü veya alçak çözünürlüklü alternatifler aranmıştır (Şekil 10). Burada malzeme boyutu ve amaçlanan kullanım ve oluşturulan yüzey; farklı bilgi katmanları olarak karşımıza çıkmaktadır.

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

Uluslararası Ahşap Kültür Derneği’nin sponsorluğunda gerçekleştirilen çalıştayın ana hedefi, ahşabın, çağdaş bir yapı malzemesi olarak potansiyellerinin araştırılmasıdır. Çalıştay süresince katılımcılara, gerçek malzeme örneklemleri kullanılarak ahşabın görsel, teknik ve strüktürel özellikleri hakkında bilgi verilmiş, tasarım kural setlerinin belirlemesinde malzemenin belirleyici olması sağlanmıştır. Böylece ‘tasarım-üretim’ ilişkisi baştan kurgulanmış ve Kolarevic (2003)’in ‘dosyadan fabrikaya’ olarak adlandırdığı bu süreçte tasarlanan ürünler doğrudan üretime gönderilebilmiştir. İnşa edilen ana strüktür boyutu yaklaşık 100x300 cm’dir. Gövdeyi oluşturan ahşap

ana karkas 20 mm kalınlığında MDF plaka ile çevrelenmiştir. MDF plakanın üzerinde yer alan ve içlerinden yatay elemanların geçeceği delikler 36 mm ara ile 44x44 mm boyutunda CNC’de kesilmiştir. Parametrik yatay elemanların her biri 42x42 mm olup hafifliğinden ötürü çam ağacından üretilmiştir. Tüm sistem zemine ahşap çatkılı bir platform ile oturmakta, böylece olası bir devrilme durumu engellenmektedir. Yatay elemanların itilip çekilmeleri durumunda herhangi bir kazanın yaşanmaması adına duvarın tek yüzü meydana dönük şekilde yerleştirilmiştir. Platform ön yüzde kullanım alanı geniş, arka kısımda ise güvenlik amacıyla kısa tutularak parmaklık ile çevrelenmiştir (Şekil 11).

Şekil 11 İnteraktif Piksel Duvarı’nın yapım aşaması (Maçka Sanat Parkı, 27 Mart 2015)

5. İnteraktif Piksel Duvarı ile Kullanıcı Etkileşimi

MSTAS 2015

“Tasarım değişimdir. Parametrik modelleme değişimi temsil eder (Woodbury ,2010).”

Duvar, manipüle edilebilir bağımsız değişkenlerden oluştuğu için gerek tasarım, gerek üretim, gerekse kullanım aşamalarında parametrik tasarım mantığını taşımaktadır. Tüm aşamalarda kullanıcıları etkileşimin bir parçası haline getirerek, tasarıma müdahale etmelerine fırsat vermekte, böylece farklı ara yüzlerin ortaya çıkmasına fırsat tanımaktadır: bir bank, koltuk, masa, merdiveni oyun duvarı, vb. Çalıştayın sonunda, “İnteraktif Piksel Duvarı” özgünlüğü, işlevselliği, yapım

kolaylığı ve kullanıcıyla etkileşimli olması nedeniyle Uluslararası Ahşap Kültür Derneği komitesi tarafından seçilerek üretilmiştir. Şişli Belediyesi’nin 28 Mart 2015 tarihinde Maçka Sanat Parkı’nda düzenlediği “Ağaçtan Ahşaba Dönüşümün Sanatsal Hikayesi” adlı etkinlikte inşa edilmiş ve sergilenmiştir (Şekil 12). Daha sonrasında BAUPort’a taşınarak sergilemeye ve kullanıcıların etkileşimine açılmıştır (Şekil 13).

Şekil 12 Maçka Sanat Parkı’nda Duvar ve kullanıcı etkileşimi (28 Mart 2015)

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

Şekil 13 BAUPort: Duvar ve kullanıcı etkileşimi

6. Sonuç

Çalıştay süresince hesaplamalı tasarım kavramıyla ilk kez karşılaşan lisans düzeyindeki katılımcılar, geleneksel tasarım ve sayısal tasarım yaklaşımlarının yapısal faktörleri arasındaki ilişkililikleri malzeme ve bilgi, inşaatın ve imalat, etkileşimin ve hareket / üretim üzerinden tartışmışlardır. Geleneksel yöntemlerle tasarladıkları geometrilerin tasarım bilgileri ve kişisel yetenekleri ile sınırlı kaldığını algılamış, parametrik modelleme araçlarının yaratıcılıkları için önemli potansiyeller taşıdıklarını fark etmişlerdir. Böylece tercih ettikleri geometri-esaslı ya da parametrik üç boyutlu modelleme ortamlarının herhangi birinde; 3ds Max, Rhinoceros ya da Grasshopper vb., basit geometrileri ilişkisel ele alma ve parametrik ilişkileri kurgulayarak tasarlama bilincini kazanmışlardır. Mimarlık öğrencileri ağırlıklı olarak yüzeyler üzerinde çalışmayı tercih ederken, Endüstri Ürünleri Tasarımı Bölümü öğrencileri daha küçük, şehir mobilyası 66

MSTAS 2015

ölçeğinde çalışmışlar ve kesit üzerine yoğunlaşmışlardır. Hem bu farklılık, hem de farklı program ve yöntemlerin kullanılması; katılımcılara hesaplamalı tasarım sürecinin zenginliğini ve çeşitliliğini vurgulamış, ayrıca tasarım ve üretim süreçlerindeki değişim ve bütünleşmesi açısından çok verimli olmuştur. “Hesaplamalı tasarım sadece becerileri kazanmak anlamına gelmemeli, aynı zamanda dünya üzerinde nasıl yaşamak gerektiği, dünyanın bir parçasına nasıl dokunulacağı ve yaşayan ve yaşanır kılmak için gerekli yapıların nasıl temin edileceği hakkında bilinç geliştirmelidir. Bu endişe altında yatan temel amaç, öğrencileri daha iyi tasarımcılar yapmak değil, ama onları daha iyi düşünürler kılmaktır (Yalınay Çinici, Ş., 2007).“

Teşekkür Değerli katkıları ve destekleri için Prof. Dr. Sema SOYGENİŞ’e, Sn. Adil ÖNGEL’e, Yard. Doç. Dr. Bülent Onur TURAN’a ve Sn. Can SUCUOĞLU’na teşekkürlerimizi sunarız. İlgi ve katkılarından dolayı tüm katılımcılara teşekkür ederiz.

KAYNAKLAR

ASH, R. VE WOODBURY, R. 2005. Multilevel Interaction in Parametric Design SG 2005 Conference Proceedings: International Symposium on Smart Graphics. pp. 151-162. ÇİL, E., ÇOLAKOĞLU, B., ERDOĞAN, M., ÖZSEL-AKİPEK, F., PAKDİL, O., YALINAYÇİNİCİ, Ş., & YAZAR T. 2013. Mimarlık Eğitimi Ve Sayısal Akıl: İlk Yıl Tasarım Atölyelerinde Uygulanan Alıştırmalara Dair Bazı Notlar (http://www.designcoding.net/decoder/wp-content/uploads/2013/09/2013_09_03-metin.pdf, son erişim 30.03.2015). KOLAREVIC, B. 2003. Architecture in the Digital Age: Design and Manufacture, Spon Press, Londra. LİU, YU-TUNG VE LİM, CHOR-KHENG. 2006. New tectonics: a preliminary framework involving classic and digital thinking. Design Studies , 27 (3), 267-307. MITCHELL, W. 2005. Constructing complexity, Proceedings of the Tenth International Conference on Computer Aided Architectural Design Futures, Vienna, Austria pp 41-50.

TERZIDIS, K. 2006. Algorithmic Architecture, Elsevier and Architectural Press, Oxford. TÜNGER, ÇETİN. 2014. Öğrencilerin Geleneksel ve Parametrik Üç Boyutlu Modelleme Ortamlarındaki Deneyimlerinin Fenomenografik Yöntem ile Karşılaştırılması, MSTAS 8, İYTE, İzmir. WOODBURY, R. 2010. Elements of Parametric Design. Taylor and Francis. YALINAY, Ş. 2007. Gelassenheit: Dilemma of Computational Thinking in Architecture, eCAADe 25 Proceedings, Frankfurt, Germany.

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

Prototypes In The Recycling Of Design Knowledge: A-CHORD A Prototype Experience For Wooden Folding Surfaces Fulya Ă&#x2013;zsel Akipek1; TuÄ&#x;rul Yazar2 1,2 Istanbul Bilgi University, Faculty of Architecture 1 fulya.akipek@bilgi.edu.tr 2 www.designcoding.net, 2tugrul.yazar@bilgi.edu.tr

Abstract

Prototypes took their place in design-production cycles as test models of a productâ&#x20AC;&#x2122;s specific characteristics, performance and production potentials in the fields of industrial design and engineering, while their potentials were still being discovered in the field of architecture. Digital design and fabrication technologies opened an experimental field in contemporary architecture, and 1:1 architectural prototypes have become effective instruments in this field of research. In this paper, the role of prototypes beyond their utilization for verifying design issues is questioned, and their potential contribution to advancing design knowledge is investigated. The argument is that architectural prototypes are not only the tools for making a pre-test for a final product, but there is also a potential for re-use of information revealed during the post-production of a prototyping process. According to this point of view, the information revealed from each prototype experience is processed to be used as initial data in another design-production cycle, and thus prototypes are becoming important sources of information recycling, operating through design knowledge. The conceptual model described as recycling in the production cycle of design information, will be sampled through the A-Chord prototype produced for the International World Wood Day exhibition held in Istanbul in March 2015, and will be opened for discussion. Keywords: Architectural prototypes, folding structures, computational design models.

MSTAS 2015

Tasarım Bilgisinin Geri-Dönüşümünde Prototipler: A-CHORD Katlanabilir Ahşap Yüzeyler İçin Bir Prototip Deneyimi Fulya Özsel Akipek1; Tuğrul Yazar2 1,2 İstanbul Bilgi Üniversitesi Mimarlık Fakültesi 1 fulya.akipek@bilgi.edu.tr 2 www.designcoding.net, 2tugrul.yazar@bilgi.edu.tr

Özet

Prototipler, endüstri ürünleri tasarımı ve mühendislik alanlarında tasarlanan ürünlerin belirli özelliklerini, performansını ve üretim potansiyellerini test eden ön modeller olarak tasarım ve üretim döngüsündeki yerini almışken mimarlık alanında prototiplerin potansiyelleri halen keşfedilmektedir. Sayısal tasarım ve üretim teknolojileri güncel mimarlık ortamında deneysel bir alan açmış ve 1:1 ölçekte inşa edilen mimari prototipler bu alandaki araştırmaların etkili enstrümanları haline gelmişlerdir. Bu bildiride mimarlıkta prototiplerin tasarımı doğrulama işlevinin yanı sıra tasarım bilgisinin gelişmesine nasıl katkıda bulunabileceği sorgulanmaktadır. Mimari prototiplerin sadece sonuç ürün için test araçları olmadığı, üretim sonrasında açığa çıkardığı enformasyonun işlenerek yeniden kullanıma hazır bir bilgi üretme potansiyeli olduğu öngörülmektedir. Bu bakış açısına göre her farklı prototip deneyiminden açığa çıkan enformasyon, bir başka üretimde yeniden girdi olarak kullanılmakta ve prototipler geri-dönüşümlü bir bilgi döngüsü içinde önemli enformasyon kaynakları haline gelmektedir. Tasarım bilgisinin üretiminde geri-dönüşüm döngüsü olarak tarif edilen bu kavramsal model, Mart 2015’te İstanbul’da düzenlenen Uluslararası Dünya Ahşap Günü için üretilen A-Chord isimli katlanabilir sergi prototipi üzerinden örneklenerek tartışmaya açılacaktır. Anahtar Kelimeler: Mimari prototipler, katlanabilir strüktürler, hesaplamalı tasarım modelleri.

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

1. Mimarlıkta Prototipler Aracılığıyla Tasarım-Araştırma ve Bilgi Üretme

Prototipler, tasarlanan bir ürünün belirli özelliklerini, performansını ve üretim potansiyellerini test eden ön modellerdir. Üretime geçmeden önce risklerin ortadan kaldırılmasına ya da azaltılmasına hizmet ederler. Ürün geliştirme sürecinde kullanım amacına yönelik olarak çeşitli aşamalarda farklı türde prototipler kullanılır. Ullman’a (2003) göre tasarımın erken aşamalarında kavramsal yaklaşımların test edildiği konsept doğrulama prototipleri, sonraki aşamalarda üretim yöntemlerinin fizibilitesinin yapıldığı ve ürünün form kararlarının test edildiği ürün doğrulama prototipleri, üretim yöntemlerinin ve malzeme seçimiyle ilişkilerinin test edildiği süreç doğrulama prototipleri, son aşamada da süreç, üretim yöntemi, ürün görünümü gibi tüm kararların birlikte doğrulandığı üretim doğrulama prototiplerinden bahsedilebilir. Prototiplerin malzeme seçimi, detaylandırılma derecesi, gerçek ürüne benzerliği, çalışır model olup olmaması gibi kararlar tasarım sürecindeki kullanım amacına göre değişkenlik göstermektedir. Houde ve Hill (1997), form etüdlerinin yapıldığı görünüm prototipleri (look and feel), işlevin test edildiği çalışan prototipler (working prototype) ve kullanıcıyla etkileşimin test edildiği rol prototiplerini (role protypes) makine mühendisliğinde kullanılan prototiplere örnek olarak göstermektedir. 70

MSTAS 2015

Çeşitli tasarım ve mühendislik alanlarında araştırma-geliştirme çalışmalarının ve seri üretimin test araçları olan ürün prototipleri, mimari tasarım alanında da tasarım-araştırma aracı olarak kullanılmaya başlamıştır (Akipek, 2010). Bu bağlamda sayısal tasarım ve üretim teknolojilerinin mimari konularla ilişkilerinin keşfedildiği fiziksel ve sayısal inşalar mimari prototipler olarak tanımlanabilirler. Bu inşalar tekil bir tasarım ürününün eskiz, maket, model, çizim gibi temsil araçlarından farklılaşarak, tasarımla ilgili belirli özelliklerin test edildiği ve bu deneyden öğrenilenlerin bir başka aşamada yeniden kullanılabildiği, bilgi üretmeyi amaçlayan araştırma araçları olarak kullanılabilir. Bu bildiride mimari fikirlerin, hesaplamalı tasarım yöntemleriyle geliştirilmesi, prototipler aracılığıyla test edilmesi ve sonrasında yeniden analiz edilmesiyle açığa çıkan enformasyonun bir başka deneyimde yeniden mimari fikirlere girdi yapması kavramsal olarak bir geri-dönüşüm (recycling) döngüsüyle açıklanmaktadır (Şekil 1). Bu geri-dönüşüm döngüsünde üç ana işlem yer alır: Bunlar, tasarım fikirlerinin bir araya getirilmesi: toplama (collecting); tasarım geliştirme için uygun olan fikirlerin hangi sayısal tasarım ve üretim yöntemleriyle modelleneceğinin belirlenmesi: ayrıştırma (sorting); sayısal ve fiziksel prototip üretimi sonrası yeniden değerlendirme ve enformasyonun açığa çıkarılması:

işleme (processing) olarak ifade edilebilir. Bu döngüde sonuç ürün gibi görünen enformasyon, döngüyü yeniden başlatan ilk fikre katılarak yeni araştırmalar için ham madde haline gelebilmektedir. Bu bağlamda katlanabilir ahşap yüzeylerin

araştırılması için bir prototip olarak inşa edilen A-Chord projesinin tasarım ve üretim sürecine kısaca değinildikten sonra, üretim sırasında ve sonrasında ne tür enformasyonların açığa çıkabileceği örneklenecektir.

2. Uluslararası Dünya Ahşap Günü Çalıştayı ve İlk Tasarım Fikirleri: Toplama

Çalıştayda Nişantaşı Sanat Parkı içinde dünyanın çeşitli yerlerinden gelen ahşap sanatçılarının ve diğer zanaatkarların ürünlerinin sergileneceği, ve park içinde başka kullanımlara da izin veren ahşap bir sistem tasarlanması hedeflenmiştir. Çalıştaydaki ortak motivasyon, hızla kurulup kaldırılabilen, park içi rekreasyon ve sergileme işlevlerini organize edebilecek, ziyaretçilerle etkileşimi önemseyen ve ahşabın güncel teknolojilerle işlenebilirliğini araştıran öneriler geliştirmekti. İletişim tasarımı, endüstri ürünleri tasarımı ve mimarlık alanından tasarımcıların katıldığı süreçte ahşabın farklı açılardan ele alındığı 8 ayrı fikir önerildi (Şekil 2). İşleve uygunluk ve etkileşim anlamında

Şekil 1 Tasarım bilgisinin üretimi için “Geri Dönüşüm” kavramsal modeli

A-Chord prototipi, İstanbul’da Mart 2015’te gerçekleşen Uluslararası Dünya Ahşap Günü (World Wood Day) sergisi için inşa edilen, ahşap çubukların serbest biçimli ve geçirgen yüzeyler oluşturacak şekilde yan yana dizildiği ve birbirine geçen iki yüzeyi katlandığında tek bir levha olarak taşınabilen ahşap bir strüktürdür. Bu sürecin başında tasarım fikirlerinin toplanması için “Woodstock” isimli bir tasarım araştırma grubu (Woodstock Design Research Group) kurulmuş ve disiplinler arası bir çalıştay düzenlenmiştir.

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

güçlü olan bu 8 fikir arasından sayısal tasarım ve üretim teknikleri açısından yeni enformasyon türetme potansiyeli en fazla olan A-Chord projesi, prototipi yapılmak üzere seçildi. Seçilen projede, katlanabilir şeritleme teknikleriyle üretilmiş farklı

örneklerin incelenmesinin ardından, kendi kendine ayakta durabilen, çift yönlü bir sistem hedeflenmiştir. Araştırılan bu konular, modellerin ayrıştırılması aşamasında derinleştirilmiştir. Şekil 2 “Woodstock Tasarım Araştırma Grubu” çalıştay ürünleri.

3. A-Chord Katlanabilir Strüktür için Modellemeler: Ayrıştırma

Sorguç ve Arslan’ın (2013) Hesaplamalı Düşünce Süreci Döngüsü (Computational Thinking Process Cycle) çalışmasında ifade ettiği gibi, günümüzde tasarım modelleri temsil araçları olmanın ötesinde artan oranda keşfetmeyi, öğrenmeyi ve dolayısıyla da araştırmayı sürükleyen birer ortam haline gelmektedirler. Diğer taraftan 72

MSTAS 2015

da birden fazla modeli paralel kullanma ve modeller arasında geçişler yapma olanağının giderek artmasıyla, karmaşayı yönetebilme potansiyeli güçlenmektedir. A-Chord deneyiminde kullanılan modeller bu bağlamda temsil araçları olmaktan çok, araştırma sürecinin ortamları olarak ele alınmıştır. Bu aşamada geometrik ilişkilerin araştırıldığı sayısal modeller,

Sayısal Modeller Katlanabilen şeritleme örneklerinin incelenmesinin ardından geometrik ilişkilerin araştırıldığı ilk denemeler sayısal ortamdaki modeller yardımıyla gerçekleştirilmiştir

(Şekil 4). Geometrik modelleme sürecinin açıklaması (explication) (Yazar, 2015) olarak da ifade edilebilen bu aşamada hedeflenen, doğrudan bir tasarım yapmak yerine, bazı temel biçimsel ilişkilerin anlaşılması ve ortaya çıkarılmasıdır. Bu modelleme neticesinde çubuk boylarının sabit, menteşe yerlerinin ise değişken olduğu durumlarda tek bir katlama açısı ile bütün sistemin düz konumdan üç boyutlu ve hacimsel bir duruma geçebileceği görülmüştür. Kırılma eksenlerinin düz hatları takip etmeyip sürekli eğrilerden oluşan bir örüntü oluşturulduğu durumlarda bu etkinin çeşitliliği arttırdığı gözlemlenmiştir. Kırılma eksenlerinin değişken olma durumu, bütün sistemi çözecek tek bir transformasyonun mümkün olmadığı, her çubuk için yanındaki çubuklarla olan bağlantı ilişkisi ile çözülmesi gereken ve bu sabit mantıkta tekrarlanan (iterative) bir algoritmayı ortaya çıkarmıştır. Geometrik modelleme süreci, ileride kurgulanacak parametrik modelin ilk çerçevesini oluşturmuştur.

Fiziksel Maketler Bu aşamada A-Chord ahşap strüktürü iki ana eksenden bir araya getirilen ve iki

orta eksenden menteşe yardımıyla kırılarak üç boyutlu hacimler kazanan katlanabilir bir tasarım fikri olarak netleştirilmeye

biçim-hareket-denge ilişkilerinin araştırıldığı fiziksel maketler, hareketin geometrik biçimi geri beslemesi ve alternatiflerin türetilmesi için parametrik modeller, üretimin organizasyonu için üretim modelleri kullanılmıştır (Şekil 3). Son olarak bu modellerden elde edilen enformasyon kullanılarak malzeme seçiminin ve strüktürel davranışın araştırıldığı 1:1 ölçekli fiziksel prototip yapılmıştır. Şekil 3 Modeller ve kullanım amaçları

Şekil 4 Geometrik ilişkilerin araştırıldığı modeller

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

başlanmıştır. İlk tasarım fikirlerinin sayısal modeller ile incelenmesinin ardından fiziksel maketler yapılarak, hedeflenen katlama hareketinin kırılma örüntüsü ile ilişkisi konusunda detaylı sonuçlar elde edilmiştir (Şekil 5). Maketler, iki boyutlu çizimin fotoblok yüzeyde lazer kesim ile şeritler haline getirilmesi, ve bu şeritlerin her iki yöne doğru sırayla katlandığı dizilimin bir eksen üzerinde iğne ve iplikle birleştirilmesiyle oluşturulmuştur. İlk denemelerde sistemin tamamen kapanarak düzlemsel olabilmesi için gereken kıstaslar ortaya çıkmıştır. Elde edilecek üç boyutlu sonucun katlama ve kırılma eksenleri ile

olan ilişkisi incelenmiş, sistemin doğal halinin geometrik modelde olduğu gibi düz bir hat izlemediği, katlanma miktarıyla ve çubukların kırılma örüntüsü ile bağlantılı olarak her yönde eğilme, dönme, ve yan yatma eğilimlerine girdiği gözlemlenmiştir. Bu modelden elde edilen sonuçlar, sistemin ayakta dengede durabilmesi için çubukların alt boylarının öngörülen katlanma miktarına göre yeniden hesaplanmasının gerekliliğini ortaya çıkarmıştır. Parametrik bir model yardımıyla biçim araştırmasının bu kritik hesaplamayı da içine alacak şekilde genişletilebileceği öngörülmüştür. Şekil 5 İlk tasarım fikirlerinin maketler ile test edilmesi

Parametrik Model ve Üretim Modeli Sistemin katlanma hareketinin her zaman dengede duran bir sonuca varabilmesi için geometrik biçimi buna göre yeniden düzenleyen bir parametrik modele ihtiyaç duyulmuştur. Bu model A-Chord projesinin farklı kırılma örüntüleri, çubuk boyları, kalınlıkları ve katlama açıları ile nasıl sonuçlar verebileceğini incelemek için kullanılmıştır (Şekil 6). Grasshopper’da kurulan parametrik model üç temel 74

MSTAS 2015

parçadan oluşmaktadır (Şekil 7). Bunlar; (A): Biçimin kırılma örüntüsünü belirleyen eğri hatları, katlanma açısı ve çubuk sayısı gibi girdi parametrelerinin kontrol edildiği bölümdür. Bu bölümde hangi tür verilerin işleme alınarak geometrik biçim türeteceği ile ilgili kararlar verilmiştir. Sayısal model ile denemesi yapılan kırılma örüntüleri birer graf eğrisi olarak tanımlanmıştır. Biçim alternatifleri bu graflar üzerinde yapılan değişiklikler yardımıyla türetilmiştir. (B):

Öklidyen yöntemle menteşe yerlerinin hesaplanmasının ardından, bütün çubukların verilen katlama açısına göre hesaplanıp çizildiği bölüm. Burada amaçlanan, katlama hareketini gerçeğe en yakın biçimde geometrik olarak simüle ederken çubuk boylarını ve birbirleriyle bağlandıkları eksenleri değiştirmeden sonuç ürünleri görüntülemektir. (C): Sistemin

yerle tam temasının hesaplanmasının ardından, elde edilen çubuk boyutlarının ve çelik kabloların geçirileceği hatların boyutlandırıldığı ve çubukların sıralanıp kodlandığı üretim dökümantasyonu bölümüdür. Bu bölümün yaptığı hesaplamanın neticesinde elde edilen bilgiler doğrudan prototipin üretiminde kullanılmıştır (Şekil 8).

Şekil 6 Kurulan parametrik model üzerinden katlanma hareketine bağlı biçim araştırması

Şekil 7 Parametrik modelin parçaları

Şekil 8 Parametrik modelin (C) bölümünün geliştirilmesi ile elde edilen üretim dökümanı

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

1:1 Prototip Yukarıda özetlenen sürecin devamında, elde edilen geometrik örüntünün seçilen ahşap malzeme ile uygulandığında nasıl davrandığının test edildiği 1:1 prototip inşa edilmiştir. Bu prototip üretimi ile kullanılacak ahşabın türünün, boyutlarının, birleşim detaylarının netleşmesi ve tüm

bu kararların strüktürel davranışa etkilerinin denenmesi hedeflenmiştir. Üretimde, dış koşullara dayanıklı, hafif ve ucuz bir çözüm olarak 4 cm X 4 cm’lik kare kesitli köknar çubukların, kırılma aksında menteşelerle birleştirilerek, birleşim aksında ise çelik kablo ile gerdirilerek bir deneme yapılabileceğine karar verilmiştir. Bu ilk Şekil 9 Prototip üretim süreci

MSTAS 2015

prototipin inşa edilebilmesi için üretim modelinden elde edilen enformasyon, menteşe yerlerinin, çelik kablo hatlarının, aplikasyon planının ve yerde dizme - kaldırma yönteminin tespitinde ve sistemin açılma - kapanma şeklinin öngörülmesinde kullanılmıştır (Şekil 9).

Diğer modellerden elde edilen enformasyonun bileşke etkisinin gerçek ortamda denendiği bir üst model olarak düşünülebilecek olan 1:1 prototip, ortaya atılan ön tahminlerin doğrulanması ya da tahmin edilemeyen yeni problemlerin ya da olanakların ortaya çıkarılması açısından değerlendirildiğinde, diğer model

Şekil 10 Sergilenen prototip

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

türlerinden daha kapsamlı bir enformasyonu açığa çıkarma potansiyeli taşımaktadır. A-Chord prototip üretimi sürecinde, fiziksel maketle modellenen biçim-katlanma-denge etkileşimi 1:1 prototipte aynı şekilde sürdürülebilmiştir (Şekil 10). Fiziksel makette üst ve alt birleşim aksında birleştirici eleman olarak kullanılan ip yerine çelik kablo kullanılmış, bu kablo sonlama vidasına gerdirme aparatı olarak kaynaklanarak gerilmiştir. Germe aşamasında bir kaç defa kopan çelik tel, sistemin ara kesitte de ek gergilerle desteklenmesi gerekliliğini ortaya çıkarmıştır. Fiziksel makette tam olarak algılanamayan iç boşluk, 1:1 prototipte strüktürel davranışa da destek veren potansiyel bir hacim olarak ortaya çıkmış ve sergi boyunca farklı şekillerde kullanıldığı gözlemlenmiştir. Gerçek malzeme ile yapılan strüktürün dengesi, katlama açısının en çok ve en az değerlerini ortaya çıkarmaya yardımcı olmuştur. Aynı zamanda açılıp kapanma hareketinin de çelik kablonun gerginliği, çubukların alt bölümlerinin uzunlukları ve kullanılan açma - kapama yöntemiyle ilişkili olduğu görülmüştür. Belirlenen çubuk boylarının yerle ilişkide uyum sağladığı, bu boyları hesaplamak için kurgulanan parametrik modelin farklı topoğrafya şekilleriyle ilişkilenme için de kullanılabileceği anlaşılmıştır.

MSTAS 2015

4. Enformasyonun Açığa Çıkarılması: İşleme

A-Chord prototipi, hızla kurulup kaldırılabilmesi, katlanıp taşınması, konumlandığı yerin topoğrafik özelliklerine uyum sağlaması, strüktürel dayanımı, kullanım çeşitliliği, geometri-malzeme-birleşim ilişkileri gibi performanslarıyla enformasyon türetmektedir. Tasarım bilgisinin geri dönüşümü olarak tarif edilen döngüsel sürecin sürdürülebilmesi için, elde edilen toplam enformasyonun ortaya çıkarılması ve işlenerek tasarım bilgisine dönüştürülmesi gerekir. Bu enformasyonu başka tasarımlara girdi olarak kullanılabilmek için üretim sonrası enformasyon tasarımına ihtiyaç vardır. Veri görselleştirme diyagramları, prototip raporları, ilişki haritaları gibi araçlarla A-Chord sürecinin yeniden analiz edilmesi gerekmektedir. A-Chord sürecinin analizi ve enformasyon tasarımı ileri çalışma olarak hedeflenmektedir.

5. Sonuçlar

Tasarımın bilişsel süreci, Yılmaz’ın (2009) enformasyon ve bilginin ilişkisine getirdiği tanımlar üzerinden yorumlandığında, veri, enformasyon ve bilginin karşılıklı etkileşimi ile açıklanabilmektedir. Buna göre, tasarıma girdi olan değişkenler veri olarak değerlendirilebilirken, enformasyon ise bu veriler birbirleriyle ilişkilendirildiğinde ve modeller vasıtasıyla işlendiğinde ortaya çıkarılan sonuçlardır. Tasarım bilgisini üretmek için enformasyonun muhakeme, yorumlama, değerlendirme ya da eleştirme gibi zihinsel eylemlerle yeniden işlenmesi gerekir. Bohm’un (1989) tanımında

olduğu gibi, enformasyon bir şeyi “forma sokmak” olarak ele alındığında, her türlü enformasyon (formun kendisi de dahil olmak üzere) ancak bir materyal sistem veya bir enerji türü ile taşınarak ve zihinlerde anlam kazanarak bilgiye dönüşebilmektedir. Bu fikirlerden hareketle, hesaplamalı tasarım yöntemlerinin ve prototiplerin günümüzde tasarım bilgisinin üretim süreci içerisinde enformasyonun işleyicisi olarak kullanılması mümkündür. Bu tür bir tasarım bilgisi, eğitim, uygulama ve araştırma ortamlarının üretimlerini besleyen güncel ve ortak zemini sağlama gücüne sahiptir. Teşekkür A-Chord prototipinin ortaya çıkarıldığı Woodstock Tasarım Grubu çalıştayı organizasyon ekibinde yer alan Yrd.Doç.Dr. Simge Esin Orhun’a, ve prototipin üretimine destek veren Uluslararası Ahşap Kültürü Topluluğu (International Wood Culture Society, IWCS)’ye teşekkür ederiz. Çalıştay hakkında detaylı bilgi için: www. woodstockdrg.blogspot.com

KAYNAKLAR

AKİPEK, F.Ö., KOZİKOĞLU, N. 2007. Prototypes in Architectural Education: As Instruments of Integration in the Digital Era. Middle East Technical University Journal of Faculty of Architecture. 24(2). 169-178. AKİPEK, F.Ö. 2010. Working with Digital and Physical Prototypes in Architectural

Design Studio with the Search for Innovation. Proceeding of EAAE 2010 İstanbul: Educating Architects towards Innovative Architecture. Spiridonidis, C., Voyatzaki, M. (ed.) 119-131. BOHM, D. 1989. Meaning and Information. The Search for Meaning: The New Spirit in Science and Philosophy, P. Pylkkänen (ed.). Crucible, The Aquarian Press. HOUDE, S., HILL, C. 1997. What do prototypes prototype?. Helander, M., Landauer T., Prabhu P. (ed.). Handbook of Human Computer Interaction. Elsevier Science. Amsterdam. SORGUÇ, G. A., SELÇUK, A. S. 2013. Computational Models in Architecture: Understanding Multi-Dimensionality and Mapping. Nexus Network Journal. 15(2). 349-362. ULLMAN, D. 2003, The Mechanical Design Process. McGraw-Hill. New York. YAZAR, T. 2015. Design of Dataflow. Nexus Network Journal: Architecture and Mathematics, 17(1): 311-325. Springer. YILMAZ, M. 2009. Enformasyon ve Bilgi Kavramları Bağlamında Enformasyon Yönetimi ve Bilgi Yönetimi. Ankara Üniversitesi Dil ve Tarih-Coğrafya Fakültesi Dergisi. 49(1). 95-118.

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

Constructing A Sustainable Geometry Education Within Design Education And Its Correlation With Computer Aided Design Medium Fahriye Oya Kuyumcu Cankaya University, Ankara oyakuyumcu69@gmail.com

Abstract

The science of geometry, which is defined as a spatial order on account of the correlation between dimensions, forms and sizes, is essential and indispensable both in architecture and art education. It has been utilized up until the present day as defined by Euclid around 300 B.C. in a set of axioms, theorems and the related proofs based on parallel postulates. This science, and the related education arising from certain needs not available in the nature, has got, in interaction with Islamic philosophy and science, a periodical character sensing such notions as the initial point and eternity. Nowadays, computer-aided design tools have enabled us to utilize the biomimetic forms that are available in nature, but couldnâ&#x20AC;&#x2122;t be used to constitute a spatial order with the knowledge and tools we had before. The utilization of this exciting tool for architects, creating spaces has so evolved in the last two decades that it has been embodied in the designing process in a rapid manner. However, we have been in a process where we overlook the real nature of such computer-aided tools used in designing as being tools which provide us a philosophical and geometrical development and see such tools as an objective: This is a process that can give rise to ominous outcomes in respect to design education. For this reason, it is argued in this paper that computer-aided design tools are used for the science of geometry, in order to create spatial order in the design education, by making a proposal on how this education could be given with the science of geometry. This education is proposed to be provided in three phases where it is aimed to ensure the sustainability of the science of geometry and embody it in the design education in an innovative and modern approach. In the first phase, the Euclidian principles will be addressed. In the second phase, it will be discussed how the geometric patterns used in Islamic arts should be integrated in the science of geometry by showing how this philosophical and technical science, the foundation of which was laid in the western world, was developed in the eastern arts and how this science has become the foundation of the present-day computer-aided design. Finally, in the third phase, it will be discussed how these new designing notions based on biomimetics and utilized by means of computer-aided designing tools should be taught in the science of geometry. It is critical to remember that every new science and technology generates its own educational system and aesthetics. It is of great significance that a new educational system conforming with modern requirements be established in the education of geometry given in the faculties of design; it would enable us to define such an educational system and make the younger generations be acquainted with modern aesthetical notions. Keywords: Design education, sustainable geometry, philosophy of geometry, computer aided design, the process of geometry education.

MSTAS 2015

Tasarım Eğitiminde Sürdürülebilir Geometri Eğitiminin Kurgulanması Ve Bilgisayar Destekli Tasarım Ortamı İle İlişkilendirilmesi Fahriye Oya Kuyumcu Çankaya Üniversitesi, Ankara oyakuyumcu69@gmail.com

Özet

Gerek mimarlık gerekse sanat eğitiminin olmazsa olmazı, ölçü ve formların ilişkisi sayesinde yaratılan mekansal düzen (spatial order) olarak tariflenen geometri bilimi, İ.Ö. 300 yıllarında Öklid’ in, parallellik temeline dayalı olarak tariflediği aksiyom, teorem ve ispatlarıyla günümüze kadar kullanılagelmiştir. Belli bir ihtiyaçtan doğan ve doğada var olmayan ölçü ve formlar yardımıyla sağlanan mekansal düzen olarak tanımlanan, bu eğitim ve bilim, İslam felsefesi ve bilimi ile tanıştıktan sonra, başlangıç noktası ve sonsuzluk kavramları ile tanışarak periyodik bir hal almıştır. Günümüzde ise bilgisayar destekli tasarım araçlarının yardımıyla, doğada var olan ancak bir önceki bilgi ve araçlar yardımıyla mekansal düzen kurmak için kullanılamayan biyomimetik formların kullanılması mümkün olmuştur. Bu kullanım, son yirmi yılda çok hızlı bir evrim geçirmiş, mekan yaratan mimarlar için bu heyecan verici araç, tasarım sürecine çok hızlı bir şekilde dahil olmuştur. Ancak günümüzde, bilgisayar destekli tasarım araçlarının, bu felsefi ve geometrik gelişmeyi karşılayan birer araç olduğu gerçeği gözden kaçmaya ve tasarım eğitiminde bir amaç halini almaya başlaması, tasarım eğitimi açısından kaygı verici sonuçlar doğurabilecektir. Bu sebeple, bildiride tasarım eğitiminde, bilgisayar destekli tasarım araçlarının mekansal düzen sağlamak için geliştirilen geometri biliminin bir aracı olduğu ve bu eğitimin geometri bilimi ile örtüştürülerek nasıl verilebileceğine dair öneri ortaya konmaya çalışılmaktadır. Üç aşamalı olarak tariflenecek bu eğitimde, geometri biliminin sürdürülebilirliğinin sağlanması ve yeni, çağdaş bir anlayışla tasarım eğitiminde yer alması amaçlamaktadır. Birinci aşamada, Öklid geometrisinin verilmesi prensipleri tartışılacak, ikinci aşamada kriterlerini batı dünyasının koyduğu bu felsefi ve teknik bilimin doğu sanatlarında nasıl geliştirildiği ve bunun bugünkü çağdaş bilgisayar destekli tasarımın temellerini oluşturduğu ortaya konularak, İslam sanatlarında kullanılan geometrik örüntülerin geometri bilimi içerisine nasıl entegre edilmesi gerektiği tartışılacak ve üçüncü aşamada da bilgisayar destekli tasarım araçları sayesinde ortaya konabilen biyomimetik bazlı yeni tasarım kavramlarının geometri biliminde ne şekilde öğretilmesi gerektiği tartışılacaktır. Unutulmamalıdır ki, her yeni bilgi ve teknoloji kendi eğitim sistematiğini ve kendi estetiğini doğurur. Tasarım fakültelerindeki geometri eğitiminde, bu eğitim sistematiğini kurgulayabilmek ve çağdaş estetik kavramları ile yeni nesilleri tanıştırabilmek amacıyla, yeni bir geometri eğitimi tanımlanması ve çağın gerekliliklerinin eğitim sistemi içerisinde yer alması çok önemlidir. Anahtar Kelimeler: Tasarım eğitimi, sürdürülebilir geometri, geometri felsefesi, bilgisayar destekli tasarım, geometri eğitim evreleri.

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

1. Mimarlıkta Tasarım Eğitimi Nedir? Geometri Bilimi ve Bilgisayar Destekli Tasarım Araçları ile Nasıl Bir İlişki İçinde Olmalıdır?

Tasarım mimarlık ve sanat eğitiminde yer alan en önemli unsurdur. Ancak unutulmamalıdır ki mimarlık ve sanat bu anlamda aynı kefede değerlendirilemez. Mimarlıkta tasarım mekan yaratmak için yapılır ve bu mekan insan ihtiyaçlarını karşılayacak şekilde tasarlanmış olmalıdır. Oysa sanatsal tasarımda böyle bir zorunluluk yoktur. M.S. Escher istediği şekilde mekanı tarifleyebilme özgürlüğüne sahiptir. Mimari doğa içinde tasarlanırken en önemli tasarım unsurlarından biri bağlamdır. Oysa sanat da böyle bir zorunluluk yoktur. Aynı şekilde bir mimari yapı doğaya karşı var olma durumundadır. Bu bağlamda sağlamlık, dayanıklılık, uygunluk gibi pek çok kriteri de sağlamalıdır. Buna ek olarak bir mimari eser, yapılabilir olmalııdır. Yani tekrarlanabilen ürünler ve gerçekleştirebilen yapım stratejilerine sahip olmalıdır. Aksi takdirde bir mimarlık yapıtı değil, bir ütopya olmaya adaydır. (Blackwell, 1984.) Mimarlık eğitiminin ana amacı mekan yaratmak iken geometri biliminin de amacı, bu mekanı yaratan biçimleri incelemek ve araştırmaktır. Mimari yaratı süreci sadece bu biçimleri oluşturmak olmayıp, bu biçimleri araştıran ve inceleyen geometri biliminin öğretilerine hakim olarak, mekanı tariflemek olmalıdır. Bu sebeple mimarlık 82

MSTAS 2015

eğitimi ve geometri eğitimi iki farkla birbirlerinden ayrılırlar. İlki, geometri, bir mimari eser üretmek için olmazsa olmaz bir bilgi olmasına rağmen, geometri mimarlık olmadan da var olacaktır. Ancak, unutulmalıdır ki, mimarlıkta hacim üretmek için geometri gerekli olduğu kadar, mekan üretmeye yetmediği için, mimarlığın da her şeyi değildir. İkincisi ise mimarlık eğitiminin çok net bir amacı vardır, ancak net kuralları yoktur. Geometri ise kurallarla oynanan bir bilgiler bütünüdür ve çok net bir amacı yoktur (Burry ve Burry, 2010). Günümüzde gerek mimarinin gerekse geometri biliminin yeni bir aracı vardır: bilgisayar destekli tasarım. Her iki bilim dalı için de onlara çok değerli katkılar sağlayan, ancak onlar için yaratılmış olan bir araçtır. Aynı şekilde bilgisayar destekli tasarımın gerek mimarlık için gerekse geometri için bir araç olduğunu unutmamak bu anlamda çok önemlidir. Mimarlıkta tasarım eğitimi sürecine 1990’ larda dahil olmaya başlayan ve her geçen gün etkileri hızla artan bilgisayar destekli tasarım araç ve öğretileri mimarlık ortamına çok değerli katkılar sağlarken, bazı önemli değerleri de kaybettirmeye başlamıştır. Mimarlık eğitimine henüz başlayan gençler, bu araçları amaç haline getirmekte, mimarlıktaki tasarım eğitimin en önemli amacı olan mekan yaratma eylemini, hacim yaratma eylemine çevirmektedirler. Oysa mimarlık bir mekan yaratma sanatı olup, bu da bir biçimlendirme eylemi değildir. Biçim en, boy, yükseklikle

tariflenen, niceliksel bir kriter olup hacim yaratmak için kullanılırken, mekan yaratabilmek için çok daha başka şeyler gerekmektedir. Dolayısıyla tasarım eğitiminde bu üç bilim dalı arasındaki algoritmalar doğru tariflenmeli, bu bilgilere ait kodlar doğru okunabilmelidir. Biz de bu bildirimizde mimaride ki tasarım eğitiminde sürdürülebilir bir geometri eğitimi kurgulamaya ve bunu bilgisayar destekli tasarım ortamı ile gerek felsefi boyut da gerekse teknik boyutta ilişkilendirmeye çalışacağız.

2. Hacim Tarifleyen Geometri Bilimi ve Mekanı Arayan Felsefesi

Geometri, aritmetik ve cebir ile birlikte matematiğin üç ana unsurundan biridir. Heredot’a (İ.Ö.450) göre Mısır’da Nil Deltasının taşması ile oluşan yeni arazi durumunu eşit olarak paylaştırabilmek amacıyla doğmuş olup, esası doğada mevcut olmayan uzunluk, açı, alan ve hacim gibi doğrusal hatların çizim prensiplerini araştırma temeline dayanır. ‘Geometri’ bilimi bu amacı esas alarak gelişmiş, tasarım sürecine de bu doğrultuda katkı vermiştir. Tasarımdaki geometri eğitimi de Öklid’in (İ.Ö.300) de İskenderiye’de ‘Elements’ adıyla 13 kitapta, paralellik temeline dayalı olarak açıkladığı aksiyom, teorem ve ispatlarıyla günümüze kadar kullanılagelmiştir (Boyer, 1991). Matematik biliminin diğer iki alanı da mimari tasarım süreci ile ilişkilendirilebilir.

Aritmetik sayılarla uğraşır. Sayılar bize ölçüleri ve oranları belirleme de yardımcı olur. Cebir ise matematik de geometrik objelerin ve sayıların soyutlanmış ve genelleştirilmiş ana dili olmasına rağmen, bilgisayarın dili cebir değildir. Ancak cebir ona uzaysal, sayısal ve en yakın ilişkiyi kurmada algoritmalar yazan mimarlara bir dil sunar. Günümüzde mimarların düşüncelerini ortaya koyup, bunları gerçekleştirme yolunda uğraş verdiklerinde de her şey zaten bir algoritmaya dönüşmektedir. Bu sebeple tüm matematik bilimi bir şekilde tasarıma yardımcı olmaktadır. Matematik alanında yapılacak her türlü öğreti de aynı şekilde hem tasarım yapma yolunda tasarımcının ihtiyacı olan alt yapıyı kurmasında hem de tasarım sürecinde karşılaşacağı algoritmaları çözme becerisi geliştirebilmesine katkı sağlayacaktır. Matematiğin tüm alanlarının sağlayacağı bu faydalara rağmen, özellikle geometri bilimi biçimi tariflemesi bakımından tasarımcının en önemli aracıdır. Bu sebepledir ki, akla ulaşmanın yolunu cahillik, fikir sahibi olma, mantık yürütme ve zeka olarak açıklayan Plato geometriyi de sayıların, en saf görünebilir ifadesi ve onun çalışma alanını da fikir sahibi olma evresinden mantık yürütmeye geçiş olarak açıklamıştır. Aynı zamanda geometri ‘Bir’ olan ve ‘çok’ olan arasında da bir köprüdür. Çok rahatlıkla görülebilir ve kavranabilir olmasına rağmen Bir asla görülemez ve hissedilemez. Onun izlerini ancak ondan yaratılanlarda bulabiliriz. Geometrinin felsefi boyutu bize bu çok olanda ‘Bir’ i ararken

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

de yol gösterecektir (Scheneider, 1995). Evren pek çok gize sahiptir. Ancak bunlar bir sır değildir. Geometri bilimi bu gizi ararken bize en faydalı olacak bilimdir. Geometri bilimini bu felsefi anlamda grupladığımızda üç grupla karşılaşıyoruz. Birincisi, dünyevi (secular) olan ki deneylediğimiz doğayı anlamamıza yarayan ölçü, şekil ve yeryüzündeki konumuna yani hacmine dair olandır. İkincisi sembolik olan ki bu da çok olan da Bir olanı arama yolunda şekillerin, formların bir araya getirilmesi ile oluşturulan desen ve örüntülerdir. Üçüncüsü ise Kutsal (Sacred) olandır ki bu da mekana dair olanı bulup ‘Bir’ e ulaşmak olarak tarif edilebilir (Scheneider, 1995).

3. Bilgisayar Destekli Tasarım ve Mekanı Tasarlamadaki Rolü

Tasarım eğitiminde bilgisayar destekli yazılımların iki yönlü kullanım amacı vardır. Üretim (production) amaçlı olarak tanımlayabileceğimiz ilkinde bilgisayar önceden karar verilmiş (preconceived) formları üretmek için kullanılır. Tasarım (conception) amaçlı olarak tanımlayabileceğimiz ikincisinde ise bilgisayar tasarıma iştirak eder ve geliştirilmesinde yardımcı olur (Reas ve Mc Williams, 2010). Fransız filozof Bernard Cache, bilgisayarların fikirlerin üretimini hızlandırdığını, fakat temelde elle yapılan işlerde bir üstünlük sağlayamadığından bahsediyor. Bununla beraber günümüzde objelerin tasarlanmadığı ancak hesaplandığı ikinci 84

MSTAS 2015

nesil bir sistemin öngörülebileceğini söylüyor (Reas ve Mc Williams, 2010). Bilgisayarın dışındaki dünyada tüm formlar fiziksel ve sezgiseldir. Bir form da değişiklik yapmak için onun matematiğine ihtiyaç duymayız. Ancak bilgisayar objenin konumunu belirlemeye ihtiyaç duyar. Bilgisayar ekranı pixel denen noktalardan oluşan bir grid ile örülmüştür. Bu pixellerin önüne oturtulan imajla sağlanan gerçekçiliği arttırılmış nesne sunumu sanatsal faaliyetlerde çok işimize yarasa da mimari tasarım açısından çalışmayı zorlaştırdığı için geliştirilen vektörel grafikler bir nevi gerçekçilikten soyutlamaya geçiş gibidir. Bu işlemde bütün imajı depolamak yerine sadece bir grup denklem depolanır. İşte bilgisayar teknolojileri, geometri bilimi ve tasarı eylemi bu noktada örtüşmektedir. Bütün formlar geometrik denklemlerle tanımlıdır. Bu geometrik denklemler bilgisayar da formu detaylarını kaybetmeden ölçeklendirebilmek, başka formlarla bir araya gelişini tahayyül edebilmek, başka düzlemlere farklı şekillerde taşıyabilmek kısacası formu tanımlayabilmek için bir araçtır. Bilgisayar da bu geometrik denklemlerle tanımlı formları yaratmamızı sağlayarak tasarım sürecimize dahil olmaktadır. Aynı şekilde bilgisayar teknolojileri yardımıyla kolaylıkla uygulanabilen tekrarlama (repetition), değiştirme (transformation), değişkenleri ile oynayabilme (parametirization), görselleyebilme (visualization), canlandırma (stimulation) gibi özellikler onun tasarım sürecine en önemli katkılarıdır.

Bu yukarda bahsettiklerimiz doğrultusunda bilgisayarda form üretmek için kullanılan algoritmaları üç ana grupta toplayabiliriz. Birincisi Saklanmış Yüzey Algoritması (Hidden Surface Algorithm) ki tasarım sürecinde bunu bilgisayarın dünyevi olan kısmı olarak tanımlayabiliriz. Bu bir nevi çağdaş tasarımcıların ulaşmaya çalıştığı soyutlama yetisidir. İkincisi Gölgeleme Algoritması (Shading Algorithm) ki bu da tasarım sürecinde derinlik ve devamlılıkla sağlanmaya çalışılan sembolik olanı formun ruhunu, duyularla hissedilebilen kısmını yaratmak için kullanılır. Hacimden mekana geçişte önemli bir unsurdur. Üçüncüsü ise Kameranın Matematik Modeli Algoritması (Mathematical Model of Camera Algorithm) ki bu da başka bir ‘Bir’ in gözünden mekanı hissetmeye ve kutsal olana zemin hazırlar. Sonuncusu ise Üretim Algoritması (Prefabrication Algorithm) ki bu da gelecekte kutsal olana vakıf olmaya bir araç olacaktır (Reas ve Mc Williams, 2010).

4. Mimarlık Tarihinde Geometrinin Kullanım Yöntemi

Rönesans öncesinde, yapı sanatçıları Vitrivius’un insan vücudunun oranlarını üzerindeki çalışmaları, evrenin Platonik yorumu, kartezyen uzayın gereklilikleri, Öklid’e ait düzlemlerin geometrik düzenleri ile uğraşmışlardır. Ortaçağa kadar Roma ve Yunan mimarisine ait klasik geometrinin kurallarını ve felsefenin kuramlarını kullanan Batı mimarlığı, ortaçağın karanlık dünyasında geçmişinde var olan

geleneklerden tamamen uzaklaşmış, kutsal olanı ararken kaybolmuştur. Bu arada doğuda İslamiyetin gelmesiyle kurulan yeni bir yapı üretme biçimi ve felsefesi, dolayısıyla batının geleneksel düşünce sistematiği üzerine kurulmuş yeni bir geometri ve tasarı kuramı geliştirilmiştir. Bu felsefeye göre geliştirilen yeni geometrik kavramlar tasarımın temelini oluşturmuştur. Her şeyin bir nokta ile başlayıp, bu noktadan başlayarak yüzeyin, mekanın ve uzayın tarifinin ortaya konduğu ‘başlangıç noktası’ (point of departure) (Critchlow, 1976) bunların en önemlilerinden biridir. Tekrarlarla yaratılan desen ve motiflerle sağlanan ‘sonsuzluk’ kavramları ile yaratılan devamlılık (periodicity) ise bir diğeridir. Aynı zamanda batı dünyasının çok sonraki yüzyıllarda tanıştığı örüntü ve simetri gibi geometri bilimine dair bazı kavramlarda bu dönemde geliştirilmiştir. Rönesans la birlikte uyanışa geçen batı bilimin temellerine dönmüş ve gerçek bilimi Yunan ve Roma’nın izlerinde sürmüştür. 1920’ lerden sonra endüstriyel devrimle birlikte ortaya çıkan Modern Mimarlık sürecinde, betonarmenin çeliğin, aluminyum ve plastik maddelerin taşıyıcı ve örtücü fonksiyonlar yaratmak için kullanılmaya başlamasıyla formun işlevden önemli olduğu savı, süslemeyi reddeden maddenin doğasına uygun tasarımlar yapmayı amaçlayan yeni bir mimarlık anlayışı egemen olmasına neden olmuştur. Bu süreçte de geometri önemlidir. Ancak ikinci plandadır. Le Corbusier’in tarifi ile evler yaşamak amaçlı makinelerdir. Artık

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

bir sanatsal üretiden çok fonksiyonel çözümler ön plandadır. Ancak daha sonra ortaya çıkan Post-Modernlerin eleştirdiği şekilde yapılar çok soyut ve ruhsuzdurlar. Daha sonraları ise Post-Modernizm adı altında gelişen Robin Evans’ın bahsettiği ölü geometrilerin mimari de kullanımına geri dönüş olarak tanımlanan akımda biçimlerin görünürlükleri ile ilgilenirken aradığı ruhu o da bulamamıştır. Daha sonraları Derrida’cı düşüncenin etkisiyle gelişen Dekonstriktivist akımın etkisinde kalan mimari tasarım sürecinde, düzenleme ilkeleri olarak kullanılmaya başlanan dengeyi bozan fikirler gündeme gelmiştir. Günümüzde doğal organizmaların oluşum süreçlerinin ve çözümlerinin taklit edilerek yeni nesil tasarımlara ilham kaynağı olması olarak tariflenen biyomimesis kavramının etkisiyle (Arslan ve Gönenç, 2004), serbest formlu yüzeyler tasarlanmaya başlanmıştır. Bunun sonucunda bu serbest formlu yapılara ait, devamsızlık (discontinuity)- aperiyodiklik, tekrarlama (recursivity), özgünlük (self-similarity) gibi kavramları, geometrik olarak pek çok zorluğu da beraberinde getirmiştir. Şimdiye kadar tariflediğimiz klasik geometri bilimi bu yeni ihtiyaçlara cevap vermekte zorlanınca yeni bir geometri öğretisi oluşturma gerekliliği doğmuştur. İşte bu noktada bilgisayar teknolojileri devreye girmektedir. Zaten mimarların tasarım sürecinde başladığı bu hacmi yaratırken mükemmel mekana ulaşma yolculuğunda onlara en büyük destek hiç şüphesiz ki bilgisayarın olanaklarını kullanarak geliştirilmiş yeni 86

MSTAS 2015

geometrik formlar olacaktır. Ancak bu geometrik formları oluşturabilmek için de bilgisayar destekli tasarımın imkanlarından faydalanan bir geometri eğitimi kurgulama zorunluluğu doğmaktadır.

5. Çağdaş Geometri Eğitimi Öneri Modeli

Bu amaçla izlenecek yöntem, geometri biliminin kronolojik olarak geçirdiği dönemler göz önüne alınarak kurgulanmalıdır. Bilimin öğretisi başından sonuna kadar olan fikir ve görüşleri ortaya koyarak yapılmalıdır. 5.1. Birinci Evre Bu evrede yukarda bahsedilen mimarlık tarihinin ilk evresinde yer alan, Roma ve Yunan mimarisinin oluşmasında etkili olan, Öklid geometrisinin öğretilmesi amaçlanır. Bu klasik bilgiler yardımıyla geometrik formların uzaysal boyutlarına göre sınıflandırılması ve bu sınıflandırma çerçevesinde bu formların geleneksel metotlarla çiziminin öğretilmesi ana hedeftir. Daha sonra bu çizimlerle oluşturulan Platonik ve Arşimedik formların çizilmesi ve maketlenmesi tasarıma girdi olarak alınır. Bu amaçla yapılacak bir gruplama aşağıdaki şekilde geometrik şekillerin boyutlarına göre sınıflandırılması yoluyla yapılmalıdır. Bu amaçla verilecek eğitimde bu sistematik göz önüne alınarak yapılmalıdır. Yüzeyi olmayan 0 Boyutlu Form (Nokta) 1 Yüzeyi olan 1Boyutlu Formlar (Doğrular, Açılar)

1 Yüzeyi olan 2 Boyutlu Formlar (Koni kesitinden çıkan-Daire, Elips, Parabol, Hiperbol ve Poligonlar) (Bu gruplama içinde yer alan daire, elips parabol ve hiperboller koni kesiti ile ilişkilendirilerek açıklanır. Bununla beraber en az kenarlı poligon olan üçgenden çıkan trigonometri ve tasarım sürecinde kullanılabilecek bazı geometrik teoremlerin öğretilmesi amaçlanır.) 1 Yüzeyi olan 3 Boyutlu Formlar (Helix, Mobius Bandı) 2 Yüzeyi olan 3 Boyutlu Formlar (Hacimler Polihedralar-Platonik ve Archimedik Hacimler ve Polihedra olmayanlar) 3 Yüzeyi olan 4 Boyutlu Formlar (Polikronlar) Bu formlara ait çizim ve yüzey ve ayrıt modellemelerinin yapılması Bu evrede, öncelikle geometri bilimine ve mimarlıkla ilişkisine dair bilgiler verilirken, geometrik şekillerin sınıflandırılması yapılır. Son evrede bilgisayar teknolojileri yardımıyla sorgusuzca inşa edilebilen, ancak öğretilmediği takdirde, bilimin temellerinin kaybolabileceği ve bilim sorgulanırken decoding yapmanın zorluklarıyla karşılaşılabileceği sebebiyle birincil amaç aşağıda listesi verilen bazı inşa tekniklerinin konvensiyonel metodlarla öğretilmesidir. L1- Bir doğrunun orta noktasının inşası L2- Doğru üzerindeki bir noktaya dik inşa edilmesi L3- Doğru üzerinde olmayan bir noktadan doğruya dik inşa edilmesi L4- Bir noktadan herhangi bir doğruya

paralel yeni bir doğru inşa edilmesi L5- Doğrunun istenen sayıda eş parçalara bölünmesi A1- Açı ortayın inşası A2- 30°,60° ve 45° lik açıların inşa edilmesi A3- Eş açıların inşa edilmesi C1- Dairenin merkezinin bulunması C2- Dairenin üzerindeki bir noktadan tanjant geçen doğrunun inşası C3- Üçgenin içine her kenarına değen daire inşa edilmesi C4- Üçgenin üç köşesinden geçen dairenin inşa edilmesi P1- Karenin ve eşkenar dörtgenin inşa edilmesi P2- Beşgenin inşa edilmesi P3- Altıgenin inşa edilmesi P4- Sekizgen, ongen ve onikigen gibi ana formların türevi olan poligonların inşa edilmesi PP- Platonik Polihedraların İnşa edilmesi ve Modellenmesi AP- Arşimedik Polihedraların İnşa Edilmesi ve Modellenmesi PC- Polikronların Modellenmesi 5.2. İkinci Evre Bu evrede, birinci evrede öğretilen bilgilerin üzerine inşa edilen, Ortaçağ İslam felsefesi sayesinde geliştirilen, proporsiyon ve kozmik ritmin şifrelerini, poligonal ve geçmeli formları inşa ederek öğretmeye çalışılır. Bu evrede de hala ölçülebilen uzunluklar söz konusu değildir. Zira hala tüm formlar daireden çizilmektedir. Bu aşamada öğretilen veriler önceki evrede verilen öğretilerin devamı niteliğinde olup, daha sonraları altın oran olarak

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

adlandırılan ‘İlahi oranın’(Divine proportion) üzerine kurulu bir mimari grid yaratma ve alan organizasyonları yapabilme becerisi geliştirmek üzerine kurgulanır. Aynı zamanda geleneksel estetik ölçüsünün temelini oluşturulan altın oranın tüm formlarda nasıl kurgulandığı- Altın üçgen, altın dörtgen ve altın spiral.. da bu devrede öğretilir. Zira bir sonraki evrede oluşturulmaya çalışılacak estetik becerinin temelleri de burada atılacaktır. Bu evrede üçüncü evrenin temellerini teşkil edecek simetri ve örüntü gibi kavramlar da öğretilir. Bu evrede edilenilecek bilgi hem bilgisayar destekli tasarım sisteminde kullanılmak hem de mimari tasarım sürecinde kullanılmak üzere organize edilir. Kare ve karekök iki(√2) oran sisteminin geliştirilmesi (proportion of forms and organizations)ve √2 sistemiyle oluşturulan örüntü kombinasyonlarının (combination of patterns) oluşturulması Altıgen ve karekök üç (√3) oran sisteminin geliştirilmesi ve √3 sistemiyle oluşturulan örüntülerin oluşturulması Beşgen ve karekök beş (√5) oran sisteminin geliştirilmesi ve √5 sistemiyle oluşturulan örüntülerin oluşturulması Bu sistemin etkisiyle tasarlanan iki boyutlu Kaplama(Tilling), Paketleme(Packing)ve Fraktalların (Fractals) oluşturulması Yaratıcı poligonal ve geçmeli formların tekrarlanan birimler aracılığıyla oluşturulması (repetition of forms and organization) Transformasyon ve simetri prensiplerinin tanımlanması ve organizasyonlarının 88

MSTAS 2015

oluşturulması İlahi Oran- Altın Kesit oluşturulma prensiplerinin öğretilmesi aracılığıyla hacim yaratma eylemini bir adım öteye taşıyarak ilahi mekan yaratma eylemine dönüştürme becerisinin teşkil edilmesi Bu örüntüler vasıtasıyla oluşturulan ızgara sistemi üzerine, altın oran özellikleri taşıyan bir yapı tasarlanması Bunlara ek olarak, M.Ö. sekizinci yüzyılda temeli Hindistan da atılan, ancak Arap âlimleri tarafından geliştirilen 1 den 9 a kadar olan soyut rakamlardan, 0 sayısından ve ondalık sayılardan oluşan sistem sayesinde, geometrik formlar sayıların oluşturduğu ölçütlerle ölçülebilir hale gelmiştir. Bu sebeple, bu noktada bu soyut sayılar dünyasına ait bazı bilgilerinde verilmesi faydalı olacaktır. Zira bu sayılar bir sonraki evrede algoritmaları yazmak için faydalı olacaktır. Ancak bu rakamlarla yapılan soyutlama acaba evrenin gizine varmak üzereyken, geri dönüp dünyevi gerçekliklerle uğraşmak mıdır? 5.3. Üçüncü Evre Hristiyan öğretinin doğuya yönelen inanç kurgusuyla, geliştirdiği felsefe doğrultusunda linear kurguyla oluşturulan ve geliştirilen formlar ve bunların yarattığı objelerle açıklanan geometri bilimi, evrenin dairesel kurgusunu temel alan, ‘Bir’ den yaratılan ‘Çok ’la, çok olanda bir olanı arayan Tevhid inancına sahip İslam felsefesiyle tanıştığında kozmik dünyanın kapılarını aralamak üzereydi. Günümüzde

bilgisayarlar, yeni dünya düzeninin yaratıcısı (Creator) olarak yepyeni bir öğreti sunmaktadır. Onun sağladığı olanaklar gelecekte bu kozmik düzeni kavrama da İlahi dinler gibi bir araç olacaktır. Acaba yazım dilinin kullandığı 0 ve 1 birer rakam mıdır? Yoksa doğrusal ve dairesel olana ait semboller midir? Yüzyıllardır bilim

adamlarının uğraştığı, Kabe’nin tasarımında sembolikleşen Şekil 1’ de metamorfozu görselleştirilen daireyi kareselleştirme çabası (squaring circle) yani dünyevi olandan kozmik olana ulaşma isteği, bilgisayarlar yardımıyla başarılabilmesi söz konusu olmuştur.

Peki, bilgisayarın bu yeni düşünce sistematiğinin geometriye dolayısıyla mimariye faydası nedir. Yeni nesil geometrinin ve mimarlığın kuralları nelerdir ya da neler olmalıdır? Şu andan bunu kestirmek çok zordur. Ancak gerek bilim adamları gerekse tasarımcılar şimdiye kadar geometrik olarak ölçülendirip tarifleyemedikleri için kullanmaktan kaçındıkları biomimetik formlar, süreksiz geometriler (discrete geometry) üzerinde düşünmeye başlamışlardır. Bundan sonraki evrede de tasarım tarihi boyunca yapılan yapılacak ve yeni formların estetiği, dolayısıyla

yaratırken kullanılması gereken normların üzerine araştırmalar yapılacaktır. Şekil 2’ de bu doğrusal, dairesel ve serbest formlu yüzeyler arasındaki ilişkiye dair bir kurgu yer almaktadır.

Şekil 1 Bilgisayar yardımıyla ulaşılan daireyi kareselleştirme metamorfozu (Maor ve Jost, 2014)

Şekil 2 Doğrusal, dairesel ve serbest formlu yüzeyler arasındaki ilişki (Burry ve Burry, 2010)

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

Bizim bu üçüncü evrede kurgulamaya çalışacağımız bilgilerde bu amaçla tasarlanmalıdır. Yani doğrusal ve dairesel formların dışında kalan bu ikisinin bileşiminden oluşan serbest formlu geometrilerin oluşturduğu yüzeyler ve strüktürler (Free-form Structures) ve onların estetik normları olmalıdır. Zira gelecekte bu eğitim, Plato’nun tariflediği şekliyle, mantık yürütme evresinden Zeka ya geçişe yardımcı olacaktır. Bu amaçla eğitim sürecinde serbest formlu strüktürlere ait bilgiler verilmesi amaçlanmaktadır. Bir Boyutlu Serbest Formlu Eğriler Geleneksel Serbest Formlu Eğriler Tek Eğimliler - Parabol & Hiperboller Çift Eğimli Eğriler - Paraboloik Hiperboloidler Bezier Eğriler B-spline eğriler Nurbs Eğriler Bölünmüş Eğriler İki Boyutlu Serbest Formlu Yüzeyler Geleneksel Eğri Yüzeyler Dönen yüzeyler (Rotational

Tasarımcı önce Polihedral formlarla tanışır. Sonrasında eğrilerin dünyasına girer ve bunlarla poligonları tanımlar. Serbest formlu yapıların iskeletini ya da soyut ifadesini oluşturan ağ örgü sistemleri inşa eder. Bunlardan oluşan serbest formlu 90

MSTAS 2015

Surfaces) - Toruslar Yuvarlanan yüzeyler (Ruled) Konoidler Helical Yüzeyler-Helikoidler Boru Yüzeyler(Pipe) Bezier Yüzeyler B-spline ve Nurbs Yüzeyler Ağ-örgü Yüzeyler (Mesh) Bölünmüş Yüzeyler (Subdivision Surfaces) Üç Boyutlu Süreksiz Serbest Formlu Yapılar ve Yapı Hareketleri- Motioning, Sweeping, Deformasyonal Geometri- Twisting, Tapering, Bending, Shearing, Inversioning Bütün bu üç aşamalı geometri eğitimi, tasarım sürecinde hacmi yaratan Platonik ve Arşimedik formlardan başlayarak, mekanın ruhunu arayan ve buna bilgisayar teknolojileri yardımıyla ulaşma yolunda çok büyük adımlar atarak, serbest formlu yapıların tasarlanmasına yardımcı olacak geometri prensiplerine bir yolculuk olacaktır. Şekil 3’te bu yolculuğa ait görsel bir seri bulunmaktadır. Şekil 3 Platonik formlardan sürekliliği olmayan serbest formlara yolculuk

yüzeyler kurgular. En sonunda da bilgisayar teknikleri vasıtasıyla geometrinin ve dolayısıyla tasarımcının, tanımlı bir serbest formlu süreksiz geometrilerden oluşan bir yapı modellemesine yardımcı olur. Dolayısıyla üretim teknikleri belirlenmiş,

sağlamlık testleri yapılmış, mekansal kriterlerin hissedilebildiği ve optimizasyon özellikleri sağlanmış yeni nesil tasarımlar yapmasına yardımcı olur.

6. Sonuç

Mimarlık eğitimi sürecinde de tasarım, geometri ve bilgisayardan oluşan bu üçlü saç ayağı bilgi dizisi en iyi şekilde örülerek eğitim süresi çok kısıtlı olan mimar adaylarına verilmelidir. Bizim bu bildiri de kurgulamaya çalışacağımız sistematik ise geometri biliminin mimarlık eğitinde nasıl verilmesi gerektiğine dair bir öneridir. Yukarıda bahsettiğimiz mimarlık tarihindeki geometri kullanımının gelişim süreci göz önüne alınarak verilecek Plato’dan sürekliliği olmayan serbest formların geometrisin tartışıldığı, bir geometri eğitimi en doğru yol olacaktır. Bilgisayar destekli çizim araçları yardımıyla gelişen yeni ve çağdaş tasarım ve üretim metotları kendi geometri ihtiyaçlarını da beraberinde getirmiştir. Her yeni bilgi ve teknoloji kendi eğitim sistematiğini ve estetik kriterlerini oluşturur. Tasarım fakültelerindeki geometri eğitiminde, bu eğitim sistematiğini kurgulayabilmek ve çağdaş estetik kavramları ile yeni nesilleri tanıştırabilmek amacıyla, yeni bir geometri eğitimi tanımlanması ve çağın gerekliliklerinin eğitim sisteminin içinde yer almasının çok önemli olduğu düşünülmektedir. Teşekkür Akademik ortama geri dönmeme destek veren sevgili hocam Sayın Prof. Zeynep Onur’a sonsuz teşekkürler.

KAYNAKLAR

ARSLAN, S. ve GÖNENÇ, S. 2004. Similarities in Structures in Nature and Man-Made Structures: Biomimesis in Architecture”, II. Design and Nature Konferans, ed. M. W. Collins ve C. A. Brebbia, Wessex Institute of Technology, WIT Press. BLACKWELL, W. 1984. Geometry in Architecture, Key Cirriculum Press, California. BURRY, J. BURRY, M. 2010. The New Mathematics of Architecture, London, Thames & Hudson. CRITHLOW, K. 1976. Islamic Patterns An Analytical and Cosmological Approach, Thames & Hudson, London. EL-SAID, I. Ed. El-BOURI T. CRITCLOW K. 2001. Islamic Art and Architecture: The System of Geometric Design, United Kingdom, Garnet Publishing. HOYRUP, J. 1994. In Measure, Number and Weight, State University of New York Press, New York. LAWLOR, R. 2013. Sacred Geometry: Philosophy and Practice. London, Thames & Hudson. MAOR, E. JOST, E. 2014. Beautiful Geometry, New Jersey, Princeton University Press. POTMANN, H. ASPERL, A. HOFER, M. KILIAN, A. 2007. Architectural Geometry, Pennsylvania, Bentley Institute Press. REAS, C. Mc WILLIAMS, C. 2010. Form+ Code. Design, Art, And Architecture, New York, Princeton Architectural Press. SCHENEIDER, M.S. 1995. A Beginner’s Guide to Constructing the Universe: The Mathematical Archetypes of Nature, Art and Science, New York, Harper Perennial.

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

Employing OpenSimulator As A Facilitating And Engaging Learning Tool For Landscape Architecture Education Muhammed Ali Örnek1; Yasin Çağatay Seçkin2 12 Istanbul Technical University 1 www.maornek.com, 1maornek@itu.edu.tr; 2akademi.itu.edu.tr/cseckin, 2cseckin@itu.edu.tr

Abstract

In Digital Game-Based Learning (2007), Marc Prensky defines the generation as “digital natives”, who spent time using computers and smart-devices and grew up mostly in a human-computer interaction. In addition, Prensky claims that that interaction changed the way of cognition and learning of digital natives by presenting information in a visual-based information network, allowing students to gather data by hyperlinking this information, and rewarding them as a response to their performance. On the contrary, the conventional education system presents a stable, text-dominant information stream which disregards the needs of pupils.Consequently, Prensky suggests that the conventional education system should be adapted to the evolution of digital natives as recent learners. Moreover, he states that the digital game-based learning approach and video games are significant opportunities for this adaptation process and recent research and experimental studies approve the idea of using video game for educational purposes. This research aims to develop a virtual learning environment to facilitate and motivate the learning of landscape construction and grading topics by performing tasks in a video game-like environment. For that purpose, a three-dimensional virtual environment was set up using the OpenSimulator software. Afterwards, a learning scenario was created in accordance with the curriculum of these topics and simulated in this virtual environment by using 2D and 3D visual representations of textual information. The learning scenario was based on a series of tasks beginning with introductory missions and progressively getting more difficult and requiring more specific information to assist students in developing their knowledge and skills. Moreover, a feedback module was programmed for simulating the effects of their decisions and providing essential information and guidance to students for producing and optimizing solutions in encountered problems. In conclusion, an experimental study was conducted to measure the instructional and motivational effects of the proposed virtual learning environment with 16 undergraduate students as part of “Landscape Construction 1” course in Istanbul Technical University. The findings showed that the proposed virtual learning environment increased the learning motivation of subjects and raised the learning rate of subjects by 53.14 percent. Keywords: Landscape architecture education, computer-aided education, virtual learning environments, game-based learning.

MSTAS 2015

Peyzaj Mimarlığı Eğitiminde OpenSimulator Yazılımının Öğrenmeyi Kolaylaştırıcı Ve Teşvik Edici Bir Eğitim Aracı Olarak Kullanılmasına İlişkin Model Önerisi Muhammed Ali Örnek1; Yasin Çağatay Seçkin2 12 İstanbul Teknik Üniversitesi 1 www.maornek.com, 1maornek@itu.edu.tr; 2akademi.itu.edu.tr/cseckin, 2cseckin@itu.edu.tr

Özet

Marc Prensky, Digital Game-Based Learning (2007) kitabında bilgisayar teknolojileri ve akıllı cihazları kullanarak ve yoğun olarak bilgisayar-insan etkileşimi içerisinde büyüyen nesli “sayısal yerliler” (digital natives) olarak tanımlamaktadır. Prensky, bu neslin bilgisayar arayüzü ile kurdukları etkileşimin beyin ve algı yapısının yanı sıra, bireylerin öğrenme yollarını tümüyle değiştirdiğini belirtmiştir. Bu değişimin neticesinde, bu neslin yazılı bilgiden ziyade görselleştirilmiş bilgiyi okuyarak, bilgi ağları arasında köprüler yardımıyla seçimler doğrultusunda ilerleyerek ve öğrenme sürecinde ödüllendirilerek öğrenmeye yatkın olduklarını belirtmiştir. Ayrıca, yazı odaklı bilginin baskın olduğu, durağan ve öğrencinin pasif rol aldığı mevcut eğitim sisteminin bu neslin ihtiyaçlarına cevap veremediğini ve bu değişime uyum sağlamasının gerekliliğini savunmuştur. Bu araştırmanın amacı, peyzaj mimarlığı eğitim müfredatında yer alan peyzaj konstrüksiyonu ve tesviye konularının öğrenimini teşvik eden ve kolaylaştıran işbirlikçi çalışmaya elverişli bir sanal öğrenme ortamı oluşturmaktır. Bu amaçla, OpenSimulator yazılımı kullanılarak bir üç boyutlu sanal ortam kurulmuştur. Sanal ortam içerisinde, peyzaj mimarlığı eğitiminde önemli role sahip peyzaj konstrüksiyonu ve tesviye konularının öğrenilmesini kolaylaştırmak amacıyla eğitim müfredatı bilgilerinin iki ve üç boyutlu görsel temsilleri oluşturulmuştur. Ardından, öğrencilerin öğrenme sürecindeki hakimiyetinin arttırılması ve öğrenime teşvik edilmesi amacıyla eğitim müfredatı basit ve göreceli tanımlamalardan başlayarak kademeli olarak zorlaşan oyun-tabanlı görevlere dönüştürülmüştür. Bu sayede öğrencilerin karmaşık kavram ve problemleri algılamak için yeterli bilgi ve beceri birikimini kazanmaları amaçlanmaktadır. Araştırmanın diğer bir amacı da, öğrencileri konu hakkında bilgilendirip, ardından bilgi düzeyini ölçmekten ziyade, öğrencilere gerekli uzmanlık alanı hakkında sağlam bir bilgi yapısı oluşturmaktır. Bu amaçla, öğrenciler sanal ortamda verilen görevleri tamamlarken, verdikleri kararlara ilişkin geribildirimler aracılığıyla hem bilgilendirilmekte hem de çözüm önerisi geliştirme veya iyileştirme sürecinde öğrencilere rehberlik eden bir modül programlanmıştır. Son olarak, araştırma kapsamında geliştirilen model önerisinin güdüsel ve öğretici etkilerini değerlendirmek amacıyla İstanbul Teknik Üniversitesi’nde peyzaj konstrüksiyonu 1 dersi kapsamında lisans düzeyindeki 16 öğrencinin gönüllü katılımı ile bir deneysel çalışma yürütülmüştür. Bulgular doğrultusunda, tez kapsamında geliştirilen model önerisi katılımcıların sorularını doğru yanıtlama ortalamasını 53,14% arttırmıştır. Anahtar Kelimeler: Peyzaj mimarlığı eğitimi, bilgisayar destekli eğitim, sanal öğrenme ortamları, oyun-tabanlı öğrenme. sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

1. Giriş

MSTAS 2015

gerçekleştirilen bu çalışmalar, bilgisayar oyunu oynamanın göz sağlığını olumsuz etkilemenin aksine, daha iyi görüş kabiliyeti ve derinlik algısının geliştirdiği tespit edilmiştir. Bu faydalara ek olarak, bilgisayar oyunu oynayan bireylerin üç boyutlu düşünsel ve görsel hafızalarının da oynamayan bireylere kıyasla daha fazla gelişmiş olduğu saptanmıştır. Bilgisayar oyunu oynamayan bireylerin gelişmeyen bu becerilerinin, bilgisayar oyunu oynayarak geliştirilebildiğini ve bireylerin oyun oynamasalar bile becerilerinin geliştiği tespit edilmiştir. Bilgisayar oyunlarının sunduğu güdüsel ve eğitsel faydaların, eğitim amacıyla kullanılması, ciddi oyunlar (serious games) kavramını ortaya çıkarmıştır. Ciddi oyunlar kavramı, bilgisayar oyunlarının eğlence dışında faydalı amaçlar için kullanımını tanımlamaktadır. Ciddi oyun kavramı, American Army aksiyon türü bilgisayar oyununun askeri eğitim amaçlı (Zyda, 2003; Michael ve Chen, 2005) kullanımı ile ortaya çıkmıştır. Ciddi oyun kavramı, günümüzde eğitimin birçok düzeyinde uygulama imkanı bulmuştur. Bu uygulamaların geliştirilmesinde çok kullanıcılı sanal ortamların, diğer deyişle sanal dünyaların, eğitim amaçlı uyarlanmaları önemli rol oynamaktadır. Günümüzdeki en popüler sanal ortam olarak SecondLife (SecondLife, 2015), 2014 yılı itibariyle 37 milyondan fazla kayıtlı kullanıcı ve 1 milyon aktif kullanıcıya sahiptir (Voyager, 2014). SecondLife, sahip olduğu gelişmiş özellikler ve yaygın kullanımı sayesinde

birçok eğitim amaçlı uygulamaya (Boulos ve diğ., 2007) ev sahipliği yapmaktadır. Eğitim uygulamalarının en yaygını olarak sanal kampüs uygulamaları, farklı coğrafyalarda yer alan öğrencilere eğitim hizmeti vermek, Internet ağı üzerinden kullanıcıların sanal olarak varlık göstermesi ve bilgi paylaşmak amaçlarıyla üniversite kampüslerinin bina ve dersliklerinin sanal ortam içerisinde aslına uygun olarak üç boyutlu model temsillerini ifade etmektedir. Bu yazılımların sağladığı gelişmiş iletişim araçları sayesinde sanal ortam içerisinde oluşturulan mekanlarda ders veya konferans gibi amaçlarla sunumlar yapılabilmektedir. Bu uygulamalara ek olarak, SecondLife içerisinde dünyanın farklı coğrafyalarında yer alan müze ve arkeolojik alanlarının sanal temsilleri bulunmaktadır (Salmon, 2009; Harrison, 2009). Bu uygulamalar sayesinde öğrenciler fiziksel olarak bulunamadıkları ortamların, sanal temsilleri sayesinde saha gezisi yaparak bireylerin sanal ortam içerisinde deneyimleyerek bilgi kazanmalarına yardımcı olmaktadır. Ayrıca, öğrenciler tarafından kavranması zor bilimsel deney ve bilgilerin etkileşimli görsel temsilleri oluşturularak, bu bilgilerin mantıksal algılanma ve öğrenmesini kolaylaştırılmaktadır. Bu tür uygulamalar, öğrencilerin oluşturulan sanal ortamlar içerisinde saha gezisi yaparak ve sanal çevre ile etkileşime geçerek ve deneyimleyerek öğrenmelerini amaçlamaktadır. Son olarak, SecondLife platformunun eğitsel kullanılabilirliğini arttıran birçok yararlı uygulama ve eklenti

geliştirilmiştir (Sloodle, 2014). Bu uygulamalar sayesinde öğrencilerin edinmesi ve edindikleri bilgilerin değerlendirilmesi sürecinde birçok kolaylık ve faydalar sağlamaktadır. Bu uygulamalara ek olarak, belirli eğitsel ihtiyaçlar doğrultusunda geliştirilen sanal öğrenme ortamlarının güdüsel ve eğitsel etkilerini değerlendiren bilimsel çalışmalar bulunmaktadır. Bu uygulamalardan öne çıkan, Crystal Island: Outbreak (Lester ve diğ., 2013), RiverCity (Dade ve diğ., 2004), Quest Atlantis: Taiga Park (Barab ve diğ., 2005) oyun-tabanlı sanal eğitim uygulamaları, bilim eğitimini teşvik etmek ve kolaylaştırmak amacıyla geliştirilmişlerdir. Bu bilimsel çalışmaların amacı, öğrencileri bilim eğitimine teşvik etmek ve sanal ortamda edindikleri tecrübeleri, gerçek yaşamlarına aktarabilmelerini sağlamaktır. Bu projeler farklı senaryolar üzerine kurulmuş olsalar da, temelde öğrencileri sanal ortam içerisinde tasarlanmış çevre sorunlarına çözüm üreterek öğrenmelerine imkan sağlamaktadır. Sanal ortam içerisinde oluşturulan görevler ile öğrencilerin konu hakkında mantık yürüterek, bilgiler arası ilişkiler kurarak, problem çözerek öğrenmelerini teşvik etmektedir. Bunlara ek olarak, görevlere entegre edilen oyun mekanikleri sayesinde öğrencilerin çalışma motivasyonun arttırılması amaçlanmıştır. Söz konusu projeler kapsamında yapılan deneysel çalışmalar ile geliştirilen öğrenme ortamlarının, öğrencilerin bilgi ve yetenek gelişimine olumlu katkıları yapılan ispatlanmıştır.

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

Sanal dünyaların bilim öğretiminin yanı sıra, tasarım eğitiminde kullanıldığı örnekler de bulunmaktadır. Bu çalışmalardan en günceli olarak İstanbul Teknik Üniversitesi ve Sidney Üniversitesi mimarlık öğrencileri arasında gerçekleştirilen Global Teamwork (Gül ve diğ., 2012) çalışması, sanal dünyaların işbirlikçi mimari tasarım çalışması ve tasarım sürecinde bilgi paylaşımı ortamı olarak kullanılmasının etkilerini değerlendirmektedir. Global Teamwork çalışması, farklı zaman dilimlerindeki mimarlık öğrencilerinden oluşan öğrenci gruplarının tasarım sürecinde, haberleşme ve tasarım platformu olarak sanal dünyaların sağlayabileceği faydaları araştırmaktadır. Yürütülen çalışmanın amaçları: • Yeni geliştirilen teknolojiler yardımıyla tasarım eğitiminde kullanılmak üzere işbirlikçi eğitim ortamı kurulması, • Uzak bağlamlı iletişim ve tasarım teknolojilerinin anlaşılması ve tecrübe edilmesi, • Çok kullanıcılı sanal ortamlarının işbirlikçi tasarımı, bilgi paylaşımı, iletişimi ve yönetimi kolaylaştıran bir ortam olarak kullanılması, tasarım prensiplerinin anlaşılması ve uygulanmasıdır. Çalışma kapsamında oluşturulan sanal öğrenme ortamı içerisinde, öğrencilerin grup çalışması olarak yürütmeleri gereken tasarım görevleri tanımlanmıştır. Bu tasarım görevlerini tamamlarken, öğrenciler çok kullanıcılı sanal ortamı tasarım sürecinin ilk aşamalarından başlayarak, tasarım sürecinde fikir paylaşımı, geliştirme ve karar verme amacıyla bir iletişim aracı 96

MSTAS 2015

olarak kullanmışlardır. Yazılı ve görsel bilgi paylaşımının yanı sıra çok kullanıcılı sanal ortamların sahip olduğu katı modelleme araçları, öğrencilerin sanal ortam içerisinde tasarımlarını eş zamanlı olarak modellemelerine imkan sağlamıştır.

2. Araştırma

Bu araştırmanın amacı, peyzaj mimarlığı eğitim müfredatında yer alan peyzaj konstrüksiyonu ve tesviye konularının öğrenimini teşvik eden ve kolaylaştıran işbirlikçi çalışmaya elverişli bir sanal öğrenme ortamı oluşturmaktır. Bu amaçla, OpenSimulator yazılımı kullanılarak bir üç boyutlu sanal ortam altyapısı kurulmuştur. Ardından, sanal ortam içerisinde peyzaj konstrüksiyonu ve tesviye konularının öğrenilmesini kolaylaştırmak amacıyla eğitim müfredatı bilgileri bir dizi görevlerden oluşan bir senaryoya dönüştürülmüştür ve müfredata ilişkin bilgilerin iki ve üç boyutlu görsel temsilleri oluşturulmuştur. Son olarak, model önerisinin güdüsel ve öğretici etkileri değerlendirmek amacıyla İstanbul Teknik Üniversitesi’nde Peyzaj Konstrüksiyonu 1 dersi kapsamında 16 öğrencinin gönüllü katılımı ile bir deneysel çalışma yürütülmüştür. 2.1. Yöntem Öncelikle, araştırmanın teknik altyapısını oluşturan sanal ortam kurulmuştur. OpenSimulator yazılımı sunucu bir bilgisayara kurularak, ağ ve port ayarları yapılandırılmıştır. Yapılandırmaların başarılı tamamlanmasının ardından, yazılımın

konsol arayüzü aracılığıyla parsel ve kullanıcı tanımlamaları yapılmıştır ve sanal ortamın kurulumu tamamlanmıştır. Sunucu bilgisayar üzerinden Singularity yazılımı

aracılığıyla daha önceden tanımlanan kullanıcı bilgileriyle sanal ortama bağlantı sağlanmıştır. Yapılan işlemlere ilişkin ekran görüntüleri Şekil 1’ de gösterilmektedir.

Sanal ortamın sunucu bilgisayara kurulumunun ardından, sanal öğrenme ortamının tasarlanması, üç boyutlu temsillerin modellenmesi ve sanal ortam içerisinde kurulacak etkileşimlerin programlanmasına başlanmıştır. Sanal ortam içerisindeki üç boyutlu model temsiller, (1) yazılım içerisinde bulunan katı cisim ve arazi modelleme araçları kullanılarak ve (2) üçüncü parti katı modelleme yazılımları kullanılarak üretilmiş modellerin, sanal ortama aktarılması yoluyla oluşturulmuştur. Modellerin oluşturulmasını takiben, öğrencilerin sanal ortam içerisindeki cisimler ve arazi ile kuracağı etkileşimlerin tanımlanması amacıyla “Linden Betik Dili” (Linden Scripting Language - LSL) kullanılarak programlanmıştır: • Sanal karakterin kontrolüne ilişkin bilgilendirme: Öğrencilerin sanal ortam içerisnde gezinmelerini sağlayan karakterin kontrol edilmesine ilişkin bilgilendirme görevleri oluşturulmuştur.

• Öğretici görevlerin müfredat konusu ile ilişkisinin kurulması: Peyazj konstrüksiyonu ve tesviye konularına odaklanan çok aşamalı görevler oluşturulmuştur. • Öğretici görevlerin kullanıcıları yönlendiren, çok seçenekli görevlerin oluşturulması: Öğretici görevlerin katılımcıların arayüze olan bağımlılığını ve hakimiyetini arttırmayı hedefleyen kolay başlayan ve gittikçe zorlaşan dizi görevlerin oluşturulmuştur. • Öğrencilerin geri bildirimler aracılığıyla bilgilendirilmesi: Öğrencilerin öğretici görevler ve çözüm üretme sürecinde verdikleri kararlar doğrultusunda geri bildirim alabilecekleri pencereler oluşturulmuştur. • Sanal çevre ile etkileşimin kurulması: Öğrencilerin verdikleri kararlar doğrultusunda sanal ortam içerisinde yer alan objeler ve arazinin değişebilmesine imkan sağlanmıştır. • Gerçekçi temsil kalitesi: Daha gerçekçi görsellerin görüntülenmesine

Şekil 1 OpenSimulator yazılımının kurulumu ve yapılandırılmasına ilişkin ekran görüntüleri

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

imkan sağlayan istemci yazılım (Singularity Viewer, 2014) kullanılmıştır. Model önerisinin senaryosunun oluşturulmasında James Brooks Breeden tarafından 2006 yılında peyzaj mimarlığı öğrencilerine arazi tesviyesi öğretmek amacıyla geliştirilen LARCH: Site Engineering Tutorials for Landscape

Architecture bilgisayar yazılımı yer alan çalışmalardan faydalanılmıştır. Breeden tarafından geliştirilen bilgisayar yazılımının amacı, arazi tesviye sürecininde öğrencilerin karar verme mekanizması olarak rol alarak tasarım sürecini etaplar halinde deneyimlemelerine imkan sağlamaktır. Bilgisayar yazılımına ilişkin ekran görüntüsü Şekil 2’de yer almaktadır. Şekil 2 LARCH (Breeden, 2006) bilgisayar yazılımından ekran görüntüleri

LARCH yazılımından faydalanılarak dersin öğrenim çıktıları doğrultusunda, öğrencilerin arazi tesviyesi sürecini üç boyutlu sanal ortam içerisinde deneyimleyebilecekleri bir dizi oyun-tabanlı görev oluşturulmuştur. Öğrenim çıktılarına karşılık oluşturulan görevler: • Proje alanına ilişkin eğimli bir arazide suyun akış yönünün tespit edilmesi, • Yüzey akış suyunun binalardan uzaklaştırılacak yönlerin tespit edilmesi, • Eğimli bir arazi üzerinde farklı kotlara oturan yapıların oluşturacağı erozyon problemini giderilmesi, • Yüzey akış suyunun toplanacağı noktanın (swale high point) binalara olan 98

MSTAS 2015

uzaklığının tespit edilmesi, • Tesviye planı tasarlanırken, yüzey akış suyunun araziden uzaklaştırılması için oluşturulan drenaj oluklarının eğiminin ve yüzey akış suyunun erozyona neden olmaması için gerekli eğim aralığının belirlenmesidir. Ardından, yukarıda belirtilen görevler hakkında bilgilendirme, öğrencilerin verdikleri kararlara ilişkin geribildirimlere ilişkin görseller oluşturulmuştur ve sanal ortam içerisinde bağlı oldukları cisimler ve durumlara entegre edilmiştir. Oluşturulan bilgilendirme görselleri Şekil 3’ de gösterilmektedir.

Şekil 3 Yapılan deneysel çalışmaya ilişkin sanal ortamın yapılanmasını gösteren diyagram

Geliştirilen model önerisinin eğitimsel ve motivasyonel etkilerini ölçmek amacıyla 2014 bahar yarıyılında İstanbul Teknik Üniversitesi, Peyzaj Mimarlığı Bölümü, Peyzaj Konstrüksiyonu 1 dersi kapsamında 16 lisans öğrencisinin gönüllü katılımıyla deneysel çalışma yürütülmüştür. Bu deneysel çalışma kapsamında; (1) deney öncesinde öğrencilerin sahip olduğu bilgi düzeyini ölçmek amacıyla geliştirilen öğrencilerin nitel veriler ile cevap verebildiği

bir ön-test, (2) deney sonrasında öğrencilerin sanal ortamdaki deneyimlerinin kazandırdığı bilgi birikimini değerlendirmek amacıyla deney öncesi testinin sorularından oluşan bir son-test, ve (3) öğrencilerin sanal ortamdaki deneyimleri, sunulan eğitim materyallerinin niteliği ve yeterliliği ve deneysel çalışmaya ilişkin değerlendirmelerini sorgulayan bir anket çalışmasından oluşmaktadır (Şekil 4).

Deney öncesi ve sonrasında yapılan testler, öğrencilerin sanal ortam içerisindeki deneyimlerinde kazandıkları bilgi birikimlerini ölçmek amacı taşımaktadır. Bu

testler, Peyzaj Konstrüksiyonu 1 dersi kapsamında öğretilen ve öğrencilerin dönem sonu sınavındaki arazi tesviyesi uygulamasını çözümleyebilmeleri için gerekli

Şekil 4 Anket çalışması için oluşturulan formlara ilişkin ekran görüntüleri

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015

terminoloji ve uygulama bilgilerini değerlendirmektedir. Bu sorular model önerisinin öğrenim çıktılarını temsil eden niteliksel ve niceliksel sorulardan oluşmaktadır. Yapılan deneysel çalışma kapsamında, deney öncesinde verilen ön-testleri cevaplandırmaları istenmiştir. Ardından öğrencilerin sanal öğrenme ortamı içerisinde belirtilen görevleri tamamlamaları istenmiştir (Şekil 5). Başlangıç görevleri, öğrencilerin yazılımı kullanma, sanal karakterin kontrol edilmesi, sanal ortam içerisinde hareket etme gibi temel bilgilerin öğrenciler tarafından kavranmasını amaçlamaktadır. Ardından, öğrenciler deneyin ana amacı hakkında bilgilendirildikten sonra, öğrencilerin sanal ortam içerisinde oluşturulan proje alanını deneyimlemesi

istenmiştir. Bu amaçla, arazinin çeşitli noktalarına konumlandırılmış objeleri toplaması beklenmektedir. Bu görevin tamamlanmasının ardından, öğrencilerin bir mimari proje önerisi doğrultusunda mevcut arazinin tesviyesini çözümlemeleri istenmiştir. Süreç içerisinde öğrenciler problemlere karşılık verdikleri kararların veya geliştirdikleri çözümlerin yarattığı etkileri gözlemleyerek neden-sonuç ilişkisi kurarak ve edindikleri bilgiler arası ağlar kurarak öğrenmelerini sağlamak amacıyla verdikleri kararların etkileri hakkında gerbildirimler aracılığıyla bilgilendirilmektedir. Tüm görevler başarılı olarak tamamlandıktan sonra, öğrencilerden son-testi cevaplandırmaları istenmiştir. Şekil 5 Sanal ortam içerisindeki görevlere ilişkin ekran görüntüleri

Deneysel çalışma sürecinde, deney yürütücüleri tarafından herhangi bir ön bilgilendirme yapılmaksızın öğrencilerin kolaylıkla yazılımı kullanmaya başladıkları gözlemlenmiştir. Yapılan anket çalışması sonuçları, başlangıç görevlerinin öğrencilerin sanal ortamı kullanmalarını öğrenmelerini kolaylaştırdığını belirmişlerdir. Ayrıca, öğrencilerin sanal ortam deneyimleri sırasında geribildirimler yoluyla 100 MSTAS 2015

edindikleri bilgileri not alarak eğitim pratiğine taşıdıkları tespit edilmiştir (Şekil 6).

Şekil 6 Yapılan deneysel çalışmaya ilişkin görüntüler

3. Sonuçlar ve Öneriler

(%90,18), görsel (%86,61) ve metinsel (%87,50) açıklamalardan daha faydalı buldukları tespit edilmiştir. • Model önerisi içerisinde oluşturulan görevlerin katılımcıları öğrenmeye teşvik ettiği tespit edilmiştir. 16 katılımcıdan 5’i verilen görevleri karmaşık bulduğunu ve daha fazla açıklamaya ihtiyaç duydukları tespit edilmiştir. • Katılımcıların tamamı, model önerisinin öğrenmeye teşvik ettiğini belirterek, deneysel çalışma ile memnuniyetlerini %91 olarak değerlendirmişlerdir. Ayrıca, tüm katılımcılar gelecekteki eğitim faaliyetlerinde model önerisini kullanmayı istediklerini belirtmişlerdir.

Deney öncesi ve sonrası cevaplar birlikte incelendiğinde, sanal öğrenme ortamının öğrencilerin konuyu kavramasını önemli bir ölçüde arttırdığı görülmektedir.

Öğrencilerin deney öncesi testlerde cevap vermedikleri 18 sorunun tamamının doğru olarak cevaplandırıldığı tespit edilmiştir. Ayrıca 36 adet yanlış

Yürütülen deneysel çalışmaya, 15 kadın ve 1 erkek olmak üzere toplam 16 lisans düzeyinde peyzaj mimarlığı öğrencisi katılmıştır. Deney öncesi ve sonrası test sonuçlarından edinilen bulgulara göre; • Bilgilendirme ekranları aracılığıyla kullanıcıya bilgi ve geribildirim sunulması, katılımcıların model önerisini kullanmasını kolaylaştırdığı tespit edilmiştir (%79,46). Katılımcılardan 15’ i bilgilendirme ekranlarını 7 üzerinden 5,6 olarak değerlendirmiştir. • Edinilen bulgular neticesinde, katılımcılar konuyu algılamalarına sağladığı katkıyı değerlendirirken sanal dünya içerisinde üç boyutlu modelleri deneyimlemeyi Şekil 7 Deney öncesi ve sonrası test sorularına verilen cevapların niteliklerini gösteren çubuk grafik

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 101

cevaplandırılan sorunun ise neredeyse tamamının son-testlerde (%95) doğru olarak yanıtlandığı tespit edilmiştir. Bu bulgular doğrultusunda, tez kapsamında

geliştirilen model önerisinin katılımcıların soruları doğru yanıtlama ortalamasını %53,14 arttırdığı tespit edilmiştir.

Şekil 8 Deney öncesi ve sonrası test sonuçlarının ilişkisini gösteren grafik

Bu araştırma kapsamında geliştirilmiş olan sanal öğrenme ortamının, öğrencilerin öğrenimi ve çalışma motivasyonu üzerindeki etkisi ve katkısı olumlu bulunmuş olsa da, model önerisinin eğitim pratiğinde kullanılması için geliştirilmesi gereklidir. Bu araştırma verilerinden yola çıkarak, model önerisinin eğitim senaryosu daha kapsamlı ve işbirlikçi çalışmayı destekleyecek şekilde yeniden tasarlanarak, daha büyük bir deney havuzu ile etkilerinin değerlendirilmesi hedeflenmektedir.

102 MSTAS 2015

KAYNAKLAR

BARAB, S., THOMAS, M., DODGE, T., CARTEAUX, R., TÜZÜN, H. 2005. Making learning fun: Quest Atlantis, a game without guns. Educational Technology Research and Development, 53(1), 86107. BOULOS, M. N. K., HETHERİNGTON, L., ve WHEELER, S. 2007. Second Life: an overview of the potential of 3‐D virtual worlds in medical and health education. Health Information & Libraries Journal, 24(4), 233-245. BREEDEN, J. B. 2006. LARCH: Site Engineering Tutorials for Landscape Architecture [bilgisayar yazılımı], Springfield, VA

DEDE, C., NELSON, B., KETELHUT, D. J., CLARKE, J., ve BOWMAN, C. 2004. Designbased research strategies for studying situated learning in a multi-user virtual environment. In Proceedings of the 6th international conference on Learning sciences (pp. 158-165). International Society of the Learning Sciences. GREEN, C. S., ve BAVELIER, D. 2003. Action video game modifies visual selective attention. Nature. 423. 534-537. GREEN, C. S., ve BAVELIER, D. (2007). Action-video-game experience alters the spatial resolution of vision. Psychological Science. 18 (1). 88-94. GÜL, L. F., WANG, X., ve ÇAĞDAŞ, G. 2012. Evaluating the models of communication: a study of collaborative design in virtual environments. Journal of Information Technology in Construction (ITcon), 17, 465-484. HARRISON, R. 2009. Excavating Second Life Cyber-Archaeologies, Heritage and Virtual Communities. Journal of Material Culture, 14(1), 75-106. LESTER, J., SPIRES, H., NIETFIELD, J., MINOGUE, J., MOTT, B. ve LOBENE, E. 2013. Designing game-based learning environments for elementary science education: A narrative-centered learning perspective. Information Sciences. 264. 4-18. MICHAEL, D., ve CHEN, S. 2005. Serious games: Games that educate, train, and inform. Mass: Thomson Course Technology. Boston, USA. SLOODLE. 2014. Linden Lab. Erişim

tarihi: 03 Mayıs 2014, https://www.sloodle.org/ SECONDLIFE. 2015. Linden Lab. Erişim tarihi: 15 Mayıs 2015, https://www.secondlife.com/ OPEN SIMULATOR. 2014. Erişim tarihi: 17 Nisan 2014, http://opensimulator.org/ wiki/Download PRENSKY, M. 2007. Digital Game-Based Learning. Paragon House. Boston, USA. SALMON, G. 2009. The future for (second) life and learning. British Journal of Educational Technology, 40(3), 526-538. SINGULARITY VIEWER. 2014. Erişim Tarihi: 29 Aralık 2014, http://www.singularityviewer.org/ TOUKAN, N. 2009. Libraries, Education and Museums Conference in Second Life, Erişim tarihi: 03 Mayıs 2014, http://urdunmubdi3.ning.com/events/ libraries-education-and VOYAGER, D. 2014. Second Life Grid Stats 2014, Erişim Tarihi: 04 Mayıs 2014, http:// danielvoyager.wordpress.com/sl-metrics/ ZYDA, M. 2005. From visual simulation to virtual reality to games. Computer. 38(9). 25-32.

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 103

104 MSTAS 2015

Oturum 3 Session 3

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 105

Interpretation Of Environmental Data In Historic Towns With Digital Tools Pınar Çalışır1; Gülen Çağdaş2 1 ITU, Architectural Design Computing Graduate Programme; 2ITU, Faculty of Architecture 1 pinarcalisir@amasya.edu.tr; 2cagdas@itu.edu.tr

Abstract

A city is a self-organizing complex system that contains many different forms and relations dependent on each other. Also, an urban system which creates the city may seem complicated and hard to understand. The final aim of this study is to propose Cellular Automata (CA) as a generative urban design tool and to create an urban model based on environmental and urban data in the context of sustainable design in an existing city. Cellular Automata may provide a simple rule system that helps us to understand the complex city form. The data generating the rule system for CA can be produced by Data Mining methods. By doing this, we can not only produce our own rule system for CA but we can also extend the boundaries of CA basic rules according to different urban relations. Briefly, the goal of this study is to use Data Mining in the context of Information Technologies in order to investigate and define urban patterns and their relations to each other. Then, we can produce a specific CA rule system for a sample city based on Data Mining results. In the first phase of the study, the sample city, Amasya, and the selected part of it, Hatuniye Neighborhood will be identified. After explaining the methodology of the study, the Data Mining concept will be explained in the scope of Knowledge Discovery in Databases. Then, the case study will be presented. In the case study, digital maps are provided by Amasya Municipality and cleaned in Autocad in order to get rid of unrelated urban layers. Then, clean drawing file is exported to ArcMap. Furthermore, Building Info Form is prepared to complete missing information in digital maps. The Data in Info Forms are translated to Arcmap Attribute Table for buildings and prepared for Data Mining software which is RapidMiner- an open source platform. In RapidMiner, different clustering tools and Correlation Matrix are used in order to reveal hidden patterns and relationships in Hatuniye Neighborhood. Results coming from RapidMiner are interpreted in the final section in order to produce a specific CA rule system for this neighborhood for further studies. Keywords: Urban design, cellular automata, data mining.

106 MSTAS 2015

Tarihi Kentsel Dokularda Çevresel Verilerin Sayısal Araçlarla Yorumu Pınar Çalışır1; Gülen Çağdaş2 1 İTÜ, Mimari Tasarımda Bilişim Lisansüstü Programı; 2İTÜ, Mimarlık Fakültesi 1 pinarcalisir@amasya.edu.tr; 2cagdas@itu.edu.tr

Özet

Kent, karmaşık ve kuralsız görünen yapısının altında çeşitli coğrafik, iklimsel, ekonomik vb. faktörlerin oluşturduğu kurallarla işleyen, yaşayan bir sistemdir. Kentin bu yapısı, onu oluşturan parçaların ilişkilerinin çözümlenmesi ve bir kural sisteminin bulunması ile açığa çıkarılabilir. Sürdürülebilir kentsel tasarım bağlamında kullanılacak HÖ sistemi için geçiş kurallarının oluşturulmasında Veri Madenciliği yardımı alınması, bu çalışmanın nihai amaçlarından biridir. Sonuçta, kentleri ham bilginin depolandığı büyük bir veri tabanı olarak görebiliriz. Bu ham verilerin ayıklanıp, kentsel sorunun çözümüne odaklı verilerin çıkarılması sonrasında Veri Madenciliği, ham bilginin sorunu çözmeye yönelik yorumlanması ve kent örüntülerinin keşfi için kullanılabilir. HÖ kuralları bulmak ve bir kentsel tasarım metodu önermek bu çalışmanın devamı olacaktır. Bu bağlamda, bildiride giriş kısmından sonra, çalışmanın yönteminden bahsedilecektir. Böylece Veri Madenciliği ve Hücresel Özdevinim yöntemlerinin çalışmaya katkısı anlatılmaya çalışılacaktır. Daha sonra Amasya kentindeki çalışma alanı olan Hatuniye Mahallesi tanıtılacaktır. Çalışmada Amasya Belediyesi’nden alınan 1/1000 halihazır imar planı kullanılmış, CAD ve Coğrafi Bilgi Sistemleri yazılımlarından yardım alınarak haritalar oluşturulmuştur. Ayrıca her yapı için Yapı Bilgi Formu doldurulmuş ve alan incelemesi sonucu belirlenen Yapı Bilgi Formundaki eksik veriler tamamlanmıştır. Bu tablo daha sonra RapidMiner programı aracılığıyla Veri Madenciliği metotları ile analiz edilmiştir. Veri Madenciliği metotlarından, Karşılıklı İlişkiler Matrisi (Correlation Matrix), sayısal veriler için K-means ve sözel veriler için DBSCAN kümeleme yöntemleri kullanılarak; İlişki Matrisinde belirlenen etkiler üzerinden yapılar kümelenmiş ve alandaki baskın yapı karakteri bulunmaya çalışılmıştır. Karşılıklı İlişkiler Matrisinde birbirini etkileyen kentsel niteliklerin oluşturdukları kümeler incelendikten sonra belirli yorumlar yapılmıştır. Bu yorumlar doğrultusunda çalışmanın gelecekteki aşamalarında HÖ kuralları matematiksel olarak belirlenerek belirli bir yapı adasında denemeler yapılacak ve kentsel dokuya uyumluluğu tartışılacaktır. Anahtar Kelimeler: Kentsel tasarım, hücresel özdevinim, veri madenciliği.

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 107

1. Giriş

Kent, birçok form ve ilişkinin bazen planlı çoğu zaman da plansız oluştuğu ve birbirini etkilediği, kendiliğinden davranışlar sergileyen karmaşık bir yapıdır. Bu nedenle bu karmaşık yapıyı oluşturan sistemin de karmaşık olması gerektiği algısı doğabilir. Bu çalışmanın nihai amacı, Hücresel Özdevinim (HÖ) yöntemini üretken bir tasarım yöntemi olarak sunup, mevcut bir kentsel dokuda sürdürülebilir tasarım bağlamında, doğal ve kentsel verilere dayalı bir model geliştirmektir. HÖ, kentteki karmaşık yapıyı daha basit bir kural sistemine indirgemeye yardımcı olabilir. Bu kural sistemini oluşturacak bilgi ise Veri Madenciliği sayesinde sağlanacaktır. Bu şekilde kentsel alanlardaki örüntülerin tanımlanması, ortaya çıkarılması ve yorumlanması parametrik bir tasarım yöntemine uyarlanabilir kurallar bulunmasına yardımcı olabilir (Gill, et al., 2009). Veri madenciliği sonucu keşfedilen ve yorumlanan kentsel veri ilişkileri HÖ için bir kurallar dizisi belirleyebilir. Bu şekilde hem karmaşık sistemin parçaları çözümlenecek, hem de HÖ’nün basit kuralları kentsel anlamda yorumlanıp daha işlevsel ve esnek kurallar yaratılmaya çalışılacaktır. Özetle bu bildirinin konusu ileri bilgi teknolojileri kapsamında Veri Madenciliği yönteminden faydalanarak kentsel örüntüleri araştırmak ve tanımlamak daha sonra bu örüntülerin birbiriyle ilişkilerini belirleyerek kent için HÖ yöntemiyle bir tasarım modeli önermektir. 108 MSTAS 2015

2. Yöntem

Sürdürülebilir bir kentsel tasarım için öncelikle değerlendirilecek alan hem niceliksel hem de niteliksel yönden analiz edilmeli ve tüm bu verilerin birbirleri ile olan ilişkileri incelenmelidir. Analiz sonuçları, bu karmaşık kent parçasının sistematik bir şekilde çözümlenmesine ve mevcut ilişkilerin saptanmasına yardımcı olacaktır. Bu nedenle kent parçasında, tekrarlı yapıların ve birbirini etkileyen faktörlerin ya da rastgele davranışların ortaya çıkmasını sağlamak Veri Madenciliği kullanımının ana nedenidir. Bu şekilde çalışılan mahallenin karakteri belirlenecek ve buna uygun HÖ kuralları tanımlanarak yeni yerleşme alanları için öneriler üretilebilecektir. Böylece geçmiş mekansal deneyimlerin ve kurguların, kentsel dokuda yeni tasarımların üretilmesi yönünde destek olması konusunda bir çalışma yapılacaktır. Çalışmanın ilk safhasında hem Amasya Belediyesinden dijital ortamda alınan planlar hem de mahalle içindeki yapıların tanımlanması için kullanılacak bir Yapı Bilgi Formu hazırlanacaktır. Daha sonra Veri Madenciliği yardımıyla, toplanan verilerin analiz ve değerlendirmesi yapıldıktan sonra, HÖ ile oluşturulacak üretken model için kurallar tasarlanmaya başlanılacaktır. Bu bildiri, kentten bilgi edinme süreci ve Veri Madenciliği yöntemiyle verilerin değerlendirilmesi kısımlarını kapsamaktadır. 2.1. Veri Madenciliği Günümüzde hızla çoğalan dijital veri

tabanlarındaki yararlı bilgilerin keşfi için kullanıcıların acilen sayısal teori ve araçlara ihtiyaçları vardır. Basitçe ifade etmek gerekirse Veri Tabanlarında Bilgi Keşfi toplanan verilerden anlamlı hipotezler çıkarmaya çalışan metot ve tekniklerdir. Bu Bilgi Keşfi sürecinde örüntü keşfetmeye ve çıkarmaya yarayan Veri Madenciliği metotları ise bu sürecin temelinde yer almaktadır. Verileri bilgiye dönüştürme süreci, ilgilenilen konuyla ilgili gelecekteki kararları almakta ve planlama yapmakta yararlı olabilir. Hızla artan veri tabanları çeşitliliği, veri tabanlarına yüklenen konu ile alakalı niteliklerin artışı ve kaydedilen objelerdeki artış, milyonlarca ham bilginin işlenerek verimli ve yararlı bilgiye dönüşmesini gerektirmektedir ve bu işin artık insanlar tarafından manuel olarak yapılması imkânsız hale gelmiştir. Bilgi Keşfi teknikleri bu süreci otomatikleştirmeye çalışan bir süreçtir. Bilgi keşfi, pazarlama alanında; örneğin tüketici profillerini çıkartma, tüketici gruplamaları yapma ve tüketici davranışlarını tahmin etme gibi konularda kullanılabilir. Benzer olarak, bankacılık sektöründe, iletişim sektöründe ve diğer alanlarda toplanan verilerin değerlendirilmesi konusunda sıklıkla kullanılır. Bilgi Keşfi’nin disiplinler arası bir yapısı vardır. Öyle ki; istatistik, makine öğrenmesi, örüntü tanıma, yapay zeka gibi araştırma sahalarından Veri Madenciliği metotlarını ödünç alır. Bilgi Keşfi, verilerin seçilmesi, ön hazırlık süreçlerinden geçirilmesi, dönüştürülmesi, veri madenciliği ve en son ortaya çıkan örüntüleri yorumlayan ve

değerlendiren bir bilgi keşif sürecinin ismiyken, Veri madenciliği bu süreçte dönüşen ve işlenen verilerin içindeki örüntüleri ve sınıfları bulan matematiksel yöntemlerdir. Veri Madenciliği safhası bu nedenle Bilgi Keşfi sürecinin en önemli kısmıdır (Fayyad, et al., 1996). Kentleri ham bilginin depolandığı büyük bir veri tabanı olarak görürsek, bu ham verilerin ayıklanıp, kentsel sorunun çözümüne odaklı verilerin çıkarılması, Veri Madenciliği yolu ile bu ham bilginin sorunu çözmeye yönelik yorumlanması ve kent örüntülerinin keşfi bu çalışmada Veri Madenciliğinin kullanılmasındaki amaçtır. Bu amaçla, Amasya kentinde öncelikle yöntemin deneme çalışması olarak sayabileceğimiz Hatuniye Mahallesi, çalışma alanı olarak seçilmiş ve bu alanla ilgili veriler kullanılarak Veri Madenciliği metotlarıyla, mahalledeki baskın örüntüler-kurallar keşfedilmeye ve yorumlanmaya çalışılmıştır. 2.2. Hücresel Özdevinim Bu çalışmada üzerinden model üretilmesi için kullanılacak olan HÖ yöntemi, 1940’lı yıllarda John von Neumann (1951) tarafından bulunmuştur. Hücresel özdevinim, basit yapıların basit kuralları takibi sonucu oluşturdukları ve karmaşık yapıların büyümelerinin benzetim modellerini oluşturabilecekleri matematiksel bir yöntemdir (Krawczyk, 2002). HÖ çok basit kural setlerinden karmaşık davranışlar üretebilir. Bu nedenle kentsel gelişme ve yayılma, yangın- hastalıkların yayılması ya da trafik gibi karmaşık gözüken oluşumların

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 109

benzetim modellerinde kullanılabilir (Jiao & Boerboom, 2006). Kentsel büyüme modelleri için HÖ üzerinden bir yöntem öneren çalışmasında Batty (1997), kural tabanlı prosedürlerin, sistemlerin nasıl çalıştığı ve hangi koşullara bağlı olduklarını ortaya çıkarabileceklerinden bahsetmektedir. Ayrıca kural tabanlı prosedürlerle, sistemlerin çalışma mekanizmaları, basit düzeyde kurallarla ifade edilebilir ve bu sistemlerin çalışma mekanizmalarının asıl temelleri böylece belirlenebilir. Benzer şekilde Wolfram (2002), karmaşık gibi görünen sistemlerin aslında çok karmaşık kurallara ve planlara ihtiyacı olduğu yönündeki algının yanlış olduğunu, aksine çok basit kurallardan da karmaşık sistemlerin üretilebileceğinden bahsetmektedir. Bu çalışmada da Hatuniye Mahallesinden alınan karmaşık ve ilgisiz gibi görünen veriler Veri Madenciliği sayesinde tahmin edilebilir örüntülere indirgenerek, bu analiz-yorumlama sonucu HÖ kuralları belirlenecek ve ilerisi için yeni kentsel modeller üretilebilecektir. Basit bir HÖ sisteminin 5 parçası vardır: kafes (lattice), komşuluk birimi (neighbourhood), hücre durumu (cell state), geçiş kuralı (transition rule) ve zaman (time) (Jiao & Boerboom, 2006). Bu sistemdeki en önemli parça geçiş kurallarıdır, çünkü bir sonraki aşamada oluşacak ya da yok olacak hücreleri belirleyerek sisteme genel karakterini kazandırırlar. Kentsel araştırmalar için HÖ sıkça kullanılan bir yöntemdir. Fakat bu çalışmalar, basit HÖ sistemlerinden, geçiş kuralları bağlamında, oldukça gelişmiş olmalıdır. 110 MSTAS 2015

Çünkü temel HÖ kuralları karmaşık kent parçalarındaki ilişkileri tanımlamada yetersiz kalabilir. Geçiş kurallarını aslında bize her aşamada ne olması gerektiğini söyleyen algoritmalar olarak da görebiliriz (Jiao & Boerboom, 2006). Bu nedenle, kentsel tasarım bağlamında kullanılacak HÖ sistemi için geçiş kurallarının oluşturulmasında Veri Madenciliği yardımı alınması, bu çalışmada HÖ kurallarının kente yorumlanması şeklinde sonuçlanacaktır. Geçiş kuralları kentsel modelleme çalışmalarında daha çok arazi kullanımına dayandırılmaktadır. Farklı çalışmalarda buna ek olarak erişim ve elverişlilik faktörleri de eklenmektedir (Jiao & Boerboom, 2006). Bu çalışmada arazi kullanımına ek olarak birçok kentsel ve mekansal unsur da dikkate alınarak Veri Madenciliği metotları uygulanmıştır.

3. Alan Çalışması

3.1. Çalışma Alanı: Amasya, Hatuniye Mahallesi Amasya kenti kuzeyde Kırklar Dağı ile güneyde Sakarat Dağı arasında Yeşilırmak’ın açtığı derin yarılmış vadi içerisinde yer alır. Amasya kentinin içinde geliştiği bu boğaz, ilkçağlardan itibaren şehrin kuruluşu ve gelişimi üzerinde önemli rol oynamıştır (Zeybek, 2007). Bugünkü yapılaşma karakterinin tersine, kentteki daha eski yerleşmeler, nehir kıyısındaki alanları tarım alanı ve yeşil alan olarak bırakırken, daha çorak ve eğimli dağ eteklerine yerleşmeler kurmuşlar. Sonuçta doğayla iç içe, coğrafyaya uyumlu ve onun bir

parçası olarak algılanan yerleşmeler oluşmuştur. 13.yy.dan itibaren sur dışına çıkan yerleşmeler 20. yy.a kadar gelişmiş, bu uzun dönem boyunca birçok yangın sel ve deprem, yapıların çok büyük zarar görmesine sebep olmuştur. Başlangıcından bu güne, boğaza paralel olarak yerleşen şehirde daha çok boyuna bir büyüme görülmektedir. Günümüzde kent, vadi tabanının genişlediği ve nispeten daha az eğimli yamaçlara doğru kaymaktadır (Zeybek, 2007) . Bununla beraber eskiden tarım alanı ve kent ormanı olan bu araziler hızla yapılaşmaktadır. Bu çalışma kapsamında öncelikle incelenecek olan

Hatuniye Mahallesi (Şekil 1); sırtını, eğimi %100’ü aşan Kral Kaya Mezarlarının bulunduğu Kırklar Dağı’na verirken, ön yüzünü Yeşilırmak Nehri’ne dönmüş, doğu ve batısında ise nehrin karşı kıyısı ile ilişkisini kuran iki köprü ile sınırlanmıştır. İleride bu bildiri çerçevesinde yapılacak çalışmalar için bir başlangıç safhası olarak Hatuniye Mahallesinin seçilmesinin sebebi, coğrafi sınırlarının netliği, içinde farklı işlevleri barındıran yapıların varlığı ve aynı zamanda Amasya’daki tarihi dokunun büyük ölçüde korunduğu kentin en önemli noktalarından biri olmasıdır.

Hatuniye Mahallesi toplam 14 yapı adası üzerinde 204 parsel; 170 bina ve bunlara ek olarak 36 adet kömürlük, garaj ya da tuvalet gibi ek binadan oluşmaktadır. Nehir tarafındaki 4 yapı adası köprülerle bölünmüşken, dağ tarafında kalan adalar daha küçük ebatlarda şekillenmişlerdir. Çalışmada binalar manzaraya bakışları göz önünde bulundurularak 3 bölgeye ayrılmışlardır: Nehir, Sokak ve Dağ kısmı. 206 yapıdan 36 adet ek yapıyı çıkarıp, 170 yapı üzerinden binaların fonksiyonları incelendiğinde; 170 yapının 79’u KONUT,

29’u KONAKLAMA, 18’i ise şu an BOŞ durumda ve kullanım durumu bilinmemektedir. Bu kullanım türlerine ek olarak, KARMA, EĞİTİM, SOSYAL, TİCARET, RESMİ ve EĞLENCE gibi kullanım türlerini de ekleyebiliriz. Dini yapılar ve hamamlar ise ANITSAL YAPI olarak sınıflandırılmıştır. Aşağıda, çalışmada oluşturulan Yapı Bilgi Formunda yer alan niteliklerin bulunduğu tablo ayrıntılı olarak yer almaktadır (Tablo 1). Bu nitelikler dijital haritadan ve alanda yapılan incelemelerden sonra binalar için tek tek belirlenmiştir.

Şekil 1 Amasya, Hatuniye Mahallesi Uydu Görüntüsü ve mahallenin merkezi

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 111

Tablo 1 RapidMiner programına veri tablosu olarak aktarılan bina bilgi formunda yer alan nitelikler ve açıklamaları

3.2. Çalışma Aşamaları Amasya Belediyesi’nden temin edilen 1/1000 halihazır haritanın tabakaları Autocad programında temizlenip, ArcMap programına aktarılmış ve burada binalarla ilgili bilgiler işlenerek Nitelik Tablosu yukarıdaki gibi oluşturulmuştur. Alanda yapılan inceleme sonucu halihazır haritada bulunmayan eksik bilgiler tamamlanmış ve 170 binaya ait bir veri tablosu ortaya çıkmıştır. Bu tablo daha sonra RapidMiner programına, çeşitli kümeleme ve analiz

işlemleri için aktarılmıştır. Program, girilen veri tablosunu herhangi bir işlem yapmadan önce istatistiksel açıdan yorumlamaktadır. Bu yorumlama safhasında en küçük ve en büyük yapı adası-parsel ve yapı alanları ile bu değerlerin ortalamaları öğrenilmiştir. İkinci olarak, K-means kümeleme yöntemiyle Taban_Alanı niteliğine göre binalar gruplandırılmış ve ortalama yapı alanları hakkında bilgi edinilmiştir. Daha sonra nitelik tablosundaki tüm verilerin, Karşılıklı İlişkiler Şekil 2 ArcMap’den alınan Hatuniye Mahallesi planı; yapı adaları (pembe) ve üzerindeki parseller

112 MSTAS 2015

Matrisi (Correlation Matrix) yöntemiyle, birbirlerine etki değerleri bulunmuştur. Birbirlerini doğru orantıda etkileyen nitelikler için, sadece bu nitelikler hesaba

katılarak, DBSCAN kümeleme yöntemi uygulanmış ve Hatuniye Mahallesi’ndeki baskın yapı karakteri ortaya çıkarılmaya çalışılmıştır

3.3. Veri Madenciliği Çalışmaları ArcMap programında hazırlanan haritaya bağlı olarak oluşturulan veri tablosu RapidMiner programına Excel tablosu olarak aktarılmıştır. Program bir işlem yapmadan önce bu veri sistemindeki niteliklerin analizini yapmaktadır. Bu analiz raporuna göre, Hatuniye Mahallesinde 14 yapı adasından en küçük olanı 66,468

m² iken, en büyük yapı adası 9144,123 m² olmuştur. Yapı adaları, haritadan da anlaşılacağı üzere (Şekil 2-3-4-5), nehir kenarında köprülere göre bölündüğünden iki köprü arası mesafe yapı adasını büyütmektedir. Parsel boyutlarında ise; en küçük parsel 19,591 m² iken, en büyük parsel 946,342 m² olmuştur. Parsellerin ortalama alanı 153,646 m² olmuştur. Bu

Şekil 3 ArcMap’den alınan Hatuniye Mahallesi planı; yapı adaları (pembe) ve üzerindeki yapılar (mavi) Şekil 4 ArcMap’den alınan Hatuniye Mahallesi planı; yapı adaları (pembe), üzerindeki yapılar (mavi), yapı avluları (siyah) Şekil 5 ArcMap’den alınan Hatuniye Mahallesi planı; yapılar (mavi), dağ ve nehir sınırları, ulaşım yolları, boş alanlar (sarı) ve parkotopark (yeşil)

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 113

durumda çok büyük metrekareli anıtsal yapıların bulunduğu parsellerin de etkisi göz önüne alınmalıdır. Aynı şekilde, en küçük yapı boyutu 21,196 m² iken, en büyük yapı boyutu 336,655 m² olarak çıkmıştır. Ortalama yapı boyutları da 86,634 m² çıkmıştır. Bu şekilde, adalar, parseller ve yapı boyutları için alt ve üst sınır olan değerler belirlenebilir. 3.3.1. Taban Alanlarına Göre Sınıflama Ada, parsel ve yapı boyutlarının ardından, yapı boyutlarının sınıflandırılması çalışmasına geçilmiştir. 170 yapı, taban alanları temel alınarak kümelere ayrılmıştır. Bu kümeleme çalışmasında veri tablosu çok kalabalık olmadığından ve sayısal bir nitelik üzerinden sınıflama yapıldığından K-means Kümeleme yöntemi seçilmiştir. Program 170 yapıyı taban alanlarına göre 5 gruba ayırmıştır: [1] 21-58 m² [2] 59-94 m² [3] 96-130 m² [4] 150-203 m² [5] 253-336 m² Son gruptaki, 253-336 m² yapılar, anıtsal yapılar olan cami ve hamamlardır. Bu büyük metrekareli yapılar büyük parsellerde bulunmaktadır.

3.3.2. Karşılıklı İlişkiler Matrisi ile İlişkili Verilerin Bulunması Veri tablosunda kümelenmesi gerekli sözel verilerin keşfi için, Karşılıklı İlişki Matrisi (Correlation Matrix) yöntemiyle veri tablosundaki niteliklerin birbirlerine etkilerini ortaya çıkaran bir analiz yapılmıştır. Bu analiz sonucunda ilginç gelen değerleri oluşturan nitelikler üzerinden DBSCAN kümeleme yöntemiyle yapılar sınıflandırılmış ve Hatuniye Mahallesindeki baskın nitelikler anlaşılmaya çalışılmıştır. Karşılıklı İlişki Matrisi yönteminde sonuçlar -1 ile 1 arasında değişen değerler almaktadır. Negatif değerler, nitelikler arasında ters orantıya dayalı bir ilişki olduğunu gösterirken; pozitif değerler, nitelikler arasındaki ilişkinin doğru orantıya dayalı olduğunu göstermektedir. 0 sonucu nitelikler arasında ilişki olmadığını gösterirken; 1 sonucu nitelik satır ve sütunda kendisiyle eşleştiğinde ortaya çıkmaktadır. Bu analiz sonucu ortaya çıkan tablo aşağıdadır (Şekil 6). Bu tabloya göre ilişkili veriler üzerinden aşağıdaki sorular sorulmuş ve bu ilişkiler üzerinden yorum yapılmıştır. Şekil 6 Karşılıklı İlişki Matrisi. Kırmızı değerler birbirine etkisi fazla olan nitelikleri göstermektedir

114 MSTAS 2015

• Bina fonksiyonu ve avlunun konumu ilişkili nitelikler mi? İlişki matrisinde bu iki niteliğin birbirlerine etkileri 0.265 çıkmasına rağmen, bu niteliklerin sınıflandırılması sonucu bina grupları belirlenmiştir. Sonuçta, az elemanlı 13 grup oluşmuştur. Bunlardan en kayda değer olanı, 73 eleman ile Küme 1 olmuştur. Küme 1, ön avluya sahip konut yapılarını barındırmaktadır. Diğer en kalabalık iki küme, 16 elemanla eskiden konut olarak kullanılan ön avlulu konaklama yapıları ve şu an boş olan 16 adet yine ön avlulu yapı olmuştur. Yorum: Alandaki yapıların ilk yapıldıklarındaki işlevleri konut olduğundan dolayı, bugün de bu yapıların işlevleri değişse bile ana karakterleri aynı kalmıştır. Çoğu yapı ön avluya sahip konut yapısıdır. Konut tasarımında ön avlu en tercih edilen ilk seçenek olmuştur. • Bir yapının bina bakış yönüne göre bodrumlu olup olmayacağını söyleyebilir miyiz? İlişki matrisinde bu iki niteliğin değeri 0.449 çıkmıştır. Yani belli bir oranda bina bakış yönü bodruma sahip olma durumunu etkilemektedir. Buna göre, bu iki nitelik için yapılan DBSCAN sınıflamasına bakarsak; en küçük küme elemanı 3 olarak belirlendiğinde, 6 küme oluşmaktadır. Bunlardan en kalabalık olan Küme 1, 51 yapı ile bodrumsuz-sokağa bakan; Küme 2, 29 yapı ile bodrumsuz-dağa bakan iken nehre bakan 44 yapı bodrumludur ve Küme 3’de yer almaktadır.

Yorum: Bir yapı nehre yüzünü dönmüş ise büyük ihtimalle bodruma sahipken, Dağ ve Sokağa yüzünü dönen yapılarda bodrum aranmamaktadır. O halde, nehir tarafındaki yapılarda bodrum kat tercih edilmektedir. • Avlu Durumu, yapının sokakla ilişkisinde belirleyici mi? İlişki matrisinde sonuç 0.728 olmuştur. DBSCAN kümelemesine göre en kalabalık 2 kümeye bakarsak, 88 yapı avlulu ve ana girişi avludan sağlanmış iken; 52 yapı binaya direk giriş sağlamış ve avlusu yoktur. Yorum: Ana girişi avludan sağlanan yapıların ikinci bir girişe ihtiyaçları yokken, eğer direk bina girişi yapılacaksa arka-ön ya da herhangi bir kısımda yapıya avlu yapılmamıştır. • Ek yapılar, yapının sokakla ilişkisinde belirleyici mi? İlişki matrisinde sonuç 0.523 olmuştur. Bu değere göre kümeleme yaparsak, en kalabalık 2 küme 68 elemanla ek yapıların olmadığı, avlu giriş ve bina girişe sahip yapılar olmuştur. Yorum: Ek yapı ile ilgili belirli bir örüntü bulunmazken, yapı avlulu olsa dahi çoğu yapıda ek yapı bulunmamaktadır. Ek yapıların alandaki inceleme sonucunda çoğunun kömürlük ya da restoran-otellerin tuvaletleri veya mutfakları olduğu düşünüldüğünde, ana yapıların boyutlarının küçüklüğünden dolayı bu ek yapılara ihtiyaç duyulduğu ve zaman içerisinde eklendiği düşünülebilir.

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 115

• Yapının sokakla ilişkisinin bina bakış yönü ile bağlantısı var mı? Matriste bu değer 0.483 olduğu için bu iki nitelik üzerinden kümeleme yapılmıştır. Sonuçta, en küçük küme elemanı 3 olarak belirlendiğinde, 7 küme oluşmaktadır. Bunlardan en kalabalık olanı 52 yapı ile Küme 7 olmuştur. Bu 52 yapı nehir tarafına bakmakta ve avlu girişi ile yapıya ulaşılmaktadır. Yorum: Kümeleme sonucu kesin sınırları olan kümeler oluşmamasına karşın, Nehir tarafındaki binaların baskın karakterini söylediğinden dolayı küme 7 en ilginç olanıdır. Buna göre, yapı eğer nehir kenarında ise, girişi avludan sağlanmaktadır. Bunların çoğunun da ön avluya sahip olduklarını 1.yorumda belirtmiştik. • Yapının parselle olan ilişkisini bina bakış yönü belirleyebilir mi? Matriste ilişki değeri 0.291 olmasına rağmen, DBSCAN kümeleme yapıldığında, 8 küme oluşmuştur. Kümeleme işlemi tam olarak yapıları ayrıştıramasa da Küme 7, 67 adet nehir tarafına bakan ve Bitişik Nizam’da yapı toplamıştır. Yorum: Nehir tarafında bir yapı yapılacaksa büyük oranda Bitişik Nizam şeklinde konumlanır. • Binanın bakış yönü ile binanın giriş kapısına göre oryantasyonu arasında bir ilişki var mı? Matriste bu ilişki 0.341 çıkmıştır. Buna göre minimum küme elemanı 3 iken, DBSCAN kümelemesi yapıldığında, 7 116 MSTAS 2015

küme oluşmuş ve en doğru tespitin yapıldığı küme 5 olmuştur. Bu küme 72 adet Nehir tarafına bakan ve K-G yönüne yönlenmiş yapı barındırmaktadır. Yorum: Yorum 6’ya benzer olarak eğer bina nehir kısmında konumlanıyorsa büyük oranda, K-G yönünde oryantasyonu vardır. • Ek yapı ile meydana uzaklık ilişkili olabilir mi? Matriste bu ilişki değeri 0.181 çıkmasına rağmen, var olan harita bu ilişkinin varlığı hakkında bir ipucu verdiğinden DBSCAN kümeleme analizi yapılarak bu ilişki incelenmek istenmiştir. Sonuçta, 0-100 metre çapındaki bir alanda yalnızca 6 yapıda ek yapı varken; 33 yapıda ek yapı bulunmamaktadır. Ayrıca, 100-200 metre çapındaki bir alanda da yalnızca 2 yapıda ek yapı varken 43 yapıda ek yapı bulunmamaktadır. Yorum: Merkezden uzaklaştıkça, ek yapıya sahip olma durumu doğmaktadır. Bunu haritaya baktığımızda, merkeze yakın yapı adalarının boyutu ve fazla parsele bölündüklerinden dolayı ek yapıyı barındıracak avluya sahip olmamalarına bağlayabiliriz.

4. Sonuç ve Gelecek Çalışmalar

Bu bildiride, Amasya kentinde öncelikle yöntemin deneme çalışması olarak sayabileceğimiz Hatuniye Mahallesi, çalışma alanı olarak seçilmiş ve bu alanla ilgili veriler kullanılarak Veri Madenciliği metotlarıyla bu mahalledeki baskın örüntüler-kurallar keşfedilmeye ve yorumlanmaya

çalışılmıştır. Veri Madenciliği sayesinde çeşitli örüntüler HÖ bağlamında bir kural sistemine dönüştürülebilir. Örneğin; ada, parsel ve yapı boyutları hakkında kurallar koyabilir, alt ve üst sınırlar belirleyebiliriz. Nitelik ilişkileri bağlamında ilk önce en baskın karakter olarak belirlenen nehir kenarındaki yapıları göz önüne alırsak, nehir kenarına yapı yapılacaksa; bodrumlu, K-G yönüne dönmüş ve avlu girişli olması gerektiğini söyleyebiliriz. Ek olarak, nehir kenarına konumlanan yapıların bitişik nizam olması gerektiği ve avlu girişi sayesinde yapının kamusal alan olan sokakla arasında yarı kamusal bir alan olan avlu oluşumunu da ekleyebiliriz. Ek yapıya sahip olma durumuyla ilgili belirli bir örüntü olmaması, büyük ihtimalle bu yapıların sonradan ihtiyaca göre yapıldığı izlenimini vermektedir. Buna rağmen, yapıların avluya sahip olma durumu merkezden uzaklaştıkça artmaktadır. Buna bağlı olarak ek yapıya sahip olma ihtimali de merkezden uzaklaştıkça artış göstermektedir. Çünkü avlusuz yapıların herhangi bir ek yapısı bulunmamaktadır. Bu çalışma kapsamında belirlenen ilişkilere ek olarak, HÖ kuralları oluşturulurken, cephe karakteri, cephe boyutları ve parsel-yapı boyutları arasındaki ilişkiler de yorumlanmalı ve kurala dökülmelidir. Bu yorumlar doğrultusunda çalışmanın gelecek aşamasında HÖ kuralları matematiksel olarak belirlenecek ve Hatuniye Mahallesinde seçilen bir yapı adasında deneme yapılacaktır. Böylece modelin kentsel dokuya uyumluluğu tartışılabilecektir. Bu çalışmayla,

HÖ’nün basit komşuluk ilişkilerine dayanan kural sistemi, uygulanan kente özgü ve kent ilişkilerinin çözümlenmesiyle üretilen özgün kurallar olacak ve sürdürülebilir kentsel tasarım bağlamında bir model üretilecektir. Teşekkür Araş. Gör. Ahu Sökmenoğlu, Yrd. Doç. Dr. Fazilet Koçyiğit ve Yrd. Doç. Dr. Mustafa Ergen’e teşekkür ederiz.

KAYNAKLAR

BATTY, M. 1997. Cellular Automata and Urban Form: A Primer. APA Journal, Spring, 63(2), pp. 266-274. DİNÇER, A. E. 2014. Hücresel Özdevinim Yaklaşımı İle Kitlesel Konut Tasarımında Sayısal Bir Model. Doktora Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Bilişim ABD, Mimari Tasarımda Bilişim Lisansüstü Programı. İstanbul: İtü Fbe. FAYYAD, U., PIATETSKY-SHAPIRO, G., SMYTH, P. 1996. From Data Mining to Knowledge Discovery in Databases. American Assos. for AI, Issue Fall, pp. 3754. GILL, J., MONTENEGRO, N., BEIRAO, J. N. , DUARTE, J. P. 2009. On the Discovery of Urban Typologies: Data Mining the Multi-dimensional Character of Neighbourhoods. eCAADe Proceedings Book 2009, pp. 269-278. JIAO, J. , BOERBOOM, L. 2006. Transition Rule Elicitation Methods for Urban Cellular Automata Models. Innovations

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 117

in Design&Decision Support Systems in Architecture and Urban Planning. Netherlands: Springer, pp. 53-68. KRAWCZYK, R. J. 2002. Experiments in Architectural Form Generation Using Cellular Automata. eCAADe Proceedings Book 2002, Warsaw. ÖZDEMİR, C.,DOĞANBAŞ, M. 2007. Amasya Kültür Envanteri. Amasya: Amasya Valiliği. von NEUMANN, J. 1951. The General and Logical Theory of Automata. Cerebral Mechanisms in Behavior: The Hixon Symposium. New York: John Wiley&Sons. WOLFRAM., S. 2002. A New Kind of Science. Champaign: Wolfram Media. ZEYBEK, H. İ. 2007. Jeomorfolojik Faktörlerin Amasya Şehrinin Kuruluş ve Gelişimi Üzerine Etkileri. I. Amasya Sempozyumu Bildiriler Kitabı, Amasya Valiliği, pp. 917-937.

118 MSTAS 2015

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 119

Computational Architecture And Fractals Bilge Müge İçmeli1; Tuğçe Pekdoğan2 1 Gediz University, Faculty of Engineering and Architecture 2 Izmir Institute of Technology, Faculty of Architecture 1 www.gediz.edu.tr, 1bilge.icmeli@gediz.edu.tr 2 http://web.iyte.edu.tr, 2tugcepekdogan@iyte.edu.tr

Abstract

In art and architecture, fractals and their principles have created a new understanding with progressing computer technologies; also in the entire design process of fractals are timesaving. It is effective for many years in design; to provide adesired form whether from its parts to the whole or from the whole to its parts traceably, by perceivingall the units in the entire design process. Computational calculation technology is now being used in the design process with complex geometries, can solve mathematical calculations very easily and is used as the parameters of the design process. Nowadays in modern architecture, fractals which is based on self-similarity, is presented in a different perspective from being a mathematical method to architecture after the 1970s. Although fractal is a guiding method for design, many contemporary buildings’ facades, schemes and forms are designed by computational design methods using fractal methods. The aim of the fractals is to find a similarity that never repeats and to do that the surface would have to be periodic schemes, and the formation mechanisms would also have to be improved for interaction of forms. Fractals provide unusual forms of significant occurrences and different design options to designers in a computational- aided architectural design about degenerate forms of algorithmic. It can also solve heuristic approaches by providing possible methods. When we look to the structure of fractal geometry, it has a fairly simple application which is a simplification of the base model, inspite of appearing very complicated. In this context, this paper interrogates the relationship between the existing architecture which uses fractal touch with architectural form and the relationship of architecture to the production of new design approaches and forms that provide a guidance on these sustainable principles. This work began with the definition of fractal geometry and then examined to define the relationship between this and architecture. In this paper, fractal terms are used and fractal concepts of basic features are explained and investigated. In addition to the use of computational architectural design, fractal methods’ samples are analyzed. The relationship between contemporary architecture and architectural forms as it pertains to fractals and the effects on design processing are questioned and examined. Keywords: Fractal, computational architecture, architectural design.

120 MSTAS 2015

Hesaplamalı Mimarlık Ve Fraktal Kurgular Bilge Müge İçmeli1; Tuğçe Pekdoğan2 1 Gediz Üniversitesi, Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi 2 İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Mimarlık Fakültesi 1 www.gediz.edu.tr,1bilge.icmeli@gediz.edu.tr 2 http://web.iyte.edu.tr, 2tugcepekdogan@iyte.edu.tr

Özet

Fraktal kurgu ve ilkeleri sanat ve mimaride yeni anlayışları oluşturarak gelişen bilgisayar teknolojileri ile birlikte tasarım sürecinde sağladığı zaman kazancının yanı sıra tasarımın istenildiği formda bütünden birime ya da birimden bütüne algılanışını ve izlenebilir olmasını sağlayarak tüm tasarım sürecinde uzun yıllardan beri etkili olmaktadır. Hesaplama teknolojileri ile tasarım sürecinde artık karmaşık geometriler ve matematiksel hesaplamalar çok rahat çözülebilmekte ve tasarım sürecinin parametreleri olarak kullanılmaktadır. Günümüz Mimarisinde kendine benzerlik kavramını esas alan fraktallar 1970’lerin sonrasında sadece matematik yöntemi olmaktan çıkarak mimariye farklı bir bakış açısı sunmuş olup yol gösterici bir yöntem olmakla beraber günümüzde birçok hesaplamalı tasarım yöntemi ile tasarlanan yapı, cephe ve temsil şemaları organize edilmektedir. Fraktal kurgularda amaç benzerlikleri bulmak ve periyodik bir düzende algılanmasının önüne geçerek etkileşim mekanizmaları geliştirerek biçim oluşumunu sağlamaktır. Fraktallar, sıra dışı formların anlamlı oluşumlarında ve farklı tasarım seçenekleri sunması ile birlikte bilgisayar ortamında mimari tasarımların oluşması konusunda dejenere formların algoritmik ve sezgisel yaklaşımlarla çözülebilmesine olası yöntemler sağlamaktadır. Fraktal geometrinin yapısına bakılacak olduğunda, çok komplike görünmesine karşın ana modele indirgendiğinde oldukça basit bir uygulamaya sahiptir. Bu kapsamda, çalışma mevcut olan mimari yapıların ve örneklemlerin fraktal dokunuşlar ile mimari biçimlenme arasındaki ilişkileri sorgulanmakta olup yeni tasarım yaklaşımları için ve sürdürülebilirliğinin sağlandığı formların üretiminde mimari ilişkisinin kurgusu üzerinde bir yol göstericidir. Bu çalışma fraktal geometri dalının tanımı ile başlayacak olup mimarlık ile arasındaki boşluğun tanımlanması yapılacaktır. Fraktal teriminin ortaya çıkışı ve nitelikleri incelenerek fraktal kavramı ve temel özellikleri araştırılacak ve günümüzde hesaplamalı mimari tasarımda kullanımına ek olarak günümüz örnekleri incelenecektir. Günümüz mimarisine etkileri irdelenerek fraktal kurgular ile mimari biçimlenme arasındaki ilişki sorgulanacaktır. Anahtar Kelimeler: Fraktal, hesaplamalı tasarım, mimari tasarım.

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 121

1. Hesaplamalı Mimarlık ve Fraktal Kurgular

Günümüzde mimari tasarım yöntemleri, bilgisayar teknolojilerinin tasarım sürecinde kullanılmaya başlanması ile genişleyerek yeni anlayışları ve yeni mimari biçimlenişleri oluşturmuştur. Gelişen bilgisayar kullanımı mimarlık alanında sağladığı zaman kazancı, tasarımın bütünden birime ya da birimden bütüne aynı zamanda işlenebilir olması gibi çeşitli faydaların yanı sıra en çok tasarım sürecini etkilemektedir. Hesaplama teknolojileri ile tasarım sürecinde artık karmaşık geometriler ve matematiksel hesaplamalar çok rahat çözülebilmekte ve tasarım sürecinin parametreleri olarak kullanılmaktadır. “Fraktal” kurgusundaki veriler de artık hesaplamalı tasarım mantığının bir alt başlığı olarak mimari tasarım sürecinde yol gösterici bir yöntemdir.

kelimesinden gelmektedir. Dilimizde ise “kırılma”, “kesir”, “düzensizlik” anlamlarını karşılamaktadır. Günümüz mimarisinde kendine benzerlik kavramı çerçevesine dayanan fraktallar 1970lerin sonunda ilk kez Benoit Mandelbrot tarafından kullanılmıştır (Kanatlar, 2012). Mandelbrot sadece düz çizgiler, daireler, küpler ve benzeri gibi kavramları kullanarak Öklid geometrisi ile doğayı açıklamanın imkansız olduğunu fark etmiştir ve ağaçlar, yıldırım, nehir ve sahiller gibi gerçek nesneleri tanımlamak için fraktallar ve fraktal geometri kullanılabileceğini öne sürmüştür (Şekil 1). Şekil 1 Mandelbrot Kümesi

1.1. Fraktal Kavramı

Doğada var olan dağ, bulut, ağaç, çiçek gibi birçok biçim Öklid geometrisi ile çözümlenememektedir. Bu formlar Öklid geometrisi ile incelendiğinde birçok detay karmaşık olarak kalıp tam bir formül tanımlanamamaktadır. Aslında her bir biyolojik form kendi içinde incelendiğinde ortak ve benzer özellikler ortaya çıkmakta ve diğer formlarla karşılaştırıldığında kendi formüllerini ortaya çıkarmaktadır. Adını “düzensizlikten” alan fraktal geometri bu zamanda devreye girip karmaşık yapıları algılamamızı sağlamaktadır. Fraktal kavramı dilimize Yunanca “fractus” 122 MSTAS 2015

Mandelbrot doğadaki yapıların hiçbir zaman Öklid geometrileri gibi ideal olmadığını “The Fractal Geometry of Nature” kitabında söyle açıklıyor: “Neden geometri çoğu zaman ‘soğuk’ ve ‘yavan’ olarak tanımlanır ki? Böyle

olmasının bir nedeni bir bulutun, bir dağın, bir sahil şeridinin ya da bir ağacın şeklini tarif edememesidir. Ne bulutlar küre, dağlar koni, sahil şeritleri çember şeklindedir, ne de yıldırım dümdüz doğru boyunca hareket eder.” Fraktallar çok karmaşık bir kurguya sahiptir. Detayına bakıldığında sınırsız sayıda çeşitlenmeler ve tekrarlanmalar görünebilir. Kurgusunun temeli “kendine benzerlik” (self-similarity) yapılara dayanmaktadır. Kendine benzerlik kavramı ise biçimsel veya strüktürel bir yapının bütünü ile en küçük biriminin arasındaki benzerlik ilişkisi anlamına gelmektedir. Fraktal geometri kurgusuna göre kendine benzerlik özelliği Şekil 2 Kendine benzerlik gösteren eğreltiotu

taşıyan yapılarda detaya inildikçe her bir parçanın bütün özelliği taşıdığı görülür (Şekil 2). Diğer geometrik yapılardan farklı olarak fraktallar aynı yapıların birleşmesi ile oluşan bir bütün değil bütünün kendini tekrar etmesi ile sonsuza kadar devam edebilen kurgu olmasıdır.

2. Mimari ve Fraktallar

Yaklaşık çeyrek asırdır “karmaşıklık bilimi” ve “mimarlık” arasında çelişkili bir ilişki vardır. Bu ilişkinin doğası uzun yıllar içerisinde değişime uğrasa da fraktal geometri bu iki bilim dalı arasında bir ortak nokta olarak kabul edilmektedir. Hem mimarlar hem matematikçiler fraktal geometrinin oluşumu üzerine tanımlar sunmaktadırlar. Mimarlar ve matematikçilerin fraktal geometri tanımları arasında birkaç benzerlik vardır. Ancak iki tarafında birbirlerinin görüşünü kabul etmesine yönelik çok az işaret vardır. Uygulamacı mimarlar, matematikçilerin yapılaşmış çevreye dair görüşlerini büyük ölçüde reddetmişlerdir. Aksine matematikçiler de fraktal geometrinin mimarlık tarihinde kullanılmış olmasını tanılama da yetersiz kalmışlardır. (Ostwald, 2001) Oysaki fraktallar hem günümüz hesaplamalı tasarım mantığının bir parçası olarak hem de geçmişte birçok mimari yaklaşımda görülmektedir. Örnek olarak fraktal fikrinin Hint tapınaklarında kullanıldığından bahsedilebilir. Hampi’deki Virupaksha Tapınağı tüm ufak parçalarının bütün özelliği göstermesi ile fraktal kavramının dönem mimarisinde kullanılmasına bir kanıttır. (Şekil 3)

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 123

araç olarak kullanılmanın ötesinde fraktallar ana süreci şekillendiren bir elemana da dönüşmüştür. Karmaşık bilginin düzenini kuran fraktallar günümüzde birçok hesaplamalı tasarım yöntemi ile tasarlanan yapıda cephe tasarımı, organizasyon şeması, form oluşumu, temsil aşaması gibi süreçlerde kullanılmaktadır.

Şekil 3 Virupaksha Tapınağı

Örneğin ‘Büyük Usta Mimar Sinan’ın Anısına “Cami Mimarisi Üzerine Fikir Yarışması’ için tasarlanan bir projede plan şemasındaki ızgara fraktal kurgusu ile oluşturulmuştur (Şekil 4). Plan tek bir seccade boyutlarından oluşan 80X160cm’lik bir ünitenin kıble doğrultusunda çoğaltılması ile üretilmektedir. İlk aşamada plan kullanıcı sayısı ve inşa edileceği bölgenin parametreleri girilerek tasarlanmış daha sonraki aşamalarda ise insan ölçeği ile yükseklik ve ışık gereksinimleri için değerler girilerek tasarım sonlandırılmıştır. (Velipaşaoğlu, 2010)

3. Hesaplamalı Tasarım ve Fraktallar

Hesaplamalı tasarım yaklaşımı algoritmalarla temsil edilebildiğinden fraktal geometriyi esas alan biçim gramerleri ile paralel mantık içermektedir. Ayrıca, bilgisayar teknolojileri ile karmaşık fraktal kurgusu çözülebilmekte ve hesaplamalı tasarım yöntemleri ile birleştirilebilmektedir. Bu yüzden fraktallar sadece form oluşumu aşamasında kullanılmayıp artık birçok bilgiyi temsil eden formüllerde kullanılmaya başlanmıştır. Bu bilgiler bazen geometrik hesaplar içerirken bazen performans ile ilgili analizleri temsil edebilmektedir. Aynı zamanda tasarım sürecinde bir yardımcı 124 MSTAS 2015

Şekil 4 Cami Mimarisi Üzerine Fikir Yarışması Ödülsüz Proje, Mert Velipaşaoğlu, Onur Yaser Can

Diğer bir örnek ise Cosentino Group firması ve mimar Daniel Libeskind ile işbirliği içerisinde çalışarak İspanya’da “Duvarın Ötesinde” adlı tasarladıkları merkezdir (Şekil 5). Yapı sonsuz olasılıkları esas alan polisentrik sarmal bir düzendedir. Geleneksel helezonik yaylardan farklı olarak tek bir aks üzerinde ve tek bir merkezden oluşmamaktadır. “Dekton” adlı yenilikçi bir malzeme kullanılmış olup altın oran ile ilişkilendirilerek fraktal desen oluşturulmaktadır. Matematiksel mozaikten oluşan fraktal desen duvar yapısının, kendi içinde sonsuz büyüleyici bir yüzeyin mantıksal bir oran ve modülasyon taşıyan ayrılmaz bir parçasıdır. Amaç benzerlikleri bulmak ve periyodik yüzey olmamasını sağlamaktır. Şekil 5 ‘Beyond the wall’ (Duvarın ötesinde)

2011 Archiprix Cambridge USA 2011 yarışmasındaki öğrenci projelerinden biri de fraktal kavramı ile bir yerleşim düzeni önermiştir (Şekil 6). Anna Plekhanova tarafından tasarlanan projenin hedefi 2110 yılında uygulanacak olan bir kentsel planlamaktadır. Araştırma fraktal teorisi ve mimarlık kentsel planlama oluşumları ana yapısal organizasyonundaki ortak ilkelere dayanmaktadır. Projenin mantığı fraktal ilkelerine uygun olarak tasarlanan bir “ Habitüel Zarf ” oluşturmaktır. Fraktal mantığı bu zarfın kendi kendini organize eden bir yapıda olmasını, kimi zaman çeşitli seviyelerden evrenin diğer bölümleriyle bağlantılar kurmasını sağlamaktadır. Fraktal kurgular bu projede süreçleri ve etkileşim mekanizmalarını geliştirmekte ve biçim oluşumunu sağlamaktadır (Şekil 7). Sonuç olarak fraktal geometri kendine benzer kurguların bir araya gelmesi ve süreklilik göstermesi ile oluşan matematiğin bir alt dalıdır. Doğada birçok örneğini görebileceğimiz fraktal geometri, basit organizmaların oluşumu atmosferin hareketliliği gibi birçok formal oluşumlarda ve organizasyonlarda da mevcuttur. Doğada tanımlanabilirliğinin yansıra birçok mekanizmanın çalışmasında matematiksel olarak açıklanabilmektedir (Kanatlar, 2012). Fraktalların yapısı, yaklaştıkça sürekli kendini tekrar eden kompleks matematiksel formüllerden oluşmasına karşın, uygulanması çok basittir. Fraktallar teknoloji ve matematik alanında çokça işimize

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 125

Şekil 6 Fractal Architecture. Conception of a habitation envelope 2110, Anna Plekhanova

Şekil 7 Fractal Architecture. Conception of a habitation envelope 2110, Anna Plekhanova

yaradığı gibi günümüz mimarlık anlayışında da farklı tasarım seçenekleri sunmaya ve sıra dışı formların oluşumunda kavramsal anlamda tasarımcılara yardımcı 126 MSTAS 2015

olmaya devam etmektedir. Günümüzde fraktal kurgular algoritmalarla temsil edilebilmekte ve bilgisayar

ortamında mimari tasarımların oluşmasında kullanılabilmektedir. Bu kurgular tasarımın hem biçim üretimi kısmında kullanılıp biçimsel parametreleri oluşturabilmekte, hem organizasyon, performans, sözdizimi gibi bilgilerin temsili amacıyla bir araç olarak da kullanılabilmektedir.

KAYNAKLAR

BOVILL, C. 1996. Fractal Geometry In Architecture And Design, Boston, Birkhäuser. ÇAĞDAŞ, G. GÖZÜBÜYÜK, G., ve EDİZ, Ö. 2006. Mimari tasarımda fraktal kurguya dayalı form üretimi, Journal of Istanbul Kultur University, 4:2, 200(2pp), 1-12. ÇETİNER, O. 2008. Mimarlik Eğitiminde Bilgisayar Kullanımı Ve Bir Örnek. Yıldız Teknik Üniversitesi Mimarlık Fakültesi, Bilgisayar Ortamında Araştırma. http:// ab. org. tr/ab06/sunum/32. Pdf, 12.11 DEĞİRMENCİ, B. 2009. Fraktal Geometri Ve Üretken Sistemlerle Mimari Tasarım. İstanbul Teknik Üniversitesi. PhD Thesis. EDİZ, Ö. ÇAĞDAŞ, G. 2006. Kaos, frakteller ve mimari tasarım, Journal of İstanbul Kültür University, 3pp, 155-160. EDİZ, Ö. ÇAĞDAŞ, G. 2010. Mimari tasarımda fraktal kurguya dayalı üretken bir yaklaşım. İstanbul Teknik Üniversitesi Dergisi, 4(1). FERRERO, G. COTTI, C. ROSSI, M. ve TEDESCHI, C. 2009. Geometries of imaginary space: architectural developments of the ideas of Mc Escher and Buckminster Fuller. Nexus Network Journal, Birkhauser Basel, 305-316.

GÖZÜBÜYÜK, M. 2007. Farklı Mimari Dillerde Fraktallere Dayalı Form Üretimi. İstanbul Teknik Üniversitesi, PhD Thesis. HNETYNKA, P. MURPHY, L. 2011. Comparing the service component architecture and fractal component model. The Computer Journal, 54(7), pp. 10261037. IBRAHIM, M. KRAWCZYK, R. J. 2001. Generating Fractals Based on Spatial Organizations. Illinois Institute of Technology College of Architecture, Chicago, USA. KANATLAR, Z. 2012. Fraktal Boyuta Dayalı Mimari Bir Analiz: Sedad Hakki Eldem Ve Konut Mimarisi. Uludağ Universitesi, Master Thesis. KAYA, A. 2005. An Investigation With Fractal Geometry Analysis Of Time Series. İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, PhD Thesis. LU, X. CLEMENTS, D. ve VILJANEN, M., 2012. Fractal geometry and architecture design: case study review. Chaotic Modeling and Simulation, 2, pp. 311-322. OSTWALD, M. 2001. Fractal architecture: late twentieth century connections between architecture and fractal geometry. Nexus Network Journal, 3:1, pp. 73-83. NI, S. S. KOH, C. KOOI, S. ve THOMAS, E. L. Designing a smart skin with fractal geometry. Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts. ADISSON, P. 1997. Fractals and chaos: an illustrated course. Institute of Physics Publishing, United Kingdom.

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 127

PEKTAŞ, S. T. 2008. Mimarlık eğitimi “bilgisayar-destekli” harikalar diyarında, Arkitekt, 515, pp. 42-48. RUBINOWICZ, P. 2000. Chaos and geometric order in architecture and design. Journal for Geometry and Graphics, 4(2), pp. 197-207. STAVRIC, M. ve MARINA, O. 2011. Parametric modeling for advanced architecture. International Journal of Applied Mathematics and Informatics, 5(1), pp. 9-16. TAYLOR, R. P. 2006. Reduction of physiological stress using fractal art and architecture. Leonardo, Massachusetts Institute of Technology, 39(3), 245-251. VEIZAJ, D. ve MALIQARI, A. 2013. Expanding of the limits of forms in architecture through the use of parametric methods and algorithms. International Conference on Architecture and Urban Design, EPOKA University. WEN, K. C. ve KAO, Y. N. 2005. An analytic study of architectural design style by fractal dimension method. In 22nd Conference of ISARC, Ferrara, Italy.

128 MSTAS 2015

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 129

Understanding Sinan Through Digital Technologies Özgür Ediz Uludag University, Faculty of Architecture, Department of Architecture ozgurediz.com, info@ozgurediz.com

Abstract

Within the scope of the study, the question of whether judgments carried out intuitively tally with results obtained digitally will be discussed through two different works of Sinan the Architect. Just as digital technology approaches have traditionally been used in the design and preliminary design stages until now, so they can also be used in the analysis and understanding stages. The studies carried out in this area are current and rather new studies. In fact, the question of whether the process by which we evaluate data intuitively and somehow pass these through digital filters in our brain is the same thing as or different from the digital models is another matter which is aimed to be discussed in this study. This type of research is dealt with by different researchers on both the plan and the façade scales. The basis of the study will consist of examining Sinan’s works on the façade scale by using the fractal analysis method and comparing the results obtained with intuitive interpretations conducted previously. The aim is to reinterpret Sinan with regard to the relationship between form, decoration and material through the analysis method to be approached. In this study, two different works in particular of Sinan the Architect will be dealt with by examining them with regard to their frontal perceptions, by means of the “fractal analysis method”. The first work to be examined in this regard is the Süleymaniye Mosque, which is the most important part of the Süleymaniye Complex. As is known, its description as Sinan’s “qualification” work is mentioned in various debates and sources. Süleymaniye Mosque has frequently been an important field of research in many studies made with regard to the relationship it forms with the topography and in various assessments carried out in the context of the mass and silhouette it creates with the city of Istanbul. The structure occupies a significant place both with regard to the spirit of the age and among Sinan’s works and periods. According to some researchers, in terms of its design approach and structural makeup it is even more successful than the Selimiye Mosque in Edirne. The other work to be examined is also in Istanbul but belongs to an entirely different period and topography, namely Kılıç Ali Paşa Mosque. When considered in relation to Süleymaniye, this work is rather modest and in terms of scale, rather small. Yet the reason for the selection of this work is that of aiming to see whether or not there were changes in Sinan’s architectural approaches during his different periods. In this respect, the choice of this work is important. After independently analyzing these two works belonging to two distinct periods, the results obtained will be compared with regard to the differences in period. In this way, an effort will also be made to interpret Sinan’s architectural evolution, which went through different periods, by way of his works. Keywords : Fractal dimension, Mimar Sinan, visual complexity, computational analysis. 130 MSTAS 2015

Sayısal Teknolojilerle Sinan’ı Anlamak Özgür Ediz Uludağ Üniversitesi, Mimarlık Fakültesi, Mimarlık Bölümü ozgurediz.com, info@ozgurediz.com

Özet

Çalışma kapsamında, sezgisel olarak yapılan değerlendirmeler ile sayısal olarak ulaşılan sonuçların birbirleri ile örtüşüp örtüşmediği Mimar Sinan’ın iki ayrı eseri üzerinden tartışılacaktır. Sayısal tasarım yaklaşımları bilindiği üzere tasarım ve ön-tasarım süreçlerinde kullanılageldiği gibi analiz etme ve anlama süreçlerinde de kullanılmaktadır. Bu kapsamda yapılan çalışmalar güncel ve oldukça yeni çalışmalardır. Aslında sezgisel olarak değerlendirdiğimiz ve beynimizde birşekilde sayısal süzgeçlerden geçirdiğimiz süreç ile sayısal modellerin farklı mı yoksa aslında aynı şeyler mi olduğu sorusu da bu çalışmada tartışılması hedeflenen diğer bir konu olarak ele alınacaktır. Bu tür çalışmalar farklı araştırmacılar tarafından gerek plan ölçeğinde gerekse cephe kapsamında ele alınmaktadır. Araştırmanın temelini; Sinan’ın eserlerini fraktal analiz metodunu kullanarak cepheleri kapsamında yapmak ve elde edilen sonuçları daha önce yapılan sezgisel anlatımlarla karşılaştırmak oluşturacaktır. Süreçte ele alınacak analiz metodu ile form, süsleme ve malzeme ilişkisi üzerinden Sinan’ı yeniden okumak amaçlanmaktadır. Mimar Sinan’ın özellikle iki farklı eseri bu çalışmada cephesel kurguları açısından irdelenerek “fraktal analiz yöntemi” kullanılarak ele alınacaktır. Bu kapsamda ele alıncak ilk eser Süleymaniye Külliyesi’nin en önemli parçası olan Süleymaniye Cami’dir. Bilindiği üzere Sinan’ın kalfalık eseri sıfatı ile çeşitli tartışmalarda ve kaynaklarda adı geçmektedir. Süleymaniye Cami daha önce yapılan birçok çalışmada topoğrafya ile kurduğu ilişki, İstanbul şehri ile oluşturduğu kitlesel ve silüet bağlamında yapılan çeşitli değerlendirmeler ile birçok defa önemli bir araştırma alanı olmuştur. Yapı hem dönemin ruhu açısından hem de Sinan’ın eserleri ve dönemleri arasında oldukça önemli bir yer işgal eder. Kimi araştırmacılara göre tasarım yaklaşımı ve strüktürel kurgu açısından Edirne Selimiye Cami’sinden bile daha başarılıdır. Analizi yapılacak diğer eser ise gene İstanbul’da ancak bambaşka dönem ve topoğrafyada yer alan Kılıç Ali Paşa Camiidir. Bu eser Süleymaniye düşünüldüğünde oldukça mütevazi ve ölçek olarak oldukça küçüktür. Ancak eserin seçilme sebebi Sinan’ın farklı dönemlerinde mimari yaklaşımlarında olan ya da olmayan değişimleri takip etmek niyetini de taşır. Bu kapsamda eserin seçilmesi önemlidir. İki ayrı döneme ait bu eserler bağımsız olarak analiz edildikten sonra, elde edilen sonuçlar dönemsel farklılıklar açısından karşılaştırılacaktır. Böylelikle Sinan’ın dönemsel olarak geçirdiği mimari evrim eserleri üzerinden de okunmaya çalışılacaktır. Anahtar Kelimeler: Fraktal boyut, Mimar Sinan, görsel süreklilik, bilgisayar destekli analiz.

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 131

1. Giriş

Mimar Sinan, döneminin önemli mimarlarındandır. Ardında birçok sayıda ve farklı fonksiyonlarda olmak üzere eserler bırakmıştır. Ne yazık ki günümüzde elimizde o döneme ait çizimler ya da yazılı dökümanlar kısıtlı sayıda bulunmaktadır. Bu sebeple daha önce yapılan ya da yapılmakta olan mimari kaynaklı araştırmaların sürdürülmesinde güçlükler çekilmekte, çeşitli çizimler güncellenerek, yeniden ele alınmaktadır. Gelişen teknoloji ile birlikte ortaya çıkan bilgisayar destekli araçların da bu bağlamda kullanılması büyük önem taşımaktadır. Mimar Sinan’ın eserleri geçmişte çeşitli araştırmalara konu olmuş ancak bu araştırmalar rölöve yoksunluğu yüzünden geliştirilememiştir. Vakıflar Müdürlüğüne ait olan söz konusu yapıların rölövelerinin yapılması malesef ekonomik yetersizliklerden dolayı bir kaç yapı dışında gerçekleşememiştir. Bu çalışmada Mimar Sinan’ın çıraklık, kalfalık ve ustalık dönemi eserleri olan; Şehzade, Süleymaniye ve Selimiye camilerinin elde edilen rölöve çizimleri doğrultusunda yeni teknolojiler kullanılarak analiz edilmeleri amaçlanmıştır. Ancak, yapılan araştırmalar sonucunda Sinan’a ait bu eserlerin sayısal ortamdaki çizimlerine Süleymaniye Camisi dışında ulaşılamamıştır. İlerleyen süreçlerde ise gene farklı bir dönemde inşaa edilen Kılıç Ali Paşa Camisi’ne ait rölöve çizimlerine ulaşılmış ve çalışma iki farklı dönemde ve ölçekte inşaa edilen Süleymaniye ve Kılıç 132 MSTAS 2015

Ali Paşa Camileri üzerinden sürdürülmüştür. Çalışma kapsamında bilgisayar ortamında kullanılan söz konusu yeni teknolojiler çeşitli yeni yaklaşımları içermektedir. Bu yaklaşımlar, kutu sayım yöntemi kullanılarak yapıların çok daha detaylı olarak sayısal ortamda incelenmesine imkan verirler. Yapıların, kitlesel hareketlerini, dolu ve boşluklarının oluşturduğu kurguyu ve yapının bütünü ile noktasal detayları arasındaki sürekliliği saptamak bu yöntem ile mümkün olmaktadır. Ayrıca Sinan mimarlığında önemli yerleri olan bu yapıların, Sinan’ın mimari anlayışındaki değişimi farklı bir yöntemle de izlemek, çalışmanın temel amaçlarından bir diğerini de oluşturmaktadır. Çalışma sürecinde kutu sayım yöntemi ile gerçekleştirilen fraktal değer hesaplama yöntemi ile ortaya çıkan sayısal değerler, “fraktal boyut” olarak tanımlanan değerlerdir. Fraktal boyut çevremizdeki her objede var olan ve yapının detay zenginliğini anlamamıza yardımcı olarak faydalanacağımız değerlerdir. Söz konusu değer, 1 ile 2 arasında değişiklik gösterebilir. Eğer hesaplamalar sonucunda elde edilen değer 2’ye yaklaşıyorsa detay kurgusu ve sürekliliği açısından yapı oldukça zengin sayılır. Ancak değer 1 civarında ise o yapı hakkında daha detaysız ve sade yaklaşımların oluştuğunu ifade etmek mümkündür (Bovill, 1996). Fraktal değer kutu sayım yöntemi ile elde edilmektedir. Söz konusu

yöntem el ile hesaplanabileceği gibi, günümüzde kullanılan çeşitli yazılımlar aracılığı ile de hesaplanabilir. Bu çalışmada pratik ve hızlı olması açısından bu amaçla geliştirilen Archimage Ver.1.5 yazılımının kullanılması tercih edilmiştir. Kullanılan yazılım ile elde edilen fraktal değerler, Sinan’ın çeşitli dönemlerinde tasarladığı

ve inşaa ettiği iki ayrı yapısında karşılaştırılarak analiz edilmiştir. Analiz etme süreci ise iki yapının tüm cepheleri için üç ayrı aşamada sürdürülmüştür. Bu aşamalar sırasıyla; “Formel kurgu”, “form-süsleme”, “form, süsleme ve malzeme derinliği” açılarından ayrı ayrı fraktal değerlerin hesaplanması ile sürdürülmüştür (Şekil 1)

2. Sinan ve Mimari Yaklaşımı

Bazı yapıları ise mesleki kariyerinde farklı dönemlerde olmaları ve temel özellikleri açısından ayrı önemler taşımaktadır. Bu yapılardan ilki çıraklık eseri olduğu da rivayet edilen ve İstanbul’da yer alan Şehzade Camisi, ikincisi Süleymaniye ve üçüncüsü ise Edirne’de yer alan Selimiye Camisidir. Kılıç Ali Paşa Camisi ise diğerlerine göre gerek ölçek gerekse topografik kurgusu açısından farklılaşarak Aya Sofya’ya olan benzerliği ile dikkat çeker.

Şekil 1 Süleymaniye Camisi Cephe Detayı

Sinan’ın 15. yüzyılın son yıllarına doğru Kayseri’nin Ağırnas ilçesinde dünyaya geldiği varsayılmaktadır. O dönemin devşirme geleneği ile yeniçeri ocağına alınmış, orada marangozluk ve yapı ustalığı gibi konularda deneyim kazanmıştır (Günay, 2009, Goodwin, 1971). Sultan Süleyman döneminde, “mimar başı” olarak yeniçeri ocağında görevini sürdürmüş ve birçok askeri ve mühendislik eseri gerçekleştirmiştir. Sonraki yaklaşık 50 yıllık süreçte ise, 400’den fazla eserin tasarımı, inşası ve restorasyonundan sorumlu olmuştur.

Sinan’ın eserleri sadece ölçek ve fonksiyonel duruşları üzerinden değil, aynı

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 133

zamanda sade ve neo-platonik formlar ile tasarlanmaları açısından da ayrı bir önem taşırlar. Kuban (1987, 1997), Sinan’ın mimari formlar ile kurduğu ilişkinin en karakteristik özelliklerinden biri olarak formel kurgunun dekoratif özelliklerden daha öncelikli olduğunu ifade eder. Bu kapsamda bakıldığında Sinan’ın tasarım stratejisi; birçok camide ortaya konan dekoratif süslemeler yerine “geometrik formların görsel ve strüktürel kurgularını yalın bir şekilde ifade etmesinden ve öncelikle seçilen malzeme özeliklerinin güçlü bir tasarım unsuru olarak kullanılmasından oluştuğu görülür. Necipoğlu (2005, s: 15), Sinan’ın eserlerindeki bu durumu başka sözcüklerle şu şekilde ifade eder: “süsleme, fonksiyonel kurgu sonucunda oluşan formun bir ürünü olarak ortaya çıkar ve “süslemenin mimari tasarımda herhangi bir etkisi yoktur”. Sinan mimarlığının görsel özelliklerini anlamaya çalışan Erzen (2004) ise; kavramsal olarak eserlerin hiyerarşik katmanlardan oluştuğunu form ve sütrüktür gibi büyük ölçekle başlayan mimari davranış biçimlerinin sonuç ürüne doğrudan etki ettiği görüşünü ileri surer. Bu önerme, cephelerin ilk katmanını formel jestlerin (kubbeler, kemerler ve duvarlar) ve temel strüktürel elemanların (kolonlar, kirişsel yapılar, payandalar) oluşturduğunu ve bu kurgunun pencere ve duvar boşluklarına kadar süreklilik gösterdiği anlamanı taşır. Bu katmandaki mimari ifadede; ışığı pencerelerden duvarlara ve eşiklere kadar 134 MSTAS 2015

yönlendirmek amacı ile tasarlanan çeşitli süsleme elemanları ve kutsal motif ve yazılar ile desteklendiği görülür. Son görsel katmanda ise; malzemenin tektonik özelliklerine dönük olarak yer alan çeşitli tip ve ölçekte taş, ahşap ve pişmiş toprak-tuğla kurguları dikkati çeker. Birçok camide malzeme ve tektonik kurgu süslemenin arkasında saklı olarak yer alırken Sinan’ın eserlerinde bu kurgu gizlenmemiş kendi kurguları ile açıkta bırakılarak mimarinin bir parçası olarak cephede sergilenmiştir. Bu makalenin temel çıkış noktasını da oluşturan bu durum; görsel kurgunun sürekliliği konusunda ayrı bir önem kazanır. 2.1. Süleymaniye Camisi Bazı tarihçiler tarafından Sinan’ın ustalık eseri olduğu ileri sürülen Selimiye’den de ileride olarak görülen Süleymaniye Camisi ve Külliyesi, Sinan’ın kalfalık eseri olarak da adlandırılır. İstanbul’un önemli topografik oluşumlarından birisi olan Süleymaniye bölgesinde ve topografyanın en üst kotunda yer alır. Topografya ile kurduğu bağlamsal ilişki ile de ayrıca büyük önem taşır. Cami ve külliyeyi oluşturan diğer mimari unsurların topografyanın hareketleri ile benzer davranış biçiminde olmaları; kompleksin yer aldığı nokta itibariyle kent silüetine büyük bir katkı sağlar (Şekil 2) Klasik Osmanlı Mimarisi’nin en önemli örneklerinden biri olan Süleymaniye Cami’si ise mimari kurgu olarak bir tam ve iki yarım kubbenin dikdörtgen bir plan

şemasını örtmesiyle oluşur. Dikdörtgen plan şeması; önünde yer alan dört minareli şadırvan avlusu ile birleşir. Büyük kubbe, dış ölçüleri 70x61 metre olan ana kitlenin ortasında, dört filayağı üstünde yükselir. 26.20 metre çapında, 49.50 metre yüksekliğindeki büyük kubbe kıble ekseni üzerinde iki yarım kubbeyle, yarım kubbelerin etekleri birer ekzedrayla desteklenir ve yan sahınlar beşer küçük kubbeyle örtülerek caminin üst örtü sistemi tamamlanır Süleymaniye camisinin dört minaresi bulunmaktadır. Bunlardan ikisi ana kitlenin şadırvan avlusuyla birleştiği köşelerde, daha kısa olan öteki ikisi avlunun kuzey uçlarında bulunur. Zeminden alem ucuna kadar 76 metre olan uzun minareler üç şerefeli, 56 metre olan ön minareler iki şerefelidir (Kuran, 1986, 1987). Şekil 2 Süleymaniye Camisi

çinilerini kullanmıştır (Necipoğlu, 2005, Necipoğlu, Kafadar, 1985). Süleymaniye Külliyesi, cami, medrese, darüşşifa, darülhadis, çeşme, darülkurra, darüzziyafe, imaret, hamam, tabhane, kütüphane ve dükkânlardan oluşur. 2.2. Kılıç Ali Paşa Camisi Kılıç Ali Paşa Külliyesi İstanbul’da, Tophane bölgesinde deniz kotunda günümüz kentsel dokusu içinde yer alır. Osmanlı Kaptan-ı Derya’sı Ali Reis ya da Uluç Ali olarak bilinen denizci için denize ve top dökümhanelerine yakın olarak inşa edilmiştir. Külliye; cami, medrese, türbe ve hamamdan oluşur. Külliye dikdörtgen bir plan şemasına sahip olup kıble yönünde güney-doğu aksında konumlandırılmıştır. Cami planı ise uzunlamasına ve dikdörtgen biçimli bir kurguya sahiptir. Merkezde yer alan kubbeyi iki yarım kubbe destekler ve dikdörtgen mekanı örter (Şekil 3)

Şekil 3 Kılıç Ali Paşa Camisi (Ediz, 2014)

1550 yılında inşa edilen Süleymaniye Camisi Sinan’ın süsleme konularındaki yaklaşımı açısından önemli bir dönüşüm noktasını da oluşturur. Sinan bu yapısında ilk kez; beyaz, mavi, turkuaz ve domates kırmızısı renklerine sahip İznik

Caminin en dikkat çekici özelliklerinden birisi ise Aya Sofya Kilisesi’nin daha küçük ölçekli bir modelini oluşturmasıdır. Necipoğlu’na göre bu durum Sinan’ın

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 135

işvereninin Aya Sofya’ya hayranlık duyması ile açıklanabilir (Necipoğlu, 2005). Bir tam ve iki yarım kubbe gibi camiyi oluşturan birçok mimari unsur Ayasofya’da da yer almaktadır. İki yapı arasındaki en belirgin fark ise; Ayasofya’da bulunan 4 adet minarenin 1’e Kılıç Ali Paşa Camisi’nde 1’e indirilmesi, Ayasofya’daki tuğla işçiliğin yerini kesme-taş malzemenin alması ve Kılıç Ali Paşa iç mekanının çok daha aydınlık ve taşıyıcı strüktürel yapının daha hafif ve narin mimari unsurlar ile desteklenmesidir.

3. Analiz Yöntemi: Sayısal Fraktal Analiz

Fraktal geometri, doğadaki karmaşık formları analiz etmek, tanımlamak ve modeller geliştirmek için kullanılan bir yaklaşımdır. Fraktaller sadece bilgisayarların yardımıyla oluşturulabilen yüzeyler ve strüktürlere dönüşebilen algoritmalarla üretebilirler. Bu yeni yaklaşım ile bir bulut parçasını, bir mimarın geleneksel geometri ile tasarladığı bir konutu betimlediği

kadar betimlemek mümkün olmaktadır (Mandelbrot, 1982). Bir objenin ya da şeklin fraktal karakteristiği matematiksel bir parametre olan fraktal boyut ile ölçülür. Fraktal boyut, 1 ile 2 arasında değişen çeşitlilikte yer alır. Eğer şeklin fraktal boyutu 1’e yaklaşıyorsa şeklin Euclid’yen sade ve detaysız olduğu; eğer 2’ye yaklaşıyorsa şeklin çok daha karmaşık ve detay zenginliği içerdiği söylenebilir. Kutu sayım yöntemi ile hesaplanan fraktal değer, içinde veri bulunan çizgileri içeren kutuların sayılması ve boş kutularla oranlanması ile belirlenir. Izgara büyüklüğü küçüldükçe içinde çizgiler bulunan kutu sayısı artar. Bir binanın fraktal boyutlarının hesaplanmasıyla, ayrıntıların farklı ölçeklerdeki gelişimi hakkında fikir edinilebilir (Foroutan ve diğ.,1999, Lorenz, 2003, Gözübüyük ve diğ., 2006). Fraktal boyutu ne kadar büyük olursa, ayrıntıların farklı ölçeklerdeki gelişimi de o kadar büyük olur. Doğada ise, ayrıntıların fraktal olma özelliği, hangi ölçekte olursa olsun süreklilik gösterir. Şekil 4 Süleymaniye Camisi, kuzey-batı cephesine ait pencere detayında kutu sayım yönteminin uygulanması (Ediz, Ostwald. 2012)

136 MSTAS 2015

Tarihi binaların mimari görsel özelliklerini binlerce karmaşık çizgi-data yardımı ile analiz eden pek az yöntem vardır. Bu yöntemlerden bir tanesi bir objenin görsel karakteristik unsurlarını belirlemek amaçlı kullanılan fraktal analiz yöntemidir. Bu yöntem iki boyutlu resimsel bir kurgunun fraktal boyutunun hesaplanması ile gerçekleşir (Neal, Russ. 2012; Ostwald, 2013). Bu yöntem objelerin iki boyutlu resimsel yapılarını başlangıç biçiminden sonuçta ele alınan detaya kadar daha da detaylı hale getirerek süreklilik gösteren bir kurgu doğrultusunda çalışır. Temel kurgu, mevcut resimsel yapıdaki görsel özelliklerin her ölçeğe kadar hesaplanmasıyla ölçekler arasındaki sıçrama ya da sürekliliğin gözlenmesinden oluşur. Örneğin mimari kurguya ait bir cephede farklı ölçeklerde olmak üzere; anıtsal ana giriş kapılarından yüzeylerdeki çeşitli plastır ve rölyeflere kadar birçok görsel özellik bulunurken, kullanılan analiz yönteminde söz konusu özelliklerin ortalama dağılımı tüm ölçeklerde ele alınarak hesaplanır (Bovill 1996; Lorenz 2003; Ostwald ve diğerleri. 2008).

Fraktal analiz yöntemi mimari uygulamalar ele alındığında cephe ya da plan ifadeleri kapsamında uygulanmaktadır. Analize başlamadan önce eldeki mevcut resim cephe özelliklerini taşımayan unsurlardan temizlenmelidir. Örneğin; ağaçlar, insanlar, taramalar, gölgeler, araçlar, detayları gizleyen unsurlar hesaplama işlemine başlanmadan sonuç analizi etkileyebileceği için asıl çizimden ayıklanmalıdır. Ayrıca hesaplanması istenen cephenin ya da planın çözünürlüğü de önemlidir. Yüksek çözünürülükteki çizimler daha doğru sonuçlar verirler (Ediz, Ostwald. 2012). Bu çalışmadaki çizimler İstanbul Vakıflar Müdürlüğü’nden elde edilmiş AutoCAD kaynaklı çalışmalardır. Analiz aşamasından önce yukarıda bahsedilen ayıklamalar yapılmıştır. Sonraki aşamada ise çizimin üzerine ızgara kurgunun yerleştirilmesini içerir. Bu noktada hesaplama işlemini yapan yazılım ızgarada yer alan kutucukların içinde yer alan çizgileri-dataları sayar ve her aşamadaki boş kutular ile arasındaki oran üzerinden çalışır. Süreç ızgarayı oluşturan kutuların daha da küçültülerek aynı işlemin tekrarı ile sürdürülür (Ediz, Ostwald, 2012). (Tablo 1)

Tablo 1 Kılıç Ali Paşa Camisi için yapılan fraktal boyut çalışması (Ostwald, Ediz. 2015)

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 137

3.1. Modelin Uygulanması Çalışmada uygulanan yöntem üç ayrı aşamada Sinan’a ait 2 ayrı eserin incelenmesini kapsar. Bu aşamaların ilk adımını eserlere ait formel kurgunun görüldüğü aşama oluşturur. Bu süreçte, öncelikle esere ait detaylar, süslemeler ve malzemeye ait bilgiler temizlenerek ortaya sadece formel yapı çıkarılmıştır. Diğer aşamada ise formel kurgunun bulunduğu çizime süslemeler de eklenerek fraktal boyut

hesaplanmıştır. En son aşamada ise; formel kurgu ve süslemelerin de bulunduğu cephe çizimine malzemelere dair bilgilerde eklenmiştir. Her aşamada fraktal değerler hesaplanarak diğer cephelerle ve diğer eserle karşılaştırılmıştır. Çalışma her eserin 4 farklı cephesi ile eserlere ait çeşitli detaylar üzerinde de sürdürülmüştür (Ediz, Ostwald. 2012, Ostwald, Ediz. 2015) (Şekil 5-6-7) Şekil 5 Kılıç Ali Paşa Camisi, formel kurgu (Ostwald, Ediz. 2015)

Şekil 6 Kılıç Ali Paşa Camisi, formel kurgu ve süsleme (Ostwald, Ediz. 2015)

138 MSTAS 2015

Şekil 7 Kılıç Ali Paşa Camisi, formel kurgu, süsleme ve malzeme derinliği (Ostwald, Ediz. 2015)

4. Sonuçlar

Yapılan çalışma kapsamında elde edilen veriler, Sinan ve mimarlığı ile ilgili çeşitli yorumlar ve çalışmalar yapan Kuban, Necipoğlu ve Erzen gibi mimarlık tarihçilerinin değerlendirmeleri ile karşılaştırıldığında birçok ortak noktanın bulunduğu görülmüştür. Kuban, Necipoğlu ve Erzen Süsleme ve bezeme kavramlarının; Sinan’ın mimarisindeki görsel kompozisyonel yaklaşımının genelinde dikkate

alınmadığına değinirler. Bu söylem kendisini Süleymaniye ve Kılıç Ali Paşa camilerinde de sürdürür. Kuban ve diğer tarihçiler yukarıdaki görüşlerine parallel olarak; aslında Sinan mimarlığını oluşturan temel kurgunun başlıca aktörünün ise; strüktürel yapının ve formun kendisinden kaynaklanan bir estetik kaygının olduğu konusunda da birleşirler (Ediz, Ostwald, 2012) (Şekil 8-9).

Şekil 8 Süleymaniye Camisi, 3 farklı katmanda elde edilen fraktal değerler (Ediz, Ostwald., 2012)

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 139

Şekil 9 Kılıç Ali Paşa Camisi, 3 farklı katmanda elde edilen fraktal değerler (Ostwald, Ediz, 2015)

Yukarıdaki önermeyi test edecek olursak; bu çalışmada elde edilen sayısal verilerle görsel katmanlar arasındaki hierarşik süreklilik (formdan başlayan ve detaylara kadar süren kurgunun varlığı) cepheler kapsamında incelenebilir. Süleymaniye ve Kılıç Ali Paşa camilerine uygulanan sayısal fraktal analiz yöntemi sonucunda elde edilen değerlerin yukarıdaki görüşlere parallellik gösterdiği; aynı zamanda bu görüşlere “malzeme ve doku” gibi faktörlerin de eklenebileceği söylenebilir (Ediz, Ostwald, 2015). Çalışma kapsamında elde edilen sonuçların iki eser bağlamında karşılaştırılması sonrasında; Kılıç Ali Paşa ve Süleymaniye camilerinin malzeme yoğunluğu ve görsel süreklilik açısından oldukça güçlü yapılarda oldukları söylenebilir. Çalışma sonucunda elde edilen başka bir tespite göre ise; Kılıç Ali Paşa camisi cephelerinde irdelenen 3 aşamadaki görsel sürekliliğin Süleymaniye Camisine göre çok daha tutarlı olduğu görülmüştür. 140 MSTAS 2015

Sayısal fraktal analiz çalışmaları henüz bir binayı kesin bir yorumlamaya imkan vermese de binalar hakkında yapılan yorumlara matematiksel katkılar sağlamak açısından ve yorumlara ışık tutmak kapsamında önem taşımaktadır. Bunun ötesinde, çalışmada örnek olarak sürdürülen ve Sinan’ın mesleki kariyerindeki mimari değişimleri sayısal olarak da izlememizi sağlayan daha büyük kapsamlı (örmek eser sayıları arttırılarak) karşılaştırmalı bir kurgu da gerçekleştirilebilir. Yukarıda değinilen özellikler dışında Sinan mimarlığını etkileyen ve oluşturan diğer faktörler arasında; bağlamsal kaygılar, politik zorunluluklar, inşai malzemenin temini gibi kavramların da yer aldıkları bilinmektedir (Ostwald, Ediz, 2015). Teşekkür İstanbul Vakıflar Müdürlüğü’ne üzerinde çalışılan Mimar Sinan Eserleri’nin sayısal ortamda yer alan rölöve çalışmalarını tarafıma iletmelerinden dolayı teşekkürü bir borç bilirim.

KAYNAKLAR

BOVILL, C., 1996. Fractal Geometry in Architecture and Design. Basil: Birkhauser. EDİZ, Ö., OSTWALD, M. J., 2012. The Süleymaniye Mosque: a computational fractal analysis of visual complexity and layering in Sinan’s masterwork, ARQ, Vol:16, no:2, p. 171-182. ERZEN, J.N., 2004. Sinan Ottoman  Architect: An Aesthetic Analysis. Ankara, Middle East Technical University, p. 145. FOROUTAN-POUR, K., P., DUTILLEUL, SMITH, D.L. 1999. Advances in the implementation of the box-counting method of fractal dimension estimation. Applied Mathematics and Computation. 105(2): 195–210. GOODWIN, G., 1971. A History of Ottoman Architecture. London: Thames and Hudson. GÖZÜBÜYÜK, G., ÇAĞDAŞ, G. ,̧ EDİZ, Ö., 2006. Fractal based design model for different architectural languages, The architecture co-laboratory game set and match II: on computer games, advanced geometries, and digital technologies, ed. K. Oosterhuis, and L. Feireiss, 280–287. Rotterdam: Episode Publishers. GUNAY, R., 2009. Sinan: The Architect and His Works. Istanbul: Yapi Endüstri Merkezi Yayınları/ Mimarlik Dizisi. KUBAN, D., 1987. ‘The Style of Sinan’s Domed Structures’, Muqarnas, 4, 72–97. KUBAN, D., 1997. Sinan’s Art and Selimiye. Istanbul, Economic and Social History Foundation. KURAN, A., 1986. Mimar Sinan, Istanbul:

Hürriyet Vakfi Yayinlari, pp. 22–23. KURAN, A., 1987. Sinan: The grand old master of Ottoman architecture, Ada Press Publishers, ISBN 0-941469-00-X (English) LORENZ, W. 2003. Fractals and fractal architecture. Vienna: Vienna University of Technology MANDELBROT, B., 1982. The Fractal Geometry of Nature, New York: W. H. Freeman and Company. NEAL, F.B., RUSS J. C. Russ. 2012. Measuring shape. Boca Raton: CRC Press and Taylor & Francis. NECİPOĞLU, G., 2005. The Age of Sinan: Architectural Culture in the Ottoman Empire, London: Reaktion Books, p. 15. NECİPOĞLU, G, Kafadar, 1985. The Suleymaniye Complex in Istanbul: An Interpretation, Muqarnas, 3, 92–117, p. 106. OSTWALD, M. J., 2013. The fractal analysis of architecture: calibrating the box-counting method using scaling coefficient and grid disposition variables. Environment and Planning B: Planning and Design 40: 644–663. OSTWALD, M. J., EDİZ, Ö., 2015. Measuring form, ornament and materiality in Sinan’s Kılıç Ali Paşa Mosque: an analysis using fractal dimensions, Nexus Network Journal, 17, p.5-22 OSTWALD, M. J., VAUGHAN J., TUCKER C. 2008. Characteristic visual complexity: fractal dimensions in the architecture of Frank Lloyd Wright and Le Corbusier, Nexus VII: architecture and mathematics, ed. Kim Williams, 217–232. Turin: Kim Williams Books.

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 141

142 MSTAS 2015

Oturum 4 Session 4

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 143

Learning From Nature: Parameters, Rules and Relationships Sevil Yazıcı Özyeğin University, Faculty of Architecture and Design www.sevilyazici.com, sevil.yazici@ozyegin.edu.tr

Abstract

All entities in nature exist within a system’s unity. Assessing form with performance requirements in a holistic system by establishing parameters, rules and relationships are critical in natural systems. Nature has the ability to produce the most efficient solutions. In this context, series of academic studies have been undertaken by referencing natural systems. The intent of the proposed method is to learn from natural systems and generate a fundamental base for computational design, which requires algorithmic thinking. The author taught two workshops and one elective course based on physical modeling, digital modeling and parametric modeling, to the groups of students with different knowledge and technical skills at Istanbul Technical University (ITU) and Özyeğin University respectively. As a part of the method, students have chosen one or few of the rules as specified by systems thinking, including holism, goal seeking, inputs and outputs, transformation of inputs to the outputs, hierarchy and differentiation. The workshop on physical modeling was undertaken at ITU in the 2014-2015 spring semester at undergraduate level. The workshop was based on solving multi-parameter design problems by observing natural systems, where material systems were the main driver of the design process. The workshop on digital modeling undertaken at ITU in the 2012-2013 fall semester was a part of a graduate level course. Dynamic facade design proposals based on environmental performance requirements were applied to the existing building blocks. The scope of the undergraduate elective course taught at Özyegin University in the 2014-2015 fall semester, was based on investigating natural systems and processes followed by parametric modeling. As a result, establishing systems in architectural design process by determining parameters, rules and relationships, by considering performance issues would develop problem solving skills of students, as well as algorithmic thinking. Efficient solutions can be produced by the holistic systems reflecting this approach and this would provide significant gains in architectural education. Keywords: Natural systems, performance, algorithmic thinking, architectural education.

144 MSTAS 2015

Doğal Sistemlerden Öğrenmek: Parametre, Kural Ve İlişkiler Sevil Yazıcı Özyeğin Üniversitesi, Mimarlık ve Tasarım Fakültesi www.sevilyazici.com, sevil.yazici@ozyegin.edu.tr

Özet

Doğadaki varlıklar sistem bütünlüğü içinde yer almaktadır. Doğal sistemlerde biçimin, başarım koşullarıyla bütünleşik olarak değerlendirilmesi, parametre, kural ve ilişkilerin belirlenerek sistemlerin oluşturulması kritiktir. Doğa en verimli çözümleri üretme becerisine sahiptir. Bu doğrultuda, doğal sistemler referans verilerek bir dizi akademik çalışma yürütülmüştür. Önerilen yöntemde, doğal sistemlerden öğrenimin sağlanması ve algoritmik düşünce biçimi gerektiren hesaplamalı tasarıma ilişkin altyapının oluşturulması hedeflenmektedir. Yazar tarafından, İstanbul Teknik Üniversitesi (İTÜ) ve Özyeğin Üniversitesi’ nde farklı bilgi birikimi ve teknik becerilere sahip öğrenci gruplarına; fiziksel modelleme, sayısal modelleme ve parametrik modelleme tabanlı iki çalıştay ve bir seçmeli ders yürütülmüştür. Öğrenciler bütünsellik, amaç arama, girdiler ve çıktılar, girdilerin çıktılara dönüşümü, hiyerarşi ve farklılaşma olarak sistemler yaklaşımı çerçevesinde belirlenen kurallardan en az birini ya da birkaçını seçerek tasarımlarını yapmışlardır. İTÜ’ de 2014-2015 bahar yarıyılında lisans düzeyinde yürütülen fiziksel modelleme tabanlı çalıştay kapsamında, doğal sistemlerin incelenmesiyle çok-parametreli tasarım problemleri için, malzeme sistemlerinin tasarım süreçlerinde temel sürücü olduğu yöntem denenmiştir. İTÜ’ de 2012-2013 güz yarıyılında yüksek lisans düzeyindeki bir dersin parçası haline yürütülmüş olan sayısal modelleme tabanlı çalıştay kapsamında, çevresel başarım koşullarına cevap veren, dinamik cephe tasarımı önerileri mevcut yapı bloklarına uygulanmıştır. Özyeğin Üniversitesi’nde 2014-2015 güz yarıyılında yürütülen lisans düzeyindeki seçmeli ders kapsamında ise doğal sistemlerin ve süreçlerin incelenmesiyle parametrik modelleme tabanlı yöntem izlenmiştir. Sonuç olarak, başarım koşulları doğrultusunda parametre, kural ve ilişkilerin belirlenmesiyle oluşturulan mimari tasarım sistemleri, öğrencilerin problem çözme ve algoritmik düşünce becerilerini geliştirmeleri için önemli bir altyapı oluşturmaktadır. İlgili yaklaşımı yansıtan bütünsel sistemlerle verimli çözümlerin üretilmesi olanaklı olup, yaklaşımın mimarlık eğitimi ile bütünleştirilmesi önemli kazanımlar sağlayacaktır. Anahtar Kelimeler: Doğal sistemler, başarım, algoritmik düşünce, mimarlık eğitimi.

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 145

1.Doğal Sistemler

Doğa, sanatçıların, tasarımcıların ve mimarların eski zamanlardan itibaren ilham kaynağı olmuştur. Doğadan ilham almak, çoğunlukla doğal ve mimari biçimler arasında bir analoji kurularak, doğal biçimin taklit edilmesiyle oluşturulmuştur. Mimarlıkta geometrik olarak ortogonal ilişkilerin ve seri üretimin getirdiği tekrara bağlı modülerlik prensibinin baskın olduğu modernizm döneminde, biçim ve malzeme arasındaki ilişkinin koptuğu ve biçimin mimari tasarım sürecinin tümüne dikte edildiği görülmektedir. Prizma ve küp gibi birincil geometrilerin baskın kullanımıyla, malzeme yalnızca kompozisyonu tamamlayan görsel bir öğeye dönüştürülmüştür. Oysa günümüzde, sayısal tasarım araçlarının etkin kullanımıyla, doğanın mimarlıkla yeniden buluştuğu ve biçimin malzemeyle ilişkisinin yeniden kurulduğu gözlemlenmektedir (Abondono, 2013). Sistem birbirine bağlı, aynı zamanda birbiriyle ilişkili olan birimlerden oluşmuş bir bütündür (Skyttner, 1998). Sistem içinde her parça birbiriyle farklı derecelerde ilişkilidir. Doğa-biçim ilişkisinde analojilerin ötesine geçen Gaudi, Otto ve Fuller gibi öncüler başarım (performans) kavramını vurgulamış, denemelerini yaparken biçim ve malzeme arasındaki ilişkiyi, fiziksel modeller aracılığıyla test etmişler ve ilgili modelleri strüktürel eniyileme (optimizasyon) yöntemi olarak kullanmışlardır. Doğa en verimli çözümleri üretirken, sadece 146 MSTAS 2015

ihtiyacı olan enerjiyi kullanır. Doğada bulunan karmaşık yapıdaki, ancak yüksek verimlilikteki sistemleri kendine konu eden bir araştırma alanı olan biyomimesis, tasarım ve üretim süreçlerinde problem çözmede kullanılır. Organizmanın kendi biçimini oluşturma süreci olarak tanımlanan morfonegez, karmaşık düzenlemeler içeren sistemler türetir. Doğal morfonegez kapsamında biçimleme ve malzemeleşme süreçleri birbirinden ayrılamaz. Doğal morfogenezin temel ilkeleri uygulanarak, Hesaplamalı Tasarım (HT) modelleri problem çözmede kullanılabilir (Menges, 2007). HT mimarlıkta alt-disiplin olarak geliştirilmiş olup, mimarlıktaki karmaşık problemleri ileri hesaplama kapasiteleriyle çözmeye çalışır. Hesaplama algoritmik bir mantık içerir. Bu mantık, deterministik olarak rasyonel, kararlı ve sistematize edilmiştir (Çolakoğlu, 2006). Günümüzde, HT araçlarının tasarım sürecinde etkin olarak kullanımıyla malzeme, biçim ve başarım ilişkileri, eniyileme süreçleriyle beraber ele alınabilmektedir. Voronoi SEY yöntemi, malzemenin mekanik özelliklerinin biçim oluşturma sürecine katılmasına olanak tanır (Oxman, 2009). Menges öncülüğündeki Stuttgart’daki HT Enstitüsü’ndeki çalışmalarda biyomimetik tasarım prensiplerinin irdelenmesi, soyutlanması ve üretken kurallarla HT modeline dahil edilmesi üzerine bir dizi çalışma gerçekleştirmektedir (URL-1). Çalışmalarda tasarım, üretilebilirlik ve başarım kavramlarına

yoğunlaşılmaktadır. Biyomimetik prensipler irdelenip soyutlanarak, sisteme üretken kurallarla dahil edilebilmektedir. Bu türde sistemlerde geometrik, strüktürel, malzemeye ilişkin her türlü kısıtlamanın matematiksel olarak tanımlanması gerekmektedir (Schwinn ve diğ, 2012). HT yöntemlerinin tasarım sürecinde kullanımı, sorunları parametre, kural ve ilişkiler doğrultusunda sistem bütünlüğü içerisinde çözmeyi gerektirmektedir. Bu doğrultuda, mimari tasarım sürecinin erken aşamasında kullanılmak üzere Mimarlıkta Malzeme Tabanlı Bütünleşik Hesaplamalı Tasarım Modeli geliştirilmiştir (Yazıcı, 2013).

2. Doğal Sistemlerle Tasarlama

Günümüz mimarlık uygulamalarında, malzemeye ilişkin verilerin ve başarım koşullarının çoğunlukla biçimin oluşumunu takip eden, tasarım sürecinin ilerleyen aşamalarında tasarım sürecine dahil edildiğini söylemek mümkündür. Mimarlık eğitiminde de benzer bir yaklaşımın yansıması gözlemlenmektedir. Mevcut durumda, geleneksel eğitimin bir parçası olarak çoğunlukla sayısal araçların kullanımına yönelik teknik eğitimler verilmektedir. Bunun yanında, mimarlık eğitiminde mimari ürün halihazırda mimari tasarım, malzeme ve yapı bilgisi gibi alanlara ayrılarak, sistemsel bir yaklaşımdan uzak ve birbirinden bağımsız olarak incelemeyi ve araştırmayı sürdürmektedir. Oysa doğal sistemler aracılığıyla, HT mantığı çerçevesinde parametre, kural ve ilişkilerin belirlenmesiyle oluşturulmuş sistemler

mimari tasarımın bütünleşik sistemler olarak incelenmesine olanak tanıyacaktır. Algoritmik düşünce yaklaşımının mimarlık eğitiminde benimsenmesiyle, sorunların sistem bütünlüğü içinde çözümünün olanaklı hale gelmesi ve biçimin başarım kriterleriyle tasarım sürecinin başında değerlendirilmesi olanaklı hale gelecektir. Mimarlık eğitiminde sayısal araçların artan kullanımı, kullanılanların bir araç değil, yöntem olarak algılanmasının ihtiyacının altını çizmektedir. Bu doğrultuda son yıllarda doğal sistemlerin referans verildiği dersler kurgulanmaya başlanmıştır. Vermisso (2011) biyolojiden ilham alan derslere kavramsal bir çerçeve oluşturarak, biyoloji, hesaplama ve üretim gibi ayrı bileşenlerle katılımcı katkılı tasarım deneyleri yapmıştır. Bu bildiride, doğal sistemler referans verilerek bir öğretim yöntemi geliştirilmiş olup, yöntem farklı öğrenci grupları tarafından denenmiştir.

3. Öğretim Yöntemi: Parametre, Kural ve İlişkiler

Modeller sistemlerin temsilidir ve geliştirildikleri takdirde, belirlenen sınır koşulları ile sistem başarımı hakkında sonuçlara varmak mümkündür. Bir modelin temel elemanları, model strüktürünün parçaları olan girdi-çıktı ve parametreler için matematiksel hesaplamalardır (Hensen ve Lamberts, 2011). Bilgisayarda modelleme (gerçek sistemin bilgisayar tabanlı

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 147

temsili) ve benzetim (gerçek sistemin gelecekteki davranışının model kullanılarak tahmin edilmesi, simülasyon), günümüzdeki en kuvvetli ve yaygın kullanılan analiz yöntemlerindendir (Mallory-Hill ve diğ, 2012). Yöntem kapsamında, İTÜ’ de 2012-2013 güz yarıyılında yüksek lisans düzeyinde ve 2014-2015 bahar yarıyılında lisans düzeyinde olmak üzere birer çalıştay düzenlenmiştir. Buna ek olarak Özyeğin Üniversitesi’ nde 2014-2015 güz yarıyılında lisans düzeyinde bir seçmeli ders açılmıştır. Öğrencilerin mimari tasarım konusundaki bilgi düzeyleri ve teknik becerileri farklılaşmaktadır. Farklı öğrenci gruplarına becerilerine göre, fiziksel modelleme, sayısal modelleme ve parametrik modellemenin aracı olarak kullanıldığı öğretim yöntemleri denenmiştir.

• Bütünsellik: Probleme bütünsel bir şekilde yaklaşılmalıdır. • Amaç arama: Sistematik etkileşim bir amaç ya da final durumla sonuçlandırılmalıdır. • Girdiler ve çıktılar: Girdi ve çıktılar sistematik olarak tanımlanmalıdır. • Girdilerin çıktılara dönüşümü: Bu amaç ya da final durumun elde edilmesi sürecini temsil etmektedir. Sistemin süreklilik sağladığı sistem elemanları arasında dereceli ve düzgün bir geçiş sağlanması önemlidir. • Hiyerarşi: Karmaşık sistemler, küçük alt-sistemlerden oluşmaktadır. Hiyerarşi sistem elemanlarının birbirleriyle ilişkisini belirler. • Farklılaşma: Özelleşmiş elemanlar, özelleşmiş işlevlere hizmet etmektedir. Farklı elemanlar farklı amaçlara hizmet edebilirler.

Yapılan çalışmalarda; aşamalı olarak doğal sistemlerin incelenmesi, analiz edilmesi ve bulgularının belirlenen bir tasarım probleminin çözümünde kullanılması yolu uygulanmıştır. Tasarım problemi çözümünde, parametre, kural ve ilişkilerin belirlenerek sistemlerin oluşturulması; biçim, malzeme, strüktür ve başarım unsurlarının bir arada değerlendirmeleri esastır. Bu doğrultuda sistem özelliklerine ait, seçilmiş bazı kurallar öğrencilerle paylaşılmıştır (Yazıcı, 2011). Öğrenciler bu kurallardan en az birini ya da birkaçını seçerek tasarımlarını gerçekleştirmişlerdir. Belirlenen kurallar şöyledir:

3.1 Fiziksel Modelleme: Malzeme Sistemleri Yazar tarafından geliştirilen Bütünleşik Sistem Tasarım Yöntemi (BSTY), doğada gözlemlenen çok-parametreleri tasarım problemlerinin, malzemenin temel sürücü olduğu tasarım süreçlerinde test edilmesidir. Malzemeye dayalı sistemlerde sistem bileşenleri arasındaki parametre, kural ve ilişkiler belirlenmiştir (Yazıcı, 2011). İTÜ Mimarlık Fakültesi’ nde 20142015 Bahar yarıyılında, Mimari Proje ve Anlatım Teknikleri 1‐2 (MİM 111, 112) dersleri kapsamında düzenlenen ve yalnızca bir gün süren çalıştaya 8 birinci sınıf

148 MSTAS 2015

lisans öğrencisi katılmıştır. Grupta, sayısal tasarım araçlarının kullanımının henüz temel seviyede olması ve sürenin kısalığından ötürü fiziksel modele dayalı bir öğretim yöntemi uygulanmıştır.

Çalıştay kapsamında öncelikli olarak biyomimesis kavramı irdelenmiş, tasarım ve üretim süreçlerine ilişkin örnek nitelikteki problem çözümleri paylaşılmıştır (bkz. 3). Sonrasında, öğrencilerin yakın çevrelerine

Şekil 1 Fiziksel modelleme / Çalıştay ürünleri; kar tanesi ve deri dokusunun düzenleme kurallarının çözümlenmesi (İstanbul Teknik Üniversitesi Mimarlık Fakültesi, 2014-2015 Bahar Yarıyılı)

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 149

ve doğaya farklı bir gözle bakmaları, doğayı öğrendiklerinin süzgecinden geçirmeleri ve gördüklerini kurallara bağlı kalarak çözümlemeleri istenmiştir. İncelenenler arasında kar tanesi, nar, kelebek kanadı ve deri dokusu bulunmaktadır. Bir sonraki aşamada, öğrenciler analog çizim araçları ve kağıt, karton, alüminyum levha, oluklu mukavva, asetat, ip, tel vb. gibi farklı türde, dolayısıyla farklı başarım kriterlerine sahip malzemelerle çalışmışlardır. Örneğin, bir öğrenci kar tanesinin karmaşık biçimini soyutlayarak, kurallar çerçevesinde düşeyde büyüyebilen yapısal bir modüle dönüştürürken, diğer bir öğrenci kendi elinin derisinin fotoğrafını büyütmek yoluyla deri dokusu örüntüsünün düzenleme kurallarını belirlemeye çalışmıştır (Şekil 1). 3.2 Sayısal Modelleme: Dinamik Cephe Sistemleri Mimari tasarımın verimlilik özelliği taşıması, farklı başarım koşullarına cevap vermesiyle olanaklıdır. Biyomimetik özelliklerin, mekanik, elektronik ve kimyasal sensörler aracılığıyla başarım koşullarına duyarlı biçimler oluşturmak için kullanıldığı yaklaşımda, statik sistemlerden, kinetik ve duyarlı malzeme düzenlemelerine geçişten bahsedilir. Parça (mikro) ve bütün (makro) arasındaki ilişki, değişim gösteren davranışlar için farklı ölçeklerde yeniden tanımlanmalıdır (Perez, 2006). Yazar tarafından, İTÜ Mimarlık (Tezsiz) Yüksek Lisans Programı, Mimarlıkta Bilgisayar Uygulaması dersi (MTZ 503) kapsamında 150 MSTAS 2015

2012-2013 Sonbahar yarıyılında yürütülen çalıştayda, dinamik bir cephe sistemi üzerinde çalışılmıştır. Ders kapsamında öğrencilerden, İTÜ Maslak Kampüsü’ nde bulunan Elektrik Elektronik Binası’ nın yeniden tasarlanması istenmiştir. Toplam iki hafta süren ve 8 öğrencinin katıldığı çalıştayda ise, mevcut yapı blokları için çevresel başarım koşullarına cevap veren cephe tasarımı önerileri üzerine çalışılmıştır. Çalıştaya yalnızca yüksek lisans düzeyinde öğrenciler katılmış olup, tüm katılımcıların sayısal araçların kullanımına ilişkin becerileri bulunmaktadır. Dolayısıyla ayrıca teknik bir eğitim verilmemiştir. Katılımcıların öncelikli olarak belirlenen kurallar çerçevesinde (bkz. 3) doğal sistemleri, yani doğadaki biçim ve düzenlemeleri incelemeleri ve bu sistemleri kendi filtrelerinden geçirmeleri istenmiştir. Sonrasında bulguların dinamik, çevresel başarım kriterlerine adapte olabilen (şekil değiştirebilen) cephe mekanizmalarında kullanımı istenmiştir. Önerilen dinamik cephe sistemlerinin, üç boyutlu (3B) geometrik modelleme aracığıyla taslakları oluşturulmuştur. Çalışmalarda, çevresel başarım koşullarına cevap veren mekanizmaların, sensörler ve bilgisayarlar aracılığıyla kontrol edilmesi öngörülmüştür. Katılımcılar kuş tüyü, mercan, tesbih böceği, yılan derisi pulları, göz bebeği ve plankton gibi farklı oluşumları incelemiş, kendi süzgeçlerinden geçirerek değerlendirmelerini yapmışlardır. Örneğin, kuş

tüyü morfolojisi incelendiğinde, gövde, tüy ve tüycüklerden oluşan hiyerarşik bir sistemin parçalarına rastlanmaktadır. Bu doğrultuda katılımcı, bu sistemi soyutlayarak yeni bir modül üretmiş, dış iklim koşullarına ve iç hava şartlarına göre şekil değiştirebilen bir cephe sistemi sunmuştur. Sistemin bütünü ve sistem elemanları hiyerarşik olarak kendi eksenlerinde dönerek, güneş ışığını kontrol edebilmektedir. Diğer yandan incelenen yılan derisinde, derinin morfolojik yapısının yanında, canlının hareket mekanizması gözlemlenmiştir. Hareket halindeki canlının pulları arasındaki mesafenin kısalma özelliği, dinamik bir cephe örüntüsüne aktarılmıştır. Sensörler aracılığıyla güneş ışığını algılayan ve hareket eden sistem

elemanları mekana daha fazla ışık girmesini sağlamaktadır. Mercan örneğinde, kısıtlı bir alanda, göreceli olarak oldukça büyük bir yüzey oluşturma söz konusudur. Uygulanan cephe tasarımında, bu özellik soyutlanarak katlamalı panel sistemine dönüştürülmüştür. Sistem elemanları 6, 14 ya da 30 noktadan katlanarak güneş ışığını farklı derecelerde kontrol edebilmektedir. Elemanların yatayda katlanmaları, düşeyde ise kendi eksenlerinde dönerek hareket etmeleri öngörülmüştür. Tesbih böceğinin hacim oluşturma prensibinin cephede uygulandığı yöntemde ise, farklı ölçülerde elemanların kullanımıyla cephe elemanları arasında hiyerarşik bir ilişki kurulmuştur. Tesbih böceğinin morfolojik yapısında olduğu gibi, sistem elemanları

Şekil 2 3B sayısal modelleme / tesbih böceği, mercan, yılan derisi pulları ve kuş tüyü incelemeleri ile ilişkili dinamik cephe çalışmaları (İstanbul Teknik Üniversitesi Mimarlık Fakültesi, 2012-2013 Güz Yarıyılı)

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 151

dilimlerden oluşarak bir kabuğa dönüşmektedir. Açılıp kapanarak güneşi kontrol edebilmesinin yanında, gölgeleme elemanı olarak da kullanılabilmektedir (Şekil. 2) 3.3 Parametrik Modelleme: Süreç Darwin’ in doğal seçilim teorisinde, organizmalar, fikirler ve eserler sürecin ürünleridir. Süreç değişimi ve zaman içindeki gelişimi vurgular. Statik veri kullanan sayısal tasarım yöntemlerinden farklı olan parametrik tasarım araçlarıyla dinamik, gerçek zamanlı ve esnek modeller üretilir (Leach, 2009). Parametrelerin tanıtılması ve yönlendirmesiyle, bir aşamadan diğer aşamaya bir sonuç grubu oluşturarak geçmek mümkün olur. Üretilen her çözüm farklılık ve çeşitlilik sunar (Vermisso, 2011). Parametrik modelleme, girdi-süreç-çıktılarla sistemin algılanmasını sağlayan bir araçtır (Davis ve diğ., 2011). Doğal sistemlerin ifade edilmesinde parametrik tasarım araçlarıyla, sonuç yerine süreç odaklı tasarımdan söz etmek mümkündür. Özyeğin Üniversitesi Mimarlık ve Tasarım Fakültesi’nde 2014-2015 Güz Yarıyılında lisans düzeyinde “Biyomimesis ile Sürdürülebilir Tasarım ve Çevre (MİM 423 A) ” isimli bir seçmeli ders açılmıştır. Derse toplam 19 öğrenci katılmış olup, dersi alan öğrencilerin tasarım bilgileri ve sayısal tasarım araçları konusundaki teknik becerileri farklılaşmaktadır. Çalışma grubunun büyük çoğunluğunun daha önceden katıldıkları çalıştaylar ve almış 152 MSTAS 2015

oldukları Bilgisayar Destekli Tasarım dersleriyle, sayısal tasarım araçları konusunda teknik alt yapıları bulunmaktadır. Ders kapsamındaki teorik altyapının verilmesi sonrasında, öncelikli olarak öğrenciler doğal sistemler hakkında disiplinler arası kaynakların dahil edildiği bir araştırma yapmıştır. Sonrasında ise, mimari tasarım sürecinin ve tasarımın bütüncül olarak deneyimlenmesi doğrultusunda parametrik modelleme kullanılmıştır. Amaçlanan doğal bir biçimin ya da düzenlemenin incelenerek, başarım koşullarının iyileştirilmesi doğrultusunda tasarıma uyarlanmasıdır. Öğrenciler bitki morfolojilerinden, canlı doku ve kristal yapılara dek farklı özellikte incelemeler yapmış, strüktür tasarımı ve cephe tasarımı gibi alanlara yönelik çözümler üretmişlerdir. Bu doğrultuda yapılan çalışmalarda topoloji optimizasyonu, Lindenmayer sistemleri ve Voronoi diyagramları gibi matematiksel modeller incelenmiş ve uygulanmıştır (Şekil 3). Örneğin topoloji optimizasyonu yöntemiyle, katılımcı strüktürel başarımın artırımı yönünde fazla malzemenin geometriden çıkarılması yöntemini uygulamış, parametrik modelleme aracılığıyla bunu aşamalar halinde sunmuştur. Yapılan çalışmalar ve sonuç kümesindeki çeşitlilik, parametrik modellemede sürecin önemini vurgular niteliktedir.

4. Sonuçlar ve İlerde Yapılabilecek Çalışmalar

Doğal sistemler, başarım koşullarına göre oluşan biçimler üretmektedir. Algoritmik

düşüncenin etkin olduğu ve mimari tasarım sürecine uyarlanan öğretim yönteminde, tasarım süreci rasyonel olarak tanımlı bir sisteme dönüştürülür. Sistem elemanlarına ilişkin parametre, kural ve ilişkiler tasarım sürecinin başında ortaya konulmaktadır. Bu duruma ilişkin farkındalığın arttırılarak, kapsamlı akademik çalışmaların mimarlık eğitimi ile bütünleştirilmesi önemlidir. Uygulanan öğretim yönteminde, sistemler düşüncesiyle

örtüşen hesaplamalı tasarıma ve algoritmik düşüncenin geliştirilmesine ilişkin altyapının oluşturulması ve biçimin başarım koşullarıyla beraber değerlendirilmesi hedeflenmektedir. Farklı bilgi birikimi ve becerilere sahip öğrenci gruplarında; fiziksel modelleme, sayısal modelleme ve parametrik modellemenin aracı olarak kullanıldığı öğretim yöntemleri denenmiştir. Sonuç olarak, başarım koşulları doğrultusunda parametre, kural ve ilişkilerin

Şekil 3 Parametrik modelleme: Sürece ilişkin çalışmalar / Hasan Caner Üretmen, strüktür tasarımı; Ege Şimşekalp, cephe ve strüktür tasarımı (Özyeğin Üniversitesi Mimarlık ve Tasarım Fakültesi, 20142015 Güz Dönemi)

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 153

belirlenmesiyle oluşturulan sistemler tarafından verimli çözümler üretilmesi olanaklıdır. Süreçte karşılaşılan en önemli zorluk, çalışmaların zaman kısıtlamasının yanında, doğadaki oluşumları kendine konu eden biyomimesis çalışmalarının disiplinlerarası nitelik taşımasıdır. Biyoloji, ileri matematik, malzeme bilimi ve mekanik gibi alanlarda çalışan uzmanların bilgisine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu alanda yeni bilgi üretmek mimarlar açısından bir probleme dönüşebilmekte, çoğunlukla gözleme dayalı ya da halihazırda yaygın kullanım bulan matematiksel modeller aracığıyla olmaktadır. Bu çalışmanın ilerde disiplinlerarası bir düzlemde kurgulanarak, farklı disiplinlerden kişilerin de katkı sağlayacağı bir işbirliğiyle derinlik kazanması hedeflenmektedir. Teşekkür İTÜ Mimarlık (Tezsiz) Yüksek Lisans Programı, Mimarlıkta Bilgisayar Uygulaması dersi (MTZ 503) kapsamında 2012-2013 Sonbahar yarıyılında yürütülen çalıştay ile İTÜ Mimari Proje ve Anlatım Teknikleri 1‐2 (MİM 111, 112) dersleri kapsamında 2014-2015 Bahar Yarıyılında düzenlenen çalıştayın gerçekleştirilmesini sağlayan Doç. Dr. Yüksel Demir ve Yrd. Doç. Dr. Sema Alaçam’ a teşekkürlerimi sunarım.

154 MSTAS 2015

KAYNAKLAR

ABONDONO, D. 2013. The Return of Nature as an Operative Model: Decoding of Material Properties as Generative Inputs to the Form-Making Process, International Journal of Architectural Computing, Vol. 11, 2, 267- 284. ÇOLAKOĞLU, B. 2006. Explorations in Teaching Design Students to Think and Produce Computationally, Communicating Space(s), 24th eCAADe Conference Proceedings, Volos (Greece) 6-9 September 2006, 826-831. DAVIS, D., FLORA, S. ve BURRY, J. 2011. Designing Responsive Architecture: Mediating Analogue and Digital Modelling in Studio. Circuit Bending, Breaking and Mending: Proceedings of the 16th International Conference on Computer Aided Architectural Design Research in Asia, ed. Christiane Herr, Ning Gu, Stanislav Roudavski, and Marc Schnabel, 155–164. Newcastle, Australia: The University of Newcastle. HENSEN, J. L. M. ve LAMBERTS, R. 2011. Building Performance Simulation for Design and Operation, Spon Press, Abingdon-UK. LEACH, N. 2009, Digital Morphogenesis, Architectural Design, 79(1), 32-37. MALLORY-HILL, S., PREISER, W.F.E. ve WATSON, C. 2012. Enhancing Building Performance, Wiley-Blackwell, Singapore. MENGES, A. 2007. Computational Morphogenesis: Integral Form Generation and Materialization Processes, 3rd Int’l ASCAAD Conference on Em‘body’ing

Virtual Architecture, ASCAAD-07, Alexandria-Egypt, 725-744. OXMAN, N. 2009. Material-based design computation: Tiling behavior. ReForm: Building a Better Tomorrow, Proceedings of the 29th Annual Conference of the Association for Computer Aided Design in Architecture. Chicago, 122 -9. PEREZ, S. R. 2006. PolyForm: Biomimetic Surfaces, Synthetic Landscapes, Proceedings of the 25th Annual Conference of the Association for Computer-Aided Design in Architecture, 471-482. SCHWINN, T., KRIEG, O. D., MENGES, A., MIHAYLOV, B., REICHERT, S. 2012. Machinic Morphospaces: Biomimetic Design Strategies for the Computational Exploration of Robot Constraint Spaces for Wood Fabrication, ACADIA 12: Synthetic Digital Ecologies - Proceedings of the 32nd Annual Conference of the Association for Computer Aided Design in Architecture, San Francisco 18-21 October, 2012, 157168 . SKYTTNER, L. 1998. The Future of Systems Thinking. Systemic Practice and Action Research, 11, 2, p. 193-205. VERMISSO, E. 2011. Cross-disciplinary Prototyping: Pedagogical Frameworks for Integrating Biological Analogies into Design Courses, ACADIA 11: Integration through Computation - Proceedings of the 31st Annual Conference of the Association for Computer Aided Design in Architecture , 13-16 October, 2011, 380389. YAZICI, S. 2011. Computing through

Holistic Systems Design Method: Material Formations Workshop, Dearq Journal of Architecture, Universidad de Los Andes, 09, 90-101. YAZICI, S. 2013. Mimarlıkta Malzeme Tabanlı Bütünleşik Hesaplamalı Tasarım Modeli, Doktora Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi. URL-1 < http://icd.uni-stuttgart.de/?cat=6 >, alındığı tarih 18 Mayıs 2015.

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 155

Interactive Structures In Nature Inspired Design HĂźlya Oral1; Erhan KarakoĂ§2 Istanbul Technical University Graduate School of Science, Engineering and Technology1,2 hulya.orall@gmail.com1; erhankarakocitu@gmail.com2

Abstract

Adapting to change which is embedded in nature has become much more important under the changing conditions of our world. Specifically, the orientation of plant roots according to the water and leaves according to the sun, which is called tropism, ensures the adaptation of plants to the changing environment. Thanks to tropism, the structure of the plant, which consists of the xylem, bends, lengthens or widens as necessary for adaptation. By this means, the structure of the plant, which also consists of the nodes and links between them, ensures the survival of the plant in the extreme conditions. Agent-based systems are used for the modelling of complex network systems like the structure of plants. In such systems, a micro behaviour affects the whole system and invariably results in the interaction of the structure with the environment. In this paper, the interactive character of plants is examined in several projects and searched for architectural potentials. Next, an interactive structure is designed according to the tropism movements of plants. The structure is based on human movements and density as an input following the algorithm flow chart. The inputs affect the nodes of the structure directly and change their coordinates. So, the structural system surpasses the static behaviour and acts in motion. The structure acts as a console or long span beam according to the human density and location of the density and shows some emergent behaviours. The model has future potentials which can answer the micro and macro scaled different architectural needs. Structures are obtained which vary in size and shape thanks to the human interaction of the algorithm. The structures which are obtained can be integrated with the functional needs of any kind of building and used as part of the design process. By designating the less and more densified spaces in a building, the algorithm can generate its structure. Besides, the macro scale adaptation of the algorithm, urban plans, green areas and infrastructures can be designed. In conclusion, nature-inspired interactive structures can be used in different design phases thanks to its potentials and opportunities which serve the designers. Keywords: Biomimetic design, network systems, agent-based design.

156 MSTAS 2015

Doğadan Esinli Tasarımda Etkileşimli Strüktürler Hülya Oral1; Erhan Karakoç2 İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü1,2 hulya.orall@gmail.com1; erhankarakocitu@gmail.com2

Özet

Günümüz dünyasının değişken koşulları altında, doğada halihazırda bulunan değişime uyabilme yeteneği oldukça önemli bir hale gelmiştir. Özellikle bitkilerin kökleriyle suya, yapraklarıyla güneşe doğru yönlenmeleri gibi uyarana bağlı olarak gerçekleşen ve tropizma olarak isimlendirilen bu hareketler çevredeki değişen koşullara bitkinin en iyi şekilde cevap vermesini sağlamaktadır. Bu yönelme hareketleri sayesinde bitkinin odun borularını içeren taşıyıcı sistemi, gerektiğinde eğilip bükülmekte gerektiğinde uzayıp genişlemektedir. Bu sayede bitkinin düğüm noktaları ve arasındaki bağlantılardan oluşan karmaşık strüktürel yapısı, bitkinin değişen koşullarda hayatta kalmasını sağlamaktadır. Bitkilerin taşıyıcı sistemi gibi karmaşık ağ yapılarının modellenmesinde etmen tabanlı sistemler kullanılmakta ve bu sayede uyarana bağlı etkileşimli strüktürler elde edilebilmektedir. Sistem içerisindeki mikro ölçekteki bir davranış sistemin tamamını etkileyerek sistemin çevresiyle beraber sürekli etkileşim halinde olmasını sağlamaktadır. Bu bildiri kapsamında, bitkisel strüktürlerin bu etkileşimli yapıları çeşitli örnekler üzerinden incelenmiş ve mimari anlamdaki potansiyelleri araştırılmıştır. Sonrasında, bitkilerin tropizma hareketlerinden esinlenilerek etkileşimli bir strüktür tasarımı yapılmıştır. Bu strüktür, oluşturulan algoritmanın akış diyagramına bağlı kalarak, girdi olarak insan hareketlerini ve yoğunluğunu temel almaktadır. Bu veriler, strüktürün düğüm noktalarının konumlarını doğrudan etkileyerek strüktürün yapısını değiştirmektedirler. Bu sayede, taşıyıcı sistem sabit ve değişmez bir yapıdan uzaklaşarak kinetik bir yapıya bürünmektedir. Strüktür, insan yoğunluğunun strüktürün hangi noktasında olduğuna bağlı olarak konsol ya da geniş açıklık geçer bir yapıda olabilmekte, bazı beliren biçimler oluşturabilmektedir. Model, mikro ve makro ölçekte farklı mimari ihtiyaçlara cevap veren gelecek potansiyellerine sahiptir. Bildiri kapsamında hazırlanan algoritmanın insan etkileşimli yapısı sayesinde, çeşitli strüktürel yapılar elde edilmiştir. Elde edilen bu strüktürler, herhangi bir fonksiyon ile birleştirilerek tasarım sürecinin bir parçası haline getirilebilecektir. Yapı içerisindeki yoğun/az yoğun hacimler belirlenerek tasarımın geliştirilmesi sürecinde strüktürün yoğunluk verileriyle birlikte tasarlanabilir hale gelmesi mümkün olabilecektir. Modelin makro ölçekte uygulanması sonucunda, kentsel ölçekte oluşturulabilecek çeşitli meydan düzenlemeleri, ulaşım ağları, yeşil alanlar ve kentin nirengi noktaları etkileşimli olarak tasarlanabilecektir. Sonuç olarak; doğadan esinli tasarımda etkileşimli strüktürler içerdiği potansiyeller ve tasarımcıya sağladığı olanaklardan dolayı tasarımın çeşitli aşamalarında kullanılabilecektir. Anahtar kelimeler: Biyomimetik tasarım, ağ sistemleri, etmen tabanlı mimarlık.

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 157

1. Giriş

Günümüz dünyasında ağ sistemleri, karmaşık sistemlerin modellenmesinde kullanılan ve biyoloji, bilgisayar, coğrafya, mühendislik vb. birçok bilim alanında faydalanılan disiplinler arası sistemlerdir. Bir ağ sistemi, soyut bir organizasyon modeli olup, arkadaş listesinden genetik algoritmalara ya da askeri organizasyonlara kadar değişiklik gösteren farklı alanlarda kullanılabilen en genel anlamıyla objeler ya da bilgiler arasındaki ilişkilerin strüktürünü tanımlar (Burke, 2007). Bu ilişki ağları, hem hiyerarşik hem de beliren strüktürel sistemlerin modellenmesinde kullanılmaktadır. Karmaşık malzeme ya da enerji sistemini tanımlayan bir ağ sistemi performansa dayalı parametreler içerir. Bu parametreler esneklik, kendi kendine organize olabilme (self-organization) ve adaptasyon ile ilişkilidir. Öz örgütlenmeli ağlarda, sistem içerisindeki herhangi bir mikro-ölçekteki davranış tüm sistemi etkileyerek değişen çevrede belirli uyaranlara verilen tepkiler çerçevesinde performansa dayalı yapılar oluşturmaktadır. Öz örgütlenmeli bir veri ağında davranışların etmen tabanlı sistemler yardımıyla analiz edilmesi gereklidir. Örneğin, etmen tabanlı sistemlerin doğadaki örneklerinden olan bitkilerde odun boruları içerisinde taşınan su ya da besin molekülleri bu sistemin etmenleridir. Bu etmenler sayesinde bitkilerde hem hiyerarşik olarak suya ve besine tepki veren yeni bağlantı yolları oluşmakta hem de bazen su 158 MSTAS 2015

ve besinin taşınmasını sağlayan beliren yapılar (bağlantı yolu olmayan dış kuvvetlere dayalı) yapılar oluşmaktadır. Yani bitki strüktürel anlamda değişen koşullara uyum sağlamakta bunu yaparken dayanımını kaybetmemektedir. Bu bildiri kapsamında, öncelikle bitkilerin çeşitli uyaranlara bağlı olan yönelimsel hareketleri incelenecektir. Sonrasında, bitkilerdeki bu istemli ya da istemsiz hareketler doğrultusunda tepkimeli strüktürel bir mimari model önerisi yapılacaktır.

2. Bitkilerde Hareket Sistemleri

Bitkiler su ve mineral ihtiyaçlarını topraktan elde ederler. Bitkiler kökleri yardımıyla topraktan su ve mineraller tedarik ederken yaprakları yardımıyla güneş enerjisini oksijen ve besine çevirirler. Bu ihtiyaçlarını giderirken uyaranın yönüne bağlı olan ya da olmayan çeşitli durum değiştirme hareketleri yaparlar. Bu hareketler; nasti hareketleri ve tropizma hareketleri olmak üzere sınıflandırılmaktadır (Bareja, 2013). Nasti hareketleri uyaranın yönüne bağlı olmadığından bu bildiri kapsamında incelenmeyecektir. 2.1 Tropizma Hareketleri Tropizma hareketleri ise nasti hareketlerinin yöne bağlı olarak gerçekleşmesiyle oluşur. Tropizma hareketleri uyaranın geldiği yöne ise pozitif tropizma, tersi yöne ise negatif tropizma olarak sınıflandırılır. Bu hareketler; fototropizma (ışığa bağlı olarak yönelme), geotropizma,

(yerçekimine karşı büyüme), haptotropizma (dokunmaya bağlı yönelme), kemotropizma (kimyasala karşı yönelme), travmatropizma (yaralanmalara karşı yönelme) ve hidrotropizma (suya yönelme) olarak özetlenebilir. Şekil 1 Buğday bitkisinin köklerinin suya yönelimi (Url-1)

Tropizma hareketleri bitkilerin büyüme aşamalarında büyük rol oynamaktadır. Bütün bu yönlü hareketler sayesinde bitki büyüyeceği yönü sezmekte (basınca dayalı bir sezme) ve ona göre yönelmektedir. Örneğin; yaralanan bir yeri olan bitki (travmatropizma) o bölgedeki hücrelerin büyümesini yavaşlatmakta ve büyümek için gerekli olan besini sağlıklı olan bölgelere yönlendirmekte ve bitkinin o yönde büyümesini sağlamaktadır. Bir diğer önemli durum değiştirme hareketine örnek olan hidrotropizma ise suya doğru yönelip bitkiyi kaynağa yakın hale getiren bitkisel harekettir. Bu hareketin sonucunda bitki büyümesi için temel hammadde olan suyu kullanmaktadır. Haptotropizma asma bitkisinde görülen dokunmaya bağlı önemli yönelme örneklerindendir. Haptotropizma sayesinde birbirinden kopuk olmayan büyümeler olmaktadır. Aynı zamanda bitkilerde öngörülen yerlere (asma bağları gibi) sarılmaktadır (Bareja, 2013). Bitkilerdeki bu hareket kabiliyeti etraftaki etmenlerin değişimine göre gerçekleşmektedir. Gerçekleşen bu değişimler ne tam anlamıyla kimyasal ne tam anlamıyla mekaniktir. Böcekkapan bitkisinin

hareketi gibi bazı hareketler dışındaki yönelimler hücre büyümesi ile gerçekleşir. Örneğin; bitki kökleri bir köşeyi dönerek su bulmak için küçük bir noktada hücresel büyüme gerçekleştirerek kökün aksi yönde bükülmesini sağlarlar (Zuk ve Clark, 1970).

Şekil 1’de görüldüğü üzere bitki kökleri uyaran yönüne bağlı hareket ederek pozitif yönelme göstermektedirler. Bitkinin gövdesi ise köklerden farklı olarak, uyarana yani yerçekimine aksi yönde hareket ederek negatif bir yönlenme yapmaktadır.

3. Mimaride Biyomimetik Yaklaşımlar

Bitkilerde gerçekleşen bütün bu hareketleri (yönlü ya da yönsüz) mimari ölçekten şehircilik ölçeğine kadar pek çok tasarım alanında gözlemleyebilmekteyiz. Bu sistemler, etmen tabanlı sistemler olarak isimlendirilmekte ve insanların çevreyle olan ilişkilerini daha iyi anlamak için insan hareketlerini modellemede ve simüle

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 159

etmede kullanılmaktadır. Genel olarak mekânsal örgütlenmenin sağlanması, alt yapı sistemlerinin planlanması, sirkülasyon ve yönlendirme gibi işlevsel yapıların modellenmesinde etmen tabanlı sistemlerden faydalanılmaktadır. Bu sistemlerde her bir etmen birbirleriyle ve çevreleriyle ilişki içerisindedir ve uyaranlara karşı tepkiseldirler. Bu yönleriyle bitkilerin çevresel etmenlere karşı gösterdikleri tropizmik davranışlarla analojik olarak ilişkilendirilebilmektedirler. Etmen tabanlı sistemler, sayısal düzlemde düğüm noktaları ile tariflenen ve belirlenen algoritmalara göre birbiriyle ilişkilenen sistemlerdir. Gerçekte ise bu düğüm noktaları bir kentsel örüntüyü tarifleyen her bir yerleşim yeri ya da bir strüktürün her bir bağlantı noktası olabilmektedirler. İşte, bu kentsel ağ sistemlerine örnek

olarak, Şekil 2’ de gösterilen bitkilerin lifli ve düğüm noktalarından oluşan ağ yapılarından esinlenerek tasarlanmış Sugar Inc’nin “Urban Sprawl Condenser” projesi verilebilir. Model, tek bir düğüm noktası ile başlayıp çeşitli parametrelere bağlı olarak dallanarak sirkülasyon sistemleri ve kamusal düğüm noktaları arasında bağlantılar kurmaktadır. Bu ağ kümeleri birikerek ve organize olarak ağ sistemi boyunca büyümeye ve çoğalmaya devam etmektedirler. Bu kümelenmeler sonucu tanımlanan ilişkiler yardımıyla kentsel bir plan ortaya çıkmaktadır (Url-2). Sonraki aşamada bu düğüm noktaları çeşitli hacimleri tanımlarken bağlantılar aynı bitkilerdeki gibi strüktürel yapıyı oluştururlar. Bu projede düğüm noktaları birer hacim olarak değerlendirilmiştir (Şekil 3). Şekil 2 Çeşitli kentsel ve sirkülasyona dayalı düğüm noktalarının birleştirilmesiyle oluşan örüntü (Url-2)

Ağ sistemlerinin strüktürel anlamda incelenmesine örnek olarak O-S-A’nın “Hylomorpic Projesi” verilebilir. Bu projede, kullanılan algoritma ile çeşitli yinelemeler sonucu belirlenen düğüm noktalarının değişen konumlarına göre oluşmuş 160 MSTAS 2015

birçok strüktür elde edilmiştir. Bunlar daha sonra malzeme ve taşıyıcılık anlamında da incelenerek seçilen belli biçimler uygulamaya geçirilmiştir (Şekil 4).

ve bu düğüm noktaları arasında oluşan bağlantılar ile değişen koşullara adapte olabilmektedir. Bu model sayesinde binanın bitmiş bir strüktür olarak algılanması düşüncesi aşılarak günümüz dünyasının değişken yapısına cevap verebilecek etkileşimli bir strüktür ortaya çıkmaktadır.

Şekil 3 Bitkilerin lifli yapılarından esinlenerek tasarlanmış Sugar Inc.‘ye ait Urban Sprawl Condenser projesi (Url-2)

4.2 Modelin Sistem Tasarımı ve Parametreleri Oluşturulacak strüktürün biçimini ve yönelimini etkileyen girdiler olarak “Processing” programı üzerinde yazılan (Url-4) ve bildiri kapsamında yazarlar tarafından uyarlanan bir kod yardımıyla belirlenen insan hareketleri alınmıştır. Bu strüktürel organizma aynı bitkideki tropizmalar gibi bir yandan yerçekimine bir yandan insan hareketlerine göre gerektiğinde uzamakta gerektiğinde ise daralmaktadır. Bu sayede strüktüre dayalı mekansallaşma sağlanmaktadır.

Şekil 4 O-S-A’nın Hylomorphic Projesi’ndeki çeşitli yinelemeler sonucu oluşan strüktürleri gösteren diyagram (Url-3)

4. Bitkisel Tropizma Hareketlerine Yönelik Model Önerisi

4.1 Modelin Kavramsal Çerçevesi Yukarıda bahsettiğimiz bitkilerdeki uyarana bağlı olarak gerçekleşen yönelim hareketlerinden esinlenerek tasarlanan etmen tabanlı etkileşimli strüktür, girdilerini insan hareketlerinden almaktadır. Bu strüktür, insan yoğunluğunun olduğu konuma ve bu konumda bulunan insan sayısına göre değişebilen düğüm noktaları

Şekil 5’ te gösterildiği üzere Processing’de insan hareketlerinin temsili ve modellenmesi için “Particles” sınıfı, toplanma noktalarının temsili içinse “Attractor” sınıfı kullanılmıştır. Particles sınıfının her bir elemanı Attractor’u takip etmekte öte yandan birbirleriyle etkileşmektedirler. İnsan sayısı Particles sınıfının eleman sayısı ile Attractor konumu ise ekran işaretçisinin konumu ile kontrol edilmektedir. Şekil 6 ’da gösterilen Processing’de simüle edilen bu insan davranışlarının temsili portlar (bağlantı noktası) üzerinden Grasshopper’a aktarılarak strüktürün

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 161

düğüm noktalarını etkileyen girdiler olarak kullanılmış ve buna bağlı olarak yapısal biçimler ortaya çıkarılmıştır.

Şekil 5 Bildiri kapsamında yazılmış olan “Processing” kodunun akış diyagramı

Şekil 6 Processing’de insanların toplanma noktasını (Attractor) ve insan hareketlerini ve yoğunluğunu gösteren (Particles) diyagram

Grasshopper’da ise Şekil 7’ de detaylı olarak aktarılmış işlem adımları uygulanarak başlangıç biçimi olarak belirlenmiş ağ sisteminin etkileşimli olarak değişimi sonucu çeşitli strüktürler elde edilmektedir. Bu strüktürler Processing üzerinden elde edilen X ve Y koordinatlarının birer veri ağacına dönüştürülerek, düğüm noktalarının 162 MSTAS 2015

birbirlerine belirli yarıçap sınırlarına bağlı olarak doğrularla bağlanmaları sonucu oluşmaktadırlar. Grasshopper’daki “Exosykeleton” eklentisi yardımıyla bu elde edilen ağ sistemi belirli bir kalınlığa sahip bir iskelete çevrilmektedir.

Şekil 7 Rhineceros Grasshopper eklentisi üzerinde yazılmış kodun akış diyagramı

Strüktür, insan hareketlerinin yoğunlaştığı noktalarda düğüm noktalarının hareket etmesiyle, strüktürün etkilenen düğüm noktalarına bağlı elemanlarında uyarana bağlı olarak uzama, azaldığı noktalarda ise kısalma gerçekleşmektedir. Şekil 8’ de sistemin başlangıç biçimindeki durumu görülmektedir. Bu durumda, düğüm noktaları düzenliye yakın bir görünümdedirler. Şekil 8 Sistemin başlangıç biçimi

Şekil 9’ da sağda Processing’deki insan hareketleri, solda ise plandaki bu insan yoğunluğu ile perspektif ve görünüşteki

değişimler görülmektedir. Grasshopper’da insan kümelerinin yönelim hareketleri (tropizma) yeşil renk ile ifade edilmiştir. Sistem çalışmaya başladıktan sonra, eğer yoğunluk strüktürün sınır bölgelerinde ise bu noktalardaki strüktürel elemanlar konsol şeklinde çalışma (Şekil 9), eğer orta bölgelerinde ise belirli bir hacmi bu yoğunluğa bağlı olarak boşaltma amacıyla büyük açıklık geçme (Şekil 10) eğilimindedirler. İnsanlar strüktür içerisinde hareket ettikçe birçok biçim ortaya çıkmaktadır. Bu biçimler uzman insan tarafından seçilerek çeşitli fonksiyonlara hizmet edebilecek bir kütlenin ilk aşamalarını oluşturabilecektir. Şekil 11’ de bu kod bağlamında ortaya çıkan farklı karakterde olan ağ yapısındaki taşıyıcı sistemler gösterilmektedir.

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 163

Şekil 9 İnsan hareketinin strüktür sınırında olduğu durum

Şekil 10 İnsan yoğunluğunun strüktürün orta bölgelerinde olduğu durum

5. Sonuçlar

Model, mikro ve makro ölçekte farklı mimari ihtiyaçlara cevap veren gelecek potansiyellerine sahiptir. Bildiri kapsamında hazırlanan algoritmanın insan etkileşimli yapısı sayesinde, çeşitli strüktürel yapılar elde edilmiştir. Elde edilen bu strüktürler, herhangi bir fonksiyon ile birleştirilerek tasarım sürecinin bir parçası haline getirilebilecektir. Yapı içerisindeki yoğun/az yoğun hacimler belirlenerek tasarımın geliştirilmesi sürecinde strüktürün, yoğunlukla birlikte tasarlanabilir hale gelmesi mümkün olabilecektir. Modelin makro ölçekte uygulanması sonucunda kentsel 164 MSTAS 2015

ölçekte oluşturulabilecek çeşitli meydan düzenlemeleri, ulaşım ağları, yeşil alanlar ve kentin nirengi noktaları, etkileşimli olarak tasarlanabilecektir. Sonuç olarak; doğadan esinli tasarımda etkileşimli strüktürler içerdiği potansiyeller ve tasarımcıya sağladığı olanaklardan dolayı tasarımın çeşitli aşamalarında kullanılabilecektir. Ayrıca, bu bildiri kapsamında tasarlanan modelin, gelecek potansiyelleri arasında taşıyıcılık anlamında yapılacak analizlerle bu bağlamda gelişmesi ve malzeme potansiyelleriyle beraber değerlendirilmesi de mümkün olabilecektir.

Şekil 11 İnsan yoğunluğu-strüktür etkileşimi

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 165

KAYNAKLAR

BAREJA, B. J. 2013. Special Terms on Types of Plant Movements. http://www. cropsreview.com/plant-movements.html. BURKE, A. & TİERNEY, T. 2007. Network Practices:New Strategies in Architecture and Design, Princeton Architectural Press, Cambridge, MA, 69-71. ZUK, W. & CLARK, R. H. 1970. Kinetic Architecture. Van Nostrand Reinhold Company, 14. URL-1 <https://www.agric.wa.gov.au/sites/gateway/files/styles/original/public/ Figure%2023_1.jpg?itok=T9ftfZKc > URL-2 <http://www.sugar-inc-architecture.com>, alındığı tarih: 18 Mayıs 2015. URL-3 <http://www.o-s-a.com/portfolio/the-hylomorphic-project/>, alındığı tarih: 18 Mayıs 2015. URL-4 <http://natureofcode.com/book/ preface/#520-attraction-and-repulsion-behaviors>, alındığı tarih: 18 Mayıs 2015.

166 MSTAS 2015

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 167

Evaluation Of The Nature - Inspired Traditional And Computational Design Methods According To The Life Criteria Serbülent Vural1; Güneş Mutlu Avinç2 12 Karadeniz Technical University, Faculty of Architecture 1 svural@ktu.edu.tr; 2gunes.avinc@ktu.edu.tr

Abstract

Nature has been the root of inspiration for architecture with its macrocosm-microcosm thoughts since ancient times. Formations through this process and within traditional design process have developed through the transference of the living environment of herbal, animalistic, humanoid and microscopic organisms to decorative items, facade and structure. However, design method and process inspired by nature have begun to change with the introductione of computational design tools into architecture environment. With changing methods and processes, computational design has been the inspiration to design rather than design by spontaneous formation. This transformation, at the same time, necessitates a deeper and expert relationship of different disciplines such as architecture and biology. The use of biological models in architectural forming can be through direct imitation, inspiration and interpretation. The nature-inspired computational design methods are the methods, through which the essence of nature is tried to be conceived, and not just the natural forms. Genetic codes entered through designation are different; all the generated forms are different from each other because in the nature-inspired computational design environment, designs are made by considering the morphogenetic processes in nature; what the form will be cannot be predicted. In this study, it is aimed to investigate the differences and similarities between traditional and computational design methods whose mutual aims are nature and living creatures in nature. In the first section of the study, we will mention traditional design methods in which the traces of inspiration by nature can be seen as formal analogies; in the second chapter we will discuss the nature-inspired computational design methods and botanic architecture; as well as genetic and evolutionary architecture. In the third chapter, differences and similarities between traditional and computational design methods will be exhibited. This will be done via the concepts of openness, information, layout, reproduction, growth, energy, reaction, homeostasis, evolution, self-organization and restriction that are all located in the terminology of life sciences in Petra Gruber’s book “Biomimetics in architecture”; some samples related to methods within the content will be analyzed comparatively. It is thought that the issue under discussion is important in terms of the effect of developing computational architectural environment on architecture and the analysis and conception of the change of architecture both in terms of process and production; and also will be a source for the ones who will use the nature-inspired design methods. Keywords: Nature-inspired design, nature-inspired traditional design, nature-inspired computational design. 168 MSTAS 2015

Doğadan Esinli Geleneksel Ve Sayısal Tasarım Yöntemlerinin Yaşam Kriterlerine Göre Değerlendirilmesi Serbülent Vural1; Güneş Mutlu Avinç2 12 Karadeniz Teknik Üniversitesi, Mimarlık Fakültesi 1 svural@ktu.edu.tr; 2gunes.avinc@ktu.edu.tr

Özet

Doğa eski çağlardan beri makrokozmos – mikrokozmos düşüncesiyle mimarlığın esin kaynağı olmuştur. Bu süreçte ve geleneksel tasarım yöntemi içerisinde biçimlenişler; bitkisel, hayvansı, insansı, mikroskobik organizmaların yaşam ortamlarının biçimlenişlerinin dekoratif öğeler, cephe, strüktür ve forma aktarılması şeklinde olmaktadır. Ancak doğadan esinli tasarım yöntemi ve süreci sayısal tasarım araçlarının mimarlık ortamına girmesiyle farklılaşmaya başlamıştır. Değişen yöntem ve süreçlerle birlikte artık tasarımı ortaya çıkarmak için esinlenilen biçim olmanın yanında, canlının oluşum sürecini kullanarak tasarımın kendiliğinden biçimlendiği bir hale dönüşmektedir. Bu dönüşüm, aynı zamanda, mimarlık ve biyoloji gibi farklı disiplinlerin daha derin ve uzmanlığa dayanan ilişkilerini de gerektirmektedir. Biyolojik modellerin mimari biçimlenişte kullanılması doğrudan alıntı, taklit, esinlenme ve yorumlama yoluyla olabilmektedir. Doğadan esinli sayısal tasarım yöntemleri, biçimden çok doğanın özünün kavranmaya çalışıldığı yöntemlerdir. Tasarımda sayısal ortamda girilen genetik kodlar farklı olduğu için üretilen formların hepsi birbirinden farklı olmaktadır. Çünkü doğadan esinli sayısal tasarım ortamında doğadaki morfogenetik süreçler dikkate alınarak tasarımlar gerçekleştirilir, formun nasıl olacağı önceden öngörülemez. Bu çalışmada, ortak amaçları doğa ve doğadaki canlılar olan, geleneksel ve sayısal tasarım yöntemleri arasındaki farklılıkların ve benzerliklerin araştırılması amaçlanmaktadır. Çalışmanın ilk bölümünde doğadan esinlenme izleri daha çok biçimsel analojiler olarak görülebilen geleneksel tasarım yöntemlerine, ikinci bölümde doğadan esinli sayısal tasarım yöntemlerine değinilmiş ve çalışma kapsamında sayısal tasarım yöntemlerinden botanik mimarlık, genetik mimarlık ve evrimsel mimarlık ele alınmıştır. Üçüncü bölümde ise Petra Gruber’in “Biomimetics in Architecture” adlı kitabında yaşam bilimlerinin terminolojisi içerisinde yer alan açıklık, bilgi, düzen, üreme, büyüme, enerji, tepkime, homeostazi, evrim, öz-örgütlenme, sınırlama kavramları üzerinden geleneksel ve sayısal tasarım yöntemleri arasındaki farklılıklar ve benzerlikler ortaya konulmuş, kapsam dahilindeki yöntemlere ait bazı örnekler karşılaştırılarak irdelenmiştir. Ele alınan konunun gelişmekte olan sayısal mimarlık ortamının mimarlık üzerindeki etkisi ve mimarlığın hem süreç, hem de ürün bağlamındaki değişiminin irdelenmesi ve anlaşılması açısından önemli olduğu, bu konuda yapılan araştırmalara katkı sağlayacağı ayrıca doğadan esinli tasarım yöntemlerini kullanacaklar için özet bir kaynak olabileceği düşünülmektedir. Anahtar Kelimeler: Doğadan esinli tasarım, doğadan esinli geleneksel tasarım, doğadan esinli sayısal tasarım.

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 169

1. Giriş

Doğadan esinli geleneksel tasarım ve sayısal tasarım arasında, yöntem ve süreçler açısından karşılaştırıldığında farklılıklar bulunduğu gözlenmektedir. Bu farklılıklar, tasarım ortamı, biçimlenişleri, yararlandıkları yöntemler, tasarım araçları gibi başlıklarda açıklanabilmektedir. Selçuk ve Sorguç (2007), mimarlıkta tasarım-üretim sürecinde doğadan esinlenmenin iki şekilde gerçekleştirildiğini ve bunların ilkinin doğal objenin biçiminin alınıp biçimsel kaygılarla ve bir analojiyle yapıya aktarılması, ikincisinin ise yapılaşmada gözlemlenen oluşum biçiminin; deneysel verilerle mimari biçimin dönüştürülmesi olduğunu söylemektedir. Sayısal teknolojilerin gelişmesi beraberinde yalnızca sonuç ürününün değil oluşum süreçlerinin de incelenip değerlendirilmesine imkân tanımıştır. Bu çalışmada, ortak amaçları doğa ve doğadaki canlılar olan, geleneksel tasarım ve sayısal tasarım yöntem ve süreçleri arasındaki farklılıklar ve benzerlikler araştırılmıştır. Ayrıca bu çalışma yaşam kriterleri bağlamında, biçimlendirme sürecinin doğayla olan ilişkisinin değişimini-dönüşümünü incelemektedir. Çalışmanın birinci bölümünde doğadan esinli geleneksel tasarım yöntemine, ikinci bölümde doğadan esinli sayısal tasarım yöntemine değinilmiştir. Üçüncü bölümde ise Petra Gruber’in “Biomimetics in Architecture” adlı kitabında yer alan yaşam bilimlerinin terminolojisi bağlamında bu iki yöntem 170 MSTAS 2015

arasındaki farklılıklar ve benzerlikler ortaya konularak örnekler üzerinden karşılaştırılarak irdelenmiştir.

2. Doğadan Esinli Geleneksel Tasarım Yöntemleri

Doğada gözlemlenen oluşumlar “ölçek, “işlev” ve “oluşum süreçleri” açısından insan yapımı strüktürlerden farklı olmaktadır. Bu farklılığa rağmen malzeme, enerji korunumu, hafifliğin yanında sahip oldukları dayanıklılık ile birçok mimar ve mühendis tarafından esin kaynağı olarak kullanılmıştır. 20.yy’ın ortalarına kadar karşılaşılan örneklerde esinlenme/öğrenme/uyarlama ve/veya uygulama olgusu çoğu zaman formla sınırlı olup, doğadan esinli geleneksel tasarım yöntemi içerisinde genel olarak dekoratif öğeler, cephe ve form tasarımında esin kaynağı olarak kullanılmıştır (Arslan Selçuk vd. 2007). Biyolojik modellerin, mimari biçimlenişte kullanılmasında doğrudan alıntı, taklit, esinlenme ve yorumlama bulunmaktadır. Doğadan esinli biçimlenişler aşağıdaki gibi sınıflandırılmaktadır (Yeler, 2012). • Bitkisel biçimlenişler, • Hayvansı (zoomorfik) biçimlenişler, • İnsansı ( antropomorfik) biçimlenişler, • Mikroskobik biçimlenişler, • Organizmaların yaşam ortamlarının biçimlenişleri

Bitkibiçimcilik / Fitomorfik biçimlenişler en eski dönemlerden itibaren kullanılmış olup en yaygın kullanımı süslemeler olmuştur (Yeler, 2012). Bitkisel motifler, Roma ve Yunan mimarisinde kolon başlarında, Art Nouveau döneminde cephelerde kullanılmış olup 20.yy’ın ikinci yarısına kadar makro ve mikro ölçekte mimaride yer almıştır (Zeytün, 2014). Örneğin Hindistan’ın başkenti Delhi’de 1986 yılında tamamlanmış olan Bahai Tapınağı’nda, Lotus çiçeğinden esinlenilmiştir. Hayvanbiçimcilik / Zoomorfik biçimlenişler olarak adlandırılan zoomorfizm, günümüze kadar farklı alanlarda kullanılmıştır. Hayvanların yapısından esinlenilerek makro ölçekte binalar, köprüler, strüktürler, çatı örtüleri gibi yapılar tasarlanmaktadır. Aynı zamanda Art Nouveau stili yapılarda sık rastlanan hayvan motiflerinin, dekoratif amaçlı sütunlarda, yapı cephelerinde kullanılması çok yaygındır. Calatrava’nın Milwaukee Sanat Müzesi projesi örnek olarak verilebilir (Yeler, 2012; Zeytün, 2014). İnsanbiçimcilik / Antropomorfik Biçimlenişler olarak anlamlandırılan antropomorfizm araba, bina gibi canlı olmayan nesnelere insana ait karakteristik özellikler ve nitelikler yükleyerek tasarımı gerçekleştirmektir. Geçmişten günümüze kadar kadın ve erkek bedeni; cephe, taşıyıcı, plan ve yapı tasarımında etkin bir şekilde kullanılmıştır. Calatrava’nın

antropomorfik mimarisinin en çarpıcı örneklerinden biri İspanya, Valensiya’da bulunan ve “Eye of Wisdom” olarak bilinen L’ Hemisfèric’dir (Yeler,2012). Mikroskobik / Mikromorfik biçimlenişler kullanılarak virüs gibi mikroskobik organizmalardan, hücre ve DNA biçimlenişlerinden esinlenilerek tasarımlar gerçekleştirilmiştir. Hücre benzeri yapı biçimlenişlerine günümüzden bir örnek güneybatı Çin’deki Chengdu’daki Nanobiyomedikal Teknoloji ve Zar Biyolojisi Enstitüsü’dür. Bina dışarıdan bakıldığında hücre biçimlenişinde olmayı ve içinde moleküler biyolojiden esinlenilen çeşitli biçimleri barındırmayı hedeflemektedir. Örneğin, bahçe içinde yer alan havuzlar; bir hücreli organeli olan endozom ve mitokondri şeklindedir. Ayrıca iç avluda yer alan köprüler de, X ve Y kromozomlarına benzemektedir (Yeler, 2012). Organizmaların yaşam ortamlarının biçimlenişlerinde, örümcek ağı strüktür ve örtü tasarımında; termit kuleleri ise çok katlı mimaride esin kaynağı olarak kullanılmıştır. Bunun yanında, kuş yuvasına benzerliği ile dikkat çeken ve takma adıyla “Birds Nest/Kuş Yuvası” olarak bilinen Beijing Olimpiyat Stadı örnek olarak verilebilir (Yeler, 2012).

3. Doğadan Esinli Sayısal Tasarım Yöntemleri

Gelişen doğa bilimleri ve bilgisayar teknolojileri mimarların biyoloji bilimi içerisinde

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 171

yer alan evrim, gelişme, adaptasyon, mutasyon, genetik kod, morfogenetik gibi terimleri mimar – biyolog – yazılım mühendisi işbirliğinde tasarımlarına entegre etmelerinin yolunu açmıştır. Sayısal teknolojilerin kullanıldığı doğadan esinli sayısal tasarım yöntemleri, doğanın katı bir taklidinin ötesinde, doğal büyüme süreçlerini ele alan, bir organizma gibi doğaya uyum sağlayabilen, parametrelerini doğanın kendisinden alan, bu parametreler ışığında mimarın belirlediği genetik bir algoritma ile değişebilen, kendini organize ederek gelişen ve gelecekte uygulanması düşünülen karmaşık mimari biçimlenişler olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu çalışma içerisinde, doğadan esinli sayısal tasarım yöntemlerinden, botanik mimarlık, genetik mimarlık, evrimsel mimarlık ele alınmıştır.

Evrimsel mimarlıkta doğayı birebir taklit söz konusu değildir, doğadaki morfogenetik süreç dikkate alınmaktadır.

Botanik Mimarlık doğadaki bitkilerin büyüme süreçleri dikkate alınarak, özel bilgisayar programları ile yeni mimari biçimlenişlerin üretilmesi üzerinde çalışılan ve Dennis Dollens öncülüğünde ortaya çıkan sayısal tasarım yöntemidir. Dollens’ın tasarımlarında, tohumdan yapraklara kadar pek çok bitkisel öğeye rastlanmaktadır (Dollens, 2009).

Genetik mimarlık, üretken mimarinin etrafında şekillenen kendi içsel mantığını kurmuş morfogenetik bir değerler dizisi ya da bir başka tanımla, genetik oluşum ilkelerini zorlayan, bilimsel bilgiyi somutlaştıran, araştırma ve laboratuar çalışmalarına yönelik bilgi-kuramsal bir yaklaşım olarak tanımlanabilmektedir. Genetik mimarlığa yönelik araştırmalar, dijital ortamda yapay bir DNA yaratıp onun üzerinde yapılan modifikasyonlarla üretebilecek mimarlık nesnesi üzerine olan araştırmalar ve fiziksel ortamda gerçek bir DNA’ya müdahale edilerek şifresi üzerinde yapılan manipülasyonlarla üretilecek organik yapılar üzerine yapılan araştırmalar olmak üzere iki grupta

Evrimsel Mimarlık Frazer’a göre (1995); genetik kodlama, tekrarlama, seçilim ve morfogenez ilkelerinin geçerli olduğu bir yapay yaşam biçimidir ve amacı yapılı çevrede, ortak yaşam davranışını ve metabolik dengeyi, doğadaki gibi sağlayabilmektir. 172 MSTAS 2015

Kolarevic (2003); Evrimsel Mimarlık’ta bağlam oluşturan anahtarın, genetik algoritmalar olduğunu, kuralların, gen çaprazlamaların, mutasyonların genetik algoritma sayesinde uygulandığını ve çeşitli parametrelerin, doğadaki kromozom yapısına benzer şekilde bir dizi yapısında genetik algoritmada yer aldığını söylemiştir. Parametrelerin değeri, türetme sürecinde değişir ve türetilen çeşitli biçimlerin içinden, genetik algoritmada kodlanan uygunluk değerine göre seçim yapılır. Genetik kodlamada önemli olan türetilecek biçim değil, biçim türetme sisteminin mantığının iyi kurgulanmasıdır (Kolarevic, 2003).

toplanabilmektedir (Korur, 2012).

4. Yaşam Bilimleri Terminolojisi

Biyologların moleküllerden küresel boyuta kadar uzanan bir çok farklı düzeyde yapmış oldukları araştırmalar, her düzeydeki biyolojik organizasyonun belirgin özelliklere sahip olduklarını ortaya koymuştur (Campell ve Reece, 2010). Yaşam kriterleri olarak adlandırdığımız canlılık ölçütleri, canlılığı tanımlamakta olup bütün canlılarda olan ortak özelliklerdir (Gruber, 2011).

açısından fiziksel açıklık bunun yanında geçirgen olma özelliğiyle metaforik açıklığı da içermektedir. Mimarlık ilham olarak doğadaki açıklığı örnek alabilir. Örneğin, hücre zarının örnek alınmasıyla istenen tasarımda uyum ve değişim elde edilebilir. Derideki gözeneklerin özellikleri incelenerek, yarı geçirgen ve uyarlanabilir geçirgenlik kavramına ulaşılabilir (Gruber, 2011).

Yaşam kriterlerinin hepsini mimari kategorilerde bulmak mümkün olmamaktadır. Ayrıca mimarlıkta yaşam bilimlerinin ölçümünü yapmak zordur. Petra Gruber, Mimarlık ile analojide bazı yaşam kriterlerinin daha önemli olduğunu ve düzen, büyüme, enerji kullanımı, algılama ve tepki verme, metabolizma ve evrimsel gelişme gibi kriterlerin mimarlığa uygulanmasının mümkün olabileceğini söylemektedir (Gruber,2011). Bu bağlamda yaşam kriterleri aşağıdaki gibi özetlenmiştir:

Bilgi: Bilgi, organizmaların tasarımında temel bir kavramdır. Canlılığın devamlılığı DNA şeklindeki kalıtsal bilgiye dayanır. Biyolojik bilgiler DNA olarak bilinen bu moleküller içerisinde şifrelenmiştir. Bilgi, parçaların ya da süreçlerin en iyi şekilde organize edilip düzenlenmesi için gereklidir (Campell ve Reece, 2010). Mimarlıkta, tasarlamak ve inşa etmek için bilgiye ihtiyaç vardır (Gruber, 2011). Mimari tasarım süreci içerisinde bilgi toplama aşaması, başlangıçta belirlenen problemin çözümü için uygun bilgilerin toplandığı aşamadır. Mimarlıkta da bilgi, süreci organize etmek için gereklidir.

Açıklık: Yaşam bilimleri içerisinde açıklık; çevre ile olan kaynak, enerji ve bilgi değişimini içerir. Canlılık vakum içinde var olamadığı için bir organizma, sürekli olarak çevresi ile etkileşim halinde olup ihtiyaç duyduğu madde ve enerji alışverişini gerçekleştirir. Bilim insanları tarafından bu durum açık sistem olarak adlandırılır (Campell ve Reece, 2010). Mimari anlamda açıklık ise, erişilebilirlik, görünürlük

Düzen: Canlılığın temel özelliği, yüksek düzeydeki düzendir. Örneğin bu düzen, bir yaprağın içindeki karmaşık damarların motiflerinde görülebilir. Çıplak gözle görünmeyen düzeyler içerisinde bile biyolojik bir düzen mevcuttur (Campell ve Reece, 2010). Mimarlıkta ise İşlevsel, şekilsel, pragmatik düzenlemeler tasarımın bütün aşamalarında görülür. Elemanların uygulanabilir ölçüde olması, sirkülasyon

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 173

alanlarının planlanması, estetik olasılıklar, altyapı sistemleri, doluluk boşluklar belli bir düzen içerisinde bir araya gelir. Planlama, fonksiyonel düzen ve yapım birlikte düşünülmelidir (Gruber, 2011). Üreme: Organizmalar kendi benzeri olan bir canlı oluşturmak üzere ürerler. Binalar ise üreyemezler. Kendi kopyasını üretme, biyolojik anlamda teknoloji ile mümkün olmamaktadır (Gruber, 2011). Binaların benzeri kopyalanarak üretilebilir ama bu, biyoloji bilimi içerisindeki üreme kriterine karşılık gelmez. Büyüme: Doğada büyüme; hücre bölünmesine ve farklılaşmasına dayanır. Sadece yumuşak hücreler büyür, bölünür ve yeniden üretebilir. DNA şeklindeki kalıtsal programlar, bir organizmanın ait olduğu türe özgü özellikleri oluşturarak, onun büyüme ve gelişme şeklini yönetir (Campell ve Reece, 2010). Greg Lynn öncülüğünde, 1998 yılında sanal ortamda gerçekleştirilen Embryological House projesinde doğadaki büyüme süreci mimarlığa transfer edilmiştir (Gruber, 2011). Büyümenin metafor olarak kullanılmasına gökdelen örneği verilebilir. Mecazi anlamda projelerin gelişimi büyüme olarak alınabilir. Doğadan esinli geleneksel tasarım içerisinde gerçek anlamda büyüme gerçekleşmemektedir denilebilir. Doğadan esinli sayısal tasarım yönteminde ise bitkilerin büyüme süreçlerini dikkate alan ve sanal ortamda gerçekleşen botanik mimarlık örnek olarak verilebilir. 174 MSTAS 2015

Enerji: Enerji iş yapabilme kapasitesi yani maddeyi yerçekimi ve sürtünme gibi zıt güçlere karşı hareket ettirebilme yeteneğidir. Diğer bir deyişle enerji, bir madde topluluğunu yeniden düzenleme yeteneğidir. Enerji, çeşitli formlarda bulunur ve canlıların iş yapması, enerjiyi bir formdan diğerine dönüştürebilme yeteneklerine dayanır. Fakat iş yapmayan hareketsiz bir nesnenin de enerjisi vardır. (Campell ve Reece, 2010). Bina içerisinde kullanılan enerjiler, malzemeye bağlı enerjiler, kinetik enerji; ışık, sıcaklık, elektrik enerjisi olarak söylenebilir. Werner Sobek tarafından R128 adında 2001 yılında Stutgart’ta üretilen konut projesinde enerji kavramı, tasarımı yönlendirmiştir. Çatıda yer alan fotovoltaik paneller ile elektrik enerjisi üretilmektedir. Konut kendini, çevre şartlarına uyumlu duruma getirmektedir. Konutun enerji sistemi karmaşık bir bilgisayar sistemi ile kontrol edilmektedir. R128 konutu enerji uygulamasında ileri teknolojik bir yaklaşım göstermektedir (Gruber, 2011). Tepki: Hayvanlar, bitkiler ve mikroorganizmalar dâhil olmak üzere tüm canlılar, çevreyi algılamaktadır. Algılama ve tepki, organizmaların ve onların türlerinin, hayatta kalması için hayati önem taşımaktadır. Bu nedenle, bütün canlılar, dış uyaranlara karşı duyarlı olmak ve bunları işlemek için, çevreye uyum sağlamak zorundadır. Çevreye karşı tepki verme kriteri mimarlıkta algılamak, sinyal vermek, düzenlemek ve harekete geçirmek anlamlarına

gelir. Etkin algılama yapılarda teknik donanımlar ile sağlanmıştır. Sensörler; sıcaklık, nem, hava basıncı, rüzgar hızı, ışık şiddeti, ağırlık, hareket ve kimyasalların kullanılabilirliği gibi bilgileri özümsemektedir (Gruber, 2011). Homeostazi: Organizmanın iç ortamı, çevresel değişikliklere rağmen, mekanizmalarını düzenleyerek belirli sınırlar içinde sabit tutulur. Bu düzenleme homeostazi olarak adlandırılır ve karmaşık iç kontrol döngüsü ile karakterize edilir (Gruber, 2011). Homeostazi, gerekli denge koşullarını devam ettirebilmek için kendi iç çevrelerini düzenleyen açık sistemlerin bir özelliğidir (Hensel, 2006). Mimarlık alanında homeostazi, yapıda değişen iç ve dış koşullara bağlı olarak uygun konfor koşullarının sağlanmasıdır (Yeler, 2012). “Towards Homeostatic Architecture: Simulation of the Generative Process of a Termite Mound Construction” adlı tez çalışmasında Linardou (2008), homeostazi özelliğini yapısında barındıran termit yuvasını, sanal ortamda mimari tasarıma aktarmak için araştırmıştır. Linardou (2008), yuvanın karmaşık strüktürü ve geometrisinin kendini düzenleme mekanizmalarının tam olarak modellenmesinin, çeşitli üretken mimari biçimlenişlere yeni bir tasarım yaklaşımı için temel olacağını söylemektedir. Evrim: Evrimsel tasarım süreçlerinin sonucu olan adaptasyon ve farklılaşma,

yapılı çevrenin kalitesini arttırmak için kullanılır. Evrimsel Adaptasyon, organizmalar ve onların çevre ile olan etkileşimi gibi hayat geliştirir. Aynı zamanda şekillendirme sırasında, evrim ve doğal seçilim sonucunda organizmalar, çevreye daha fazla adapte olur. Mimaride binalar, tipolojik olarak evrimleşerek günümüze kadar gelmiştir. Mimari tasarım içerisinde bazı süreç ve gelişim prensiplerinin kullanımı tasarımcıyı tasarım sürecinden ayırmaktadır. Tasarımın gelişimi için tasarımcılar tarafından kural setleri tanımlanmaktadır. Bilgisayar simülasyonları ile gerçekleşen bu yöntem ile ortaya çıkan sonuç ürün tahmin edilememektedir (Gruber, 2011). Greg Lynn tarafından tasarlanan “Embryological House” evrimsel tasarıma örnek olarak verilmektedir. Öz-Örgütlenme: Geniş bir açıdan bakıldığında bütün yaşam, öz-örgütlenmenin ürünüdür (Hensel, 2004). Öz-örgütleme kriteri, herhangi bir dış kontrol ve yönlendirme olmadan bir sistemin iç düzenine ait belirli bir fonksiyonunun gelişmesi için çevreye adapte olma süreci olarak tanımlanmıştır. Mimari yorumlama içerisinde ise öz-örgütlenme, merkezi kontrol olmaksızın, inşa etme, planlama ve bölgesel bağımsız karar vermeyi gerektirir. İnşa etmede, öz-örgütlenme süreci, stratejik bir yol içerisinde henüz kullanılmamıştır, fakat yapının daha ekonomik bir yolla inşa edilmesini sağlayabilir. Öz-örgütlenme, dışarıdan herhangi müdahale olmadan iç ortamdaki şartların durumunun

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 175

korunması olayıdır (Gruber, 2011). Sınırlama: Bütün organizmaların yaşamı belli bir zaman ile sınırlandırılmıştır. Zaman ve mekân mimarlığın varoluşunun sınırlarıdır. İnsan aktiviteleri, ışığın

kullanılması, hava, güneş erişilebilirlik, teknik imkanlar gibi kavramlar da tasarımı sınırlayan etkenlerdir (Gruber, 2011). Mimarlık ve organizmaların yaşam süreçleri karşılaştırması Tablo 1’de verilmiştir. Tablo 1 Organizmaların ve mimarlığın yaşam döngüsünün karşılaştırılması (Gruber, 2011)

5. Örnek Projelerin İrdelenmesi

Çalışmanın bu bölümünde, bilgisayarın sadece araç olmaktan çıkarak, doğadaki sistem ve süreçlerin detaylı bir şekilde deneysel olarak incelendiği ve üretken bir ortam olarak kullanıldığı sayısal tasarım yöntemleri ile elde edilen “molekül kurgulu ev”, “Embriyolojik ev”, “Interactivator” ve “Botanik Mimarlık” örneklerinde 4. bölümde değinilen yaşam kriterlerinin olup olmadığı incelenmiştir. Moleküler kurgulu ev projesi; Mohamad Alkhayer& John M.Johanser tarafından 2200 yılı için tasarlanmıştır. Proje içi özel sıvı kimyasallarla dolu bir tekne içine mimar tarafından tasarlanmış ve moleküler olarak modellenmiş kodun saksının içine ekilen tohum misali yerleştirilmesiyle başlar (Şekil 1). Bu aşamaya kadar proje için belli bilgilerin belli bir düzen 176 MSTAS 2015

içerisinde belli sınırlamalar ile tanımlandığı söylenebilir. Ayrıca bu aşamadan sonra yapı kendini tek başına oluşturarak yaşam kriterlerinden olan öz-örgütlenme ve büyüme gerçekleşir. Sonrasında sırasıyla yapının temelini oluşturacak olan kökler, üst yapı, iç-dış dikey omurga, kafes sistem, dış duvar ve iç duvarlar, platformlar (katlar), açıklıklar, mekanik sistemler dokuz günlük moleküler bölünme sonucunda tamamlanır. Yapı; formunu, bölümlenmelerini, malzemelerini değişen koşullara göre ve kullanıcı gereksinimlerine göre yenileyebilmekte, kullanıcı isteklerine cevap verebilmektedir (Johansen, 2002: 133-134). Moleküler kurgulu ev, kendi kendine yeter. Kamu hizmetlerine bağımlı değildir. Güneş enerjisiyle, ısınma, soğutma, çöplerin geri dönüşümü ve suyun arıtılması sistemlerinin etkinleşmesiyle enerji kriterini sağlar. Ayrıca çevresiyle madde

Şekil 1 - 2 Moleküler Kurgulu Ev 9 günlük değişim (Johansen, 2002) / Altı ana evin kuş bakışı görünüşü (Lynn, 2000)

alışverişi yaptığı için açık sistemdir denilebilir. Tekneler ve damar sistemi, evin gelişimi için çok önemlidir. Sürekliliğin sağlanması amacıyla tamir ve parça değişikliği için gerekli olan ek malzemeleri de içermesi ile dışarıdan gelen etkilere rağmen homeostazi sayesinde iç ortamı sabit tutabilmektedir. Sekizinci günün sonunda oluşan, ışık düzenleyici membran, çevredeki her değişime yanıt vermesiyle tepki kriterini sağlamaktadır. Dokuz günlük moleküler gelişimden sonra eve taşınılır. Ev, kullanıcısının yaşama mekânında, küçük bir çalışma alanı yaratmak için genişleme, ebeveyn odasında yeniden bölümlenme, tekerlekli sandalyeyle ulaşım gibi konularda değişim ihtiyaçlarını algılar ve buna göre şekillenir. Artık yapay, organik, koruyucu bir koza oluşmuştur (Johansen, 2002). Dokuz günlük yapı, tıpkı bir canlı gibi çevreyi algılamakta ve kendini koşula göre ayarlayabilmektedir. Bu projede evrim, üreme gibi yaşam kriterleri bulunmamaktadır. Moleküller kurgulu ev; gelecek yıllarda, kendisini satın alacak kişiler çıkmazsa, kendi kendini yıkacak, gelecek yapılar için geri dönüşümünü sağlayacaktır (Johansen, 2002).

meydana gelebilecek değişim diğer parçaları da etkilemekte olduğu için öz-örgütlenme kriteri mevcuttur. Evlerin değişen arazi ve iklim şartlarını algılayıp ona adapte olmaya çalışması, tepki ve açıklık kriterlerinin karşılığı olarak yorumlanabilir. Fotovoltaik paneller ve başka malzemelerin kullanımıyla ev kendi enerjisini üretebilecek şekilde tasarlanmıştır. Farklı genetik karaktere sahip bir prototip ebeveyn evin mutasyona ve doğal seleksiyona uğramasıyla, faklı bir çok ev türetilmiş olup evrim kriteri kullanılmıştır. Herhangi bir parçadan meydana gelebilecek değişim diğer parçaları da etkilemektedir. Biyolojik anlamda üreme kriteri uygulanmamıştır (Lynn, 2000; Lynn, 2002).

Evrim kriteri kullanılarak üretilen ve sanal ortamda belli bir düzen içerisinde ilerleyen Embriyolojik evler projesinde ise (Şekil 2), bütün sistem birbiriyle bağlantılıdır. Genetik kod projeyi oluşturacak bilgileri içermekte ve büyüme sanal ortamda oluşturulan yapay doğada gerçekleşmektedir. Herhangi bir parçadan

John Frazer tarafından 1995 yılında “Interactivator” olarak adlandırılan projede, sanal ortamın yapay bir doğa olarak kullanılması ile, büyüme, gelişme, mutasyon, çoğalma gibi evrimsel bazı kriterler belli bir düzen içerisinde yapay tohum üzerinde denenmiştir. Sanal ortamda doğanın simülasyonu olan yapay bir ortam oluşturulmuştur. Gelişimi belirleyen ve

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 177

projeye ait bilgileri içeren genetik algoritmalar “yapay tohumlar” içerisine yerleştirilmiştir. Büyüme ve gelişmeden sonra, ortamda yapay bir evrim gerçekleşmiştir. Tohumun içerdiği genetik algoritmalarda yazılmış olan bilgilere göre bir model ortaya çıkmıştır (Korur, 2012). Modelin evrimi, sergilendiği alandaki sıcaklık, nem, ses, duman gibi ortam şartlarından etkilenmektedir (Altunbaş,2009). Çevredeki verileri algılaması tepki ve çevresiyle iletişim halinde olmasını açıklık olarak değerlendirilebilir. Biyolojik üreme, bu projede uygulanmamıştır. Dennis Dollens (2009) botanik mimarlık çalışmaları ile amacının, bitki ve biyolojik organizmaya birebir benzeyen binalar üretmek değil, bitkisel estetik, biyolojik fonksiyon, dijital programlama ve strüktürel performansları bir arada incelemek olduğunu söylemiştir. Projelere ait bilgiler yazılıma kod olarak girilmektedir. Girilen kodlarla sanal ortamda bitkilerin kök, dallanma, yapraklanma gibi oluşum süreçlerini kullanarak büyüme kriteri gerçekleşmektedir. Projelerde değişen sosyal ve çevresel şartlar olduğunda uyarması için tepki kriteri, gün ışığına göre, soğuk olduğunda ısı kaybını önlemek için uygun pozisyonu alarak homeostazi kriteri, fotovoltaik paneller ve pasif rüzgar kontrolleri ile enerji kriteri gerçekleştirilmektedir. İncelenen örneklerde görüldüğü gibi üreme kriteri dışında bir çok kriter, projelerde gerçekleşmektedir. Fakat bu kriterlerin oluşması sanal ortamda mümkün 178 MSTAS 2015

olmaktadır. Bütün kriterlerin yer aldığı bir proje henüz üretilememiştir. Bu nedenle mimarlığın biyolojik anlamda mevcut teknolojik imkanlarla henüz yaşamadığını söyleyebiliriz.

6. Geleneksel ve Sayısal Tasarım Yöntemlerinin Yaşam Kriterlerine Göre Karşılaştırılması

Doğa, geçmişten günümüze kadar birçok alanda olduğu gibi mimarlık alanında da ilk başvurulan kaynak olmaktadır. Biyoloji biliminin gelişmesi ile birlikte, doğa üzerinde yapılan incelemelerin artması, bilgisayar teknolojilerinin gelişmesi, mimaride doğa esinli ürünleri de etkilemiştir. Doğadaki canlıların çevreleriyle olan etkileşimleri, yaşamda kalabilmek için sahip oldukları özellikler en ince ayrıntısına kadar incelenmeye başlanmıştır. Bu özelliklerin mimarlık ortamına aktarılması ve mimarlığın yaşayan bir organizmaya dönüşmesi hız kazanmıştır. Canlıların yaşamlarını devam ettirebilmek için sahip oldukları kriterlerin, doğayla benzer süreçlere sahip olan mimarlık alanında mevcut olup olmadığı doğa esinli geleneksel ve sayısal tasarım yöntemleri üzerinde incelenerek Tablo 2 oluşturulmuştur. Tablo 2’de doğadan esinli geleneksel ve sayısal tasarım yöntemleri yaşam kriterleri üzerinden yorumlanıp, farklılıkları ve benzerlikleri ortaya konulmuştur.

Tablo 2 Doğadan esinli geleneksel ve sayısal tasarım yöntemlerinin yaşam kriterlerine göre yorumlanması

Tablo 2’ de görüldüğü gibi doğadan esinli geleneksel ve sayısal tasarım yöntemleri ile üretilen projelerde ortak yaşam kriterlerinin açıklık, bilgi, düzen, tepki, enerji, homeostazi ve sınırlama olduğu görülmektedir. Büyüme, öz-örgütlenme, evrim kriterleri sayısal yöntemler içerisinde sanal ortamda mümkün olmaktadır. Henüz doğa ortamında gerçekleştirilememiştir. Üreme kriterine her iki yöntemde de rastlanmamıştır.

7. Sonuçlar

Bu çalışma ile doğadan esinli geleneksel tasarım yöntemi ile doğadan esinli sayısal tasarım yöntemi arasındaki farklılıklar ve benzerlikler Petra Gruber’in “Biomimetics

in Architecture” adlı kitabında yer alan yaşam bilimlerinin terminolojisi üzerinden karşılaştırılarak incelenmiştir (Gruber, 2011). Doğadan esinli sayısal tasarım yöntemi ile geleneksel yöntemde olmayan yaşam kriterlerinin birçoğu sağlanmaya başlamıştır. Fakat üretilen tasarımlar sanal ortamda varlıklarını sürdürmekte olup henüz gerçekleştirilememiştir. Doğadan esinli tasarımlarda, organik formlar, yumuşak hatlar gibi biçimsel sınırlamaların dışında daha çok sistem ve süreç esinlenmelerinin ağırlık kazandığı görülmüştür. Artık tasarımlarda, çevrenin bir parçası olmak, sürdürülebilirlik açısından doğaya uyumlu olmak

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 179

amaçlanmaktadır. Canlılarda var olan yaşam kriterlerinin örnek alınarak tasarım problemine canlılardakine benzer çözümlerin arandığı ve ortaya çıkan tasarımların çevresine duyarlı, yaşam kriterlerini bileşenlerinde barındıran mikro ve makro ölçekte gerçekleştirilmesi için çalışmaların her geçen gün arttığı görülmektedir. Sayısal yöntemler kullanılarak oluşturulan doğadan esinli mimari ürünler, sadece bilgisayar ortamında deneyimlenebilmekte olup henüz üretim gerçekleştirilememiş, fikir düzeyinde kalmıştır. Teknolojinin ilerlemesiyle birlikte sanal ortamda yer alan bu projelerin üretiminin gerçekleşebileceği öngörülmektedir. Doğadan esinli sayısal tasarım, biçim esinlenmelerinden/ uyarlanmalarından çok doğanın özünün kavranmaya çalışıldığı bir yöntem olarak karşımıza çıkmaktadır. Artık bilgisayarın sadece araç olmaktan çıkarak, doğadaki sistem ve süreçlerin detaylı bir şekilde deneysel olarak incelendiği üretken bir ortam halini alması ile birlikte esinlenmenin sonuç odaklı olmaktan süreç odaklı olmaya yönlendiği gözlenmiştir.

KAYNAKLAR

ALTUNBAŞ, E. E. 2009. Mimaride Evrimsel Tasarım Sistemleri, Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi. CAMPBELL, N. A. Ve Reece, J. B. 2010. Biyoloji, Ankara, Palme. DOLLENS, D. 2009, Dijital - Botanik Architecture 2, aThrees, Dijital nature, Bioarchitecture, Sites Books Publishing, 180 MSTAS 2015

New Mexico. GRUBER, P. 2011. Biomimetics in Architecture, architecture of life and buildings, NewYork, SpringerWien. HENSEL, M. 2004. Computing SelfOrganization: Environmentally Sensitive Growth Modelling, Architectural Design Magazine, 74, Wiley Publishers, London. HENSEL, M. 2006. (Synthetic) Life Architectures: Ramifications and Potentials of a Literal Biological Paradigm for Architectural Design, Architectural Design, Special Issue: Techniques and Technologies in Morphogenetic Design, 76 (2), 18-25. JOHANSEN, J. M. 2002. NanoArchitecture a New Species of Architecture, New York, Princeton Architectural Press. KOLAREVİC, B. 2003. Architecture in The Digital Age: Design and Manufacture, London, Spon Press. KORUR, Z. N. E. 2012. Genetik Mimarlık Kavramının Günümüz Mimarlık Anlayışları İçindeki Yeri, İTÜ, FBE, Doktora Tezi. LYNN, G. 2000. Embryologic Houses, Domus, 822, 8-14. LYNN, G. 2002. Canlanan Biçim (Çev. N. Togay), Mimarlık ve Sanallık, İstanbul, Boyut, 63-89. LINARDOU, O. 2008. Towards Homeostatic Architecture: Simulation of The Generative Process of a Termite Mound Construction. Masters Thesis, UCL (University College London). SELÇUK, A. S., SORGUÇ, G. A. 2007. Mimarlık Tasarımı Paradigmasında Biomimesis’in Etkisi, Gazi Üniversitesi Müh. Mim. Fak. Dergisi, 22 (2), 451-459.

YELER, M. G. 2012, Mimarlıkta Biyomorfizm, Trakya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi. ZEYTÜN, U. B. 2014, Mimari Tasarımda Biyomorfik Yaklaşımlar, Yakın Doğu Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi.

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 181

A Model For Designing Performance - Based Adaptive Building Envelope Erhan Karakoç1 ; Gülen Çağdaş2 1,2 Istanbul Technical University Graduate School of Science, Engineering and Technology1,2 1 erhankarakocitu@gmail.com ; 2 glcagdas@gmail.com

Abstract

Performance-Based Adaptive Buildings have become much more important in terms of changeable climate parameters. Performance Based Adaptive Building Envelopes, which can change according to environmental factors, enhance the living comfort of the users, ensure sustainability, reduce operation costs and extend the life of the building thanks to the integration of other disciplines with architecture. Architectural design has different methods. Performance-based adaptive architecture is one of these methods. Because the architecture issues are related to lots of variables, it has become necessary to examine these issues with the other disciplines like engineering, natural and social sciences. In this article, it has been evaluated individually with regard to performance-based adaptive architecture and these evaluations are shown via the example analyses. The inputs of the Performance-Based Design are examined and the effects of these inputs upon the Adaptive Building Envelope are explained by evaluating the data which is collected via the algorithm. Adaptive architecture allows the user to live under comfortable and ideal conditions in the building by forming the architecture with environmental factors. In addition to this, adaptive architecture is important with regards to protecting the environment and sustainability. This article is derived from recently developing issues and changes in architectural approaches like the performative and adaptive approaches. By this article, the effects of computational design tools upon the design of the adaptive systems is explained. In the design process of the project which is proposed, the effects of the parametric-based design tools upon the performance-based adaptive systems is explained. The article also clarifies the software programs which are used in building the different systems, morphologies and geometries as well as, the methods and the research in regards to algorithms which provide the control of the performance-based adaptive morphologies within the project. For the method of the proposal, the nature-inspired approach is used. The opening and closing of the stomas which are the pores of the plants are analyzed. These systematical pressure changes which are observed in plants provide the use of a different analogy technique in the application of the model. Thanks to the nature-inspired design approaches, the optimization of the building envelopes according to the sun is ensured and the algorithms which led to the changes in building morphology are created. Keywords: Adaptive buildings, sustainability, nature inspired design, optimization.

182 MSTAS 2015

Performansa Dayalı Adaptif Bina Kabuğu Tasarımı İçin Bir Model Erhan Karakoç1 ; Gülen Çağdaş2 1,2 İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü 1 erhankarakocitu@gmail.com ; 2 glcagdas@gmail.com

Özet

Adaptif Mimarlık çevresel etkenlerin mimariyi etkili bir şekilde biçimlendirerek, bina içerisinde bulunan kullanıcının da konforlu ve ideal şartlar altında yaşam sürdürmesini sağlamaktadır. Bunların yanısıra adaptif mimarlık çevrenin korunması ve sürdürülebilirlik açısından da önemlidir. Yaşadığımız mekanların sürekli olarak değiştiği dünyamızda, çevresel etkenler söz edilen değişimde büyük rol oynamaktadır. İklimsel farklılaşmanın sürekli olarak yaşandığı bölgelerde çevreye adapte olabilen binaların tasarlanması gerekmektedir. Değişen iklimsel tasarım parametrelerinin gözlendiği günümüzde performansa dayalı adaptif binalar giderek önemli hale gelmektedir. Çevresel ekenlere göre değişebilen performansa dayalı adaptif bina kabukları binadaki yaşam konforunu artırmakta, binanın sürdürülebilir olmasını sağlamakta, işletim maliyetlerini azaltmakta ve bina ömrünün uzatılmasında önemli bir çözüm önerisi olarak görülmektedir. Mimarlık konularının pek çok değişkene bağlı olması bu konuların başta bilim, mühendislik ve sosyal alanlar ile birlikte irdelenmesi yaklaşımını ortaya çıkarmıştır. Bildiri kapsamında, performansa dayalı tasarımdaki girdiler incelenmiş ve değerlendirilerek adaptif bina kabuğu tasarlanması üzerindeki etkileri anlatılmıştır. Performatif mimarlık, adaptif mimarlık gibi günümüz teknolojilerinin ve mimari yaklaşımlarının değişimine paralel olarak gelişen konular açıklanmıştır. Hesaplamalı parametrik tasarım araçlarının, adaptif sistemlerin tasarım süreçleri üzerindeki etkileri önerilen proje çalışması aracılığı ile aktarılmıştır. Önerilen projenin tasarım sürecinde parametrik tasarım araçlarının, performansa dayalı adaptif sistem ilişkisi üzerindeki etkileri de incelenmiştir. Farklı sistem, morfoloji ve geometrilerin oluşturulmasına yönelik yazılımlar ve yöntemler ile performansa dayalı adaptif morfolojilerin kontrolünü sağlayan algoritmalar açıklanmıştır. Adaptif kabuk tasarımının farklı mevsimlerde, farklı yüzey şekilleri üzerinde uygulanması sonucu oluşan sonuç ürünler gösterilmiştir. Sonuç ürünün verimli olup olmadığı izlenerek performatif bina kabuğunun ne tür parametrelere göre değişebileceği araştırılmıştır. Model önerisinde doğadan esinli yaklaşımlar kullanılmıştır. Bitki gözenekleri olan stomaların hareketleri incelenmiştir. Stomalardaki sistematik basınç değişimleri modelin geliştirilmesinde farklı bir benzetim tekniğinin uygulanmasına esin kaynağı olmuştur. Bu yaklaşım sayesinde bina kabuğunun ısıl konfor açısından optimizasyonu sağlanmış ve bu yöntem kullanılarak bina kabuğunun morfolojisini değiştiren çeşitli algoritmalar tasarlanmıştır. Modelin oluşturulmasında ve tasarlanan bina kabuğunun hareketinin sağlanmasında izlenen aşamalar akış diyagramı ile anlatılmıştır. Bilgisayar modeli kullanıcı ile etkileşimli olarak geliştirilmiş, kullanıcının parametreleri değiştirerek formu kontrol etmesine olanak sağlanmıştır. Anahtar Kelimeler: Adaptif binalar, sürdürülebilirlik, doğadan esinli tasarım, eniyileme. sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 183

1. Giriş

Cepheler ve bina kabukları için adaptif kavramı ilk olarak 1980’lerin başlarında kullanılmaya başlanmıştır (Wigginton,2002). Performansa dayalı adaptif bina içerideki ve dışarıdaki koşulları değerlendirip ona göre tepki verebilen, kendini değiştirebilen veya binadaki diğer sistemleri aktifleştirebilen binalar olarak tanımlanmaktadır (Atkin,1998). Binaların yaşam süreçlerinde mevcut olan çevresel değişimler cephelerin ve bina kabuklarının da bunlara adapte olabilmesini gerekli kılmaktadır. İklimsel değişimler çevresel etkenlerin en belirleyici ve en çok etkili örnekleri olarak karşımıza çıkmaktadır. Binanın çevreyle uyumlu olması bazı sınırlamalar ve doğal etmenlerle birlikte hareket ederek bina kabuğunun ya da cephelerin doğal çevreye veya sonradan oluşturulan yapay çevresel koşullara adapte olması olarak tanımlanmaktadır (Ghamari, Asefi,2010). Binanın iç ve dış uyumunun sağlanmasında, cephelerin ve bina kabuklarının sistematikleri ve kurguları, binaların yaşam süreçlerinde önemli yer tutmaktadır. Bu bildiride performansa dayalı adaptif bina kabuklarının avantajları, potansiyelleri ve geleceği, karar destek sistemleri; güneşe göre değişebilen ve analiz yapabilen bir model önerisi üzerinden değerlendirilecektir.

2. Performatif Mimarlık

Tam olarak bir tanımı olmamasına karşın, performatif mimarlık hesaplamalı tasarım alanlarının tamamını kapsamaktadır. 184 MSTAS 2015

Performatif mimarlık binanın ne olduğu ile değil, binanın ne yaptığı ile ilgilenmektedir. Performatif mimarlık, tasarımcıya bir etki sonucunda oluşan tepki ile ilgili önerilerde bulunur. Aynı zamanda, performatif mimarlıkta çevresel etkilerle de ilgilenilmektedir. Performatif mimarlıkta yapı tasarımında, hem üretken hem de evrimsel tasarım olanakları kullanılır. İstenildiğinde sadece performans girdilerine göre yeni bir bina tasarlanabileceği gibi istenildiğinde de tasarlanan bir bina, performans verilerine göre yeniden şekillendirilip simülasyon yapılabilir (Oxman, 2008). Performansa dayalı binalarda tasarımın hangi faktöre bağlı olacağı önemlidir. Bu faktörler bir sanatsal performans olabileceği gibi aynı zamanda çevresel bir performans da olabilmektedir. Günümüzde hesaplamalı tasarım yaklaşımları ile ilgili alanlarda, özellikle çevresel performansa dayalı bina tasarımlarında önemli gelişmeler olmuştur. Binanın durağan bir nesne olmasından çok hareketli ve tepki verebilen ve etkenlere göre kendini yeniden değiştirebilen binalar olarak nitelendirilmesi performatif mimarlık anlayışının gelişmesinin bir ürünüdür. Bu anlayış sayesinde binalar çevreyle veya herhangi bir performans ile uyumlu hale getirilebilmekte ve performanslara göre optimizasyonu sağlanabilmektedir. Performatif mimarlık parametrik ilişkisel tasarlama ve etkileşimli tasarlama veya bina optimizasyonu ile form üretme alanlarında

kullanılmaktadır (Oxman, 2008). Parametrik ve ilişkisel modelleme, hesaplamalı tasarım yaklaşımıyla çeşitli parametreler kullanılarak geometrik ve mekansal kurguyu oluştururlar. Bu yönüyle performatif mimarlıkta önemli bir yere sahiptirler. Parametrik bir tasarımda topolojik ilişkiler ve performans girdileri birlikte parametreleri oluşturabilmektedirler (Burry, Murray,1997). Etkileşimli tasarlamada ise, insanın mimari ögeler ile etkileşmesi esasına dayalı olarak tasarımlar yapılabilmektedir. Yeni teknolojilerin kullanımı ile açık uçlu mekan tasarımlarına dayanan ve belirli forma bağlı kalınmadan yapılan tasarımlar, çeşitli performans girdilerini ve topolojik ilişkileri kullanarak şekillenirler (Oxman, 2008). Dinamik olarak tasarlanan yapılar çeşitli strüktür kurgularına olanak vermesi yönüyle beden/mekan gibi farklı kurgulara da izin vermektedirler (Fox, Kemp, 2009). Günüzümüde mimarlığın çeşitli sanatsal performans alanlarıyla iç içe olması ve farklı tasarım disiplinleri ile birlikte çalışmasının, etkileşimli mimarlığın öne çıkmasında önemi büyüktür. Form veya bina optimizasyonu, performansın bina kabuğunu veya sistemlerini değiştirmesi sonucu oluşan ve mimarinin sürdürülebilirliğe olan katkısını artıran, aynı zamanda gerekli konfor koşullarının

sağlanmasına yardımcı olan bir performatif tasarım yöntemidir. Bu yöntem sayesinde bina konfor problemlerine çözüm üretilebilmekte ve binanın çevreye adapte olabilmesi sağlanabilmektedir. Form üretme ve tasarlama, çeşitli performansaların incelenmesi sonucu oluşturulan veriler baz alınarak izlenen bir tasarlama yöntemidir. Bu tasarlama yöntemi ”performansa dayalı üretim” (performance – based generation) olarak adlandırılmaktadır (Oxman, 2008). Form üretimi, çevresel faktörlerin günümüzde çeşitli analiz programlarınının kullanılması sonucunda elde edilen verileri işleyerek, yeni ve etkin bir form üretmesi üzerine kuruludur. Bu üretim varolan bir formun çevreye ya da diğer formlara entegre olmasından daha farklı bir yöntem kullanılarak gerçekleşir (Oxman, 2008). Performansa dayalı tasarımda herhangi bir olgunun ya da performansın analizi veya simülasyonu sonucunda yeniden tasarlanmış ya da tasarlanan nesnenin (bu bir bina kabuğu da olabilir) optimize edildiği sonuç ürünleri mevcuttur (Oxman, 2007). Hesaplamalı tasarım anlayışının mimaride önemli bir yer edindiği günümüz mimarlık dünyasında, performansa dayalı tasarım daha çok belirmeye başlamıştır. Mimari konseptlerin oluşturulmasında performansa dayalı sistemlerin kullanılması, binaların daha konforlu ve çevreyle uyumlu (sürdürülebilir) olmasında önemlidir.

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 185

3. Adaptif Mimarlık

Adaptif cepheler çevresel şartlara uyumlu olarak hareket edebilen mekanik veya elektronik sistemler içeren çeşitli sensörler yardımıyla bina kabuğunda değişimlere ve yeni estetik kurgular oluşturulmasına izin veren cepheler olarak tanımlanmaktadır (Mozer, 1999). 20. yüzyıldan önce inşa edilen bina kabuklarının yeterince dinamik olmayışı ve çevresel etkilere adapte olamayışı bu binalardaki yaşam konforunu düşürmekte ve aynı zamanda binaların ömrünü azaltıp bina işletim maliyetlerini yükseltmektedir (Wigginton, 2002). Günümüzde teknolojinin de gelişmesiyle hareketli cepheler ve bina kabukları tasarlanması, bu tür uyumsuzlukların daha aza indirilmesini sağlamakta ve binanın dinamik olmayışından kaynaklı olarak ortaya çıkan problemlerin çözümünde önemli rol oynamaktadır. 3.1 Adaptif Tasarım ve Doğal Sistemler Mimarlar ve tasarımcılar yenilikçi tasarım arayışları ve bu arayışlara ilişkin problemleri çözmek için sürekli olarak esin kaynakları ararlar. Doğa yüzyıllardır bu esin kaynaklarının en önemlilerinden biri olmuştur. Doğadaki biyolojik formlar analojiler (benzerlik kurma) aracılığıyla tasarımcılara yeni ufuklar açmıştır. Bu çalışma pratiği biyomimikri-doğadan buluş olarak adlandırılır. Biyomimikri temelinde doğayı taklit etmek, doğadan esinlenmek olarak tanımlanıyor olsa da farklı disiplinlerin biyomimikri hakkında yapmış oldukları araştırmalarda daha zengin tanımlamalara 186 MSTAS 2015

rastlanmaktadır. Biyomimikrinin tanımlanmasında farklı yaklaşımlar olduğu kadar mimaride uygulanma biçiminde de yöntem farklılıkları vardır. Günümüzde doğa araştırmalarında kullanılan teknolojinin gelişmesi sayesinde doğayla ilgili mikro ölçekteki ve nano ölçekteki bilgiler hızla keşfedilmekte ve edinilen bu yeni bilgiler ve sistemler hem tasarım hem de malzeme konusunda gelişmelere esin kaynağı olmaktadır. Doğadaki biyolojik formlar, doğal mekanizma veya sistemler analojiler (benzerlik kurma) aracılığıyla yapı morfolojisi ölçeğinden kontrol sistemlerine ve yapı malzemesi ölçeğine kadar geniş alanda tasarımcılara yeni ufuklar açmıştır. Bu çalışma pratiği biyomimikri olarak adlandırılır (Volstad, Boks, 2012). 3.2. Adaptif Mimaride Karar Destek Mekanizmaları Adaptif binalar bütün konfor sağlayıcı sistemlerin (bina kabuğu, havalandırma, güneş kontrolü vb.) birlikte çalışmasını sağlayarak binanın her yönüyle konforlu olması için gereken cephe hareketlerinin yapılmasını sağlamaktadır. Adaptif cephelerdeki sistemleri analiz edersek belirli bir yönetici (hesaplamalı karar destek sistemi) algoritma ile kontrol edildiklerini görebiliriz. Bu sistemler mekanik ve elektronik diğer sistemler ile bağlantılı olarak çalışırlar ve karar destek mekanizmaları tasarım sürecinde verilen kararların

açıklarını kapatırlar. Aynı zamanda tasarım sürecinde mevcut olan çevre şartlarının değişimlerini de bina kabuğuna adapte ederek konforu daha da fazla artırmayı amaçlarlar. Aynı zamanda bu karar destek sistemleri aldıkları kararlarda hiçbir zaman iki konforun birbiriyle çelişmemesini sağlamak üzere yazılmış algoritmalara bağlıdırlar (Mozer1999). Örneğin, hiçbir zaman kışın içerideki hava kalitesinin düşmesine bağlı olarak binada çok büyük bir açıklık oluşturmazlar. Eğer bir açıklık oluşturdularsa diğer sistemlerin oradaki ısıl konforu sağlaması için gereken mekanik veya elektronik değişimi yaparlar. Bu sayede hem hava kalitesini artırıp hem de ısıl konforu sağlayabilirler. 3.3 Adaptif Mimarinin Avantajları Adaptif cepheler mimari açıdan pek çok avantajlar sağlamaktadır. Adaptif cephelerin ve bina kabuklarının kullanıldığı sistemlerde aktif sistemlerin yerine pasif sistemler daha büyük oranda kullanılmaktadır (Ghamari, Asefi, 2010). Çevreye ve değişimlere uyabilen cephe ve bina kabuğu sistemlerinin optimizasyona yönelik olması ve bu optimizasyonun da çeşitli algoritmalarla yapılması kullanıcı ve çevre açısından çeşitli avantajlar sağlamaktadırlar. Kullanıcı açısından avantajları; başta kullanıcıya konfor sağlaması olmak üzere, bina ömrünün uzaması, işletim maliyetlerinin azalması ve yeni estetik kurgulara izin vermesi (farkındalık yaratabilmesi) olarak sıralanabilir. Binanın çevre açısından avantajları ise; hava kirliliğinin

azaltılması, sürdürülebilirliğin (enerji korunumuna bağlı olarak) sağlanmasıdır. Adaptif cephelerin ve bina kabuklarının kullanıldığı binalarda konfor problemlerine yönelik çözümlerin üretilmesi kolaylıkla sağlanabilmektedir. Özellikle cephedeki dinamiklik (hareket edebilme özelliği) binanın çevreye hızlıca adapte olmasını ve kullanıcı ihtiyaçlarına çözümler bulabilmesini sağlamaktadır. Cephenin veya bina kabuğunun dinamik olması binanın kalıcılığı yani ömrü açısından da önemlidir. Cepheleri sayesinde doğadaki değişimlere ayak uydurabilen binalar çevresel değişimlerin etkilerini de tolere edebildikleri için daha kalıcı olabilirler. Aynı zamanda cephenin veya bina kabuğunun esnek ve dinamik oluşu, binanın çevresel etkenler nedeniyle zarar görmesinin de önüne geçebilmektedir. Adaptif cephelerin ve bina kabuklarının kullanıldığı binalarda enerji giderleri ve dolayısıyla da işletme maliyetleri azalmaktadır. Çünkü cepheler ve bina kabukları kendisi için gereken enerjiyi ya dışarıdan sağlamakta ya da daha önce dışarıdan sağlayıp depoladığı enerjiyi kullanmakta ve gereken yerlere bu enerjiyi yönlendirmektedir. Parametrik olarak tasarlanan bazı cephelerde konfor parametrelerinin algoritmalarla hesaplanması ile uygun ortam pasif sistemlerin kullanılması ile enerji ve işletme maliyeti olmadan sağlanabilmektedir.

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 187

Adaptif cephelerin ve bina kabuklarının en önemli özelliklerinden biri de, estetik kurgulara izin veren bir esnekliğe sahip olmasıdır. Binanın dinamik oluşu fark edilirliğini de artırmakta ve aynı zamanda günün farklı zamanlarında ya da yılın farklı mevsimlerinde farklı bir mimari kompozisyon ortaya çıkarabilmektedir (Drozdowski, 2011). Parametrik olarak tasarlanan cephelerde ve bina kabuklarında oluşan değişimler estetik olarak farkındalık yaratmakta ve çeşitli örüntülerin oluşmasını da sağlamaktadır.

Karar destek mekanizmaları adaptif cephelerin verimli olabilmesi için yazılmış olan çeşitli algoritmik sistemler ile mekanik ve ölçüm sistemlerinin bir arada kullanıldığı sistemlerdir. İnsan zekası gibi çalışan ve insan hesaplama kapasitesinin çok daha üzerinde hassaslıkta analizler yapabilen mekanizmalar yapay zekanın günümüzdeki kullanımlarının daha da gelişmesiyle insan konforu için bekleneni daha iyi karşılayabilecektir. Aynı zamanda insanlar için çeşitli estetik kurgular içeren sanatsal çalışmalara bile katkıda bulunabilecekltir.

Adaptif cephelerin ve bina kabuklarının kullanıldığı binalardaki en önemli kavramlardan birisi de sürdürülebilirliktir. Sürdürülebilirlik binanın çevreyle uyumlu olmasının ve pasif sistemleri aktif sistemlere göre daha fazla kullanmasının bir sonucudur. Günümüzdeki önemli mimari parametrelerden biri de cephelerin ve bina kabuklarının çevreye duyarlı olmasıdır.

Malzeme teknolojisinin gelişmesi cephelerin ve bina kabuklarının dinamik olması açısından önemlidir. Günümüzde kullanılan eklemlenebilir ve prefabrik yapı elemanları yapının dinamik olmasına yardımcı olmaktadır. Cephelerin ve bina kabuklarının dinamik olmasına katkıda bulunan malzemelerin daha da çeşitlenmesi ve daha farklı kullanımlara olanak sağlayan yeni malzeme türevlerinin (nano-teknolojinin gelişmesi) üretilmesi dinamik cephelerin kullanılmasında büyük kolaylıklar sağlayacaktır.

3.4 Adaptif Mimarinin Potansiyelleri ve Geleceği Adaptif cephelerin ve bina kabuklarının potansiyel uygulama alanları günümüzdeki gelişmelere paralel olarak artmaktadır. Adaptif cephelerin ve bina kabuklarının potansiyellerinin artmasındaki en önemli etkenler karar destek mekanizmalarının gelişmesi, malzeme teknolojisinin ve tasarıma ve üretime yardımcı olan programların ara yüzlerinin gelişmesi olarak sıralanabilirler. 188 MSTAS 2015

Tasarıma yardımcı programlar günümüzde bilgisayar destekli tasarım ve üretim sistemleri olarak yaygın kullanılan programlar olmasına karşın gelecekte daha çok gelişeceği düşünülen bir alandır. Gelecekte hesaplamalı tasarım sistemleri bina kabuklarının üretiminde kullanılacak olan mimari bileşenleri tasarlayarak cephelerin ve bina kabuklarının yapımında önemli olacaklardır.

4. Performansa Dayalı Adaptif Bina Kabuğu Önerisi

Şekil 1 Bitki stomaları ve suyun hareketleri (solda açık, sağda kapalı konumda) (Url-1)

Şekil 2 Pnömatik sistem ve gaz hareketleri (solda açık, sağda kapalı konumda)

4.1 Modelin Kavramsal Çerçevesi Performansa dayalı bina kabuklarında bina morfolojisi çeşitli girdilere göre değişerek, bina kabuğunda, optimize olan ya da daha efektif hale gelen farklı formlar ortaya çıkarırlar. Bir çevresel etkinin yaratacağı tepki, performansa dayalı tasarımda ilginç estetik kurgular ortaya çıkmasına olanak sağlar. Bu kurgular aynı zamanda performansa dayalı modelde çeşitli durumlarda avantajlar sağlamaktadır. Hesaplamalı tasarımda önemli bir yere sahip olan performansa dayalı tasarımda, çevresel etkiler sonucu oluşan tepkilerin performansa dayalı bina kabuklarına ve bazı morfolojilere dönüşmesi sıklıkla kullanılmaktadır. Modelde, stomaların (bitki gözeneklerinin) güneş karşısındaki hareketlerinin benzetimini yapan kurgudan yararlanılmıştır. Doğa esinli bu kurgu pnömatik sistemlerle tasarlanmıştır. Modelin hareket mekanizmasında pnömatik basıncın oluşturulmasını sağlayan sistemler, stomalardaki su basıncı (turgor) sistemlerinden esinlenerek kurgulanmıştır. Modelde fonksiyon ve topoğrafya özellikleri ihmal edilerek, total bir mekanı örten kabuk tasarlanması amaçlanmıştır. Şekil 1’de görülen bitki stomaları modeldeki pnömatik sistemin kurgulanmasında önemli bir benzetim sistemi olmuştur. Her bir stoma hücresinin güneşin etkisiyle büzülmesi ve şişmesi performansa dayalı adaptif bina

kabuğunu oluşturan modüllerin hareketleriyle benzeştirilmiştir. Şekil 2’de görülen model kapsamında geliştirilen pnömatik modül detayında, bitki stomalarıyla olan benzerlik görülmektedir.

Çevresel girdilerden olan güneş, hem ısıl konfor açısından hem de görsel konfor (ışık dengesi) açısından belirleyici olan en büyük etkendir. Binaların doğaya adapte olabilmesinin ve gerekli konfor koşullarını sağlayabilmesinin temelinde bina kabuklarında güneş kontrol sistemleri önemli yer tutmaktadır. Bildiri kapsamında geliştirilen ve güneşin bina kabuğu üzerindeki

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 189

etkisinin optimize edildiği model, çevreye ve bina kullanıcısına daha az maliyete daha çok konforlu mekanlar sunabilen çevresel girdilere göre performansa dayalı adaptif binalar tasarlanmasına yönelik bir modeldir. Modelin ikinci kısmında ise üretilen formların dereceli şekilde renklendirilerek ısıl analiz sonuçlarının temsil edilmesi amaçlanmıştır. Bu sayede tasarımcı, tasarımı yaparken güneşin bina kabuğu üzerindeki etkisini kontrol edebilecektir. Bu kontrol, pnömatik olarak tasarlanan bu mekanizmayı şişirerek ya da büzerek sağlayacaktır. Günümüzdeki enerji kullanım analizlerine bakıldığında bina kabuklarının bu

kullanımda fazlasıyla katkısı olduğu görülebilmektedir. Bundan dolayı güneşin geliş açısına ve ısıl radyasyon değerlerine göre tasarlanmış adaptif (uyarlanabilen) bina kabukları ile bu sorunun çözümüne yönelik bir başlangıç yapılması amaçlanmıştır. 4.2 Modelin Sistem Tasarımı Modelle üretilen performansa dayalı bina kabukları istenilen yüzeylere uygulanabilmektedir. Üretilen herhangi bir yüzey gridlere ayrılarak modüller onun üzerine yerleşebilmektedir. Güneşin geliş açısına göre değişebilen kabuk modülleri strüktürlerin oluşmasının ardından yüzeyi panellere ayırmakta ve üzerinde birimleri oluşturmaktadır. Şekil 3 Modelin akış diyagramı

190 MSTAS 2015

Modelin akış diyagramında görüldüğü üzere (Şekil 3) modelle üretilen modüllerin bölümlendirme ve gridlere ayırma işleminden sonra “grasshopper tools” yardımı ile modüllerin başlangıç şekline entegrasyonu sağlanmıştır. Sonrasında “Heliotrope ve VB script “kullanılarak bina kabuğu formu güneşe göre optimize edilmeye çalışılmıştır. Bunu yaparken “Earth radiation VB.Script” kullanılmıştır. Güneşe göre optimize olan modüller “Rhinoceros” ve “Grasshopper” kullanılarak Heliotrope’u aktifleştirmekte ve modülün genişliğinin optimizasyonu sağlanmaktadır. Devam eden süreç içerisinde amaçlanana ulaşılamaması durumunda hesaplamanın tekrarlanacağı adım modül genişliği ve yüksekliği optimizasyonudur. Modül yüksekliği güneşin ısıl radyasyonu ile geliş açısına göre değişerek kendini optimize eder. Akış diyagramındaki bu algoritma basamaklarının uygulanması sonrasında değerlendirme algoritmaları uygulanır. Modüllerin analizleri

“Rhinoceros” ve “VB. Script” ile tasarlanan algoritma ile yapılır. Sonuçta ortaya çıkan form değerlendirilerek istenen verime ulaştıysa bütün formun analizi ve verim hesabının dereceli (gradient) olarak renklerle ifadesi yapılır. Bu algoritma basamağında modüllerin yüzey eksiltmesi işlemleri ile modül opaklaştırılması veya malzeme değiştirme gibi işlemler analizlere göre tasarımcı tarafından uygulanır. Bu işlemin sonunda sonuç ürün olarak adlandırılabilen performansa dayalı adaptif bina kabuğu üretilmiş olur. Modelde istenilen verime ulaşılamadıysa, program yeniden modül genişliği optimizasyonu aşamasına döner ve tekrar bir optimizasyon süreci başlatır ve bu süreci optimize edilmiş sonuç ürününe ulaşana kadar tekrarlar. 4.3 Modelin Uygulama Örnekleri Modelde iki farklı adaptif bina kabuğu önerisi geliştirilmiş ve analizleri yapılarak sonuç ürünler gösterilmiştir (Şekil 4-7).

Şekil 4 Öneri 1 kabuk yüzeyi planı (soldan sağa; yüzey, strüktür, tüm katmanlar, hareketli katmanlar)

Şekil 5 Öneri 1 kabuk yüzeyi görünüşü (soldan sağa; yüzey, strüktür, tüm katmanlar, hareketli katmanlar) sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 191

Şekil 6 Öneri 2 kabuk yüzeyi planı (soldan sağa; yüzey, strüktür, tüm katmanlar, hareketli katmanlar) Şekil 7 Öneri 2 kabuk yüzeyi görünüşü (soldan sağa; yüzey, strüktür, tüm katmanlar, hareketli katmanlar)

Performansa dayalı adaptif ve pnömatik bina kabuğu modelinin en önemli özelliklerinden birisi de yılın farklı aylarında güneşin geliş açısını ve ısıl radyasyonunu tahmin edebilmesidir. Bunu yaparken kabuğu dereceli (gradient) renkler ile

boyayarak ısıl analizi diyagram halinde tasarımcıya göstermektedir. Güneşin geliş açısı mevsimsel olarak değiştiğinden dolayı ocak ve haziran yları için gerekli analizler iki öneri yüzey için de yapılmıştır (Şekil 8 ve Şekil 9). Şekil 8 Öneri 1’ e ait bina kabuğunun formu ve güneşin konumu (solda Ocak ve sağda Haziran)

Şekil 9 Öneri 2’ye ait bina kabuğunun formu ve güneşin konumu (solda Ocak ve sağda Haziran)

192 MSTAS 2015

5. Sonuçlar

Bildiri kapsamında performatif mimarlık ve adaptif mimarlık konuları kuramsal çerçevede incelenerek, bu mimarlık konularına dayalı olarak üretilen bir model önerisinin tasarım stratejileri, çalışma prensibi ve uygulama potansiyelleri anlatılmıştır. Performatif ve adaptif mimarlığın girdi olarak insan veya çevreden gelen uyarıları alması ve binanın buna karşı bir tepki vermesine ilişkin konular açıklanmıştır. Bilgi ve iletişim teknolojileriyle birlikte gelişen bu mimarlık yaklaşımları, yine aynı şekilde bu gelişimler göz önünde bulundurulduğunda daha farklı potansiyeller de barındırmaktadır. Performatif ve adaptif mimarlığın sunduğu tasarım yaklaşımlarının barındırdığı potansiyeller yapay zeka teknolojisinin gelişmesi sayesinde artacaktır. Bu teknoloji sayesinde mimari öğeler kendi kendilerini çevreye ve kullanıcıya adapte edebilecektir. Akıllı sistemlerin gelişmesi sayesinde binalar çevresel girdileri alarak kendilerini hava şartlarına ya da güneşteki değişimlere göre optimize edebileceklerdir. Bu sayede kullanıcı konforunu gözeten çevresel olarak sürdürülebilir binalar tasarlanabilecektir. Performatif ve adaptif mimarlığın gelişmesi sayesinde insan-yapı ilişkisi çok farklı boyutlarda tanımlanabilecek, kişisel, sosyal tercihler mimari ürünlere daha sıklıkla yansıtılabilecektir. Aynı zamanda çevresel etkilere de cevap verebilecek fonksiyonel tasarımlar giderek önem kazanacaktır.

Performatif ve adaptif mimarlığın gelişmesi sayesinde, değişim ve belirsizlik üzerine kurulu olan mimari ürünlerde değişen gereksinimlere yanıt verebilecek kurgular oluşturulabilecektir. Mimari ürün insana adapte olurken insanın performans girdilerine ya da insanın diğer gereksinimlerine göre değişebilen mekanlar oluşabilecek; gelecekte total mekan anlayışının öne çıkmasıyla, total kabuk tasarımların içinde gereksinimlere göre mekansal kurgular biçimlenebilecektir. Adaptif mimarlıkta çevresel uyaranlara karşı tepki verebilme ve gerektiğinde kabuğun şeklini değiştirme gibi çeşitli özelliklerin olması optimizasyon açısından önemlidir. Bildiri kapsamında önerilen “Performansa Dayalı Adaptif Bina Kabuğu” tasarımı yapan model ile, bina kabuğunun güneşin herhangi bir zaman ve konumuna göre hesaplama yapılmaktadır. Model sonucunda elde edilen değerlerin optimize edilmesi için algoritması tasarlanan kabuk hareketleri günümüz yazılım dillerine kıyasla daha doğru sonuçlar vermektedir. Geleceğe yönelik olarak, önerilen bu model ile rüzgar, yağış gibi diğer parametrelere tepki vererek farklı kurgular ve optimize edilmiş kabuk yüzeyleri tasarlanması hedeflenmiştir. Sonuç olarak daha yaşanabilir ve sürdürülebilir bir çevre ve daha konforlu mimari ürünler tasarlanması isteniyorsa, günümüz teknolojilerinin gelişimine paralel olarak mimarlık alanında da daha tatmin edici çözümler üretilebilecektir.

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 193

KAYNAKLAR

ATKIN B. 1998. Intelligent Buildings: Applications of IT and Building Automation to HighTechnology Construction Projects, Wiley. BURRY, M. ve MURRAY Z. 1997. Computer Aided Architectural Design Using Parametric Variation and Associative Geometry, in Martens B. Linzer H Voigt A. eds. Challenges of the Future, ECAADE,Vienna, 257-266. DROZDOWSKI, Z. 2011. The Adaptive Building Initiative: The Functional Aesthetic of Adaptivity. Architectural Design, 118-123. FOX M. ve KEMP M. 2009. Interactive Architecture, First edition, New York, Princeton Architectural Press. GHAMARI H. ve ASEFI H. 2010. Toward Sustainability by the Application of Intelligence Building Systems. The Second International Conference on Sustainable Architecture and Urban Development, Amman, Jordan. OXMAN, R. 2007. A Performance-based Model in Digital Design: PER-FORMATIVE DESIGN. AEDM - International Journal of Architecture Engineering Design and Management - Bridging the Gap between Architecture and Engineering Practice, 3, 169 -180. OXMAN R. 2008. Performance based Design: Current Practices and Research. Issues IJAC International Journal of Architectural Computing, 6 (1), 1-17. (Expanded and modified version of prior paper - emphasizing current practices). 194 MSTAS 2015

URL -1 <http://slideplayer.it/slide/568309/>, alındığı tarih: 3 Nisan 2015.

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 195

196 MSTAS 2015

Oturum 5 Session 5

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 197

Discussion Of Evolutionary Approaches By Means of Multi - Criteria Architectural Design Issues Orkan Zeynel G端zelci IKU Department of Interior Architecture and Environmental Design o.guzelci@iku.edu.tr

Abstract

Today, design problems are solved by considering multiple design criteria. Therefore, the architectural design problems are defined as complex. Parallel processes are operated in multicriteria architectural design problems. With dynamic processes, generative design is a new method to solve complex design problems. The evolutionary approaches as a generative system aimed to deal with nonlinear and complex design problems. The reason for using evolutionary methods in design is the occurrence of similar processes in nature. This study explores the influences of evolutionary approaches in terms of multicriteria design problems. In this context, the relationship between the evolution of nature and evolutionary design approaches is described. Subsequently, three projects that use evolutionary approaches as methods are examined. The primary selection factor for the sample projects is to have multiple criterias on design problem and evolution process. The main purpose of the studied projects, evolution processes and final products are explained. The relationship between criterias is examined based on obtained results from projects. In conclusion, the effects of evolutionary approaches are discussed based on multicriteria design problems. Keywords: Evolutionary approaches, evolutionary design, generative design.

198 MSTAS 2015

Evrimsel Yaklaşımların, Çok Kriterli Mimari Tasarım Problemleri Üzerinden Tartışılması Orkan Zeynel Güzelci İKÜ İç Mimarlık ve Çevre Tasarımı Bölümü o.guzelci@iku.edu.tr

Özet

Günümüzde mimari tasarım problemlerine birden çok kriteri ele alarak çözümler üretilmektedir. Bu nedenle mimari tasarım problemleri karmaşık olarak nitelendirilmektedir. Çok kriterli mimari tasarım problemlerinde birbirine paralel süreçler işlemektedir. Üretken sistemler dinamik süreçleriyle karmaşık tasarım problemlerini çözümlemek için yeni bir yöntem sunmaktadır. Evrimsel yaklaşımlar, doğrusal olmayan ve karmaşık tasarım problemlerinin çözümünü hedefleyen üretken sistem olarak sınıflandırılmıştır. Evrimsel yaklaşımların tasarımda kullanılmasının nedeni doğada da benzer süreçlerin görülmesidir. Çalışma, evrimsel yaklaşımların çok kriterli mimari tasarım problemleri üzerindeki etkilerini araştırmaktadır. Bu bağlamda ilk olarak doğanın evrimi ve evrimsel tasarım yaklaşımları arasındaki ilişki açıklanmaktadır. Araştırma aşamasında evrimsel yaklaşımların yöntem olarak kullanıldığı üç örnek proje incelenmiştir. Projelerin seçimindeki ana etmen, projelerin tasarım sürecinde birden çok kritere göre evrilmesidir. Araştırma kapsamında seçilen projelerin amaçları, evrimsel süreçleri ve elde edilen sonuç ürünler anlatılmıştır. Örneklerden elde edilen sonuçlar üzerinden kriterlerin birbiriyle olan ilişkileri irdelenmiştir. Sonuç bölümünde evrimsel yaklaşımların çok kriterli tasarım problemlerinin çözümündeki etkileri tartışılmıştır. Anahtar Kelimeler: Evrimsel yaklaşımlar, evrimsel tasarım, üretken sistemler.

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 199

1. Giriş

Mimari tasarım problemleri günümüzde çok bileşenli ve parametreli halde karşımıza çıkmaktadır. Mimari tasarım ayrıca karmaşık ve doğrusal olmayan süreçlerin ilişkilerini barındırmaktadır. Var olan tasarım yöntemleri bu bağlamda tasarım problemlerinin çözümünde yetersiz kalmaktadır. Üretken sistem yöntemi, dinamik süreç ve çıktılarıyla hem tasarım süreçlerinin kavramsallaştırması hem de tasarımlar üzerine çalışma konusunda yeni bir yöntem sunmaktadır. Güncel tasarım pratiğiyle üretken sistemler çeşitli yollarla ilişkilenmektedir. Üretken sistemlerin tasarım problemlerine entegrasyonu diğer metotlarla ulaşılması mümkün olmayan yenilikçi tasarım alternatifleri geliştirmeyi desteklemektedir. Yenilikçi tasarım yaklaşımları, tasarım süreciyle etkileşime geçerek yeni ortamlar, bileşenler ve bileşen özellikleri yaratmaya yönelmiştir. McCormack, Dorin ve Innocent (2004) üretken tasarım sistemlerini 3 başlık altında sınıflandırmıştır. Bu sistemler; • Kendi Kendine Organize Olabilen Sistemler, • Evrimsel Sistemler, • Üretken Gramerlerdir. Kendi kendine organize olabilen sistemlerde çok sayıda ve otonom bileşenin bir araya gelerek büyük ölçekli sonuçlar doğurmaktadır. Bileşenler birbirleriyle ilişki 200 MSTAS 2015

kurarak kolektif olarak problemleri çözmeye çalışırlar. Evrimsel sistemler, doğal seleksiyonu bilgisayar ortamında simüle etmektedir. Tasarımcı tarafından belirlenen uygunluk fonksiyonuna göre tasarımlar bilgisayar ortamında evrilmektedir. Parametrik modelin tarifi çeşitliliğe izin verecek ve tasarım problemine cevap üretebilecek biçimde yapılmalıdır. Üretken gramerlerde tasarlanacak ürünün tarifini bir dizi halindeki karakterlerle yapmaktadır. Dizideki karakterler yanı sıra üretim kuralları da tasarlanmalıdır. Bu kurallar karakterlerin nasıl ve neye dönüştükleri tanımlamaktadır (McCormack ve diğ, 2004). Bu çalışmada yapılan sınıflandırmaya göre üretken bir tasarım sistemi olan evrimsel yaklaşımların özellikleri ve potansiyelleri literatür araştırması yardımıyla anlatılmıştır. Evrimsel tasarım yaklaşımlarını yöntem olarak ele alan projeler değerlendirilmiştir. İncelenecek projelerin seçiminde tasarımların birden çok kritere göre evrimleşmesine dikkat edilmiştir. Çalışmanın amacı evrimsel yaklaşımların, birçok kritere göre optimize edilen tasarımlara olan etkisini örnek çalışma üzerinden tartışılması olarak özetlenebilir.

2. Doğanın Evrimi ve Evrimsel Tasarım Yaklaşımları

Doğadaki formlarının mükemmelliği ve çeşitliliği evrimin deneyleri sonucunda elde edilmiştir. Doğanın evrimsel mekanizması, çeşitliliği barındıran karmaşık

formları üretme becerisine sahiptir. Tüm bu formlar, çevrede yaşamını sürdürebilir özelliktedir ve gelecek evrimler için bir zemin oluşturur (Frazer, 1995; Rosenman, 1997). Frazer (1995)’a göre, doğal evrim en iyi evrimsel tasarım yöntemi olup pek çok tasarım problemi için ilham vericidir. Evrimsel tasarım doğanın morfogenetik yapısını araştırarak doğanın evriminin yaratıcı gücüne öykünülmektedir. Mimari tasarım süreci de, doğanın evriminden farklı değildir. Mimari tasarım açık uçlu bir süreç olup mühendislikteki optimizasyon problemlerinden ayrışmaktadır. Evrimsel tasarımın açık uçlu doğası bu bağlamda mimari tasarım için ilgi çekici bir yaklaşım olmuştur (Menges, 2012).

yaratması ve bu iki yaşamın bir arada ilerlemesidir (Frazer, 1995). Bu birliktelikten dolayı, yaşam bilimi olan biyoloji ile yaşantının bir parçası olan mimarinin ilişkisi metaforlar ve biçimsel bir takım alıntılar yapmanın ötesine geçmelidir. Evrimsel yaklaşımlar tasarım sürecindeki çevre ve bileşenleri bir bütün olarak ele almaktadır. Evrim sürecinde birçok parametre değişir, farklı düzeylerde örgütlenmeler tasarım sürecine katkıda bulunur. Süreçteki her değişim sonuca da etki eder bu özelliğinden dolayı evrimsel yaklaşımlar süreç tabanlı olarak nitelendirilebilir.

Mimarinin birçok konuda doğadan ilham almasının nedenlerinden biri de doğal ekosistemin içinde insanın kendi çevresini

Evrimsel tasarımın temelleri, hesaplamalı bilgisayar bilimlerine, tasarım disipline ve evrimsel biyolojiye dayanır. Bilgisayar destekli tasarım yazılımları, analiz yazılımlarının birlikte kullanımını öngörür ve doğal evrimden alınan fikirleri birleştirir (Bentley, 1999) (Şekil 1 ).

Evrimsel tasarım araştırmaları ve hesaplamalı evrim stratejileri için çalışmalar mühendislik ve bilgisayar bilimlerinde 40 yılı aşkın bir süredir araştırılmaktadır.

Doğal evrimin; kalıtım, üretme, genetik kombinasyon, mutasyon ve seçim gibi prensipleri hesaplamalı araştırma sürecine entegre edilmiştir. Bilgisayar desteği

Şekil 1 Evrimsel hesaplama ve evrimsel tasarımın kökenleri (Bentley, 1999)

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 201

ile doğadaki evrimsel süreçler tasarımlar üzerinden simüle edilebilmekte, birçok evrimsel aşama hızlıca yapılıp beklenen veya beklenmeyen birçok sonuca ulaşılabilmektedir (Menges, 2012). Doğada organizma ve türler çevre içindeki davranışlarına göre hayatta kalmaktadır. Çevre bu bağlamda organizmanın hem davranışını hem de uygunluk fonksiyonunu tanımlamaktadır. Evrimsel algoritma çözüm havuzunun en iyi sonuçlara gitmesi için süreci yönlendirmektedir. Evrimsel süreçler tek çözümden öte çözüm kümesi oluşturan bir süreçtir. Evrimsel algoritmalar çok sayıda ve optimize edilmiş sonuçlar üretmesine rağmen tamimiyle otonom değildir. En önemli noktalardan biri her çözümün önceden belirlenmiş uygunluk fonksiyonuna göre evrilmesidir. Evrimsel yaklaşımlar temel olarak üret ve test et mantığıyla hareket etmektedir. Bir başka deyişle; tasarım sentezlenir ve değerlendirir (Rosenman, 1997). Evrimsel yaklaşımlarda, başarılı sonucu bulmak için uygunluk fonksiyonu tasarımcı tarafından kodlanmaktadır. Uygunluk fonksiyonuna göre tasarım bilgisayar ortamında evrilmektedir (McCormack ve diğ, 2004). Literatür taraması sonucunda evrimsel tasarımın hedefleri şu şekilde özetlenebilir. • Doğadaki evrimsel sistemi inceleyerek insan tarafından yapılan yapay 202 MSTAS 2015

tasarımların üretimine katkı yapmak. • Basit bileşenlerle yüksek karmaşıklık düzeyleri oluşturmak, • Aşağıdan yukarı bir yaklaşım ile tahmin edilemeyen sonuçlar elde etmek, • Tasarım süreçlerinde, ortam-çevre, ortam-bileşen, çevre-bileşen ilişkilerini kurmak, • Mevcut duruma ve koşullara yönelik farklılaşan çözüm kümeleri geliştirmek, • Hesaplamalı tasarım teknikleriyle karmaşık problemlere çözüm önerileri geliştirmek, • Evrim ile tasarım süreçlerinin açık uçlu yapısını bütünleştirmek, • Elle yürütülen optimizasyon yerine evrimsel algoritmalar yardımıyla optimizasyonu hesaplamalı olarak yapmak, • İyi, kötü, estetik değil iyi evrimleşmiş tasarımlar geliştirmek. • Optimum değil, tasarımcının belirlediği kriterlere göre tatmin edici sonuçlar elde etmek (Rosenman, 1997; Carranza, 2005; Çağdaş ve Gürer, 2012)

3. Evrimsel Yaklaşımların Kullanıldığı Tasarım Süreçlerine Örnekler

Çalışma kapsamında, tasarım problemleri ve tasarım kriterleri bakımından farklılaşan 3 örnek çalışma incelenmiştir. Evrimsel tasarım yaklaşımlarının birbirinden farklılaşan tasarım süreçlerine etkileri anlatışmış ve sonuç bölümünde tartışılmıştır.

3.1. Voxel/2009/Stutgart Teknik Yüksekokulu Ek Binası/ LAVA+Bollinger+Grahmann Stutgart’ta yapılacak yeni mimarlık fakültesi binasının yarışmasında yöntem olarak evrimsel yaklaşımlar kullanılmıştır. Öneri

tasarım, 3 boyutlu mekansal sürekliliğin, strüktürel özelliklerin ve binadaki mekanların işlevlerinin tümünün göz önüne alındığı bir tasarım problemine cevap aramaktadır.

Mimari ve strüktürel konsept, döşemelerin ve perde duvarların hiyerarşik bir organizasyona ihtiyaç duymadan 3 boyutlu matris üzerinde fonksiyonel ve strüktürel gereklilikleri yerine getirecek biçimde göre dizilmesi olarak nitelendirilebilir. Perde duvarların yanal yüklere dayanım sağlaması amaçlanmış, ayrıca katlar arasında sirkülasyonu sağlayan bir çekirdek olmaması hedeflenmiştir. 3 boyutlu ızgara üzerinde her hücre 2 özellikten biriyle eşleştirilmiştir. • Strüktürel özelliği olmayan boşluk olabilecek hücreler • Strüktür özelliği yoğun olan hücreler

değerlendirmesinde ve sıralanmasında 3 farklı kriter kullanılmıştır. Bu 3 kriter; • Düşeyde döşeme plaklarının eğilme momenti, • Yatayda perde duvarların eğilme momenti, • Hücreler içinde perde duvarın yerleşimi olarak belirlenmiştir.

Şekil 2 Üç boyutlu ızgara düzeni üzerinde kütlesel diyagramlar (Bollinger ve diğ, 2010)

Öncelikle her hücre tanımlanmış ve iki özellikten birine sahip hücre tipiyle eşleştirilmiştir. Böylece, başlangıç popülasyonu oluşturulmuştur (Bollinger ve diğ, 2010). 50 adet rastgele boşluklu yapıya sahip alternatif üretilmiş ve analiz edilmiştir. Çözüm alternatiflerinin

En az eğilme momenti olan ve hücre tipine göre en uygun duvar kompozisyonu olan düzenlemeler ilk ebeveynleri oluşturmak için kullanılmıştır. Yapılacak bir sonraki üretim için önceki aşamada başarılı olan sonuçlar kullanılmıştır. Genotip üzerinde yapılacak çaprazlama ve rastgele mutasyonlarla üretimde çeşitlilik sağlanmıştır (Bollinger ve diğ, 2010) (Şekil 2). 200 alternatif üretiminden sonra, süreç birden çok mimari ve strüktürel kriterleri sağlayan bir sonuca ulaşmıştır. Değerlendirmeler sadece strüktürel

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 203

gereklilikler açısından değil mimari açıdan da yapılmıştır. Çalışmada elde edilmeye çalışılan optimize edilmiş bir strüktür değil, birden fazla gerekliliğin dengede olduğu bir çözümdür. Tasarımın evrimleşme

sürecinde üretim, analiz, değerlendirme, seçim, tekrar üretim ve sonlandırma gibi aşamalar kaydedilmiştir (Bollinger ve diğ, 2010) (Şekil 3). Şekil 3 Başlangıç popülasyonunun geçirdiği evrimsel süreç ve sonuç (Bollinger ve diğ, 2010)

Tasarım bileşenlerin birbirleriyle ilişkileri sonucunda beliren davranışlar kolay tahmin edilememektedir. Bu nedenle sistemin özelliklerini tek bir eleman veya bileşen üzerinden tanımlamak mümkün değildir. Sistemin davranışları merkezi olmayan üst bir mekanizma olmadan bileşenlerin içsel ilişkiler sonrası belirmektedir (Bollinger ve diğ, 2010). 3.2. Mekansal Kabuk Morfolojileri/ ICD Stuttgart/ Sean Ahlquist Çalışma, evrimsel hesaplamanın form ve fiziksel çevre performanslarıyla olan ilişkisini tasarımın morfolojisine etkileri üzerinden tartışılmaktadır. Proje Filipin’in Boracay adasında içinde yaşanabilir bir 204 MSTAS 2015

mekan olarak kabuk geliştiremeye odaklanmıştır. Modelin tanımlanması ve üretimi şu aşamaları takip etmektedir. • analiz / tanımlayıcı modelin tarifi / matematiksel modelin tarifi / verilerin sağlanması / evrimsel algoritma ile üretim / sonuç kabuk morfolojilerinin değerlendirilmesi Tasarımın tarifi, uygunluk fonksiyonuna bağlı olarak evrilmiştir. Birden çok uygunluğu sağlaması beklenen alternatif arayışları sezgisel stratejileri barındırmaktadır. Bu arayışlar ayrıca yüksek potansiyel taşımaktadır (Menges, 2012) (Şekil4 ).

Uygunluk kriterleri bu çalışmada iki başlıkta sınıflanmıştır. • Biçimsel kriterler • Çevresel kriterler Biçimsel kriterler, taban alanı, yükseklik, eğim gibi geometriler üzerine hesaplar

yapmaktadır. Çevresel kriterler ise güneşin radyasyonunu ve iç mekandaki termal yükleri değerlendirmektedir. Her tasarım alternatifi tüm kritere göre değerlendirilip uygunluğa göre 0 ile 1 arasında değerler almaktadır.

Şekil 4 Uygunluk fonksiyonları; A ve B süreçlerine göre uygunluk grafikleri (Menges, 2012)

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 205

Çalışmada, kabuk tasarımı için 2 adet evrimsel tasarım süreci işletilmiştir. “A” sürecinde zemin eğiminin optimizasyonu ihmal edilmiştir. “B” sürecinde ise tüm parametreler bir arada optimize edilmeye çalışılmıştır. Evrimsel algoritma tasarımlar istenilen uygunluk seviyesine ulaşana kadar tekrarlanmıştır. Evrim sonlandırıldıktan sonra, iki süreç karşılaştırılmıştır (Menges, 2012). İki sürecin de ayrı olarak simüle edilmesi önemlidir. Çünkü ilgili tüm özelliklerin birbirinden bağımsız olmadığının görülmektedir. Örneğin; eğim uygunluğu, biçimsel

bir kriter olmasına rağmen ihmal edildiği durumlarda güneş radyasyonu ve termal yüklerinin uygunluklarını olumlu yönde etkilemiştir. Eğim sürece dahil edildiğinde taban alanı ve manzaraya yönlenme konusunda olumlu etki yapmıştır (Menges, 2012) (Şekil 5). Sonuç olarak; Süreç A: Mekansal olarak daha az irdelenmiş olduğu için iklimsel konularda daha iyi evrimleşmiştir. Süreç B: İklimsel koşulların yanında evrimleşen kabuğun işlevselliğini de göz önüne alan bir uygulama yapmıştır. Şekil 5 Popülasyondaki bireylerin değerlendirilmesi ve genel performanslar (Menges, 2012)

3.3. Piraeus Kulesi Kabuk Tasarımı/ AA Master Tezi/ Ioannis Douridas Çalışmada 1970’lerde inşa edilmiş fakat günümüzde iklimlendirme konusunda verimsiz bir ofis binasına yeni kabuk tasarımı yapmaya odaklanılmıştır. Yapıdaki, yalıtım eksikliği, iç mekanların yaz aylarında çok sıcak ve kış aylarında çok soğuk 206 MSTAS 2015

olmasına neden olmaktadır. Araştırma, aşağıdan yukarıya bir yaklaşımla birden çok kritere göre kabuk tasarımını optimize etmeyi hedeflemektedir. Optimizasyon ilk aşamalarda basit matematiksel işlemlerle başlamış ve tahmin edilebilir sonuçlar vermiştir. Optimizasyonun sürecinin sürdürülmesi ile daha karmaşık sonuçlar

elde edilmeye başlanmıştır. Süreç gelişmesi beklenen kriter kalmayana dek

sürdürülmüştür (Hensel vd. 2010) (Şekil 6).

Kaktüsler üzerine yapılan araştırmalarda, kaktüslerin biçimsel olarak kaburgalara sahip olduğu görülmüştür. Kaburgalar hem kaktüs yüzeyinde gölge alanlar oluşturmakta hem de oluşturdukları hacimlerde hava akışını sağlamaktadır (Hensel vd. 2010).

(Hensel vd. 2010).

Şekil 6 Güneş ve rüzgara göre bina kabuğunun optimizasyonu (Hensel vd., 2010)

Bu prensiplerden yola çıkarak eklemlenerek kabuğu oluşturacak başlangıç paneli tasarlanmıştır. Başlangıç paneli gölgeleme kapasitesi ve ışık geçirgenliği bakımından optimize edilmiştir. Güneşin hareketine göre paneller binanın cephelerinde farklı düzenlerde ve yoğunluklarda dağılmıştır. Cephelere homojen ve heterojen olarak yerleştirilen panellerin arasından geçecek hava akışı üzerine analizler yapılmıştır

Optimizasyon sonucunda, kuzey cephesindeki paneller sadece hava akışına hizmet ederken, diğer cephedeki paneller gölgeleme ve havalandırma amaçlarına hizmet etmektedir. Lokal ölçeklerde farklı mantıkla çalışan paneller olsa da sistem bütün olarak hava akışını sağlama, gölgeleme yapma ve uygun düzeyde ışık geçirme kriterlerini sağlamaya çalışmaktadır. Çalışmada geniş bir sistem olarak bina kabuğu, genel ve lokal ölçeklerde analiz edilmiş, değerlendirilmiş ve evrilmiştir. Sonuçta birden çok kritere göre optimize edilmiş geçerli çözümlere ulaşılmıştır (Hensel vd. 2010) (Şekil 7).

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 207

Şekil 7 Adapte olabilen bina kabuğu (Hensel vd., 2009)

4. Sonuçlar

Tasarım, çok girdili ve doğrusal olmayan bir sürece sahiptir. Bu açıdan mimari tasarım süreci, doğadaki evrim süreciyle benzerlik göstermektedir. Geleneksel tasarım yöntemleri bu tür karmaşık problemlerin çözümünde yetersiz kalmaktadır. Bilgisayar ortamında süreçler, ortamlar, bileşenler yaratılabilmektedir. Uzun bir süreye yayılan evrim süreci bilgisayarda simüle edilip, süresi kısaltılabilmektedir. Böylece hızlıca evrimleşmiş tatmin edici sonuçlara ulaşılabilmektedir. Örnek

çalışmalardan

208 MSTAS 2015

görüldüğü

gibi

evrimsel süreçler mimarlık alanındaki tasarım problemlerine uygulanabilir niteliktedir. Evrimsel süreçler tasarım sürecini erken aşamalardan sonuç ürüne kadar desteklemektedir. Tasarım konseptleri bir anlamda uygunluk fonksiyonlarıyla tanımlanmaktadır. Uygunluk fonksiyonu bu bağlamda tasarımların şekillenmesinde görev alırken, süreci tanımlı bir sonuca yönlendirmemektedir. Tasarım sürecinde birçok kriter olduğu için tek veya birden çok uygunluk fonksiyonu tanımlanabilir. Tasarım birden çok uygunluğa göre aynı anda

değerlendirilebilir. Örneğin; strüktürel özellikler, mekânsal kalite, fiziksel konfor koşulları gibi birçok kriter aynı anda değerlendirilebilir. Kriterlerin arttırılması hesaplamaları karmaşıklaştırmakta fakat yenilikçi, yüksek çeşitliliğe sahip ve iyi evrimleşmiş sonuçlara ulaşılmasını sağlamaktadır. Değerlendirmeler için çeşitli puanlama yöntemleri ve formüller kullanılabilir. Örnek çalışmalarda, evrimsel yaklaşımlar bir kurallar dizisine bağlı süreçler olarak tanımlanmamıştır. Tam aksine, farklı eylemlerin olduğu bir süreç olarak ele alınmıştır. Tasarım sürecinde amaçlar ve alt amaçlar birbirine paralel işlemektedir. Bu bağlamda, evrimsel algoritmalar, bütünleştirici bir yaklaşımla tasarım ve değerlendirme süreçlerini birleştirilmiştir. Evrimsel tasarımda, ürünün ötesinde tasarım süreci de evrimleşmiştir. Tasarımcı, artık tasarım yapmaktan çok araçları kullanarak süreci otonom hale getirmiştir. Tasarımcı sadece süreci değil, ortamı ve uygunlukları da tarif ederek bir anlamda sonuç ürünün tarifleyicisi durumuna gelmiştir.

KAYNAKLAR

BENTLEY, P. J. 1999. Evolutionary Design by Computers, Evolutionary Design by Computers, 1-73, Morgan Kaufmann. BOLLINGER, K. V. D. 2010. Structured Becoming: Evolutionary Processes in Design Engineering. Architectural Design,

80, 34–39. CARRANZA, P. M. 2005. Self-design and Ontogenic Evolution, Stockholm, Interactive Institue. ÇAĞDAŞ, G. VE GÜRER, E. 2012. Mimari Tasarımda Evrimsel Yaklaşımlar (MTEY), Ders Notları, İTÜ. FRAZER, J. 1995. An Evolutionary Architecture, London, Architectural Assosiation. HENSEL, M. V.D. 2010. Emergent Technologies and Design: Towards a Biological Paradigm for Architecture, Routledge. HENSEL, M. V.D. 2009. Patterns in Performance‐orientated Design: An Approach Towards Pattern Recognition, Generation and Instrumentalisation. Architectural Design, 79(6), 88-93. MCCORMACK, J. V.D. 2004. Generative design: a paradigm for design research, in Futureground Conference Proceedings (ed. J. Redmond), Design Research Society. MENGES, A. 2012. Biomimetic Design Process in Architecture: Morphogenetic and Evolutionary Computational Design, Bioinspir. Biomim. 7, UK & USA, IOP Publishing. ROSENMAN, M. A. 1997. An Exploration into Evolutionary Models for Nonroutine Design, Artificial Intelligence in Engineering, 11, 287-293. Design Engineering. Architectural Design, 80, 34–39.

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 209

Evolutionary Design And Integration Of Cultural Identity Gizem Akg端n www.gizemakgun.com, akgungizem@gmail.com

Abstract

Evolutionary design adopts a new approach for exploring new design possibilities, by using a set of rules or an algorithms through computer based technology. This approach is taking morphogenetic processes as reference and establish relationships between forms and natural cycles (Menges & Ahlquist, 2012). Recently, various urban elements are emerging in the cities which are the results of morphogenetic processes. Even though those examples focus on energy performance and environmental sustainability, it also gives the possibility to discover algorithms of complex social systems such as animal colonies. In order to create a sustainable design proces, social data and dynamic structure of the city should be included besides the environmental data to the design process. Through computational technologies, now we are able to generate geo-spatial database and the mental maps of the city that once Lynch generated with qualitative research method (Jiang, 2012). Social data that of today, which is much more accurate and accessible, would intrinsically integrate to the generative design process and becomeas crucial as environmental data. Merging social and environmental data holds out a great potential of conforming the complexity of the future cities and the life on earth. This approach would generate a new new designmodel for sustainable cities. Keywords: Evolutionary design, morphogenetic design, self organization, social identity, city image.

210 MSTAS 2015

Evrimsel Tasarım Ve Toplumsal Kimliğin Kurguya Entegrasyonu Gizem Akgün www.gizemakgun.com, akgungizem@gmail.com

Özet

Evrimsel tasarım, bir kural dizisini ya da algoritmayı bilgisayar tabanlı teknolojiler aracılığıyla kurgulayarak farklı tasarım olasılıklarınının keşfinde kullanılan bir yaklaşımı benimsemektedir. Bu yönüyle evrimsel tasarım doğadaki morfogenetik süreçleri referans almakta, oluşan formlar ile doğal döngüler arasında ilişki kurmaktadır (Menges & Ahlquist, 2012). Son yıllarda kentlerde bu yöntemle formlaşan çeşitli kent bileşenleri görmek mümkündür. Bu oluşumlar her ne kadar enerji performansı ve çevresel sürdürülebilirliğe odaklansa da, bize hayvan kolonileri gibi karmaşık sosyal sistemlerin algoritmalarını da keşfetme imkanı sunmaktadır. Tam anlamıyla sürdürülebilir bir süreç tasarlamak için evrimsel tasarımla kent kurgusunda, sıkça işlenen doğal çevre verilerinin yanısıra toplumsal davranışlar ve yerel desenler de dahil edilmelidir. Bugün bilgisayar tabanlı teknolojiler aracılığıyla kentin geo-uzamsal veri tabanı kolaylıkla oluşturulabilir ve Lynch’in nitel araştırma süreçlerinin sonunda elde ettiği zihinsel haritalar, nicel araştırmalarla elde edilebilir (Jiang, 2012). Sosyal verilerin daha çok erişilebilir olduğu günümüzde, bu veriler evrimsel tasarım sürecine dahil edilebilir. Böylece kentlerin karmaşık sistemlerini hem toplumsal hem de çevresel olarak, bütünleşik bir biçimde ele alan sürdürebilir bir kent modeli ortaya koymak mümkün olacaktır. Anahtar Kelimeler: Evrimsel tasarım, morfogenetik tasarım, kendini örgütleme, toplumsal kimlik, kent imgesi.

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 211

1. Giriş ve Çalışmanın Amacı

Çağımızın bilgisayar odaklı teknolojik gelişmeleri üretim kültürünü tamamen değiştirmiştir. Bu değişim kenti doğrudan etkilemekte ve gün geçtikçe varlığını daha somut biçimde hissettirmektedir. Tüm tasarım disiplinlerinde hem proje üretim/planlama sürecini hem de uygulama sürecini dönüştürücü bir etkisi olmuştur (Hevner & March & Park & Ram 2004). Artık bu iki süreç birbirinden ayrı iki aşama olarak ele alınmayacak, aksine birbirini besleyen ve dönüştüren iki bileşen olacaktır. Bu bütüncül yaklaşım, üretim sürecinin tasarımı olarak da tanımlanabilir. Bilgisayar tabanlı teknolojilerin farklı disiplinleri ve bilim dallarını tasarım sürecine dahil etme olanağı tanıması, ürünün / yapının performansını geliştirecek birçok seçenek sunması, sürecin temelini oluşturur (Peters & Peters 2013). Son yıllarda çevresel verileri biyomimikri ile bütünleştiren performans odaklı yapıların başarılı örnekleri görmekteyiz. Fiziksel formların oluşumunda doğal çevre veriyi kullanarak tasarımı çerçevelendirebilmekteyiz. Teknolojinin veriyi çeşitli biçimlerde işleme olanağı sağladığı günümüzde, kentleri tasarlarken çevresel verilerin yanında sosyal verileri de işleyebilen, bu iki farklı katmandaki doneyi harmanlayabilen yeni bir tasarım süreci mümkün görünmektedir. Küreselleşme, modernizm ve kimlik kaybı gibi konuları doğal kaynakların tükenmesi kadar tartıştığımız bugünlerde bütüncül 212 MSTAS 2015

bir kent tasarım modeli oluşturulması gerekmektir. Kevin Lynch’in (1960), Kent İmgesi’nde ele aldığı değerler kentin toplumsal algı verilerini bir çerçeveye oturtmaktadır. Ele aldığı okunabilirlik ve açıklık gibi değerler elde edilen verilen işlenmesinde temel parametreler olacaktır. Lynch’in nitel araştırma süreçlerinin sonunda elde ettiği zihinsel haritalar, bugün bilgisayar tabanlı teknolojiler aracılığıyla nicel araştırmalara evrilebilir. Yüksek çözünürlükteki coğrafi veriler her geçen gün daha elverişli hale gelmektedir. Böylece kentin geo-uzamsal veri tabanı kolaylıkla oluşturulabilir, dolayısıyla çok daha duyarlı bulgulara erişilebilir. Bu, kentin dinamik strüktürünün ve insanın kentteki aktivitelerinin, kent imgesindeki rolünü ortaya koyan ve eş zamanlı olarak onu oluşturmaya devam eden bir tasarım ve planlama sürecinin donesi olacaktır. Bu bildiri bilgisayar destekli tasarımın hem toplumsal hem de çevresel faktörleri bütüncül bir biçimde ele alan sürdürebilir bir kent modeli ortaya koyama potansiyelini araştırmaktadır.

2. Kentler ve Doğal Döngüler

Morfogenetik tasarım, doğal döngüleri; çevre koşulları, malzeme ve biçim ile ilişkilendirerek tasarıma dönüştürür. Kuşkusuz canlıların bulunduğu doğal çevreye adaptasyonu ve enerji verimliliği, onları sürdürülebilir sistemlerin üretiminde referans alınacak elemanlar haline getirmektedir (Wines, 1999). Canlılar ortam

koşulları değiştikçe morfolojik yapısını sürekli değiştirebilen ve bu yolla hayatta kalan doğal sistemlerdir (Kelly, 1995). Soddu (1994) der ki “Kalite; bir sistemin/ürünün öngörülemeyen koşullardaki güvenirliliğidir. Bu da herhangi bir canlı sistemin tipik özelliğidir.” Biyomimikri ile, doğal sistemleri tüm bu özellikleriyle bütüncül bir

biçimde inşa ederek küçük ölçekte yapılara ve büyük ölçekte kentlere uygulamayı amaç edinir (Şekil 1). Bu bir nevi doğadaki dönüşüm ve etkileşimleri taklit etmektir. Bu yolla kentteki her bileşen; yaşayan, dönüşen ve sistemin tamamı ile etkileşen bir öğe haline gelir.

Dijital teknolojiler, doğal döngüleri ve çevresel bilgileri işleyip benzer sistemler kurgulamamıza olanak sağlıyorsa toplumsal davranış ve desenleri de sürece dahil edebilecektir. Kentlerin karmaşık düzenini ancak hem sosyal hem de çevresel faktörleri bir arada ele alan bütünleşik bir yaklaşım rahatlatabilir.

sistemin kurgusunda sosyoloji, psikoloji gibi bilim dalları da kimlik ve kültür konularını odağına alarak sürece dahil edilmelidir.

Şekil 1 Beyin Hücresi ve Evren (Url-1)

Doğal sistemlerin sürdürülebilirlik bağlamında modellenip uyarlanması için biyoloji, matematik ve fizik, kimya gibi bilim dalları ile işbirliği içinde olmak gereklidir. Fakat kent gibi karmaşık bir sosyal

Kent gibi bir makro sistemi ve bileşenlerini daha iyi anlamak ve kurgulamak adına yapılan araştırmalar, bilim insanlarını sürüler halinde yaşayan canlılara yönlendirmiştir. Toshiyuki Nakagaki, küf mantarının bir labirentten geçen en kısa rotayı bulmasını sağlamıştır. En ilkel canlı grubunda olmasına rağmen bir beyin ya da merkezi yönetim olmaksızın küf mantarı

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 213

besine giden en kısa rotayı çizmiş, organizma kendini iki yöne esneterek iki besin kaynağına da bağlamıştır. Küf mantarı görünüşte bilişsel hiçbir kaynak olmaksızın labirent bulmacasını çözmüştür.

hücrelerin sayıları arttıkça farklı görevlere ayrışması kendini örgütlemeye bir örnektir. Bu davranışın karmaşık yapılara dönüşmesindeki etken her hücrenin komşusundan öğreniyor olmasıdır.

Uzun yıllar konu üzerine çalışan bilim adamları organizma içinde yönetim mekanizmalarını araştırdıktan sonra ortaya koyulan gerçek ise bu organizmalarının kendini örgütlediği ve sayıları çoğaldıkça oluşan kimyasal reaksiyonlar aracılığıyla her hücrenin görevlere ayrıştığıdır (Şekil 2). Herhangi bir yönetim mekanizması olmaksızın çeşitli görevlere ayrışıp birlikte kolektif bir zihne dönüşen sürüler morfogenetik sistemlerin temelini oluşturur. Bu davranış yalnızca organizma sürülerinde değil, böcekler, kuşlar, balıklar gibi hayvan sürülerinde de görülmektedir (Johnson, 2001).

Kuşkusuz ki kentleri sürü algoritmalarını kullanarak kurgulamak mümkündür. Bilgisayar tabanlı simülasyonlar bize karmaşık sistemler hakkında çok çeşitli ipuçları vermektedir. Bu tür simülasyonların ilk örneklerinden biri Will Wright‘ın tarafından yaratılan oyun SimCity’dir. Bu yazılım aşağıdan yukarıya oluşumun ve kendini örgütlemenin kente uyarlanmış başarılı bir örneğidir. Kullandığı müthiş programlama yöntemiyle kent simülasyonunda karınca kolonileri ve embriyoların davranışlarını taklit eden Wright’ın dehası yalnızca koca bir metropol kurgusunu ekrana yansıtmak değildir. Bu simülasyon organik ve değişken hayat formları yaratmıştır. Sistem, katı programlama komutları ile rastgele oluşumların bir arada ve uyumla var olduğu bir örgüdür.

Hayatına tek hücreli olarak başlayan insan vücudunun da hücre sayısı arttıkça farklı görevler üstlenen sistemlere ve organlara sahip olması, aynı davranışın bir başka varyasyonudur. DNA’ ları tıpatıp aynı olan 214 MSTAS 2015

Ekonomistler ve kent sosyologları da kendiliğinden örgütlenmeyi bilgisayar ortamında çeşitli algoritmalar çerçevesinde kurgulamışlar ve kentin geleceğini dair öngörüler geliştirmişlerdir. Bu algoritmalar kendi başlarına oldukça basittirler. Asıl çarpıcı olan, simülasyonda herhangi bir etkenin değişiminde her hücrenin davranışı bir diğerini etkilemesi ve değişimlerin bir dalga halinde tüm sisteme akışkan bir biçimde dağılmasıdır. Bilgisayar, tüm bu

Şekil 2 Karınca Kolonisi (Url-2)

değişimleri saniyeler içinde kurguya yansıtacaktır (Parisi, 2013).

3. Evrimsel Tasarım ve Kimlik

Kevin Lynch’in dikkate değer bulgularından biri kentteki bazı elemanların görsel bir çekimi ya da fonksiyonel bir varlığı olmasa da bireysel, tarihsel ya da kültürel bir anlam taşıdığından imgesel ve hatırlanan elemanlar haline geldiğidir. Haken ve Portugali (2003) de zihinsel haritalarda, insan zihninin bileşenleri geometrik şekli ya da ifade ettiği anlam nedeniyle filtrelediğinin tespit edilebileceğinden bahsetmektedir. Tam da bu noktada insanın diğer canlılardan ayrıştığı ve kent sistemlerinin canlı kolonileri gibi yalnızca performans ve verimlilik odaklı olmadığını görmek mümkündür. Şekil 3 Kentin İmgesel Bileşenleri (Url-3)

Kolonilerde sistemin bileşenleri olan canlılar, insan gibi gelişmiş bir zihne sahip olmadıklarından örgütlenmede yalnızca fonksiyonellik ve verimlilik gibi parametreler rol oynamaktadır. İnsan gibi gelişmiş zihinlerin aktör olduğu kentlerde ise

kurulan ağlar, fonksiyonellik ve verimliliğin yanı sıra, toplumsal ve kültürel değerler de önemli parametreler olarak ele alınmalıdır. Kevin Lynch’in zihinsel haritaları da bu parametreleri kentin oluşumunda ve algılanmasında bir çerçeveye oturtmak amacıyla mercek altına almaktadır. Tüm bu bulgular modern mimarinin fonksiyonalizmi odak alarak yerel desen ve sembolleri yok saymasının sürdürebilir bir tavır olmadığına da işaret etmektedir. Salingaros (2006), modern mimaride kentteki fiziksel, biyolojik ve sosyal sistemlerin buluşmasını sağlayan parametreleri yok sayıp stil vurgusu yapan tüm yaklaşımları sert bir biçimde eleştirir. Kentlerin karmaşık birer iletişim örgüsü olduğunu hesaba kattığımızda iletişimi her yönde kuvvetlendirmek sürdürülebilirliğin anahtarı olacaktır. Yani kentteki yerel değerler gelişime referans olacak değerlerdir. Kentte yerel değerler fiziksel olarak kendini çeşitli bileşenlerle ifade etmektedir. Lynch (1960), Kent İmgesi’nde kentte özgünlük ve okunabilirliği tanımlarken bu bileşenleri 5’e ayrıştırmıştır. Bu ayrışma insan algısı ve fonksiyonu referans almaktadır. Fakat bu elementler aynı zamanda görsel ve geometrik özellikleriyle tanımlanabilir bileşenlerdir (Şekil 3). Kent dokusundaki yapılar da bu elementler gibi görsel özellikleriyle tanımlanabilir, farklı dönemlerdeki, farklı ekonomik ve sosyal yapılanmalardaki görsel değişim hem mekan kullanımı hem de sembollere

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 215

yüklenen değerlerin değişimi şeklinde gözlemlenebilir. İnsanoğlu fraktal adı verilen kendine benzeme özelliği gösteren ve farklı ölçeklerde kendini tekrar eden karmaşık geometrik desenlere bakarken kendini daha rahat ve konforlu hissetmektedir. Evrimsel tasarımda var olan değerlerden bir başka forma evrimleşen bir üretim süreci mevcuttur. Bu da kendini farklı bir kurgu içinde tekrar ederek dönüşen fraktal bir desene oluşuma ortam hazırlamaktadır. Ölçek hiyerarşisi insanı bilinçli ya da bilinçsiz olarak iletişime teşvik eder. Bu hiyerarşi eski ve yeni arasında kurulduğunda, hem fonksiyonel açıdan hem de geometrik biçim organizasyonu açısından fraktal bir kent deseni oluşacaktır. Christopher Alexander (2004) fonksiyonel ve canlı bir kent organizasyonunda hiyerarşi ve yapısal düzenin açıkça tespit edilmesi mümkün olmasa da, görünür sistemin ardında mutlak kendini tekrarlayan bir düzenin mevcut olduğundan bahseder. Bu da içinde bir ölçek hiyerarşisi ve bir düzen barındıran fraktal desenlerin dikkate değer olduğuna işaret etmektedir.

4. Bulgular ve Sonuç

Son yıllarda bilgisayar tabanlı teknolojilerin farklı disiplinleri tasarım sürecine dahil etme yeteneği doğal döngülerin performans odaklı yapılara çok daha gerçekçi biçimde tercüme edilmesini sağlamıştır. Bilgisayar destekli tasarım, doğal kaynakları tüketen dünyamızda sürdürülebilir 216 MSTAS 2015

kentler tasarlamakta büyük bir potansiyele sahiptir. Fakat sürdürülebilir bir kentin tasarımında sosyal doneler göz ardı edilemez. Kentleri doğada koloniler halinde yaşayan canlıların sosyal davranış algoritmalarını kullanarak kurgulamak mümkündür fakat zihinsel olarak insan kadar gelişmemiş canlılar örgütlenmede yalnızca fonksiyonellik ve fiziksel verimlilik gibi parametreleri referans alırlar. İnsanın aktör olduğu kent sisteminde ise fonksiyonellik ve enerji verimliliğin yanı sıra, toplumsal ve kültürel değerler de kentin şekillenmesinde büyük rol oynar. Yüksek çözünürlükteki coğrafi veriler her geçen gün daha elverişli hale gelmektedir. Kentin dinamik strüktürünü gözlemlemek ve insanın kentteki aktivitelerini izlemek mümkündür. Bu veriler ve bilgisayar tabanlı teknolojiler sayesinde Lynch’in nitel araştırmaları nicel araştırmalara dönüşebilecektir. Bu sayede sosyal veriler de çevresel kadar işlenebilir hale gelmiştir. Tasarım süreci, çevresel veriler sosyal verilerle parametrik bir çerçeveye oturtulduğunda bölgenin çekirdek yapısı tanımlanmış olacaktır. Bu yaklaşım herhangi bir bölgede bir kent bileşeni tasarlanırken bölgenin özelliklerini kodlayan yapay bir DNA olarak ele alınıp işlendiği takdirde hem çevresel hem sosyal olarak bölgeye duyarlı ve performansı yüksek bir kent bileşeni üretebilecek bir potansiyele sahiptir.

KAYNAKLAR

ALEXANDER, C. 2004. The Nature of Order: An Essay on the Art of Building and the Nature of the Universe, Book 1 - The Phenomenon of Life. Center for Environmental Structure, Berkeley, CA. HEVNER, A. , MARCH, S. , PARK, J. , RAM, S. 2004. Design Science in Information Systems Research. MIS Quarterly, 28(1). HAKEN, H. , PORTUGALI, J. 2003. The face of the city is its information. Journal of Environmental Psychology, 23(4), 385408. JIANG, B. 2012. Computing The Image of the City. Department of Technology and Built Environment, Division of Geomatics, University of Gävle, Sweden. JOHNSON, S. 2001. Emergence: The Connected Lives of Ants, Brains, Cities and Software. New York, Scribner. KELLY, K. 1995. Out Of Control: The New Biology of the Machines, Social Systems & the Economic World. Fourth Estate. LYNCH, K. 1960. The Image of the City, MIT Press: Cambridge. MENGES, A. , AHLQUIST, S. 2011. Computation Design Thinking, John Wiley and Sons Ltd. PARISI, L. 2013. Contagious Architecture: Computation, Aesthetics, and Space, MIT Press. PETERS, B. , PETERS, T. 2013. Inside Smartgeometry: Expanding the Architectural Possibilities of Computational Design, Wiley. SALINGAROS, N. A. 2006. A Theory of Architecture, UMBAU-VERLAG: Solingen.

SODDU, C. 1994. The Design of Morphogenesis: An Experimental Research about the Logical Procedures in Design Processes. Demetra Magazine, 1. WINES, J. 1999. Green Architecture, Taschen America. URL -1 <http://www.visualcomplexity. com>, alındığı tarih:18 Mayıs 2015. URL -2 <http://simple.wikipedia.org/ wiki/Weaver_ant>, alındığı tarih:18 Mayıs 2015. URL-3 <https://samcrowart.wordpress. com/>, alındığı tarih:18 Mayıs 2015.

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 217

Audio - Visual Analogy: A Synesthetic Experiment On Birdsongs Seçkin Maden Istanbul Technical University, Architectural Design Computing PHD Programme madenseckin@gmail.com

Abstract

This study explores possible audio-visual analogies in interactive design. Aural and visual codes that brain generates, and their simultaneous grouping principles in perceptual system are the main influence for this new experimental design schema. Computational methods, which have an important role in structural thinking, may contribute to both analytic and heuristic processes of this process. Human-machine interaction in design has an increasing importance since it challenges conventional design methods.Through newly developed tools, the leading role of hand-eye coordination in design is also augmented with interactive and real-time features. This study’s aim is to reveal the features that may constitute a basis for synesthetic recognition processes in design. An audio-visual experiment is proposed based on the notions of ‘hearing with shapes/colors’, ‘seeing with sound’ and newly developed computation tools with real-time implementation capabilities.. Various sounds of local birds of Istanbul, selected based on their variance of rhythm and tone in a whole, are analyzed in order to reveal their inherent proportional qualities of tone and rhythm. User defined visual patterns in real-time are matched with audio data so as to allow the user to control both visual and sonic data in a unified, synesthetic sense. Producing an instant unification code for both audio and visual input, which has a meaningful, memorable content for our perceptual system, is the main focus of the study. Keywords: Computation, synesthesy, gesture tracking, pattern mapping, visual-audio performance.

218 MSTAS 2015

Görsel - İşitsel Analoji: Kuş Sesi Örüntüleri Üzerine Sinestetik Deney Seçkin Maden İstanbul Teknik Üniversitesi, Mimari Tasarımda Bilişim Doktora Programı madenseckin@gmail.com

Özet

Araştırma, interaktif tasarım sahası içerisinde yakın gelecekte öne çıkabilecek, görsel-işitsel analojiler oluşturma biçimini kendine temel edinir. Beyin tarafından dış uyaranlara karşı üretilen görsel ve işitsel kodlar ve bu farklı merkezlerden üretilen kodların eş zamanlı olarak algısal sistemler dahilinde gruplanma prensipleri, önerilen deneysel üretim süreçleri için kaynak ve ilham niteliği taşır. Strüktürel düşünmede önemli bir aracı olan hesaplamalı tekniklerin, bütüncül bir analitik-sezgisel üretim yaklaşımının gerçekleştirilebilmesindeki katkısı araştırmanın önemli iç dinamiklerinden biridir. Tasarımda makine-insan etkileşiminin rolünün, yeni üretim teknikleri aracılığıyla, tasarımda halihazırda baskın bir unsur olan el-göz koordinasyonunun, interaktif içerik ve gerçek-zamanlılık girdileriyle desteklenmiş yöntemlerle geliştirilmesi mümkündür . Araştırmanın amacı, bu yöntemlerin alt parametrelerinin oluşturulmasına temel teşkil edebilecek güncel arayüz fikirlerini tartışmaktır. Çalışmada yer alan analojik önermeler; ‘şekil ve renkler ile duyma’, ‘ses ile görme’ ve gerçek zamanlı veri işleme yeterliliğindeki hesaplamalı araçlar vasıtasıyla önerilen görsel-işitsel deney, araştırmaya temel teşkil eder. Deney dahilinde, genelde üretim süreçlerinde ayrı ayrı ele alınan göz-el, kulak-el koordinasyonları farklı, bütüncül bir yaklaşımla değerlendirilmektedir. Anahtar Kelimeler: Hesaplama, sinestezi, gesture tracking, örüntü çakıştırma, görsel-işitsel performans.

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 219

1. Giriş

Problem Tanımı: Farklı duyuların eş-zamanlılığı ilkesinin, öğrenme ve yeniden üretme biçimlerine yapacağı pozitif katkı öngörüsü dahilinde; ses ile imge arasında ne tip veriler dönüştürülebilir nitelik taşıyıp ortak veri iletişimine imkan tanıyabilir? Tasarımcıların anlık algısal gruplamalarına cevap verebilecek nitelikte olan interaktif sistemlerin temel özellikleri neler olabilir? 1.1. Sinestezi ve İşitsellik-Görsellik Eşölçülebilirliği Synesthesia: syn, “birlikte/eş zamanlı” / aisthēsis, “algılama” Sinestezi, bilişsel yada algısal bir iletinin, ilişkili ikincil bir ileti üzerinden otomatik, istemsiz deneyimlere yol açması ile açıklanan nörolojik bir olaydır. Sinestetik tepkiler çoğu zaman otomatik olarak ortaya çıkar ve genelde herhangi bir efordan bağımsızdırlar; ya da en fazla kısmi bir kontrole ihtiyaç duyarlar (Mattingley ve diğ., 2001). Araştırma, algısal sistemler tarafından gerçekleştirilen anlık, bilişsel gruplamalara odaklanır. Benzer durumlar tarafından tetiklenen ve böylelikle hafızada yer edinen görsel ve işitsel unsurların, sinir sistemi ve beynin ortak çalışmasının ürünü olarak gruplandığı bilinmektedir.

2. Görsel-İşitsel Analoji

2.1. Görsel-İşitsel Deney Metodu 1. Doğal ses örüntüleri ve kullanıcı tanımlı mimiklerin ilişkilendirilmesi ile anlamlı bütünlükler tanımlayan işitsel-görsel 220 MSTAS 2015

modaliteler oluşturulması. 2. Deneye tabi tutulan ses kümelerini gerçek zamanlı görsel analizinin yapılması ve gözlenmesi (decoding). İncelenen ses, bilgisayar analizine uygun ses yüksekliği ve zamansal aralık farklılaşmalarına imkan tanıyacak bütünlükler arasından seçilmiştir. 3. Seslerin görsel analizi sonucu oluşturulan farkındalık ve kısa zamanlı hafıza üzerinden, ilk planda kaynak olarak kullanılan ses ve ilgili seslerin, içgüdüsel hareket ve mimikler aracılığıyla yeniden üretimi (encoding). Bu süreç, ses ve görsel unsurların birbiriyle ilişkili olarak bilgisayar aracılığıyla doğru kodlanıp kullanıcı tarafından istenildiğinde efektif bir biçimde her iki formun da yeniden üretimine imkan tanıyacak yapılanmaya sahip olup olmadığının testi olması anlamında önemlidir. 2.2. Deney İçeriği Aşağıda genel hatlarıyla sunulmuş olan deney, sistematize edilmiş bir görsel işitsel arayüzün olasılıklarını araştırır. Nicholas Cook’un da bahsettiği şekliyle (Cook, 1998), genel olarak öznel ve kültürel etkenlerin şekillendirdiği bilinen, kişiden kişiye yüksek değişkenlik gösteren sinestetik eşleştirmeler araştırma ve deneye temel teşkil eder. Bu anlamda araştırma genel geçer, bilimsel bir sonuca ulaşmaktansa, kullanıcı tanımlı olarak görsel-işitsel uyaranların eş zamanlı dönüşümlülüğü ve yeniden üretimine imkan

tanıyan sistem yapılanmalarına odaklanır. Şayet bir kullanıcı veriyi görsel yada işitsel arayüz üzerinden geri çağırabiliyorsa, sistem dahilinde tanımlanmış parametrik analojinin geçerliliği sağlanmaktadır. Deney dahilinde tanımlı parametrik analojinin dayandığı esaslar ise şu şekildedir: - yüksek ses değerleri >> daha açık renkler, parlaklık, - düşük ses değerleri >> koyu renkler,  - keskin ses tanımları >> köşeli formlar, boğum noktaları,

- tekstürel, yumuşak geçişli ses tanımları >> yuvarlatılmış köşeler. Tıpkı konvansiyonel tasarım/üretim süreçlerinde de görüldüğü gibi, öncelikle bir analiz süreci geçerlidir. Arayüz zamansal aralıkları baz alarak ses kümelerini gruplar ve kullanıcı tanımlı renk ve form eşleştirmeleriyle örüntüyü temsiller. Bu sayede ayrıştırılmış örüntüler fark edilebilir ve sonrasında hatırlanabilir formlara bürünür (çözümleme/decoding) (Şekil 1).

Şekil 1 Kuş Sesi Görsel Çözümleme Şeması

Öncelikle, Ak Kuyruk Sallayan (Olivaceous Warbler) türünün seçili alan kaydı, interaktif programlama ortamı MAXMSP’de oynatılır. Farklılaşan ses yükseklikleri ve vuruşlar arası zaman aralıkları parametrize edilir ve ayrıştırılır. Rhinoceros/

Grasshopper ortamına aktarılan ses yüksekliği değerleri geometrik uzayın Y aksındaki hareketleri kontrol eder (Şekil 2). Komşu sesler arasındaki zaman aralıklarına tekabül eden numerik veri ise X aksındaki hareketi kontrol eder.

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 221

Arayüz seslerin görsel karşılıkları olan nokta ve küme (örüntü) tanımları oluşturmasıyla eş zamanlı olarak tanımlanmış nokta kümelerini çizgilerle tamamlar ve kümede yer alan nokta (vuruş) sayısına göre her bir kümeye kullanıcı tanımlı renk atamaları yapar. Bu noktada açıkça her bir

ses örüntüsü diğerinden ayıran unsur, ses örüntüsündeki keskin dönüşlere işaret eden vuruş noktalarıdır. Gruplanmış vuruş sayılarına göre belirlenmiş olan renk kodları Şekil 2’ deki gibidir. Bu kodlar kullanıcı tanımlı olarak değiştirilebilir. Şekil 2 Ses-Görsel Kodlama Şeması (Çözümleme)

Şekil 3 Kuş Sesi Örüntülerinin Grasshopper Ortamındaki Analiz ve Görselleştirme İşlemi İçin Üretilmiş Tanım/ İşlem Şeması

222 MSTAS 2015

Yeniden üretim aşamasında ise, kullanıcı, el hareketleri ile, daha önceden algılanan örüntüleri mimik eder. Bu noktada Leap Motion cihazı el hareketlerinin konum ve hız değerlerini sisteme aktarır. Sisteme

aktarılan veriler arayüzdeki görsel dille eşleştirilir. Bu eşleşmenin sonucu olarak ilgili harekete karşılık gelen ses örüntüleri geri çağırılır (Şekil 4).

Görsel ve işitsel örüntülerin yeniden üretimine dair kullanılan dijital arayüz şemaları Şekil 5’te görülebilir. Çözümleme fazında örüntüler için tanımlı sinestetik gruplamalara dair güncel hafıza, kullanıcı tanımlı olarak yeniden üretilen ses ve görsel örüntülerde önemli bir etkendir.

olarak, iki alan için; renk kodları, görsel anlamda, vuruş sayıları da işitsel anlamdan örüntü tanımlamayı en iyi sağlayan unsurlar olarak belirlenip hesaplamalı arayüzde eşleştirilmiştir. Analiz tamamlandığın ise kullanıcı tanımlı el hareketlerinin aynı analojik/strüktürel dil üzerinden tanımladığı görsel/işitsel örüntü dizileri üretilir. Bilgisayarın ürettiği örüntülerle kullanıcının aynı arayüz aracılığıyla sezgisel olarak ürettiği örüntüler kullanıcı tarafından gerçek zamanlı olarak karşılaştırılır ve makine-insan etkileşiminden doğan bu yeni örüntü tanıma ve öğrenme biçimi tartışılır.

Şekil 4 İlintili işitsel ve görsel verilerin, sistemin kodlayabileceği el hareketleri aracılığıyla oluşturulmasına dair şema

3. Sonuç

Analitik ve sezgisel üretim süreçlerinin iç içe geçtiği bir üretim sahasına hizmet edebilecek, eş zamanlı olarak farklı algısal parametrelerle veri alışverişine girebilen bir deney önerilmiştir. Deneyde arayüz olarak MAXMSP ve Rhinoceros / Grasshopper kullanılmıştır. Ses bütünlükleri üzerine daha iyi bir örüntü tanıma sağlanması için, kullanıcı tanımlı bir görsel örüntü dili, geometrik -işitsel analojilerden yola çıkılarak oluşturulmuştur. Bu anlamda öncelikli bir analiz fazıyla ilintili

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 223

Şekil 5 El ile Tersinir Biçimde Yeniden Üretilen Ses ve Görsel Örüntülerine Dair MAXMSP ve Grasshopper Şemaları

KAYNAKLAR

MATTINGLEY, J. B., RICH, A. N., YELLAND, G., BRADSHAW, J. L., 2001. Unconscious priming eliminates automatic binding of colour and alphanumeric form in synaesthesia, Nature 410, pp. 580–582 224 MSTAS 2015

COOK, N., 1998. Analysing Musical Multimedia, Oxford University Press, Oxford

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 225

226 MSTAS 2015

Yazar İndeksi Index of Authors

Girginkaya Akdağ, Suzan Akgün, Gizem Özsel Akipek, Fulya Mutlu Avinç, Güneş Çağdaş, Gülen Çalışır, Pınar Çolakoğlu, Ayşe Ediz, Özgür Erkan, İlker Güzelci, Orkan Zeynel İçmeli, Bilge Müge Karakoç, Erhan Kuyumcu, Fahriye Oya Maden, Seçkin Ofluoğlu, Salih Oral, Hülya Örnek, Muhammed Ali Pekdoğan, Tuğçe Seçkin, Yasin Çağatay Suter, Georg Torus, Belinda Vural, Serbülent Yazar, Tuğrul

55 211 69 169 24, 107, 183 107 24 131 39 199 121 157, 183 81 219 15 157 93 121 93 24 55 169 69

Yazıcı, Sevil

145

sürdürülebilir sayısal ekolojiler: sayısal tasarım, malzeme, başarım

MSTAS 2015 227