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11|12 Professor Doutor LuĂ­s Marques Pinto

faculdade de arquitectura e artes

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Errata Pág.15. No último parágrafo, 1ª linha, onde se lê O autor deve ler-se Não se; no mesmo parágrafo, na 2ª linha, onde se lê Prefere deve ler-se Prefere-se. Pág.22. No 2º parágrafo, 19ª linha, onde se lê Shumacher, Shumacher deve ler-se Schumacher. Pág. 25.Na nota de roda-pé nº 9, na 4ª e 9ª linhas, onde se lê Peter deve ler-se Patrik. Pág.29. No 1º parágrafo, 2ª linha, onde se lê deus deve ler-se seus. Pág.57. Na última linha, onde se lê Markikkie deve ler-se Markillie. Pág 112. Na primeira linha, onde se lê deve ler-se .


UNIVERSIDADE LUSÍADA DO PORTO

Processos Virtuais Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

Rui Pedro Barbosa Lima

Dissertação para obtenção do grau de Mestre

Universidade Lusíada do Porto 2011/2012

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A todos os que contribuíram para a minha formação, em especial ao meu orientador, Marques Pinto, cujo acompanhamento foi sempre no sentido de elaborar conhecimento de máxima abstracção e cuja disponibilidade e amabilidade foram infindáveis. À Doutora Susana por me acompanhar na candidatura ao programa ERASMUS, que originou a oportunidade para desenvolver esta investigação.

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Aos meus pais

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Índice

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Índice Lista de Abreviaturas Resumo Abstract

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Introdução

1. Paradigma digital 19  21  27 32 

Os primeiros casos Vanguarda arquitectónica  Padrões funcionais Analogia com a natureza

2. Ferramentas digitais 37 40  45  57 

 Evolução das ferramentas digitais Tipos de ferramentas digitais Ferramentas algorítmicas Técnicas de produção digital

3. Processos de design 67  72  76  81 

Design baseado no desenho Métodos de design Design baseado em regras Limitações cognitivas e digitais

4. Casos práticos 89  Bridging the gap 96  Between thought and expression 102  Die Poesie des Digitalen 111  Generative Gestaltung

117  Conclusões 127  Bibliografia 133  Iconografia 137  Anexos 1


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

Lista de Abreviaturas Building Information Modeling

BIM

Computer Aided (Architectural) Design

CA(A)D

Computer Assisted Manufacturing

CAM

Computer Numeric Control

CNC

Inteligência Artificial

I.A.

International Allience for Interoperability

IAI

Industry Foundation Classes

IFC

List Processing

LISP

Non-Uniform Rational B-Splines

NURBS

Prototipagem Rápida

PR

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Resumo 

Resumo Palavras-chave Processo; Design; Digital; Generativo; Emergente; Programação; Algoritmo; Evolucionário; Paramétrico; Parametricismo; Prototipagem Rápida; Robótica.

O momento presente coincide com o apogeu da investigação sobre técnicas digitais aplicadas à arquitectura, que teve início em meados dos anos 40 do séc.XX. Ao longo do tempo, os contornos especulativos em torno do uso da tecnologia digital foram abandonando esse estatuto para se tornarem métodos estabelecidos. Por isso, a existência de processos criativos de origem digital é uma realidade cuja influência no domínio profissional da arquitectura e na prática não pode ser mais ignorada. As técnicas CAD são ferramentas cujo propósito é muito específico e pouco, ou nada, adiciona à qualidade da arquitectura produzida. Num patamar intermédio encontramos as ferramentas BIM que auxiliam a gestão de informação. Mas as capacidades de exploração processual das ferramentas paramétricas e as suas variantes vão além da rentabilização processual. Estas podem incidir na origem do processo criativo e auxiliam o seu posterior desenvolvimento. Fenómenos sociais, como o crowdsourcing, e fenómenos de democratização da informação, como o opensource, têm expandido as capacidades das ferramentas digitais. A distância entre os criadores dos programas de computador e as necessidades emergentes nos processos de design está a ser diminuída, proporcionando uma evolução quase tão rápida quanto as necessidades emergentes nos processos.

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Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

Para evitar a efemeridade das teorias que tentam definir o Statu quo da Arquitectura somente com base no passado - recente e longínquo devemos assumir a influência contemporânea das técnicas e processos construtivos digitais na Arquitectura. Essa influência traduz-se em potenciais transformações de muitas práticas tradicionalmente estabelecidas, com repercussões a nível cultural, ambiental, processual, profissional e disciplinar. No contexto português, deparamo-nos, frequentemente, com um fenómeno de inadaptação dos diferentes sistemas que compõem a arquitectura, perante muitas das práticas da actualidade global. Em última instância, podemos referir-nos a este fenómeno como sendo segregativo - ainda que seja o resultado de processos que evoluem de forma natural e condicionalismos socioeconómicos - vocacionando as práticas para uma corrente dominante já muito saturada. No contexto internacional, deparamo-nos com um crescendo de práticas que proliferam através da integração de meios digitais no processo criativo, das quais emergem os casos de estudo desta investigação, que foram desenvolvidos na universidade Bauhaus-Universität-Weimar na Alemanha. Este trabalho pretende melhorar a reflexão critica em torno da aplicabilidade de processos criativos digitais na arquitectura, contribuindo para construir a ponte entre o conhecimento de outras realidades e o contexto nacional. Deve ser interpretado como um trabalho sumário para posteriores investigações, tendo em consideração que o contexto nacional é pouco acutilante relativamente ao tema. Adoptamos uma metodologia de estudo de casos múltiplos, que nos permitiu concluir que, para além da rentabilidade aumentada que as técnicas digitais podem oferecer aos processos de criação da arquitectura, há um segundo nível de complexidade que as ferramentas digitais e os processos construtivos capacitam. Esta complexidade não pode ser justificada apenas como performance melhorada, dependendo da investigação em Arquitectura e da sua constante evolução. Concluímos, também, que existe pouca transparência relativamente às capacidades das ferramentas digitais utilizadas, identificando um enorme potencial que estas podem vir a proporcionar. 4


Abstract

Abstract Keywords Process; Design; Digital: Generative; Emergent; Scripting; Algorithm; Evolutionary; Parametric; Parametricism; Rapid Prototyping; Robotics.

The current moment overlaps with the peak of the research on digital techniques applied to architecture, which began on mid 40’s of the XX century. Through times, the speculative outlines regarding applied digital technologies started to abandon this definition to become established methods. Hence, the existence of creative process of digital origin is a reality which influence on architectural practice can not be ignored. CAD techniques are tools with very specific purpose and few, or nothing, adds to the quality of the built architecture. On an average standard we find BIM tools augmenting information management. Nevertheless, the capacities of process exploration that parametric tools and their variations provide outstands the mere performance of processes. These can be applied on the origin of the creative process and sustain its prior development. Social phenomena, like crowdsourcing, and expanded availability of information phenomena, like opensource, are augmenting the capacities of digital tools. The distance between creators of software and the emergent needs of design processes is being shortened, delivering an evolution almost as fast as new necessities emerge. To avoid the ephemerality of theories trying to define Status quo of Architecture contemplating only the past - recent or distant - we

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Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

must consider the influence of contemporary digital techniques and construction processes in Architecture. That influence leads to potential transformations on many established practices, creating repercussions on a cultural, environmental, procedural, professional and disciplinary levels. On the Portuguese context, we are faced, frequently, with a phenomena of inadaptation of the different systems that shape architecture, when faced with many practices of global actuality. Ultimately, we can refer to this phenomena as being segregative - though it might be the sum of naturally evolving processes and socio-economic constraints narrowing practices to the mainstream, which is, already, saturated. On the international context, we are faced with increasing practices which proliferate through integration of digital tools on the creative process, from which emerge the case studies of this investigation, which where developed in Bauhaus-Universität - Weimar Germany. This work aims to improve the critical reflexion on the applicability of digital creative process on architecture, contributing to building the connection between the knowledge from other realities and our national context. It should be taken as a summary work to posterior investigations, considering that our national context lacks accuracy on this topic. We have adopted a methodology of multiple study cases, which allowed to conclude that, in addition to the augmented rentability that digital techniques can offer to the process of architectural creation, it exists a second level of complexity that digital tools and constructive processes make possible. This complexity can not be justified as augmented performance, it depends on Architectural investigation and its constant evolution. We also concluded that there is few transparency regarding the capacities of the digital tools we used, identifying great potential that this can provide.

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Introdução

Introdução A recente evolução do ser humano não se deve, fundamentalmente, a transformações ao nível do seu organismo ou padrão comportamental genético. Segundo a teoria neo-Darwiniana, a evolução natural ocorre seguindo etapas extremamente lentas e sustentadas, o que contrasta, drasticamente, com a evolução da humanidade quando considerada conjuntamente com todos os seus saberes e capacidades, incluindo aqueles que consideramos artificiais, principalmente após a revolução industrial. O verdadeiro legado cultural, que rapidamente transformou padrões de comportamento, expandiu e proporcionou novas capacidades, foi a tecnologia de que dispomos. A tecnologia é essencial à evolução humana e o seu contributo é sempre positivo, tratando-se um recurso cujas potencialidades são teoricamente ilimitadas. Mas a forma como é desfrutada pode revelar-se contraproducente. Não existe má tecnologia, em si mesma, pois esta é utilizada para servir cada vez melhor a vontade humana. No entanto, o clima de insegurança em relação ao progresso tecnológico é justificado pela deterioração do meio ambiente e degradação das relações que o Homem com o seu trabalho, progressivamente sujeito a maior dependência do computador. A necessidade de reflexão sobre a tecnologia passa também pela crescente teia de interesses comerciais que desvirtuam

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o domínio científico de disciplinas como a Arquitectura. A exaltação da cultura da imagem encontra nas técnicas de modulação digital um meio rápido de exteriorizar modelos intangíveis. Por isso, o tema fundamental da importância da Arquitectura na sociedade deve ser novamente central no discurso arquitectónico, sob pena de ser prejudicado pelo uso indevido da tecnologia. Previsivelmente, verifica-se um sentimento polarizado - de adoração ou de ódio - em torno das tecnologias emergentes na era digital. Se, por um lado, podemos dissertar sobre a utilização sustentada de novas práticas, por outro, devemos compreender os impactos que a tecnologia tem na arquitectura, separando os processos cuja aplicabilidade ainda só tenha sido provada em teoria, dos casos bem sucedidos, em que as tecnologias digitais acrescentaram algo de novo ao processo criativo e à qualidade final da arquitectura. É, portanto, muito importante reflectir sobre o uso de meios digitais e domina-los, para que possam estar ao serviço da Arquitectura. A Profissão   A Arquitectura tem variado ao longo do tempo verificando-se que procedimentos dominantes numa dada época são distintos dos procedimentos de outras épocas. Definir a Arquitectura é um acto tão complexo como definir a natureza híbrida da sua prática, variando entre conceitos por vezes contraditórios como: arte, ciência, técnica ou entre várias áreas científicas. A ideia que mais nos importa salientar é a de que existe 1. Categorias invariantes e conceitos variantes são propostos por Patrik Schumacher, Autopoiesis of Architecture, 2011 e 2012 e são desenvolvidos na secção “Vanguarda arquitectónica” na p. 21, do capítulo “Paradigma digital”.

uma série de categorias invariantes e conceitos variantes1 que definem a disciplina Arquitectónica e que devemos olhar retrospectivamente para poderem ser identificados. Estas dimensões evoluem ao longo do tempo, refundando a disciplina da Arquitectura na história e na actualidade. O papel do arquitecto como agente produtor de artefactos, interveniente político-social e produtor de cultura tem variado ao longo

2. “‘Arquitetura’ vem do Grego ARKHITEKTON, ‘mestre de obras, obreiro-chefe’, de ARKHEIN, ‘comandar, dirigir’ e TEKTON, ‘construtor, artesão, carpinteiro’. Passou pelo Latim ARCHITECTUS antes de vir para nosso idioma.” s.a, Origem da Palavra (http://origemdapalavra. com.br/palavras/arquitecto/) acesso em 2012.Jun.16.

dos tempos. A etimologia da palavra “arquitecto” atribui à profissão a tarefa de supervisionar a actividade da construção de edifícios,2 definindo arquitectura como a profissão que têm como principal tarefa a gestão dos diferentes procedimentos inerentes à actividade construtiva. 8


Introdução

Durante muitos séculos, o arquitecto desempenhou, quase sempre, um papel secundário em relação à obra construída, sendo esta - no caso de edifícios emblemáticos - o produto de um legado que incluía o trabalho de duas ou mais gerações de arquitectos. Já na era renascentista, o arquitecto passou a deixar a marca pessoal e indelével na sua obra, iniciando a prática do projecto como meio potencial da total antecipação da arquitectura antes de se proceder à sua construção e estabeleceu estruturas linguísticas, através de cânones, que expandiram os significados da arquitectura. Durante o Modernismo, o arquitecto teve uma participação político-social sem precedentes, estabelecendo regimes de salvaguarda dos interesses colectivos, refletindo-se em participação activa na política. Exemplos desta participação são os CIAM (Congresso Internacional de Arquitectura Moderna), cujos conteúdos remetiam principalmente para a tarefa normativa da Arquitectura. A prática da profissão passou a valorizar a criação de modelos estandardizados e a organização funcional. Práticas arquitectónicas Processos virtuais é um conceito implícito na prática arquitectónica não-vernacular. A virtualização tornou-se uma etapa imprescindível no desenvolvimento de projectos, antes de assumirem a sua materialidade. Normalmente recorremos a processos convencionais, como as técnicas de desenho, mas existem outros processos que permitem projectar, como os que recorrem a técnicas digitais generativas. Nesta investigação, serão estudados processos que tiram partido de técnicas digitais, assim como métodos, teorias e dados que sustentem a sua aplicação generalizada. As alterações operacionalizadas nos processos actuais representam uma das maiores mudanças de paradigma nas áreas práticas, teóricas e metodológicas da disciplina. É particularmente importante entender como se processa o design com recurso à computação, sem omitir as razões que levam a pôr em prática estes novos recursos. Desde o momento em que o computador foi utilizado primeiramente na prática arquitectónica até ao momento presente, têm existido diversas reflexões teóricas que justificam o seu uso como auxílio ao processo criativo ou apenas como ferramenta de 9


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

rentabilidade processual. Dentro destes enquadramentos, podemos verificar que existem processos que se revelaram polémicos tendo outros sido passivamente aceites. As técnicas de desenho assistido por computador têm possibilitado uma progressiva automatização das tarefas repetitivas mais comuns, resultando em aceleração de processos. Verificamos que alguma participação do homem foi substituída por processos que, até há pouco tempo, seriam impossíveis de ser executados com o computador. O tempo de maturação e de envolvimento entre o criador e o produto tem vindo a diminuir, sendo este progressivamente substituído por processos artificiais. As novas técnicas generativas podem substituir tarefas criativas humanas, obrigando à reequação da prática arquitectónica e dos seus valores. As práticas digitais que têm como base processos de gestão de informação arquitectónica integram a participação multidisciplinar, questionando a posição do arquitecto na escala hierárquica dos diferentes intervenientes na construção. Para além disso, técnicas generativas permitem explorar novos processos de criação formal, dando maior ênfase à criação de regras restritivas em subtituição dos processos tradicionais que se baseiam numa negociação de vários factores - formais, funcionais, semióticos e fenomenológicos - tendo como ponto de partida a criação formal. A prática arquitectónica poderá ser remetida, em simultâneo ou separadamente, para a tarefa de controlar processos ou para a tarefa de intrevir na organização multidisciplinar de um projecto, através do conhecimento sobre as diferentes ciências, como a física, a química, a matemática e a informática. O arquitecto pode deparar-se com novas experiências profissionais, sendo necessária uma formação aumentada que inclua conhecimento mais profundo sobre linguagens de programação, domínio de interfaces computacionais e conhecimentos avançados de ciências matemáticas e físicas. A crescente utilização do computador durante o acto projectual já se revelou capaz de integrar projectos em etapas embrionárias, adicionando potencial criativo e possibilitando transpor as barreiras cognitivas. Contudo, muito do seu potencial permanece ainda inexplorado. 10


Introdução

Técnicas digitais Todas as práticas que envolvem a tarefa de design são afectadas por regras. Estas podem ser restrições ou condições. As restrições existem em todas as operações, e são definidas por processos cognitivos. As condições são as limitações dos problemas. Uma nova geração de ferramentas digitais tem visto melhoradas as suas características o que, por um lado, melhora a incorporação de restrições, tornando-as mais próximas dos processos cognitivos a que um designer recorre no processo criativo, e, por outro, tem desenvolvido maior capacidade computacional, sendo esta faculdade fundamental para a superação de algumas regras condicionantes à produção arquitectónica. A integração de ferramentas digitais facilitou a exploração formal, possibilitando a integração de conhecimentos derivados de áreas científicas como a biologia, a física e a matemática. No entanto, e contrariamente ao que é aceite pela maioria, a integração de ferramentas digitais proporcionou alterações que extravasam a pura formalidade. Os processos de criação arquitectónica que recorrem a técnicas generativas tendem a tornar-se mais próximos dos processos observados na evolução natural, primeiramente teorizados por Darwin: há a tendência para conceber a forma como o resultado da máxima performance e da sistematização racional de problemas. Os processos de gestão de dados em formatos digitais estão a substituir os métodos de comunicação tradicionais da arquitectura, facilitando o intercâmbio de informação e melhorando a participação dos diferentes intervenientes no projecto de arquitectura. A integração de processos digitais estimula a criação arquitectónica e, por isso, deve fazer parte do conhecimento dos arquitectos. Devida atenção será prestada ao aumento da eficiência dos processos de fabrico assistidos por computador, que têm progressivamente possibilitado maior complexidade formal, libertando a forma das normativas e condicionantes comuns ao seu processo de fabrico tradicional. Por esta razão, repensar a forma arquitectónica é essencial, descomprometendo-a dos processos industriais que têm vindo a ser utilizados na era pós-Ford para, mediante adequação, optar por processos mais eficientes de fabrico. 11


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

A importância dos processos de produção digital - tema em dissertação - relaciona-se com a incontornável realidade de que as formas fabricadas por processos assistidos por computador não apenas implicam a prévia elaboração de modelos digitais como possibilitam a materialização de grande parte dos modelos realizados virtualmente por processos digitais. Excluindo, deste modo, a necessidade de elaborar desenhos técnicos de produção e reduzindo os riscos associados à quantidade de intervenientes nas diferentes fases do projecto. Num momento sem precedentes na história da criação do mundo artificial, o processo de concepção dos artefactos pode assumir maior dificuldade do que a sua produção. Uma ciência fundamental para o desenvolvimento deste trabalho, com reflexo na evolucão das técnicas algorítmicas, é o Crowdsourcing. Esta ciência tem evoluído com a difusão do computador pessoal e da internet. Baseia-se na captação do entusiasmo do público geral vocacionando-o para resolver problemas científicos. Numa primeira impressão, a ideia pode parecer pouco interessante, se considerarmos que o público em geral não está devidamente instruído para decifrar problemas científicos complexos. Mas a observação atenta da aplicação desta ciência tem rebatido esse pensamento, como comprovam descobertas que variam entre avanços na investigação do vírus do HIV, decifração de papiros gregos 3. Gareth Cook, How crowdsourcing is changing science (http://www.bostonglobe.com/ ideas/2011/11/11/how-crowdsourcing-changingscience/dWL4DGWMq2YonHKC8uOXZN/story. html) acesso em 2012.Jun.17.

ancestrais ou na categorização de novas galáxias.3 Um CAPTCHA, é um processo de confirmação humana usado em sítios da internet para desviar ataques computacionais Brute Force. Ainda que não seja novidade para muitos, poucos saberão acerca do projecto reCAPTCHA. Este projecto é a evolução do CAPTCHA, tornando-o mais útil e tirando partido da sua utilização massiva pelo público em geral. O projecto pretende contribuir para a digitalização de livros antigos, superando os casos em que os sistemas informáticos falham. Consiste na identificação de duas palavras deformadas através de um padrão que apenas o cérebro humano tem capacidade de o resolver. Uma dessas palavras é gerada aleatoriamente, a outra é extraída de um livro digitalizado - formato de imagem em composição de píxels - sendo convertida em formato digital - formato de texto - tirando partido do trabalho de quem, voluntariamente, efectua este processo de validação. Outros projectos encontram-se em fase de 12


Introdução

evolução e, pela altura em que esta tese será concluída, um novo projecto irá iniciar com o objectivo de traduzir conteúdos da internet com base no Crowdsourcing. A aplicação do Crowdsoursing na decifração de problemas concretos é determinante para o progresso das ferramentas digitais. O incentivo à participação voluntária do grande público pode, em última instância, facilitar o acesso à informação - opensource - visto que é, para a maioria dos casos, indispensável tornar a informação acessível para o sucesso deste método. Um exemplo desses produtos é o plugin Grasshopper para Rhinoceros. Ainda que não seja um software opensource - como o é o software Processing, também referido nesta dissertação - ele foi criado para proporcionar o máximo de flexibilidade na criação algorítmica, transformando cada utilizador num programador, tirando partido do seu interface intuitivo. A participação do público em geral no desenvolvimento de novas ferramentas para este componente tem adicionado imenso potencial ao software, tornando-o muito mais completo do que a versão original. O entusiasmo em torno deste produto deve-se, em parte, à sua utilização por amadores e entusiastas, como os estudantes e investigadores das mais diversas àreas disciplinares, que pretendem tirar o máximo partido das ferramentas digitais. A teorização A teorização sobre o uso de computação em arquitectura encontra-se numa fase avançada de reflexão. Tendo em consideração esse legado e a importância da teoria para a prática bem fundamentada, efectuaremos uma investigação que tem em conta os manifestos teóricos fundamentais dos autores que se basearam em processos digitais. Podemos identificar várias abordagens teóricas que suscitam o uso de novas técnicas digitais, tais como: a tentativa de criar, de forma artificial, um novo estilo, chamado Parametricismo, que pretende superar a crise do mundo pós-moderno na sua rejeição ideológica (Schumacher, 2012: 645); a progressiva harmonia entre os processos de criação artificial e os processos observados na natureza, possibilitados pelo desenvolvimento de novas técnicas e métodos digitais; o maior interesse pelas qualidades 13


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

simbólicas da arquitectura e a sua função social, expandidas pelas técnicas de modulação digital e pelas revoluções construtivas; e, de forma antagónica, a tendência para rejeitar teorias orientadas para a emancipação da disciplina da Arquitectura, Como afirma Castle, com a perda da convicção no mundo global, a arquitectura perdeu as suas fronteiras como disciplina e a teoria parece ter deixado a sua pertinência para a arquitectura (Castle, 2009: 4). Focalizando a elaboração processual como portadora de qualidades funcionais, simbólicas e sensoriais e por isso intrinsecamente teórica, existe um novo pragmatismo (...) que enfatiza performance, pensamento estratégico e a resolução de problemas e está melhor equipado para abordar alguns dos problemas mais pressionantes e significativos do mundo contemporâneo (Architectural Design, Theoretical Meltdown, 2009: 4). Contexto A nossa experiência académica internacional, especificamente ger4. Mobilidade ERASMUS na Universidade Bauhaus de Wiemar, Alemanha, período de 2010/2011. 5. O curso Thechnik und Discurs. 6. Os cursos: Algorithmik Architektur, Advanced Algorithmik, Between Thought and Expression, Bridging the Gap, Die Poesie des Digitalen, Generative Gestaltung e Sustanible Design.

mânica,4 cujas unidades curriculares teóricas5 e práticas,6 permitiram desenvolver saberes sobre a aplicabilidade de ferramentas digitais e de novos processos, que deram equivalência à unidade curricular de projecto III, motivou-nos para pesquisar e aprofundar o conhecimento, materializado nesta dissertação. Podemos identificar um contexto internacional que define uma mudança de paradigma que afecta, de forma radical, os processos estabelecidos na arquitectura: existe um número crescente de arquitectos que recorrem a meios digitais na criação dos seus projectos, dos quais podemos referir alguns cujo valor é bem reconhecido, como Greg Lynn, UNstudio e Zaha Hadid; em simultâneo, existe o desenvolvimento de inovações processuais e construtivas impulsionadas por arquitectos como Neri Oxman e Gramazio & Kohler, tirando partido de processos de obtenção de máxima performance e produção através da robótica e de processos generativos; finalmente, podemos também constatar o surgimento de novas teorias da arquitectura, como a Autopoiesis da arquitectura - escrita por Patrik Schumacher - que define os pincípios de um novo estilo arquitectónico apenas possível pela integração de 14


Introdução

processos digitais. O contexto nacional, não é excepção à proliferação de técnicas digitais: podemos verificar que algumas universidades já iniciaram a 7. O autor participou no workshops temático “DIscursive Wall - A living system” modulo I e II realisado no (ISCTE Instituto Universitário de Lisboa) ISCTE-IUL em parceria com o (Fabrication Laboratory) FAB-LAB.

formação em práticas digitais algorítmicas7 temos assistido a algumas conferências com o objectivo de elucidar sobre temas digitais; e, constatamos um aumento exponencial de participantes portugueses nas redes sociais, como a página oficial do Software Grasshopper. Reconhece-se que, muito embora esta seja uma realidade inegavelmente presente na Arquitectura, enquanto processo formativo, actividade constructiva e meio cultural, pouca atenção institucional lhe tem sido prestada em Portugal, por carência económica. O país enfrenta o desafio particular de construir um discurso e reformular as práticas em torno desta realidade. Finalidade Esta dissertação pretende reunir o máximo de conhecimento sobre a aplicação de ferramentas digitais e de novos processos afectos à Arquitectura. Ainda que alguns temas sejam discutidos em profundidade, a quantidade de informação relevante sobre os mesmos é de tal forma numerosa e o nível de formação é de tal forma diminuto, ou mesmo inexistente, que este trabalho deve considerar-se como um ponto de apoio para posteriores estudos mais específicos sobre tecnologias digitais avançadas, processos de fabrico, processos de design e teorias da Arquitectura. Assim sendo, o trabalho pretende inaugurar uma nova postura em relação às técnicas digitais avançadas, distinguindo-se de qualquer outro previamente realizado por se basear em casos de estudo em que as ferramentas digitais mais avançadas foram utilizadas, conduzindo a diferentes resultados. Objectivos O autor não pretende exaltar as vantagens e professar novos processos tecnológicos. Prefere dissertar sobre várias aplicações de ferramentas digitais e de novos processos, abordando o problema em toda a sua complexidade e evitando visões parcelares. Pretende-se confrontar o uso das ferramentas digitais e novos processos com as capacidades e limitações 15


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

humanas, computacionais, com o processo de fabrico - desde a fase de conceptualização até à fase de produção - com a prática arquitectónica e com a disciplina da Arquitectura. O estudo sobre processos digitais implica - mais do que o conhecimento sobre tecnologias e novas técnicas - a atribuição funcional às ferramentas digitais, a planificação metodológica da sua utilização e a sua validade teórica. Metodologia Esta investigação recorre a uma metodologia do tipo de estudo de casos múltiplos (Bell, 1997: 22-4), recorrendo ao uso de teorias para relacionar os dados analíticos recolhidos e extrair conclusões específicas, tendo em consideração a sua aplicabilidade em Arquitectura. Esta opção justifica-se pela ambição do trabalho, que não pretende apresentar um processo óptimo de criação arquitectónica, mas um conjunto de alternativas processuais que podem ser postas em prática em substituição, ou em parceria, com os processos tradicionais. Pela dimensão teórica inegavelmente presente na disciplina da Arquitectura, que rege toda a sua proliferação, importa realçar que cada contexto arquitectónico é particular - forçosamente atribuindo aos processos dos casos práticos um estatuto particular, em detrimento da sua universalidade. A opção do uso de teorias para sustentar a análise do estudo de casos concretos impõe um processo de investigação suplementar. Este consiste numa pesquisa de teorias definidoras da disciplina da Arquitectura, de acordo com o seu tempo e espaço. Procura-se estabelecer um padrão racional, proveniente da teorização do statu quo da disciplina, que torna verosímil os métodos a que recorremos na verificação da aplicabilidade dos processos digitais. Estrutura O trabalho divide-se em quatro capítulos. Em cada capítulo é posta em prática uma estratégia de investigação, com o objectivo de apresentar o tema segundo diferentes perspectivas. No primeiro capítulo, é abordada sucintamente a história da 16


Introdução

utilização dos meios computacionais como ferramentas integrantes no processo de criação arquitectónica, incluindo os trabalhos referentes a arquitectos de reconhecido mérito, que recorrem a processos digitais para a concretização da sua obra como Frank Gehry, Peter Eisenman e MVRDV. Em seguida, serão debatidas as teorias que têm mais influência no discurso arquitectónico digital contemporâneo, recorrendo à teoria dos arquitectos que utilizam ferramentas digitais como meio impulsionador de novas arquitecturas emergentes, fundamentando os dados analisados na leitura de manifestos e monografias que reflitam acerca do tema das tecnologias. Serão abordadas teorias relacionadas com o valor de novas geometrias impulsionadas pelo uso de tecnologias digitais, repercutindo-se a nível formal, social e funcional, teorias sobre o processo de design digital, especulações sobre a autonomia da disciplina da Arquitectura e a sua organização interna. Aqui, o confronto do uso das tecnologias em arquitectura com o seu contexto teórico será posto à prova. O segundo capítulo, será constituído por uma breve incursão à evolução das ferramentas digitais. Serão apresentadas as principais ferramentas digitais, de acordo com uma categorização fundamental para a sua interpretação. Serão apresentados alguns instrumentos de modelação e algoritmos computacionais mais comuns, através de alguns casos práticos. O dissertador tem conhecimento directo de processos de manufacturação assistida por computador, tendo elaborado trabalhos onde se empregaram estas tecnologias, tanto como auxílio processual como processo construtivo alternativo aos métodos tradicionais. Este tema será igualmente investigado do ponto de vista teórico e técnico, tendo como base a leitura específica e a análise de dados. O capítulo será finalizado com a análise dos processos de manufactura assistida por computador, a sua importância contextual e a sua diversidade técnica. Este será o mais analítico de todos os capítulos, discorrendo sobre as capacidades digitais de forma maioritariamente virtual. No terceiro capítulo, será abordada a integração de ferramentas digitais no processo de design, de forma a estabelecer a antevisão das questões formuladas previamente. Para tal, em primeiro lugar, será 17


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

feito um enquadramento sobre os processos tradicionais de design. Seguidamente, serão analisados novos processos de design tendo em consideração a integração com ferramentas digitais e a possibilidade de elaboração de métodos racionais, recorrendo a ferramentas digitais como meio de suporte. Questões cognitivas e metodológicas referentes ao processo de design serão avaliadas, focalizando a utilização de ferramentas digitais como auxílio processual. Estas serão aprofundadas através das investigações elaboradas na quarta Conferência Internacional em Com8. Investigações publicadas em livro, na base de dados do MIT disponibilizada on-line: (http://www. springer.com/engineering/mechanical+engineering/ book/978-94-007-0509-8) acesso em 2012.Mai.17.

putação de Design e Cognição em 2010 (DCC’10),8 assim como através de outras investigações disponibilizadas na internet e da reflexão teórica de vários autores que dissertaram sobre o tema, como Christopher Jones e Christopher Alexander - metodologistas da década de 60 do sec. XX assim como o trabalho dos pós-metodologistas contemporâneos, como Bryan Lawson e Patrik Schumacher. No último capítulo, tendo por base o trabalho prático desenvolvido na Universidade de Arquitectura em Weimar na Alemanha, serão testados alguns dos processos estudados, assim como a aplicação de métodos racionais de design e de casos em que a produção digital foi um recurso empregue. Pretende-se tirar ilações através do confronto directo destes métodos com o acto de conceber arquitectura. Os casos serão apresentados com isenção, apresentando-se não apenas os casos de estudo bem sucedidos, mas também aqueles que acabaram por demonstrar fragilidades, fazendo-se as respectivas advertências ao uso das tecnologias digitais. Nas conclusões, as teorias estudadas serão relacionadas com todo o processo construído neste trabalho, incluindo os casos práticos de estudo. Tendo por base os objectivos propostos para esta investigação, serão sucintamente avaliados os diferentes processos, pretendendo-se retirar as respectivas conclusões, assim como dos casos de estudo. Finalmente, serão equacionadas as perspectivas de uso das tecnologias digitais.

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1. Paradigma digital – Os primeiros casos

1. Paradigma digital

Os primeiros casos A utilização de ferramentas digitais em arquitectura teve origem no trabalho de dois conceituados arquitectos, que recorreram a meios digitais para criar dois tipos distintos de arquitectura, diferenciando-se, de forma radical, tanto a nível processual como formal. Num extremo, temos Frank Gery que começou a usar ferramentas digitais como meio de tradução do seu método de trabalho. Participou no desenvolvimento do software CATIA, juntamente com uma equipa de investigação que se especializou na gestão e optimização de superfícies curvas em dois eixos. Os processos utilizados por Gery tiram partido das ferramentas digitais como instrumento de interpretação formal, sem interferirem no seu processo de conceptualização. Gery apenas recorre a métodos comuns na elaboração criativa, como o esquisso ou modelos rápidos e intuitivos, num processo unicamente gestual e físico. No outro extremo, temos o trabalho de Peter Eisenman, que encontra nas ferramentas digitais um meio de superar os condicionalismos da cultura e da sensibilidade humana, como afirma Galofaro: A arquitectura foi sempre um acto crítico, usando dois métodos diferentes. O primeiro é a tentativa de se opor à prática corrente e às regras estabelecidas, tentando alterar as condições impostas pelo espaço e tempo. O segundo é enraizado na definição de Kant sobre o criticismo: nomeadamente, criticismo “é a condição que torna a existência possível”. No caso da arquitectura, esta definição transporta a 19


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

arquitectura fora da esfera do funcional ou do significativo (Galofaro, 1999: 10). A conceptualização de Eisenman vem na sequência da atenção dada no século passado ao tema do significado do objecto. A arquitectura tem de ser capaz de questionar simultaneamente o modo tradicional de expressar significado e de solucionar problemas funcionais. De igual modo a sua função social e os e seu modos contemporâneos de actuar (Eisenman, apud Galofaro, 1999: 11). Nesta linha de pensamento, Eisenman afirma que: O interessante acerca deste método é que ele tem a faculdade de libertar o projecto da ideia de arquitectura como um sistema tradicional e sugerir a possibilidade de conhecimento arquitectónico a partir de pura produção. Somente de esta forma é possível superar o que, partindo de uma análise superficial, pode aparentar ser formalidade sem sentido. (Galofaro, 1999: 58). A necessidade de constantemente reinventar a arquitectura, a par de estabelecer novos métodos, é frequentemente referida por vários autores, como sendo determinante para a evolução e qualidade da arquitectura. O método de Eisenman, no entanto, é falível considerando que após o momento da criação arquitectónica o seu significado e a sua gramática linguística são automaticamente assimilados e adicionados ao processo cultural e histórico da arquitectura. Desta forma, ainda que exista muito potencial para ser explorado no universo digital, devemos considerar que os métodos de descontextualização de Eisenman são, progressivamente, tornados comuns e culturalmente estabelecidos na arquitectura e, nessa medida os seus objectivos metodológicos são falíveis. A utilização de meios informáticos em arquitectura sofreu uma evolução que se adaptou à mudança de pensamento que se verificou no chamado período pós-crítico. Uma segunda vaga de arquitectos - Projective Architecture - influenciados pelos ensinamentos de Eisenman, opuseram-se à obsessão teórica da crítica pós-moderna e adaptaram o uso do computador como meio de estruturação de solicitações contextuais e programáticas. Um exemplo claro deste uso do computador é o Functionmixer dos Mvrdv, que consistia num software heurístico que encontrava óptimos locais. Este simulava um contexto urbano com a intenção de distribuir as diferentes funções urbanas tendo como parâmetros dados 20


1. Paradigma digital – Vanguarda arquitectónica

que traduziam objectivos económicos, sociais, ambientais e espaciais. (El Croquis, MVRDV 1997-2002, 2002: 26-9). Mais recentemente, assistimos a uma grande utilização de meios digitais em arquitectura, sem que exista uma reflexão teórica que relacione o uso de meios digitais com a disciplina da Arquitectura e, em última instância, com o contributo da disciplina, como um todo global, para o desenvolvimento da humanidade. É nossa opinião que alguma construção da época digital, como alguma da denominada de arquitectura blob - predomínio de formas arredondadas - não produziu uma justificação teórica para o seu virtuosismo formal. Mas, isto não quer dizer que não possam ser discriminados os casos mais pertinentes relativamente aos que apenas resultaram em técnicas vulgares.

Vanguarda arquitectónica A pertinência do estudo de processos digitais resulta, em grande parte, do interesse gerado em aplicar técnicas provenientes de outras áreas científicas - como a informática - à arquitectura, o que se verifica há mais de uma década e que tem obrigado à reelaboração dos processos e métodos estabelecidos. Este trabalho de investigação - Processos Virtuais - tenta aprofundar o estudo da arquitectura de vanguarda em toda a sua complexidade multidisciplinar e não apenas nos aspectos mais técnicos, analisando os seus processos internos com sentido crítico. A principal teoria desenvolvida em torno da arquitectura de vanguarda é elaborada por Patrik Schumacher - A Autopoiese da Arquitectura - que tenta definir a disciplina da Arquitectura a partir da teoria social de sistemas de comunicação diferenciados de Niklas Luhmann. A teoria de Schumacher defende que a arquitectura deve ser considerada como um sistema de comunicação autónomo, distinto dos outros sistemas de comunicação da sociedade definidos na teoria de sistemas sociais diferenciados de Luhmann. Esta diferenciação adopta o conceito de sistema autopoiético de arquitectura, que significa meio de auto-produção. Esta categorização define a arquitectura como sendo o conjunto dos artefactos - edifícios belos - conhecimentos e práticas acerca dos artefactos e é essencial para definir um olhar crítico sobre a 21


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

história da arquitectura, sobre os seus domínios e normativas. Em teoria, a Autopoiese da Arquitectura permite dissertar sobre a arquitectura de vanguarda, confrontando-a com as normativas da arquitectura ao longo da sua história e não apenas em relação a uma época ou um estilo. Para reformular a nova história da arquitectura contemporânea recorremos às definições de Schumacher, em alternativa de procurar uma definição ilusória e generalista da eterna essência e identidade da arquitectura, a teoria observa e reflecte os 500 anos de longa história arquitectónica (Schumacher, 2012: 504). Esta opção é fundamentada pela importância que a teoria passou a assumir na prática arquitectónica após a era do Renascimento. Esta foi a época em que a consciência individual do arquitecto primeiramente se manifestou. A necessidade de justificar os processos de criação arquitectónica com fundamentação teórica surge paralelamente com a consciência do indivíduo e o questionamento da importância da Arquitectura na sociedade, demarcando-se esta da engenharia e da arte. Não nos esqueceremos de tratados de arquitectura, como o de Vitrúvio, muito anterior ao Renascimento, contudo esta época histórica impôs uma notável alteração na forma como era entendida a Arquitectura, elaborando uma disciplina mais completa nas suas categorias internas. Todos os conceitos que emergiram dentro desta longa história da arquitectura podem ser classificados de acordo com as seguintes duas classes: “categorias” invariantes e “conceitos” variantes (Schumacher,Schumacher 2012: 505). As categorias invariantes são as dimensões que são possíveis de ser identificadas transversalmente em toda a história da Arquitectura. Os conceitos variantes são as dimensões específicas de cada estilo arquitectónico. Não é possível elaborar arquitectura sem recorrer a uma fundamentação teórica, já que existe uma diferença considerável entre a construção por métodos de repetição e a construção sujeita à ponderação e interpretação subjectiva. A teoria é o produto da depuração da realidade percepcionada pelo arquitecto, não podendo a arquitectura existir de nenhuma outra forma. Patrik Schumacher defende que o único estilo que verdadeiramente se afirmou após o Modernismo e que tem possibilidades de se assumir como corrente principal é o Parametricismo, sendo o único que, na 22


1. Paradigma digital – Vanguarda arquitectónica

última década, conseguiu dar resposta às categorias invariantes da arquitectura. Segundo o autor, essas categorias são: 1. A reflexão da função social da arquitectura 2. A distinção entre vanguarda e corrente principal 3. A demarcação da arquitectura contra a arte e a engenharia 4. A principal distinção entre forma e função 5. O código de utilidade 6. O código de beleza 7. O código de originalidade 8. O progresso da disciplina via estilos como programas de investigação 9. A dupla tarefa de organização e articulação 10. O processo de design 11. A utilização de um meio de design principal 12. Auto-reflexão (Schumacher, 2012: 505) Nesta dissertação não nos parece fundamental reflectir acerca do conceito de estilo, ainda que se trate de um conceito frequentemente auto-referenciado em arquitectura e cuja pertinência é fundamental ao discurso arquitectónico. A marginalidade de que o conceito de sido objecto tem exercido explica-se pela má interpretação dos princípios formulados durante o movimento Moderno. Muitos associam o discurso iniciado no século XIX, em torno do declínio dos estilos, à rejeição do conceito de estilo remetendo-o para a categoria de tabu. Uma forma pertinente de revalidar o conceito é através da referência a Le Corbusir, visto ter sido um dos teóricos que mais escreveu acerca do tema. A distinção feita por Le Corbusier incide na necessidade de afirmação de um estilo genuíno, em vez dos estilos marginais, e não na rejeição do conceito de estilo como meio de progresso da disciplina. Isto mesmo pode ser confirmado nos seus escritos: os “estilos” são uma mentira. Estilo é a unidade de princípio animando todo o trabalho de uma época, o resultado de um estado de consciência que tem o seu carácter especial (Corbusier, apud Schumacher, 2012: 587). Parece-nos importante reflectir sobre a imperatividade do uso das tecnologias digitais se alicerçarem numa agenda teórica. Podemos verificar que existe uma nova corrente arquitectónica, consolidada, nos últimos 15 anos, pelos inúmeros casos de estudo presentes nos vários meios de comunicação da Autopoiese da Arquitectura, que se destaca 23


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

por ter características únicas e afectas ao uso de tecnologias digitais. É importante salientar que os princípios estruturantes da teoria arquitectónica contemporânea não são idênticos aos do passado. As capacidades formais, a performance técnica e os métodos de simulação que a arquitectura dispõe actualmente permitem gerar uma arquitectura que nunca antes foi alcançada. Por isso, a elaboração de uma teoria arquitectónica, que englobe as novas capacidades tecnológicas, terá de ser mais acutilante em relação aos limites previamente impostos. A utilização de ferramentas digitais não terá necessariamente uma importância central na reflexão teórica da arquitectura. Devemos relembrar que as possibilidades de utilização das ferramentas digitais são vastas, como no caso de Frank Gehry, que usa ferramentas apenas como elemento de optimização em etapas posteriores à conceptualização do projecto. A sua arquitectura depende da utilização de softwares de optimização, mas o seu processo de elaboração é o tradicional. Gehry pratica uma arquitectura baseada na dimensão fenomenológica, tirando partido da expressividade dos materiais - por vezes pobres - relações de escala e geometrias orgânicas. A criatividade e experiência do arquitecto são determinantes para saber integrar ferramentas digitais no seu trabalho, variando de forma significativa o seu impacto mediante o papel que desempenham na sua prática. Deve ser questionada a complexidade geométrica que pode ser alcançada mediante o uso de ferramentas digitais. Quando comparado com processos de vanguarda, o processo construtivo tradicional é o mais eficiente para a elaboração da arquitectura que é actualmente predominante. Alguns valores instituídos são um entrave à utilização de novas tecnologias. A sociedade moderna construiu os seus alicerces implantando princípios como a produção modular e a previsão de necessidades de mercado. Os processos tradicionais são os mais indicados dado o contexto sócio-económico actual. Os estilos arquitectónicos contemporâneos dominantes podem ser razoavelmente optimizados por processos exclusivamente racionais, sem o recurso a tecnologias digitais e integrando-se de forma eficaz com a máquina produtiva e com a organização implementada. O uso de ferramentas de optimização justifica-se quando 24


1. Paradigma digital – Vanguarda arquitectónica

se opera com formas complexas, viabilizadas por novos processos construtivos ou pela necessidade de atingir maior performance - como nos casos em que se procura atingir níveis mínimos de impacto ambiental. A realidade demonstrada pela produção da vanguarda arquitectónica é que a complexidade geométrica tem aumentado de forma considerável. Contudo podemos identificar cinco princípios que justificam a progressiva complexidade que a arquitectura de vanguarda tem revelado: • Devido a regras de dependência, o design paramétrico tem a capacidade de criar relações formais entre elementos singulares e a capacidade de gerir quantidades massivas de informação. Estas duas características podem ser úteis, considerando que existe um progressivo acumular de informação e complexidade na sociedade contemporânea. O constante aperfeiçoamento das técnicas de partilha de informação que dispomos solicitam à arquitectura maior capacidade de gestão da complexidade e quantidade de informação existente. A relação desta informação deve ser sintetizada formalmente, as técnicas paramétricas permitem articular as várias solicitações através de métodos como a graduação formal, a variação diferenciada ou a fluidez. • Os princípios de optimização garantidos por algoritmos heurísticos e o design baseado em regras são úteis para a criação de melhor performance na arquitectura . A sociedade capitalista esgotou o seu modelo baseado no desperdício, demonstrado-se insustentável para o equilíbrio ambiental. O uso de processos generativos reequaciona o modelo limitado de criação de forma por processos tradicionais, potenciando projectos baseados na obtenção de máxima performance. Numa era em que os modelos baseados no desperdício não são mais sustentáveis, a optimização de todos os recursos disponíveis é uma sólida alternativa aos processos comuns. 9. As referências espaciais são tratadaspor autores como Kevin Lynch. A sua maior importância é relativa à orientação espacial tendo maior importância na cidade. Já Peter Schumacher define a tarefa da Arquitectura como organização e articulação, por articulação refere-se aos valores fenomenológicos, semióticos e funcionais que podem ser trabalhados tendo como objectivo a orientação espacial e o enquadramento de funções sociais. Peter Schumacher, The Autopoiesis of Architecture, pp. 134-7

• A tentativa de restringir a Arquitectura a um exercício racionalista tem-se demonstrado incompatível com as ambições humanas. Existe, simultaneamente, a necessidade de transmitir significados culturais, experiências sensoriais e de estabelecer referências espaciais9 que embora possam desempenhar um papel meramente funcional necessitam de estabelecer significados formais além da sua funcionalidade espacial. A 25


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

fig. 1.1. Cidade de Moscovo.

aplicação de novos repertórios formais de maior capacidade comunicativa e de sistemas de linguagem e significação mais inteligíveis recorrem às inovações tecnológicas como meio de aperfeiçoar os seus métodos e expandir os seus domínios de aplicação. • A arquitectura dominante recorre a um processo de criação formal que estabelece formas para solucionar funções específicas. Neste processo, a arquitectura criada carece de capacidades virtuais que são importantes como estímulo à descoberta e adaptação a novas funções de um determinado espaço. O modelo herdado no Funcionalismo, em que a um dado espaço é prescrita uma função, enquadra-se na filosofia de zoning funcional que se demonstrou incompatível com o desenrolar normal da vida humana. Este modelo é por natureza muito limitado - a cada espaço é prescrita uma função que em pouco mais se traduz do que uma identificação, por escrito, do nome funcional desse espaço no desenho de projecto. A arquitectura de vanguarda promove a multifuncionalidade espacial. Um espaço deve ser enaltecido pelas capacidades intrínsecas que tem e não pela função que lhe é atribuída. Para criar capacidades virtuais é necessário dominar de forma virtuosa a geometria e o seu processo de exploração. As tecnologias digitais promovem novos meios de exploração geométrica que têm a capacidade de criar capacidades funcionais virtuais. • A arquitectura pós-moderna não conseguiu propôr um modelo de 26


1. Paradigma digital – Padrões funcionais

coerência que transmitisse organização e articulação entre as diferentes expressões construídas. As nossas cidades são o espelho dessa desarticulação formal (fig. 1.1). Na maior parte dos casos não existe relação entre os diferentes edifícios que compõe a malha urbana, resultando em alienação da percepção visual. É possível estabelecer correlações entre elementos por processos paramétricos. Esta propriedade, se for adoptada pelo estilo dominante, resultará em continuidade e transição gradual mesmo quando existam edifícios formalmente distintos nas imediações.

Padrões funcionais O movimento moderno propôs uma Arquitectura desprovida de denotação, contrastando com os estilos anteriores - em que símbolos denotativos eram aplicados à arquitectura como ornamento. Ainda que possamos relacionar a negação simbólica na arquitectura moderna com a elevação moral de alguns teóricos, como Adolf Loos, devemos considerar que os processos criativos da arquitectura moderna aproximaram-se dos processos científicos. A forma no modernismo resultou de um processo de separação em zonas funcionais, estabelecendo os espaços de circulação mínimos estritamente necessários para estabelecer conexões. Eram composições assimétricas e pouco restringidas, podemos discernir unidades funcionais formalmente independentes. Schumacher resume o processo criativo descrito por Le Corbusier - em Vers une architecture (1923) como o início claro de um problema, análise, experimentação, estabelecer de um tipo ou standard, e finalmente a perfeição artística da forma para o propósito de tocar o nosso intelecto e emoções (Schumacher, 2012: 589). As diferenças de significação entre arte e ciência são bastante claras, Susanne Langer define-as da seguinte forma: A ciência é geral e a arte é específica. Porque a ciência move-se através de denotação geral para abstracção precisa; a arte, através de abstracção precisa para conotação vital, sem a ajuda de generalidade (Langer, 1957: 180). A fase inicial do processo do Modernismo pode ser considerada como racional. O problema funcional define os objectivos de forma separada minimizando a possibilidade de existirem conflitos entre sub-secções. 27


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

fig. 1.2. Desenho da Opera National de Paris.

Actualmente, este método poderia ser reproduzido por processos informáticos, considerando que o processo consiste em obter soluções óptimas, equacionando os problemas isoladamente e permitindo que a solução final seja alcançada como resultado de sub-optimizações locais. Os movimentos pós-modernos confrontaram a mera abstracção funcional da arquitectura. O desenvolvimento das ciências linguísticas, como as linguagens cartesianas, despoletou o interesse pelas capacidades latentes da arquitectura em transmitir significados, a possibilidade de se desenvolver gramáticas arquitectónicas e as qualidades do reconhecimento cognitivo desses sinais. Uma das figuras mais influentes do pensamento semiótico sobre Arquitectura foi Peter Eisenman. A sua aspiração é principalmente conceptual, manifestando-se tanto a nível do processo de concepção, como nas relações conceptuais que a sua arquitectura tenta estabelecer. Na arquitectura ambos os tipos de relações existem simultaneamente. Existe um aspecto de superfície essencialmente vocacionado com qualidades sensuais do objecto (...) originando respostas que são essencialmente perceptuais. Existe também um aspecto profundo vocacionado com relações conceptuais que não são sensitivamente percepcionadas (...) são entendidas na mente. Estes são atributos que atribuímos às relações entre objectos, em vez da presença física dos objectos em si próprios (Eisenman, 1971: 38-9). A atenção dada à dimensão conceptual da arquitectura 28


1. Paradigma digital – Padrões funcionais

baseia-se na expressão pós-funcionalista que procurava alcançar expressão artística destituindo os objectos dos deus significados explícitos ou denotativos e negando a utilização de referências exteriores às do vocabulário arquitectónico. O repúdio da ornamentação em arquitectura é fundamentada pela sua negação funcional e pela ideia de separação entre Arquitectura e Estética. O conceito de ornamentação implícito é que este se processa num nível diferente do da arquitectura, o que nos leva a questionar a sua utilidade. Todavia, a utilização de ornamentos não implica a adição de elementos estranhos a uma composição desde que desempenhem um papel funcional, articulando os planos fenomenológico, semiótico e funcional e relacionando-os com os objectivos estratégicos da arquitectura. Propomos o estudo de caso da Opera National de Paris (fig. 1.2) como um exemplo de aplicação funcional da ornamentação. Ainda que este exemplo coincida com o início de mudança de paradigma - dos revivalismos para o início da revolução do ferro e do vidro - e por isso envolto em polémica, coincide também com o apogeu da era neo-Barroca. A análise que se pretende fazer relaciona a aplicação de ornamentação com as dimensões semiótica e fenomenológica da obra. A dimensão simbólica desta obra foi particularmente significativa. A sua dimensão social era de tal ordem importante que a maioria do espaço projectado destinava-se a áreas de congregação social, ficando apenas uma pequena área afecta ao programa funcional da ópera. Neste sentido, o simbolismo alegórico aos sentimentos simultaneamente romântico e revivalista da época era essencial. A ornamentação do edifício desempenhava essa função fenomenológica de forma exímia. A organização espacial é reforçada pela ornamentação que estabelece referências, informando sobre a orientação no espaço envolvente e interior do edifício. Relações de escala são definidas na ornamentação de forma racional, marcando relações como simetria - que informam sobre os eixos de circulação principais - e ritmos que variam entre a diferenciação e a repetição - exteriorizando a hierarquia funcional dos espaços, do multifuncional diferenciado ao mono-funcional repetitivo. A dimensão simbólica da ornamentação usada na arquitectura, até 29


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

fig. 1.3. FOA, Ravensboune College of Design and Communication, Greenwich, Londres. Dependência entre a fenestração e ornamento. O padrão aplicado é programado usando como dependência a sua posição em relação ao centro da grelha polar de elementos que circunscreve cada perfuração. A programação da cor dos elementos do padrão muda de acordo com o tamanho das aberturas, formando um padrão variável.

ao surgimento do Funcionalismo, baseava-se na descontextualização de objectos aplicados à arquitectura. Esta dimensão simbólica é rejeitada, de uma forma geral, na arquitectura. No entanto, podem ser mencionados exemplos que contrariam esta rejeição simbólica - como o edifício dos binóculos de Frank Gehery. A opção formal neste edifício não pode ser apelidada de ornamentação, uma vez que a forma é o invólucro de um espaço funcional, em que não existe diferença de nível entre a forma definidora e o espaço funcional primário. A arquitectura de vanguarda recorre a padrões funcionais para cumprir a sua tarefa de articulação das comunicações espaciais (fig. 1.3 e fig. 1.4). Os padrões não são ornamentação, não são estereotomia nem tectónica - correspondem a uma evolução destes três conceitos. Esta diferenciação deve-se à função que os padrões cumprem na arquitectura de vanguarda, demarcando-se do conceito tradicional de ornamentação, que se situa exclusivamente no plano fenomenológico e semiótico da arquitectura. O reconhecimento funcional dos padrões na arquitectura é potenciado através de um conjunto de técnicas construtivas aplicadas a problemas funcionais, como sombreamento ou oclusão visual. A introdução de certas tecnologias de revestimentos e coberturas, como sistemas de paredes cortina, selantes de silicone e membranas impermeáveis de plástico, eliminaram a necessidade de vértices, platibandas e molduras. A diferença entre cobertura e parede desapareceu, assim como muitas outras articulações do invólucro construido. 30


1. Paradigma digital – Padrões funcionais

As figuras convencionais do invólucro construído estão a ser substituídas por incorporações mais suaves em que diferentes camadas de performance são confrontadas produzindo um grande leque de efeitos complexos. A dissociação dos padrões visuais, térmicos e de permeabilidade atmosférica abriu possibilidades sem precedentes para um fascínio molecular do invólucro construido pela liberdade de dissolução ou intensificação das juntas através da combinação ou separação de camadas (Architectural Design, Patterns of Architecture, 2009: 22).

fig. 1.4. Pavilhão de Espanha, Expo. 2010 Shangai. Os padrões em forma de escamas têm poderosa expressão fenomenológica, a técnica de enlaçamento expressa a tradição de artesanato do país, contribuindo para o plano semiótico, as graduações de luz, sombra e outras permeabilidades atmosféricas são exemplo do contributo funcional dos padrões.

A reconhecida importância dos planos semiológicos e fenomenológicos é determinante nas teorias emergentes no pós-modernismo sobre a importância da forma na Arquitectura. Essas teorias estão a ser reformuladas na actualidade, através da influência de novas técnicas construtivas e processuais. Os padrões funcionais tentam reafirmar a importância simbólica da arquitectura, definindo a significação da arquitectura cientificamente, como sendo a solução de máxima abstracção que define a articulação do espaço. Mas é na conotação vital da significação que a arquitectura se eleva a arte. Os meios digitais são uma forma de potenciar as tarefas de articulação e organização da arquitectura. Processos como a aplicação de padrões 10. Padrões diferenciados, Tessellations e técnicas de tecelagem são conceitos estudados na secção “Ferramentas algorítmicas” na p. 45 do capítulo “Ferramentas digitais”.

diferenciados, Tessellations e técnicas de tecelagem10 proporcionam maior capacidade de organizar funcionalmente o espaço e de articular as várias dimensões da arquitectura.

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Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

Analogia com a natureza Aparentemente, as inovações digitais pouco têm que ver com as propriedades formais e o processo de criação dos elementos naturais. No entanto, através de uma análise atenta das propriedades das ferramentas e dos processos digitais, concluímos que a evolução das tecnologias aproximam-se das características e processos evolutivos naturais. • Em primeiro lugar, temos os algoritmos evolucionários que se baseiam no processo de selecção natural primeiramente observado por Darwin. Este paralelismo entre entidades consideradas frequentemente antagónicas não resultou de um princípio poético, humanista 11. Os algoritmos evolucionários são desenvolvidos em pormenor nas secções “Tipos de ferramentas digitais” na p. 40 e “Ferramentas algorítmicas” na p. 45 do capítulo “Ferramentas digitais”.

ou ecológico.11 Os algoritmos evolucionários nasceram da pura

12. As ferramentas paramétricas são definidas na secção “Tipos de ferramentas digitais” na p. 40 do capítulo “Ferramentas digitais”.

• Em segundo lugar, encontramos as ferramentas paramétricas,12 que

necessidade funcional de aplicar métodos práticos para solucionar problemas complexos. tiram partido da gestão avançada de informação e têm a capacidade de criar diferenciação gradual controlada por variáveis locais. Esta característica é frequentemente observada na natureza. Elementos naturais como o odor, o calor, o som, os esforços estruturais, todos funcionam como gradientes de fluxos de energia, de maior concentração para menor concentração (Oxman, 2004: 43). A natureza revela performance estrutural óptima e é multifuncional. Isto deve-se à sua capacidade de reagir a todas as solicitações atuantes. • A criação das formas naturais é o resultado equilibrado de um processo que inclui códigos genéticos, forças actuantes contextuais e a procura da máxima performance com recurso mínimo de meios. Isto leva-nos à terceira analogia das inovações digitais com a natureza. Referimo-nos ao método de emersão formal derivado da aplicação de métodos de design racionais. A utilização de ferramentas paramétricas permite solucionar sob-problemas isoladamente fixando regras e estabelecendo um segundo nível de restrições de dependência entre sub-problemas.13 A aplicação de métodos racionais permite a criação

13. Os métodos de design são desenvolvidos com mais detalhe nas secções “Métodos de design” na p. 72 e “Design baseado em regras” na p. 76 do capítulo “Processos de design”.

formal dependente de objectivos previamente fixados sem destruir a continuidade formal da solução final, contrariando a rigidez do método artificial. Os métodos de emersão formal aproximam-se dos 32


1. Paradigma digital – Analogia com a natureza

processos evolutivos e transformativos naturais em que a forma é o resultado das condicionantes contextuais e propriedades dos materiais. O design actual encontra-se repleto de redundâncias e condicionalismos que resultam das limitações industriais e métodos de design estabelecidos. A ideia de ligação e de unidade modular são princípios que não se encontram na natureza de uma forma explícita: os princípios mais próximos que encontramos são articulação gradual e diversidade de padrões. A substituição dos processos de design tradicionais pelos processos de emersão traduzir-se-iam em menor desperdício de materiais, melhor articulação funcional e maior participação de condicionantes contextuais. • Finalmente, a quarta inovação tecnológica que aproxima a criação do mundo artificial ao mundo natural são os avanços nas tecnologias de prototipagem rápida.14 O processo de design baseado em regras é li-

14. As técnicas de prototipagem rápida são descritas na secção “Técnicas de produção digital” na p. 57 do capítulo 2 “Ferramentas digitais”.

mitado ao seu contexto virtual, ainda que possa ser influenciado por conhecimentos, aplicados dinâmica e evolutivamente, extraídos de situações reais ou cientificamente comprovadas. Embora o resultado final deste processo não exista no mundo artificial, as tecnologias de impressão generativa vêm encurtar a distância que separa o mundo virtual do mundo artificial. É necessário salientar que estes processos, que são similares aos naturais, só são possíveis com recurso a técnicas artificiais e a tecnologias de ponta, em oposição aos métodos naturais. Os processos que envolvem a simulação de comportamentos evolutivos são processos virtuais. O factor tempo é apenas uma dimensão a considerar, restrita a um domínio proposto. Relativamente à manipulação do tempo de evolução, podemos afirmar que estabelecemos um processo oposto ao da natureza. A natureza evolui em processos muito lentos e equilibrados. Ainda que os métodos generativos possam apresentar vantagens na gestão de recursos materiais, alcançando a máxima performance de uma forma proposta, estes métodos são apenas artificialmente sustentáveis. A integração do processo de evolução natural na criação da forma artificial é sujeito à rigorosa identificação dos factores condicionantes e, talvez mais significativamente, à consideração das ambições humanas. 33


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

Podemos concluir que a ambição vanguardista que se baseia nos avanços tecnológicos tem como objectivo o desenvolvimento de processos afectos à criação do mundo artificial que sofre influência de áreas como a teoria da evolução natural ou a observação do comportamento dos materiais e as sua propriedades físicas, mas não pretende tornar-se uma cópia exacta do processo de evolução natural. Neri Oxman refere-se 15. Neri Oxman, Material-based Design Computation (http://web.media.mit.edu/~neri/ site/) acesso em 2012.Jun.26.

a uma natureza2.0,15 sendo esta nomenclatura influenciada pela terminologia das áreas computacionais e correspondendo à aplicação dos conhecimentos extraídos da observação da natureza e cruzados com as inovações das ciências humana. Ao contrário dos artefactos produzidos pelo homem, os elementos naturais conseguem desempenhar múltiplas funções e são sempre elementos massivamente diferenciados, os artefactos humanos são padronizados, pro-

16. Ibidem.

duzidos massivamente sem diferenciação.16 No entanto a ciência humana já criou tecnologias que são superiores aos métodos do mundo natural. Exemplos desse conhecimento humano, diferente do sistema natural, são: a roda, a natureza não conhece rodas, o homem e a natureza deslocam-se

17. Ibidem.

de formas bastante diferentes, a construção em altura,17 as formas naturais estão sujeitas a uma relação de escala que obriga a redefinir as propriedades formais quando exista a necessidade de alteração de escala, os artefactos humanos não estabelecem esta relação de uma forma tão explícita, tendo tendência a ser flexíveis às limitações de alteração de escala, como podemos verificar em elementos pré-fabricados, como os perfis metálicos, disponíveis em várias escalas. Paradoxalmente, se assumirmos um processo completamente natural de criação dos nossos artefactos, estaremos a perder a nossa essência humana. As diferenças que separam os processos naturais dos processos artificiais não se restringem à virtualização dos métodos, ou à conjugação de saberes científicos. A diferença mais radical que separa estes dois processos pode ser explicada através das ciências neurológicas: As características definidoras da condição humana podem todas ser explicadas pela nossa capacidade de nos afastarmos do mundo, de nós próprios e da experiência imediata. Isto capacita-nos de planear, de pensar de forma flexível e inventivamente, e, sumariamente, de assumir controlo do mundo que nos rodeia em detrimento de simplesmente responder de forma passiva. Este distanciamento, esta 34


1. Paradigma digital – Analogia com a natureza

capacidade de subir acima do mundo em que vivemos, tornou-se possível pela evolução dos nossos lóbulos frontais. (McGilchrist, 2009: 34). Desta forma, podemos afirmar que a natureza estabeleceu um processo de design tendo em consideração critérios de máxima performance e é por isso inflexível. A essência da teoria evolutiva de Darwin é baseada no princípio de tentativa e erro, tentativas são fruto das variações, e os erros são detectados e removidos pela selecção (Steadman, 1979: 79). A ideia de equilíbrio que observamos na natureza é o resultado de um processo lento de adaptação e balanceamento de todos os seus elementos, contemplando todas as alterações e reacções do sistema. A inflexibilidade deste processo pode ser observada quando, de forma artificial, é introduzido um elemento estranho a um sistema em equilíbrio. Neste caso, mesmo quando se manipula apenas espécies naturais, se uma espécie provinda de outro ecossistema for introduzida num ecossistema em equilíbrio, existirá uma grande possibilidade de se verificar uma discrepância de capacidades que poderá levar à extinção de todo o sistema. O processo que leva à extinção do sistema é o mesmo que o construiu de forma equilibrada ao longo do tempo - é o de selecção natural da espécie mais forte e eliminação dos elementos mais fracos - um exemplo dessa inconsistência do processos natural é a evolução da espécie humana, que, pelas capacidades que adquiriu, exerce um desequilibro no sistema natural, tendo sido a causa de inúmeras extinções de espécies naturais e poderá desequilibrar todo o sistema natural se mantiver os comportamentos que têm desequilibrado o sistema natural. Pretendemos demonstrar que é única a capacidade do homem se distanciar do contexto imediato e das solicitações vitais, reflectindo-se na forma como criamos o nosso mundo artificial e nos afastamos do processo de evolução natural. Ainda que o homem seja fruto de um processo de evolução liderado pela natureza, a capacidade de ser consciente tornou-o autónomo do processo evolutivo natural, assumindo controlo parcial do mundo que o rodeia e da sua própria evolução. Exemplos desse controlo são a alteração genética - ainda que não seja eticamente aceite - o homem detem a capacidade de interferir na sua 35


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

evolução natural através manipulação genética. No entanto, tem-lo feito maioritariamente pela manipulação do seu ambiente natural, exemplo disso é a forma como, ao longo da nossa evolução, alteramos o nosso sistema digestivo, tendo-o tornado dependente da confecção de alimentos. Este fenómeno é conhecido como sendo o nosso estômago exterior ou artificial. A consciência permite-nos avaliar a natureza e o nosso mundo artificial, definindo o que é mais importante para nós, num contexto mais amplo. Isto é uma capacidade que a natureza aparentemente não tem, ela é incapaz de planear, de estabelecer um rumo e um objectivo idílico. Em alternativa, a natureza pode ser extremamente útil se a conseguirmos controlar. Em detrimento de tornar todo o processo de criação artificial, podemos controlar o processo de criação natural submetendo-o às nossas necessidades e ambições. Damos por concluída a analogia entre a evolução da natureza e o processo de design a que nos habituamos, com esta última ideia: É muito importante ter em consideração até que ponto pretendemos submeter-nos ao princípio de máxima performance, que pode traduzir-se na desumanização do mundo artificial. No entanto, devemos considerar processos de criação formal mais inteligentes e sustentáveis, sendo a análise dos processos evolutivos naturais uma fonte de conhecimentos que podem melhorar a qualidade dos nossos métodos e inspirar-nos na criação do mundo artificial.

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2. Ferramentas digitais – Evolução das ferramentas digitais

2. Ferramentas digitais

Evolução das ferramentas digitais Existe uma distância temporal considerável que nos separa da época em que o computador era usado de forma pontual nas nossas vidas. Hoje em dia, a sua presença propagou-se pelas várias tarefas que desempenhamos no nosso quotidiano. A relação entre computador e usuário transformou-se, num curto espaço de tempo, de uma relação de um computador para múltiplos usuários, para a relação de um usuário para múltiplos computadores. Ao mesmo tempo que os computadores se tornaram um auxílio recorrente em qualquer tarefa que desempenhamos, a qualidade e a performance de tarefas foi melhorando. A evolução digital parece acontecer mais rapidamente do que o reconhecimento do seu valor para a arquitectura. Esta ideia pode ser demonstrada referindo o exemplo do software sketchpad (Sutherland, 2003), cuja primeira referência remonta a 1960. Este foi o primeiro software a incorporar técnicas paramétricas. Actualmente, estas técnicas são investigadas considerando as suas potencialidades revolucionárias para a prática arquitectónica, sendo ferramentas indispensáveis para muitos. Esta lenta adesão indicia que as potencialidades ainda não foram completamente exploradas e revela alguma falta de inteligibilidade dos softwares comuns de que dispomos. As ferramentas CAD, ao longo do tempo, demonstraram ser uma

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Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

técnica segura. O seu uso encontra-se bastante consolidado na produção arquitectónica revelando-se muito producente, devido ao rigor e à capacidade de elaborar desenhos repetitivos quase instantaneamente. A crescente inovação digital combina ferramentas de desenho vectorial com ferramentas digitais avançadas, como modelação de geometrias NURBS, linguagens de programação, como LISPS ou Python, bibliotecas de objectos paramétricos, etc. Torna-se claro que já não falamos de plataformas que executam comandos simples e elementares. Os softwares disponíveis actualmente são ferramentas flexíveis e de potencialidades ilimitadas, mas cujo domínio avançado implica grande conhecimento informático. A diversidade de solicitações presentes num processo de design reclama respostas muito específicas. A combinação das funcionalidades necessárias para garantir fluidez num ambiente digital envolve ideias inovadoras e hábil capacidade de integração dos diversos componentes de um software. Por isso, a evolução digital tem-se vindo a focar mais na integração de técnicas já existentes do que na criação de novas técnicas, respondendo progressivamente e de forma mais específica a mais solicitações presentes num processo de design. À medida que os processos se tornaram mais informatizados e a troca de dados passou a ter uma grande componente digital, facilitando a sua partilha, surgiu a ideia de um software que pudesse gerir toda a informação presente nos processos. Em meados de 1970, primeiramente com o nome de “Bulding product modeling” surgiu a ideia de “BIM”, começou a tornar-se uma indústria maior depois de 1995, quando a “International Allience for Interoperability” (AIA) desenvolveu uma estandardização chamada “Industry Foundation Classes” (IFC), uma sistematização e formatação para troca de informação entre aplicações de software diferentes, usadas em arquitectura, engenharia, construção, propriedade e operações (AECOO) (Kocatürk e Medjdoub, 2011: 125). Os softwares BIM tornaram-se bastante divulgados. A ideia de um software com capacidade de gerir as diversas áreas implicadas num projecto, produzindo informação detalhada sobre os seu diferentes elementos, é uma ideia sedutora que é ambicionada por muitos. De forma mais lenta, assistimos a um interesse progressivo em elevar 38


2. Ferramentas digitais – Evolução das ferramentas digitais

as potencialidades de computação, como membro simbiótico entre homem e computador. Isto implica desempenho inteligente por parte dos computadores. O tema da Inteligência Artificial clássica surgiu na década de 1950 provindo do conhecimento em neurociências sobre o cérebro, novas matemáticas da teoria de informação, teoria de controlo referida como cibernética, e o início do computador digital (Brownlee, 2011: 3-4). O crescente desenvolvimento da capacidade de processamento dos computadores, a melhoria sintáctica na relação linguística entre homem e computador - como os casos de linguagens de programação e sintaxe algorítmica - e o desenvolvimento da I.A. abriram novas possibilidades de exploração digital. Inicialmente, o uso de computadores para solucionar problemas cujo domínio transcende a expectativa de serem solucionados por processos convencionais dependia do recurso a ciências exactas ou a técnicas de busca exaustiva - Força Bruta (Brute Force). Esta técnica implica considerar todo o domínio de possíveis soluções que um problema pode conter, sendo este número imensamente grande quando considerado para problemas com muitas variáveis ou variáveis de grande domínio em particular para áreas em que múltiplas soluções são admissivéis, como no design. Novos algoritmos heurísticos, baseados na teoria de selecção natural, acresceram eficiência ao uso de processos digitais, abrindo novas possibilidades de combinação de processos inteligentes com modelação de geometrias de difícil processamento. O desenvolvimento da I.A. e dos simuladores, deu o mote à prática do design de optimização. Por via desta combinação, é possível o desenvolvimento de práticas automatizadas, que visam o máximo desempenho. Os simuladores de computador, têm provado, nas últimas décadas, serem uma poderosa ferramenta para estudar a performance dos edifícios. A correlação entre características de design, clima, ocupação, sistemas mecânicos e eléctricos num edifício é complexa. Só recorrendo a simuladores é possível analisar os diferentes factores quantificáveis num edifício como por exemplo massa térmica, índices luminosos, performance acústica, performance estrutural, etc. 39


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

Mais recentemente, o interesse em explorar processos que complementem a criatividade humana, tem incidido no desenvolvimento de softwares com capacidade de intuir o raciocínio humano. Pretendendo-se auxiliar o processo sem ser necessário antecipadamente programar o computador para desempenhar determinada tarefa, apenas é introduzida uma base de conhecimentos sobre rotinas que permitem ao computador eleger o padrão mais apropriado de acordo com a sua utilização. O crescente interesse sobre novos processos criativos obtidos por meios digitais tem gerado muita especulação sobre a possibilidade de criar forma apenas por processos artificiais. A inteligência humana é ainda impossível de ser reproduzida. O código binário é profundamente divergente do comportamento emocional humano. A I.A. é um tipo de inteligência singular podendo ser substancialmente mais eficiente quando comparada com padões naturais. O comportamento emocional humano envolve a percepção do mundo mediante padrões de conhecimento que se ajustam simultaneamente às percepções exteriores e ao funcionamento interno do cérebro.

Tipos de ferramentas digitais As ferramentas digitais disponíveis actualmente podem desempenhar várias funções. Existem ferramentas vocacionadas para a conceptualização, representação ou gestão de projecto. Podemos identificar tipos de ferramentas mais ou menos independentes, mas, por vezes, estes conceitos parecem muito próximos, ou simplesmente os próprios softwares integram vários tipos de ferramentas. As ofertas correntes são divididas em, CAD componentes e CAD paramétrico. CAD componentes é um software que suporta modelo de trabalho BIM. Uma paleta de elementos de edifícios é normalmente fornecida, através da qual o utilizador selecciona e introduz os componentes na parte interna do projecto. CAD paramétrico engloba software onde as representações geométricas internas não têm valor semântico adicional ligadas a elas (ex.: Identificação das paredes ou laje). No mercado existe algum esbatimento entre estas categorias, mas elas são suficientemente distintas para que a comparação seja significativa (Kocatürk e Medjdoub, 2011:167-8). Para que se analise cada uma das funcionalidades independentemente,

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2. Ferramentas digitais – Tipos de ferramentas digitais

a categorização seguidamente proposta é de grande importância. Para o efeito será feita a distinção virtual entre as ferramentas existentes no mercado e o tipo de funcionalidade de cada ferramenta. • O primeiro caso é a ferramenta de desenho CAD. Será referida apenas como uma ferramenta em que o utilizador não tem consciência, por via das limitações do interface, das funcionalidades de programação. O utilizador serve-se desta ferramenta como uma simples ajuda ao desenho que se traduz em uma sucessiva adição de comandos que não podem ser alterados, apenas eliminados. • As ferramentas BIM disponibilizam um interface preparado para a comunicação entre os vários intervenientes num projecto de arquitectura. Para tal, são pré-definidos elementos geométricos com valor semântico adicionado, que estão de acordo com a generalidade de elementos presentes na actividade construtiva, como janelas, paredes, coberturas, etc. Estes elementos permitem uma grande agilidade de utilização, uma vez que a sua interpretação é imediata e, quase sempre, encontram-se definidos parametricamente, permitindo a sua aplicação de forma flexível. Os softwares BIM são ferramentas que possibilitam a criação rápida de modelos tridimensionais, com informação detalhada sobre as várias áreas intervenientes num projecto. • Ferramentas de programação paramétrica. Embora a maioria dos softwares presentes no mercado seja de índole paramétrico e com linguagem de programação nativa, um processo de modelação que recorra a capacidades paramétricas é francamente distinto de um desenho CAD ou BIM. Como o nome indica, o conceito que subjaz nestas ferramentas é o conceito de parâmetro. Os parâmetros são essenciais para a operação de regras e, de forma concordante, para serem possíveis variações, correspondendo ao bloco principal de qualquer design, virtual ou físico. Portanto, um parâmetro pode ser formulado como qualquer factor que defina um sistema e determina ou limita a sua performance. Estes podem variar de um conjunto de factores mensuráveis, como temperatura, pressão, distância, etc. até um conjunto não figurativo de medidas como o estado individual de emoção (ex.: felicidade e tristeza) ou a estética de um artefacto (Gane, 2004: 18). Uma abordagem paramétrica implicará sempre a possibilidade 41


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

de alteração de valores introduzidos. O que difere da abordagem CAD em que valores são introduzidos previamente, despoletando na execução de um comando, cuja solução não pode ser alterada. Esta filosofia está a ser progressivamente alterada nos softwares CAD, possibilitando alteração de valores introduzidos e elaboração de modelos paramétricos dentro do sistema. A abordagem CAD pode se apelidada de “simbólica”, a identidade ou significado de um dado elemento é determinada primeiro - um círculo definido pelo centro, raio e vector normal ao plano - e internamente representada desta forma por um conjunto de símbolos que correspondem a cada um destes. As abordagens paramétricas usam o mesmo processo, tornando as relações simbólicas subjacentes mais explícitas (Kocatürk e Medjdoub, 2011: 117). Pela natureza de linguagem de programação, as ferramentas paramétricas criam, inevitavelmente, um histórico ou algoritmo, em que os valores introduzidos previamente, podem ser em qualquer altura alterados, inclusivamente, após a conclusão do algoritmo. Esta característica potencia a divisão de problemas em unidades racionais independentes, uma vez que os seus parâmetros podem ser alterados, tornando o algoritmo flexível na interacção com outros problemas. Outra grande potencialidade desta abordagem é a possibilidade de trabalhar com domínios e listas.18 É aberta a possibilidade de

18. As características de gestão de informação, como as listas são posteriormente desenvolvidas na secção “Design baseado em regras” na p. 76 do capítulo “Processos de design”.

processar um novo leque de geometrias definidas por parâmetros compostos por conjuntos de objectos - representados em colecções, conjuntos, séries e sequências de qualquer forma e tamanho - os quais podem ser controlados definindo operações matemáticas, controlos gráficos, interpretação de dados ou através da capacidade de criar números aleatórios gerados pelo computador. Neste sentido, o computador possibilita a criação de variação formal automatizada. O designer pode ainda utilizar definições recursivas, que não são mais do que parte da definição que se repete dentro da própria definição sucessivamente, até atingir o número de repetições pré-definidas. Esta possibilidade traduz-se na criação de geometrias cuja complexidade é em grande parte simplificada pela automatização do processo. São geometrias facilmente identificadas na natureza, 42


2. Ferramentas digitais – Tipos de ferramentas digitais

encobertas pela irregularidade natural, mas cujo conceito de sub-repetição de regras geométricas é bem perceptível. Algoritmos de maior complexidade recursiva podem ser também criados, como 19. Algoritmos recursivos, algoritmos heurísticos, assim como outros algoritmos são desenvolvidos posteriormente na secção seguinte “Processos algorítmicos” na p. 45.

algoritmos heurísticos.19 • As ferramentas de optimização destinam-se à resolução de projectos cuja capacidade de optimização, num curto espaço de tempo, supere a capacidade humana. O seu uso propagou-se nas áreas de engenharia e design em que, frequentemente, os objectivos traçados têm como objectivo principal a máxima performance económica. Como elemento catalizador usam algoritmos heurísticos de busca, potenciando as capacidades do hardware, mas prescindindo da obtenção do resultado óptimo, para atingir um resultado satisfatório, num processo muito mais rápido. A integração destas ferramentas na prática arquitectónica justifica-se pela progressiva complexidade de formas geométricas que têm sido empregues na arquitectura, tornando-se prática comum em ateliers de arquitectura que lidam frequentemente com formas complexas. • Por fim, destacam-se as ferramentas generativas. Este conceito é o mais difícil de definir. É um processo de criação que envolve a simbiose entre as capacidades humanas e a capacidade de resolver problemas do computador. Apela a algo transcendente, distante das capacidades projectivas humanas. Em termos conceptuais, deve ser definido como tendo capacidade de emergir. É um tipo especial de combinação que cria uma fase mudança de composição maior que o somatório dos seus inputs. O uso combinatório dos módulos resulta numa explosão no sistema espacial de design, um resultado positivo no que concerne a providenciar liberdade criativa para obter novas propriedades ou componentes (formas e funções), que de outra forma não poderiam ser humanamente previstas ou planeadas (Speller, 2008: 53). Exigem a flexibilidade de aplicação de parâmetros e busca heurística aplicadas num modelo bottom-up em que a solução do problema emerge após a consideração dos parâmetros do problema. O principal obstáculo que impede uma clara definição do conceito de ferramentas generativas relaciona-se com a dificuldade em 43


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

detectar o momento em que o uso do computador evolui de uma ferramenta de representação para uma ferramenta de criação. Para compreendermos o fenómeno com o máximo de rigor é necessário definir o conceito de gerar forma distinguindo-o do conceito de auxiliar na criação de forma. O facto de recorremos a ferramentas na criação de forma não significa que elas tenham qualquer tipo de autonomia no processo criativo. Esta diferenciação pode ser explicada dando como exemplo a criação de uma linha recta. Esta pode ser conseguida recorrendo a um software ou a uma régua, sem que exista autonomia generativa em qualquer dos métodos. Em alternativa, podemos programar um computador para que crie uma recta mediante a satisfação de determinadas regras. Aqui, o computador pode assumir controlo no processo de criação, em função das regras programadas no computador. O processo de programação através de regras, por si só, também não pode ser considerado um processo generativo, se não tiver sido intencionalmente pré-definido. Retomemos o exemplo da criação de uma recta, agora exclusivamente a partir de regras pré-programadas num computador. Dada uma nuvem de pontos, pretende-se que o computador desenhe a recta mediante critérios como a proximidade entre pontos. Se a configuração da nuvem de pontos for conhecida e tivermos solucionado o problema previamente, ainda que sem o exteriorizar, o resultado não será verdadeiramente generativo. Mas, se for escolhida uma nuvem de pontos cuja configuração seja para nós desconhecida, o computador irá criar uma forma totalmente inesperada. Concluímos é que ainda que o computador tenha solucionado um problema este pode ser usado apenas como uma ferramenta mais eficaz de auxílio a uma solução previamente visionada, sem existir, por isso, qualquer geração formal. Mas, se construirmos uma solução pensando apenas nas suas regras e não na sua forma, iremos criar um processo generativo. Os algoritmos usados nas ferramentas generativas não se distanciam muito dos utilizados em ferramentas de optimização. Diferindo 44


2. Ferramentas digitais – Ferramentas algorítmicas

na forma criativa como são aplicados, utilizando os mesmos algoritmos formais e funcionais. Distinguem-se de forma significativa pela imprevisibilidade da solução alcançada. Existem vários estudos que, recorrendo a ferramentas generativas, procuram alcançar a total automatização na criação. A sua utilização parece estar sempre dependente de um conteúdo formal predefinido pelo designer. Um exemplo claro é o recurso ao shape grammars,20 primeiramente

20. Este processo é mais definido posteriormente na secção seguinte “Processos algorítmicos” na p. 45, em algoritmos heurísticos.

publicado numa tese sobre pintura (Stiny, Gips, 1971). Este tenta estabelecer uma semântica sobre a formalidade de determinado estilo. Através deste conceito e recorrendo a algoritmos heurísticos, é possível gerar formas que se enquadram num estilo pré-determinado.

Ferramentas algorítmicas A facilidade de partilha de informação que os meios digitais proporcionam tem servido de plataforma para o desenvolvimento de novas ferramentas digitais. O conceito de divisão de problemas em partes que podem ser inseridas em qualquer altura do processo tem-se demonstrado extremamente útil. A quantidade de algoritmos que provêm das mais variadas fontes, inclusivamente de programadores amadores, tem crescido exponencialmente. Assistimos a uma panóplia de processos inovadores que se tornaram possíveis através da utilização do computador. Estes processos são tão diversos que podemos identificar vários registos de utilização do computador como ferramenta processual auxiliar. Demonstrando-se útil como elemento simbiótico entre as capacidades humanas e digitais, como veículo que impulsiona a criação de variação controlada em registos de alta complexidade geométrica ou como ferramenta generativa, num processo de criação formal emergente. Qualquer utilizador comum de CAD reconhecerá a importância de dispor de uma biblioteca de desenhos - normalmente em formato de blocos de CAD - como mobiliário ou detalhes construtivos. Este material é normalmente coleccionado quando o utilizador de CAD necessita de elementos pré-definidos como referência ou peças modulares. O mesmo processo acontece com um utilizador de linguagens de programação. A 45


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

disponibilidade de algoritmos que proporcionam varias soluções é uma mais valia para o processo criativo. Idealmente, um arquitecto deveria dominar linguagens de programação. A possibilidade de elaborar as suas próprias ferramentas digitais celebra a liberdade criativa do arquitecto. No entanto, o interesse do público em geral - crowdsourcing - tem conduzido a maior diversidade e qualidade dos algoritmos disponíveis para cada software, deixando, progressivamente, de ser propriedade exclusiva de um pequeno sector de arquitectos com poder económico significativo. O exemplo do Grasshopper - plug-in para Rhinoceros - é um bom exemplo de um software gratuito, em que uma rede considerável de utilizadores utilizam a plataforma com grande diversidade de fins, colaborando com o objectivo de melhorar o software e torná-lo mais versátil em várias áreas do conhecimento. Neste capítulo, iremos discutir alguns algoritmos que por meio da evolução digital, podem ser integrados em processos criativos, uma vez que existe um conhecimento razoável sobre a sua utilização. Para tal, será adoptada a seguinte categorização em grupos: algoritmos geométricos, algoritmos recursivos, algoritmos heurísticos, algoritmos de cálculo e algoritmos de simulação. Dentro dos algoritmos geométricos, destacam-se os diagramas Voronoi e as Metaballs que são úteis enquanto expressão geométrica e como meio de resolver problemas matemáticos por via geométrica. Relativamente às deformações, referimos os pontos atractores e o Surface/Box Morph, ambos relacionados com o controlo de variações e maleabilidade geométrica. • Os diagramas Voronoi são obtidos a partir de uma nuvem de pontos gerando uma geometria que delimita cada ponto. Cada área delimitada está mais próxima em relação ao ponto que a contém do que dos restantes pontos da nuvem. Uma forma simples de obter este diagrama é traçar linhas rectas entre todos os pontos - Delaunay Triangulation - obtendo uma malha formada por triângulos, aos quais será traçada a mediatriz de todos os seus vértices, até se obter a sua intersecção. 46


2. Ferramentas digitais – Ferramentas algorítmicas

fig. 2.1. Diagrama Voronoi recursivo. Difere de um diagrama genérico repetindo o código de forma recursiva em regiões escolhidas aleatoriamente gerando sub-diagramas Voronoi código escrito em Processing. Alteração do código original. Frederik Vanhoutte, Voronoi fractal 2.1 (http://www.wblut.com/2009/02/19/voronoifractal-21/) acesso em 2012.Mai.26.

Os Voronoi são cada vez mais usados na arquitectura como elementos geométricos. São úteis, por exemplo para visualizar áreas de influência de equipamentos urbanos no seu contexto. Estas estruturas podem ser usadas bidimensionalmente ou tridimensionalmente.

fig. 2.2. Diagrama deformado por um ponto atrator. Padrão composto por triângulos os quais dispõe de um vértice controlado por um parâmetro. Este valor é dependente da proximidade do centro dos triângulos ao ponto atrator, tornando-se inferior quando o ponto está mais próximo. Código escrito em Processing, alteração de um código estudado nas aulas de Generative Gestaultung.

• Pontos atratores são uma deformação geométrica que consiste na introdução de pontos no espaço que, de acordo com parâmetros de proximidade, afectam um conjunto de geometrias, deformando-as gradualmente, tendo como factor de intensidade as distâncias das geometrias aos pontos, mediante operações matemáticas para regular a intensidade da deformação. 47


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

fig. 2.3. Surface Morph. Repetição de um padão aplicado sobre uma superfície NURBS cujos valores altimétricos foram alterados pela atribuição de um fíltro de perlin noise. Definição estudada em Grasshopper-Rhino.

• Surface/Box Morph permite a anexação de uma geometria módulo sobre qualquer superfície - com o intuito de formar um padrão dado um número de repetições bidimensionais que irão popular a superfície com a geometria módulo-padrão.

fig. 2.4. Esferas Metaball. Obtidas através de um algoritmo que consiste na população de um espaço cúbico por pontos distribuídos por pseudo-aleatoriedade. Em cada ponto existe uma esfera cujo diâmetro e fluidez é controlado por um parâmetro sensível a proximidade de cada elemento. Definição estudada em Grasshopper-Rhino.

• Metaball são geometrias obtidas através da manipulação de esferas. Estas interagem entre si, por meio de parâmetros de proximidade, fundindo-se em formas fluídas.

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2. Ferramentas digitais – Ferramentas algorítmicas

fig. 2.5. Tecelagem. Enlacamento de duas curvas com configurações diferentes. Alteração do código original. Kenneth cheung, Weaving Cloth (http://www. grasshopper3d.com/forum/topics/weaving-cloth) acesso em 2012.Abril.6.

• Tecelagem consiste no cruzamento de uma grelha de elementos individuais que percorrem toda a extensão, dada uma orientação, de uma superfície a tecer. Este método tem suscitado muita atenção na arquitectura pelas suas capacidades estruturais e estéticas.

fig. 2.6. Subdivisão de uma superfície em elementos triangulares. Superfície obtida pela abertura de vazios numa superfície esférica, à qual é adicionada uma cópia de escala inferior sendo estas ligadas nos seus vértices mais próximos.

• Subdivisão de Superfície é extremamente útil para a manipulação de superfícies de um ou dois eixos curvos. Por meio da atribuição de um padrão de divisão - que pode apresentar vários desenhos que variam desde formas quadrangulares, hexagonais, circulares, ou outras - é possível dividir superfícies curvas em sub-secções planas. Este método supera limitações materiais que possam existir na construção de superfícies curvas. 49


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

fig. 2.7. Interpretação dos valores luminosos de uma imagem. Imagem obtida pela translação vertical de uma grelha de pontos, usando como valores, a avaliação de luminosidade correspondente a cada ponto na imagem. Definição estudada em GrasshopperRhino, Image Sampler é o componente do Grasshopper disponibilizado na verção de série.

• Image mapping proporciona capacidade de obter valores derivados da interpretação dos píxeis constituintes de uma imagem dada. Estes valores podem ser interpretados mediante leitura de valores de cor, lumínicos, de saturação, etc. Esta técnica pode ser utilizada para mapear imagens em superfícies tridimensionais, de forma a atribuir a cada ponto avaliado nas superfícies o píxel correspondente da imagem mapeada. É uma técnica muito usada na renderização.

fig. 2.8. Agrupamento de células poliédricas (Weaire–Phelan) restritas a uma geometria exterior. A geometria exterior foi moldada por um conjunto de círculos cujos valores de raio foram obtidos pelo método Perlin noise, obtendo variação.

• Tessellation é a geração de uma estrutura constituída por componentes individuais. A estrutura é formada por um processo aditivo de unidades sem que exista sobreposições. Neste algoritmo, a organização é condicionada por uma geometria de limite e escala dos elementos. Difere do conceito de tecelagem por não existir cruzamento entre elementos. Várias formas geométricas constituídas por auvéolos podem ser usadas, como, por exemplo, poliedros. 50


2. Ferramentas digitais – Ferramentas algorítmicas

fig. 2.9. Relaxamento de uma superfície. Superfície formada a partir da união de cilindros e esferas. Esta geometria é submetida a uma subdivisão e um algoritmo que tenta impor a distância mínima em todos os segmentos originários da subdivião. O resultado é uma superfície mínima que liga pontos previamente fixados.

• Superficie Mínima - Mesh relaxation e Mesh insuflation - proporciona, aproximadamente, a mínima superfície, tendo como restrições pontos, planos ou curvas fixados previamente. Podem ser definidas forças atuantes na superfície exercendo forças positivas - relaxação da forma - ou negativas - insuflação da forma. Este algoritmo pode ser ainda executado sem recurso a forças atuantes, apenas segundo equações matemáticas de superfície mínima. Os algoritmos de cálculo são especialmente úteis para optimização de geometrias, mas também podem ser usados para modelar geometrias complexas.

fig. 2.10. Sistema Waffle. Entrosado à esquerda e à direita o mesmo sistema apresentando os seus elementos constituintes separados por distâncias graduais.

• Waffle é uma técnica que assiste a transformação de formas tridimensionais num formato possível de ser impresso por impressoras a laser. O algoritmo consiste na criação de superfícies planas paralelas em duas dimensões que ocorrem no interior da volumetria. Este método permite obter uma volumetria derivada da intersecção das superfícies entre si, resolvendo automaticamente um encaixe até metade da área de intersecção. 51


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

• Shortest Walk é um algoritmo que encontra o caminho mais curto, dentro de um leque de caminhos propostos, em que o ponto inicial e o ponto final são definidos previamente. Os algoritmos recursivos são meios de gerar forma, a partir de regras pré-estabelecidas, sendo maioritariamente baseados em regras presentes na natureza e evolução natural.

fig. 2.11. Três níveis de desenvolvimento de um algoritmo Celular Automata com efeito memória. Em cada nível, o estado do sistema celular é movido para um nível superior, desenvolvendo-se em altura.

• Celular Automata consiste num algoritmo que imita os padrões de reprodução natural. É um algoritmo que permite gerar forma, num processo bottom-up - em que as regras são estabelecidas antes de gerar a solução do problema - um tipo de automatização celular muito popularizado é o chamado game of live. Automatização celular é definida como um processo paralelo de computação que comporta regras condicionantes de estado na vizinhança que podem modelar fisicamente no tempo e espaço e aceitam linguagem regular. Estas regras, colectivamente, determinam o estado do sistema no próximo passo da função e quando aplicadas repetidamente evoluem o estado de sistemas estáticos ou dinâmicos. Uma regra que pode consistir de uma computação lógica e/ou uma correspondência de um padrão, é aplicada a cada célula baseada nos valores de células na sua vizinhança definida com o fim de determinar o valor da célula no próximo passo (Speller, 2008: 52). 52


2. Ferramentas digitais – Ferramentas algorítmicas

fig. 2.12. Três níveis imediatamente sucessivos de um fractal de Menger. Alteração do código original. Manuel, Menger (http://www.grasshopper3d.com/photo/menger) acesso em 2012.Mai.25.

• Fractal é um algoritmo recursivo, a definição mais simples de fractal é um objecto que aparenta ser similar a si próprio em vários graus de amplificação. Possuindo simetria ao longo da escala, com cada pequena parte reproduzindo o todo (Addison, 1997: 2). Uma aplicação curiosa dos fractais é na geração de topografias artificiais que simulam o território. De facto, a topografia natural pode ser reproduzida por fractais. Um tipo de fractais muito empregues na geração de elementos que imitam padrões naturais são os L-Systems, usados sobretudo para gerar estruturas similares às das árvores. • Brute Force é uma técnica de resolução de problemas que aceitam como solução um valor único, ou qualquer valor que se enquadre dentro de um domínio definido. Este procedimento consiste na geração recursiva de valores, seguindo uma ordem sequencial, terminando quando o primeiro valor válido é alcançado. Os algoritmos heurísticos são úteis na busca de soluções quando o seu domínio de procura é demasiado grande. Só podem ser usados quando possam ser admitidos máximos locais (local maximum) em vez do melhor resultado possível (global maximum) aceitando a eventualidade do melhor resultado possível poder ser descartado durante o processo de evolução. O uso destes algoritmos nem sempre garante uma solução, para tal é necessário provisionar uma solução inicial suficientemente boa. A sua utilização é da maior importância para processos de optimização, mas pode ser usado para gerar forma em processos bottom-up. Os dois principais algoritmos heurísticos são o simulated annealing e algoritmos evolucionários. 53


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

Temperatura inicial

Solução inicial

Solução final

Temperatura inicial nenos o número de ciclos

Solução provisória (substituição por solução nova)

Geração aleatória

Atribuição de um domínio de proximidade

Temperatura (T)

Adopção da nova solução mediante o valor de T

Escolha da solução melhor qualificada Ciclo (loop)

fig. 2.13. Esquema de simulated annealing.

Solução inicial

Solução final

Fitness

Escolha das soluções melhor qualificadas Conjunto de soluções provisórias (substituição por soluções novas)

Geração aleatória

Mutação

Escolha de alguns valores aleatórios

Ciclo (loop)

fig. 2.14. Esquema de algoritmo evolucionário.

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2. Ferramentas digitais – Ferramentas algorítmicas

• Simulated annealing (fig. 2.13) é um algoritmo inspirado na técnica de recozimento usada na metalurgia chamada em inglês de annealing. Esta técnica envolve o aquecimento e respectivo arrefecimento controlado de um material para alterar as suas propriedades físicas. Em analogia, cada loop do algoritmo tenta substituir a solução provisória por uma solução candidato gerada aleatoriamente num domínio próximo da solução anterior. A nova solução é seleccionada ou rejeitada atendendo a um parâmetro, chamado de temperatura, progressivamente decrescente em cada loop e a sua distância da solução inicial. Esta estratégia permite uma distribuição quase aleatória numa fase inicial que é progressivamente melhorada à medida que o valor da temperatura diminui até quebrar o ciclo quando as soluções candidato não satisfazerem o valor da temperatura. • Algoritmos evolucionários (fig. 2.14) são primeiramente referidos no início dos anos 60 por Lawrence. Baseiam-se no processo de selecção natural primeiramente observado por Darwin e destacam-se pela particularidade de procurar soluções em simultâneo num conjunto de vários elementos. O conjunto de possíveis elementos solução em cada ciclo é chamado de população que é primeiramente gerada aleatoriamente após ser atribuída a solução inicial. Seguidamente, os valores melhor qualificados segundo o valor de fitness, previamente definido, são seleccionados e transmitidos para uma fase posterior. O próximo processo é o da mutação dos valores, consistindo na combinação das melhores características dos valores seleccionados e posteriormente cruzados com os outros valores gerados aleatoriamente para evitar máximos locais. Por fim, uma nova geração de valores aleatórios é novamente acrescentada ao domínio das soluções previamente estabelecidas remetendo todo o conjunto para a etapa de selecção dos melhores valores, até ser impossível gerar valores melhores pelo processo de mutação, terminando o ciclo. • Shape grammars é um conceito que muitas vezes é referido quando são postos em prática métodos generativos. Não é um algoritmo heurístico, mas é a uma parte essencial do processo. Consiste na definição das regras que serão usadas recursivamente na geração formal. 55


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

O método define regras linguisticamente correctas e regras linguisticamente erradas, permitindo aos algoritmos heurísticos aceitar regras geométricas como critério de performance. Existem vários algoritmos de simulação, cujo funcionamento tem como base informação de factos reais. Podemos distinguir simuladores que trabalham sobre o modelo digital tridimensional e simuladores que trabalham virtualmente, extraindo apenas a informação necessária para executar o algoritmo. Os simuladores tridimensionais consomem mais recursos computacionais, mas têm a vantagem de proporcionar informação que pode ser visualizada no modelo tridimensional. • Através dos simuladores físicos, é possível condicionar os modelos digitais pela simulação da acção da gravidade e forças físicas. Podendo ser usados para fins de análise estrutural ou como método criativo, uma vez que a interação com o modelo digital obedece a mais condicionalismos. Arquitectos como Antoni Gaudí (1852-1926) e Frei Otto (n. 1925) souberam usar leis físicas no processo criativo com objectivo de construir estruturas mais eficientes, tirando partido da 21. O componente que pode ser adicionado ao software Grasshopper para adicionar propriedades físicas é o Kangaroo.

lei de Hooke.21 • Fluid Dynamics é um método de cálculo aproximado de fluídos. É útil na resolução de problemas geométricos em que as propriedades dos fluídos interferem na construção formal. Proporciona uma boa alternativa custo-eficiência ao túnel de vento, atendendo à relação

22. O software Maya dispõe de um sistema avançado de Fuid Dynamics chamado Particulas. Processase pela integração de agentes programados para simular fluídos, estes podem ser exportados para outras plataformas.

custo-eficiência.22 • Os Simuladores de percepção, caracterizam-se pela interação de um agente programado para simular as percepções humanas, com o objectivo de analisar o espaço tridimensional procurando os objectivos

23. O componente que pode ser adicionado ao software Grasshopper para simular a percepção humana é o Dragonfly.

definidos.23 • Os Simuladores Swarm imitam comportamentos de agentes em grupos. Podem ser verificados nos comportamentos de animais, como pássaros ou concentrações de pessoas. É importante referir ainda dois algoritmos que permitem a criação de variedade e que são muito utilizados. • Perlin noise é uma mapa de valores cuja variação é extremamente 56


2. Ferramentas digitais – Técnicas de produção digital

subtil. Estes valores podem ser usados em expressões matemáticas ou como dimensões geométricas. Este mapa de valores pode ser condicionado mediante a alteração da sua escala e do seu domínio ou mediante operações matemáticas. • A aleatoriedade é muito difícil de gerar, por isso, o computador recorre à pseudo-aleatoriedade. Existe uma fórmula matemática que recorre à data e hora como semente para gerar números aleatórios. Segundo este processo, é possível definir a semente manualmente, com o fim de usar séries pré-determinadas de números pseudo-aleatórios. Através de operações matemáticas complementares, é possível restringir o domínio da aleatoriedade, por via da fixação de um máximo e um mínimo e do intervalo entre números. Foram dados exemplos de algoritmos que integram práticas de arquitectura. A crescente cultura de programação, em sintonia com meios rápidos de troca de informação, tem proporcionado algoritmos que solucionam problemas particulares na utilização de ferramentas avançadas. Sítios como por exemplo www.grasshopper3d.com ou www.learningprocessing.com têm-se revelado bancos de conhecimento preciosos para a utilização de softwares paramétricos. Os utilizadores fazem crescer esta rede de conhecimento diariamente, criando eficiência e adaptabilidade que se redesenha constantemente.

Técnicas de produção digital A qualidade de modelação e nível de utilização que as ferramentas digitais atingiram, não seria tão relevante para a arquitectura se não existisse fluidez de processos entre a informação digital e a sua materialização. As técnicas de produção digital têm-se aperfeiçoado muito nos últimos anos. Ainda que os processos generativos não imprimam modelos com escala arquitectónica sem condicionantes de dimensão e, consequentemente, sem ser necessário o recurso à divisão em componentes, práticas que usam exaustivamente a manufactura assistida por computador, como as de Gramazio & Kohler, desenvolveram largamente a qualidade e precisão da produção digital. Paul Markikkie afirma, num artigo escrito para o The Economist, que 57


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

as alterações do paradigma industrial digital que ocorre na contempora24. Paul Markillie, A third industrial revolution (http://www.economist.com/node/21552901) acesso em 2012,Mai,27.

neidade irão, sumariamente, resultar na terceira revolução industrial. 24 A mudança afectará toda a organização social, económica e industrial devido ao surgimento de um conjunto de inovações tecnológicas. Uma das maiores inovações é a impressão 3D. Esta técnica caracteriza-se pela sedimentação de materiais sem forma adicionados por camadas. Este processo dispensa as técnicas tradicionais de transformação, subtracção e adição que envolvem mais mão-de-obra e fabrico de componentes específicos para cada trabalho. As técnicas de produção digital são bastante diversificadas, sendo a impressão 3D a técnica mais recente. Quando tentamos definir o conceito de impressão 3D deparamo-nos com um conjunto vasto de conceitos e terminologias como prototipagem rápida, manufactura assistida por computador, processos generativos que são geralmente empregues fazendo referência ao mesmo processo. É necessário optar por um conjunto de conceitos que defina de forma rigorosa todas as técnicas de produção digital. As definições que iremos adoptar explicam os processos digitais de uma forma concisa. As tecnologias de produção digital são divididas em quatro áreas principais: • Processos generativos - também apelidados modulação primária são tecnologias em que um componente é manufacturado através de material sem forma, - ex. pequenas partículas - (ex. Impressão 3D). • Processos subtractivos dividem a coesão do componente no ponto onde é processado. Neste caso são feitas diferenciações entre clivagem, maquinação e processos de remoção (ex. “milling” - moagem). • Processos transformativos mantêm a coesão do material e geram componentes através de uma alteração permanente da forma das partes inacabadas. Geralmente isto permite a optimização da sua condição inicial (ex. flexão). • Processos aditivos aumentam a coesão pela conexão a longo prazo de vários componentes (ex. soldadura). Estes processos não são particularmente recorrentes porque o nível de automatização no ramo arquitectónico não está suficientemente desenvolvido. (Hauschild e Karzel, 2011: 45). Os processos assistidos por computador usam informação de modelos digitais tridimensionais, normalmente tendo o formato STL 58


2. Ferramentas digitais – Técnicas de produção digital

como ficheiro de compatibilidade. Este processo elimina a necessidade de elaborar elementos bidimensionais a partir dos modelos digitais. A intervenção manual só é necessária para a introdução de comandos num computador. Em teoria, os processos generativos representam uma redução de custos quando comparados com os processos tradicionais. Uma das principais vantagens económicas deste processo é a de ter a capacidade de produzir componentes singulares com um custo muito próximo do custo de produção em série, sendo necessário apenas pequenos ajustes para alterar de forma radical o produto ou o componente produzido. Os princípios herdados dos métodos de produção industrial pós-Ford podem ser completamente ultrapassados pela crescente utilização de processos generativos. As vantagens económicas dos processos generativos vão além da produção de elementos singulares, podendo inclusivamente resultar em melhor qualidade formal. Uma forma impressa por processos generativos é constituída de pura forma funcional, resultando em melhor aproveitamento das matérias primas. Os processos tradicionais implicam pensar a forma de acordo com os condicionalismos de fabrico, introduzindo artefactos à forma que não têm qualquer função após a 25. Componentes são de uso muito frequente em arquitectura que resultam da dificuldade de produzir elementos únicos sem proceder à sua divisão estereotómica.

sua produção. As articulações necessárias para conectar componentes25 pré-fabricados acrescentam custos ao produto final, e frequentemente são elementos mais difíceis de solucionar construtivamente, originando problemas técnicos. Igualmente vantajoso é a possibilidade de imprimir directamente um projecto a partir de um modelo único e final, reduzindo o risco de falhas de comunicação entre o projectista e o construtor. A mão-de-obra despendida na elaboração de um projecto não só representa um agravamento dos custos, como acrescenta a possibilidade de o projecto sofrer riscos desnecessários. Os processos generativos são de tal forma mais eficientes do que os processos tradicionais que podemos dizer que superam a maioria dos condicionalismos de produção, resultando em liberdade de criação formal quase absoluta. Esta diferença substancial remete a qualidade dos produtos fabricados por processos tradicionais para um patamar baixo, e eleva a qualidade dos produtos fabricados por processos generativos para 59


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

fig. 2.15. Dois protótipos demonstrando propriedades anisotrópicas em elementos estruturais.

níveis muito altos. Para exemplificar as diferenças entre os processos de produção usados tradicionalmente com os processos generativos, é muito pertinente analisar a forma como a natureza concebe as suas estruturas. A natureza é demonstrativamente sustentável. As suas alterações têm sido resolvidas durante eons com soluções resistentes com máxima performance usando o mínimo de recursos. Sem surpresa, as invenções da natureza têm instigado as conquistas humanas e conduziram à criação de materiais e estruturas extremamente eficientes, bem como métodos, ferramentas, mecanismos e sistemas que permitem a sua criação. As propriedades estruturais da madeira, por exemplo, podem variar significativamente quando medidas segundo o sentido de crescimento ou contra ele, de forma que a sua resistência e força podem diferenciar de uma amostra dada quando medidas em orientações diferentes. Esta propriedade é chamada “anisotropia”, e é graças à sua “estrutura anisotrotópica” que a natureza consegue criar estruturas eficientes (Architecturel Design, The new structuralism, 2010: 80). As potencialidades dos processos de produção generativa podem alterar profundamente a forma como concebemos estruturas. Através destes processos, é possível adicionar capacidade anisotrópica aos produtos, tirando máximo proveito da sua utilização mediante as solicitações estruturais e funcionais (fig. 2.15). Evoluções desta tecnologia permitem a utilização alternada de diferentes materiais na mesma produção. Este processo pode aumentar significativamente as qualidades anisotrópicas 60


2. Ferramentas digitais – Técnicas de produção digital

fig. 2.16. Chaise Longue “Beast” A Chaise Longue adapta a sua espessura, padrão, densidade, dureza, flexibilidaed e translucidade aos esforços de curvatura e zonas de pressão.

de um produto, tirando o máximo partido das capacidades individuais de resistência de cada material utilizado. O resultado da aplicação destas tecnologias é a máxima performance estrutural (fig. 2.16). O impacto das técnicas de produção digital pode revelar-se em outros domínios além da melhor qualidade dos produtos e processos de fabrico. O advento poderá implicar a restruturação das estratégias de mercado que os produtores têm posto em prática nos últimos anos. A produção industrial torna-se mais flexível, respondendo às necessidades do mercado de forma imediata, sem se considerar o número de vendas que são necessárias para obter retorno dos custos de produção em série. Muito provavelmente haverá menor dependência de mão-de-obra barata, resultando em relocalização geográfica da indústria - que deixará de se fixar nas cidades, onde a mão-de-obra é mais fácil de encontrar - passando a relocalizar-se de acordo com outros factores como os logísticos. Pelos mesmos motivos, a mão-de-obra barata - com tendência a gerar baixas condições sociais - será substituída por mão de obra mais qualificada e mais reduzida. O impacto que a produção digital pode vir a ter na arquitectura poderá corresponder a uma mudança de paradigma tão ou mais profunda do que nas grandes revoluções tecnológicas históricas, como a revolução do ferro e do vidro. A ideia de junta ou de transição de materiais poderá virtualmente desaparecer. Uma arquitectura completamente pensada por 61


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

fig. 2.17. Forma radiolária de escala arquitectónica produzida por processos generativos. Esta forma, dada a sua organicidade, seria insustentável de ser produzida, em peça única, pelos processos industriais tradicionais.

fig. 2.18. Impressora 3D Rep-rap e detalhe do carreto. Modelo huxley.

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2. Ferramentas digitais – Técnicas de produção digital

processos digitais será fluída, transitando progressivamente, de forma quase imperceptível, entre elementos de máxima performance estrutural e económica, e de máxima organização social e perceptiva. Neste momento, os processos generativos são uma clara alternativa aos processos tradicionais, mas relativamente à escala arquitectónica esses processos permanecem sob investigação. Existem já alguns casos bem sucedidos de impressão a grande escala (fig. 2.17), como os estudos feitos na Inglaterra (D-Shape) e nos EUA (Countour Crafting) em que possibilitam a produção de elementos até 6x6x6m usando uma combinação de materiais cujo resultado final se assemelha a mármore. Existem outros casos em que materiais de cura rápida como betão de cura rápida foram introduzidos. (Hauschild et al, 2011: 52-3). O futuro aparenta-se promissor no que diz respeito à evolução das tecnologias generativas. As impressoras Rep-Rap são uma alternativa low-cost à impressão tridimensional comum (fig. 2.18). São impressoras de grau de precisão aceitável, capazes de auto-reproduzir a maioria dos seus componentes, imprimindo novas gerações dos seus próprios modelos. Este sistema vai-se aperfeiçoando a cada nova geração, melhorando a qualidade e quantidade de componentes auto-replicáveis. Existem outros modelos de custo reduzido que têm merecido uma grande atenção do público em geral pela sua facilidade de utilização e montagem. As pequenas impressoras generativas Makerbot são um exemplo de um produto que se está a tornar muito popular, melhorando a tecnologia a cada geração e familiarizando os utilizadores com essa nova tecnologia. Podemos prever, com alguma segurança, que num futuro próximo as impressoras generativas sejam um utensílio comum para a grande maioria da população dos países mais desenvolvidos. Apesar de ser uma tecnologia relativamente recente, existem casos em que a impressão 3D já alcançou um grau de qualidade considerável. A qualidade técnica do detalhe impresso e o facto de ser uma impressão que pode englobar diferentes materiais impressos fazem do caso da primeira flauta de sopro impressa integralmente por processos generativos um caso de sucesso. Trata-se de um trabalho da autoria de Amit Zoran do MIT Media Lab (fig. 2.19). Embora o instrumento 63


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

fig. 2.19. Flauta generativos.

impressa

por

processos

fig. 2.20. Mesa generativos.

impressa

por

processos

tenha uma qualidade inferior à obtida por processos tradicionais - como a durabilidade de alguns componentes - é inegável o seu interesse, devido à margem de evolução que dispõe, ao baixo custo de produção, à rapidez de fabrico e, o aspecto talvez mais importante, pela possibilidade de produzir peças singulares de acordo com os requisitos específicos do utilizador. Actualmente, produzir um exemplar único de uma flauta (fig. 2.19) por processos tradicionais envolveria despesas incomportáveis, devido aos desperdícios originados nas ferramentas de corte, à produção de moldes e, finalmente, ao custo da montagem final e acabamentos. Os métodos tradicionais apenas são rentáveis se considerarmos o retorno que o investimento inicial tem devido à produção em série. Para produtos de maior qualidade encontramos a primeira loja dedicada exclusivamente a produtos criados por processos generativos, aberta em Bruxelas pela marca MGX. Estes caracterizam-se por uma grande complexidade formal e variam entre mobiliário, iluminação e acessórios para habitação (fig. 2.20). Os processos generativos têm vantagens sobre os processos tradicionais, contudo existem outras modalidades de produção digital que têm demonstrado uma grande adequação aos processos construtivos usados em arquitectura. Uma área que tem manifestado igual pujança é a área da robótica. Neste domínio, estão incluídos processos subtrativos, aditivos e transformativos operacionados por braços robóticos de número 64


2. Ferramentas digitais – Técnicas de produção digital

fig. 2.21. e fig. 2.22. Robô R-O-B de Gramazio & Kohler. (em cima e à direita).

variável de eixos. Depois de ter sido uma aposta tecnológica para ultrapassar os condicionalismos da mão-de-obra da construção no auge económico do Japão, nos anos 80 e 90, a robótica aplicada à arquitectura demonstrou ter condicionalismos de custo e logística difíceis de ultrapassar. Actualmente, robôs industriais estão disponíveis a uma fracção do preço dos robôs dos anos 80. As capacidades são impressionantes e os estaleiros de produção podem ser montados em semanas em vez de anos (Architectural Design, The new structuralism, 2010: 119). Recentemente Gramazio & Kohler desenvolveram um robô chamado R-O-B (fig. 2.21 e fig. 2.22), cuja principal característica é incorporar um estaleiro pronto a ser utilizado dentro de um contentor de transporte de carga. Este projecto já foi testado em várias cidades dos países mais desenvolvidos do mundo, construindo instalações temporárias com componentes posicionados pelo robô com um rigor milimétrico. Este processo é conseguido sem ser necessário proceder a grandes esforços adicionais, apenas transportar o robô até ao local e começar a construir. Actualmente, os maiores entraves a esta tecnologia estão mais do lado do software do que do lado do harware. Controlar os braços e elementos móveis através de um manípulo robótico, envolve problemas desafiadores de precaução de colisão, especificações, restrições de carga e tolerâncias de repetição (Architectural Design, The new structuralism, 2010: 121). Para ultrapassar estes obstáculos, a automatização é incluída directamente no processo de design. A empresa 65


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

fig. 2.23. Tecelagem de madeira.

de robôs ABB desenvolveu um componente para o software Grasshopper chamado HAL que permite interagir com as bibliotecas pré-programadas com o comportamento dos robôs e ferramentas (78 componentes). Os avanços alcançados nos processos digitais permitem reutilizar técnicas seculares de vantagens confirmadas, como o enlaçamento de fibras, que podem ser aplicadas a processos construtivos por via da ampliação da sua escala. O projecto de investigação Madeira Estrutural Têxtil de26. IBOS, Laboratory for timber constructions, (http://ibois.epfl.ch/page-20702-en.html) acesso em 2012.Mar.26.

senvolvido pelo IBOS26 na EPFL27 investiga as propriedades estéticas e

27. EPFL École Polytechnique Fédérale de Lausanne.

edifícios (fig. 2.23). O caso dos têxteis é um caso curioso que demonstra

estruturais da aplicação de processos têxteis em madeira para a escala de ter capacidades estruturais que se podem apresentar como alternativas a opções comuns. A estrutura têxtil é capaz de resistir melhor, na eventualidade de ruptura de um componente, do que qualquer outro tipo de estrutura. Todas as suas ligações são estruturalmente independentes, mas intercaladas funcionam como um todo, conferindo estabilidade e forma.

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3. Processos de design – Design baseado no desenho

3. Processos de design

Design baseado no desenho Qualquer arquitecto consegue identificar o desenho como ferramenta essencial para formular os seus projectos, apresentando-se, à maioria, como o único processo de desenvolvimento do seu trabalho. No entanto, a eleição e a eficiência do desenho como ferramenta de projecto, são dados pouco claros quando consideramos os processos emergentes da era digital. As alterações que as tecnologias digitais têm provocado no processo criativo próprios obrigam os arquitectos a adquirirem conhecimento dos processos criativos. É, por isso, fundamental compreender as alterações estruturais que estão em vias de emergir. A ideia mais importante a reter é quão pouco sabemos acerca dos detalhes existentes no processo de desgin. É extremamente complexo estudar o comportamento de um designer. Não são animais de laboratório, em que estudos podem ser avaliados de forma científica. O conhecimento existente é baseado na teorização e em relatórios pessoais sobre práticas, que se podem demonstrar pouco precisos por serem constituídos apenas por memórias que podem não relatar fielmente os factos. Os processos cognitivos que fazem parte de uma tarefa de design podem ser identificados em situações comuns de qualquer actividade humana. Devemos, no entanto, ressalvar que o design em arquitectura não envolve apenas um processo, mas também a formação e um conjunto de

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Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

experiências e que o arquitecto teve ao longo da sua prática profissional. Podemos definir objectivamente, o design como sendo um processo de deliberação entre problema e solução. Contudo, o conceito de design em arquitectura envolve uma grande quantidade de influências que vão além de uma aplicação directa de conhecimentos consensuais ou científicos que proporcionem uma clara adaptação às necessidades do problema arquitectónico. Uma referência incontornável quando falamos deste tema é Christopher Alexander. A sua descrição sobre transição de processo vernacular para processo auto-consciente é de extrema importância. O processo vernacular é referido como não auto-consciente, podendo ser feita a distinção entre este e o processo auto-consciente, em linhas gerais: No processo não auto-consciente, há pouco conhecimento sobre arquitectura ou design. Há uma forma certa de construir e uma forma errada. A divisão do trabalho é muito limitada, a especialização de qualquer tipo é rara, não existem arquitectos e cada homem constrói a sua própria casa (...). A imediatez é a segunda característica crucial do sistema não auto-consciente. Falha e correcção formam coligação. Não existe deliberação entre reconhecimento da falha e a sua reacção (...) O desenvolvimento do individualismo arquitectónico é a mais clara manifestação do momento natural em que a arquitectura se torna primeiramente em uma disciplina “auto-consciente” (...) É a consequência natural da decisão de um homem em dedicar a sua vida exclusivamente a uma actividade chamada “arquitectura” (Alexander, 1974: 33-55). O reconhecimento auto-consciente da individualidade, do designer, tem um profundo efeito no processo de produção da forma. Uma vez que o recurso a procedimentos consensuais não é desejável e sendo necessário uma capacidade de antecipação extrema, o designer usa o desenho como meio para testar as solicitações impostas pelo contexto onde está a intervir. Toda a forma é agora vista como sendo o trabalho de um único homem, e o seu sucesso é a sua conquista pessoal. Autoconsciência é consequência do desejo de libertação, o gosto pela expressão individual, da escapatória da tradição e do tabu, da vontade de autodeterminação. Mas o desejo desenfreado é atenuado pela visão limitada do Homem, para alcançar em apenas algumas horas, na mesa de desenho, o que demorava séculos de adaptação e desenvolvimento, inventar repentinamente algo que se adapta claramente 68


3. Processos de design – Design baseado no desenho

ao seu contexto, ultrapassará o designer mediano (Alexander, 1974: 50). Christopher Alexander é largamente criticado por vários outros autores. A sustentação teórica do autor tem por base um princípio funcionalista, que tenta excluir qualquer influência proveniente da esfera pessoal do designer. “Forma” é a parte do mundo sobre a qual nós temos controlo e decidimos moldar, deixando o resto do mundo intacto. O “contexto” é a parte do mundo que impõe solicitações na “forma” - qualquer coisa no mundo que faz solicitações à “forma” é “contexto”. Num problema de design queremos satisfazer as solicitações que incidem em ambos. Queremos pôr o “contexto” e a “forma” em coexistência excluindo tensão ou fricção (Alexander, 1974: 18-9). Esta análise não representa a realidade de todas as práticas arquitectónicas. No entanto, revela que o processo baseado no desenho não se pode afirmar como um método que satisfaça plenamente as solicitações impostas pelo contexto, ainda que apresente muitas vantagens sobre o processo vernacular. Revelando fragilidades, tanto do ponto de vista da criação da forma, como da incapacidade intelectual e cognitiva para criar novas soluções arquitectónicas. O design evoluiu de um método de experimentação directa, para um modelo em que o desenho é a ferramenta principal para testar as hipóteses consideradas, tendo como ajuda o estudo de casos. O desenho é, sob alguns pontos de vista, um modelo muito limitado do produto final de design, num mundo crescentemente dependente de comunicação visual parece autoritário. O designer pode ver através do desenho a aparência do produto mas, infelizmente, não necessariamente como vai funcionar. O desenho oferece um modelo razoavelmente preciso e fiável de aparência, mas não, necessariamente, de performance (Lawson, 2005: 27). O ensino de arquitectura com base no desenho é prática comum. Isto justifica-se uma vez que este não é apenas um método que revela resultados rapidamente, como é também uma ferramenta de estímulo criativo, dada a sua natureza imprecisa revelar alternativas imprevistas. Contudo, o processo de criação de arquitectura envolve muito mais do que a prática fortuita de desenhos. O design é uma actividade direcionada para objectivos, que envolve tomada de decisões, exploração e 69


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

PROBLEMA

análise

síntese

avaliação fig. 3.1. O processo de design. Visto como uma negociação entre problema e solução através das actividades de análise, síntese e avaliação.

SOLUÇÃO

aprendizagem. O objectivo do design é o objecto criado pelo designer durante o processo, este objectivo é formulado em termos de solicitações. Começando por solicitações iniciais e posteriormente durante o processo novas solicitações são adicionadas (Gero, 2010: 101). Na mesma perspectiva, compreende-se a importância do desenho como ferramenta de exploração e de aprendizagem. Com frequência está presente a ideia de que o processo de design se organiza em fases. A realidade, contudo, é bem diferente. É consensual que um projecto envolve diferentes fases de elaboração, sendo que, em cada uma delas, são dadas prioridades a diferentes factores. Isto não significa que exista uma mudança na forma como o design se processa na elaboração destas diferentes fases. Podemos dizer que um projecto se organiza em fases, enquanto que o processo criativo de design não. No decorrer da prática de design vários factores interferem durante o processo. Estes factores remetem o processo para um domínio especulativo e obscuro. É um processo complexo que envolve formular juízos de valor entre várias alternativas que individualmente oferecem vantagens e desvantagens. É improvável haver uma resposta correcta ou mesmo optimizada, já que não são consensuais os méritos e benefícios de soluções alternativas (Lawson, 2005: 81-2). Normalmente deve existir um enquadramento, o designer deve estudar e compreender as solicitações, produzir uma ou mais soluções, testá-las segundo alguns critérios explícitos ou implícitos, e comunicar o design ao cliente e aos construtores. Existem vários tipos distintos de funções cognitivas que se processam, mas a ideia de que ocorrem separadamente ou segundo uma ordem específica é irrealista. Aparenta 70


3. Processos de design – Design baseado no desenho

ser mais fiável a perspectiva em que o problema e a solução emergem juntos. Frequentemente o problema não é completamente entendido sem uma solução para o ilustrar (Lawson, 2005: 49). O diagrama escolhido apresenta uma generalização do processo de design (fig. 3.1). Os processos de síntese, avaliação e análise fazem parte do processo, todavia, os critérios de quantificação e ordem, normalmente presentes num diagrama, são representados de forma esquemática, sendo a sua escala uma abstracção representativa da indefinição presente no processo. Num processo de design podem ser identificados quatro tipos de acções: físicas, conceptuais, perceptuais e funcionais. Acções físicas consistem em tipos de operações como o desenho, copiar e apagar elementos de desenhos. Nas acções perceptuais o designer descobre características visuais dos desenhos, como relações espaciais entre elementos, por exemplo, proximidade ou vizinhança e compara elementos, identificando diferenças ou semelhanças. O objectivo das acções funcionais é associar significado às características descobertas nas acções perceptuais, relacionando conceitos abstractos a essas características, e avaliação de desenhos. Nas acções conceptuais novos objectivos e solicitações são determinados (Gero, 2010: 98). A explicação do processo de design baseado no desenho explica a criação arquitectónica como um processo contínuo, em que a forma emerge e desenvolve-se da negociação entre as solicitações actuantes num problema arquitectónico. Christopher Jones identifica três tipos distintos de processos que podem ser utilizados: o processo intuitivo, o racional e o que tenta controlar o processo em si (Jones, 1970: 46). Num processo intuitivo, a parte mais importante do processo recorre a operações que se sustentam para além do seu controlo consciente, sendo a informação um sistema sensível que é processado de forma desconhecida no cérebro. Isto não implica que síntese, avaliação e análise sejam excluídas do processo, mas remete-as para níveis menos importantes. O processo racional implica a interpretação de todos as operações que são processadas durante a tarefa de criação, excluindo a intuitividade do processo. Implica que a análise seja completa, ou intuída antes de serem alcançadas as soluções (Jones, 1970: 50). A necessidade de controlo leva-nos ao terceiro tipo de acção que nasce da divisão do processo em dois níveis: O que se encarrega da tarefa de design e o que controla e avalia o tipo de tarefa (Jones, 1970: 71


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

55). Isto permite usar criteriosamente os processos racionais e intuitivos de design.

Métodos de design Métodos e processos são aparentemente dois conceitos próximos, mas que, na realidade, são divergentes. Processo refere-se à forma como se realiza uma determinada tarefa, enquanto que método é a organização de processos. A reflexão sobre o processo de design começou com Alberti, mas atribuiu-se a Durand o mérito de introduzir um método específico pela primeira vez (Schumacher, 2012: 252). Durante os anos 60, o conhecimento proveniente de outras áreas do conhecimento foi aplicado ao processo de design, usando um conjunto de disciplinas como a matemática discreta, investigação operacional, engenharia/teoria de sistemas, cibernética, teoria das decisões e, mais importante, ciências cognitivas (incluindo investigação de inteligência artificial) (Schumacher, 2012: 252). Na década seguinte, surgiu pela primeira vez na arquitectura um discurso fundamentado em torno do tema. Este discurso perdeu vigor nos anos 80 e, até à actualidade, tem merecido pouca atenção. Este facto justifica-se, em parte, pela dificuldade de aplicação dos métodos propostos, principalmente tendo em conta que o processo de design estabelece frequentemente contornos intuitivos e espontâneos. Em contrapartida, o pouco interesse gerado pelo tema coincide com o declínio do movimento Moderno, resultando na rejeição dos métodos maioritariamente racionalistas. O crescente desenvolvimento das tecnologias digitais tem despertado o interesse sobre a aplicação de métodos racionais ao processo criativo em arquitectura, devolvendo o interesse sobre os métodos de design no discurso arquitectónico contemporâneo. A aplicação de métodos racionais torna-se fundamental para introduzir novos processos de elaboração criativa. A mesma tecnologia paramétrica usada como meio de refinar soluções, complementada por um método racional, resultará num processo de emersão formal sem que tenham sido completamente antecipados os resultados alcançados. O processo proposto implica a divisão de uma ideia de projecto em 72


3. Processos de design – Métodos de design

sub-problemas. Estes problemas podem ser desenvolvidos separadamente ainda que possam, e devam, estabelecer regras de dependência entre si. Este processo de definição de regras resultará certamente na geração de soluções não antecipadas, uma vez que os sub-problemas interactuam de forma activa no decorrer da própria resolução. Acresce ainda a possibilidade de introduzir processos heurísticos ou de força bruta (Brute Force) na resolução de problemas, tornando o método ainda mais abstracto e mais dependente de resultados objectivos. O desenvolvimento digital tornou a aplicação de métodos racionais ao processo de design uma opção mais válida do que quando a divisão de um problema em sub-problemas não podia estabelecer relações de dependência entre as suas diferentes partes. Os processos paramétricos que permitem criar dependências entre diferentes partes de um problema estão ao alcance de um designer com formação qualificada e a sua aplicação já foi bem sucedida em vários casos. Isto não significa que a aplicação destes processos tenha dado origem a um método racional, em que as divisões de um problema foram fixadas inicialmente e desenvolvidas em paralelo. A hipótese de ter sido adoptado um processo em que os problemas vão sendo resolvidos intuitivamente à medida que surgem é igualmente válido, recorrendo-se a ferramentas paramétricas, servindo estas como um histórico de opções, que podem ser revertidas ou refinadas a qualquer momento. A aplicação de métodos generativos é uma área de estudo sujeita a inovação metodológica, a sua aplicação requer a meticulosa estruturação de um dado problema em secções autónomas e isso exige clareza absoluta acerca de uma grande extensão de factores relativos à criação arquitectónica. Nesse sentido, estes métodos permaneceram afastados do designer comum, por serem de aplicação altamente exigente, desde o início do processo. Em contrapartida, este método conduz a uma definição clara dos objectivos a alcançar, ficando todos os outros factores submetidos aos principais objectivos definidos previamente. Com este procedimento, os objectivos principais podem ser abordados com maior segurança e objectividade. Quando uma solução é alcançada por métodos generativos, é normalmente definida por um processo oposto ao processo estabelecido 73


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

Simbologia

Relações conceptuais

Requisitos dos clientes

Programa funcional

Contexto

Métodos processuais

Intuição

Espontaneidade

Forma Primitiva de origem Processual, Funcional ou Formalista

Origem Formalista

Origem funcional

Fenomenologia

Origem Processual

Negociação de solicitações (Acções físicas, perceptuais e funcionais)

Especialidades

Análise estrutural Análises térmicas

Outras áreas técnicas

Novos dados Solução final fig. 3.2. Processo de design tradicional.

Negociação de restrições

Análise funcional

Solução final

Análise formal

Análise técnica

Operações algorítmicas - análise e geração formal

fig. 3.3. Método de geração formal.

74

Outras áreas técnicas

Propriedades térmicas

Propriedades estruturais

Restrições Simbologia

Relações conceptuais

Requisitos dos clientes

Programa funcional

Contexto

Solicitações

Fenomenologia

Restrições

Restrições


3. Processos de design – Métodos de design

pelos processos instituídos: No processo mais comum, um arquitecto cria uma forma, cuja origem diverge entre processos racionais, intuitivos ou processuais; testa-a segundo as solicitações programáticas e contextuais; numa fase final a solução é transmitida para áreas técnicas - como as engenharias - em que as propriedades materiais são testadas efectivamente (fig. 3.2). Os métodos generativos permitem reestruturar este processo, invertendo-o desde a sua origem até à sua solução final: As propriedades dos materiais, são introduzidas como sub-problema com o objectivo de ser optimizado conjuntamente com outros problemas funcionais; a aplicação de diversos algoritmos computacionais após terem sido fixadas as regras de subordinação entre sub-problemas, gera a solução formal por processos heurísticos, de máxima optimização ou de regras geométricas e de dependência; finalmente a solução formal emerge deste processo, podendo ser avaliada de acordo com os objectivos propostos inicialmente (fig. 3.3). Os esquemas desenvolvidos na fig. 3.2 e na fig. 3.3 representam apenas o modelo de design mais tradicional e uma alternativa generativa baseada na performance. Podem ser consideradas variantes, tanto no método tradicional como no generativo. Não podemos descartar todos os casos em que análises técnicas contribuíram para o desenvolvimento do design em fases iniciais num processo tradicional. Contudo, isto não significa que a forma primitiva seja originária de princípios racionais. Normalmente, num projecto de arquitectura, mesmo quando áreas técnicas são incluídas em fases iniciais, são raros os casos em que o design se iniciou baseando-se em formas primitivas provenientes de avaliações técnicas. O paradigma que se propõe remete a prática da arquitectura para um patamar mais próximo do da ciência, incluindo análises técnicas na fase de criação inicial. Introduz áreas científicas, que normalmente participam na área da construção, na fase inicial do projecto, implicando que a prática da profissão seja revestida da responsabilidade de coordenação do projecto antes de intuir a solução formal arquitectónica. O contributo que as dimensões fenomenológica e semiótica podem desempenhar num processo generativo é fundamental para a valorização da Arquitectura. A 75


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

fig. 3.4. Estudos em maquetas, Neutelings, Reidijk. Bruges 2002, Cultural Capital of Europe - Estudos muito expressivos, tirando partido de diferentes materiais.

supressão desta etapa resultaria na geração de forma apenas por processos científicos e de optimização, prescindindo-se da prática tradicional da arquitectura direccionada para a atribuição formal para a um problema dado. O método generativo proposto valoriza a prática arquitectónica. As tarefas da arquitectura foram identificadas como sendo a articulação e a organização (Schumacher, 2012: 134-7). A diferença entre a aplicação de um método tradicional e de um método generativo é que essas tarefas são desempenhadas sobre um contexto especulativo no processo tradicional e são desempenhadas num contexto informado no processo generativo, estabelecendo uma negociação entre solicitações e o contributo da Arquitectura como disciplina autónoma, com capacidade de promover valores para além do pragmatismo dos métodos científicos estabelecidos.

Design baseado em regras A transição do processo vernacular para o processo auto-consciente, resultou na destruição da relação imediata entre o designer e a forma. O desenvolvimento dos meios digitais tem proporcionado maior assertividade na forma como o designer consegue dar resposta às solicitações do contexto. O aumento exponencial de informação e os casos de estudo de que dispomos actualmente melhoram a prática de design, paulatinamente. O desenvolvimento de novas tecnologias digitais tem vindo a 76


3. Processos de design – Design baseado em regras

expandir os limites do processo criativo baseado na prática do desenho. Os elementos produzidos com novas tecnologias têm a capacidade de se adaptar mais facilmente às solicitações emergentes durante as diferentes fases do projecto. Podemos dizer que novos métodos de processar o design estão a ser descobertos com a introdução de meios computacionais. Os modelos digitais detêm a capacidade de aumentar a informação que é possível gerir durante o processo e, a partir desta gestão, torna-se possível adicionar outras áreas profissionais à elaboração do modelo. O desenvolvimento de projectos arquitectónicos depende de condicionantes que podem não ser completamente previstas pelo designer, como condicionantes construtivas ou alterações propostas pelos clientes. Com o uso de tecnologias paramétricas, estas condicionantes podem ser antecipadas, permitindo a adaptação do projecto nas diversas fases do processo. Esta articulação de tecnologias pouco, ou nada, afecta o processo criativo arquitectónico. O processo tradicional de design envolve a elaboração de vários elementos de representação de ideias. Estes elementos podem ser maquetas, desenhos técnicos e esquissos e são elaborados a partir de um processo selectivo em que as características de alguns elementos são conservadas ou transformadas, adicionando-se a novas ideias. Frequentemente, trata-se de um processo lento, que exige muito trabalho mecânico. Durante o processo criativo, existe a possibilidade de erros acidentais contribuírem para a evolução do projecto, mesmo em aspectos pouco prováveis de serem alterados, uma vez que este implica a reelaboração das propriedades adquiridas de variações anteriores. O processo de design paramétrico pode, pelo menos em parte, superar todos os elementos tradicionalmente usados, construindo um modelo único, geralmente mais eficiente e flexível. Isto não significa que os outros elementos devam ser completamente descartados - cada elemento tem as suas vantagens e desvantagens, devendo estas ser ponderadas e potenciadas. Neste sentido, os modelos físicos (fig. 3.4) são os elementos que permitem uma apreensão mais clara do objecto de estudo, facultando, de forma directa, a sua manipulação e observação, a 77


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

fig. 3.5. Instrumentos de gestão de dados em Grasshopper. Os cinco elementos diferentes interpretam a mesma informação: 10 listas de elementos que comportam um número variável de elementos cada. Começando por 1 e incrementando 1 valor por lista até atingir 9 elementos na lista final.

influência exercida por elementos exteriores como a luz e forças exercidas e a apreensão sensorial como o tacto e o cheiro. O modelo digital supera a necessidade de reelaboração de segmentos utilizados em designs anteriores, podendo ser adicionadas novas ideias sem ser necessário reconstruir todo o processo - o que permite uma experimentação muito flexível de variantes de uma mesma solução. Os modelos digitais têm a capacidade de englobar todas as características de um projecto, desde a estrutura, a volumetria, tabelas de dados, etc. Por via da modelação por fixação de regras, é possível desenvolver modelos que se caracterizam por integrar o processo de design, evoluindo num processo aditivo, em que as soluções são refinadas e transportadas parcialmente para novas soluções, permitindo ser sucessivamente adicionadas até emergir a solução final. Entre as linguagens mais abstractas de programação e os softwares com capacidades paramétricas, encontram-se as linguagens de programação visual. O software grasshopper dispõe de componentes pré-configurados com sub-rotinas de programação. Estes componentes são conectados através de um interface gráfico que simula a ligação entre componentes por meio de conexões de cabos. Sendo que nesta ligação um componente é o providenciador de informação output e o outro é o receptor dessa informação input que por sua vez produz um output da informação processada. Este interface permite a organização visual 78


3. Processos de design – Design baseado em regras

dos componentes algoritmicos numa tela virtual bidimensional. Cada componente aceita qualquer informação do tipo requerido. Esta informação pode variar desde dados genéricos numéricos - extraídos de um elemento mediante a avaliação de qualquer característica - ou propostos por processos matemáticos - aplicados a sólidos, superfícies, planos, curvas, pontos e vectores. Este método permite usar catalizadores - inputs - como elementos de modelação formal, constituídos por informação complexa. A quantidade e a complexidade numérica que é possível considerar neste sistema é muito superior às capacidades humanas. Qualquer elemento considerado pode ser avaliado por critérios implícitos, ou relacionado com elementos exteriores. Nos métodos CAD comuns, uma recta é definida por dois pontos, sendo estes inseridos implicitamente. Num processo paramétrico, existem uma infinidade de informação que pode ser avaliada a partir de uma recta - como as coordenadas de qualquer ponto na sua extensão, a análise planar, a sua relação com outros elementos espaciais, etc. Existem ainda sistemas de gestão de dados que permitem a atribuição de transformações por intermédio de processos de selecção e alteração de atributos. Os elementos de informação, em termos gerais, organizam-se segundo listas. A cada elemento de uma lista deve corresponder um catalizador. A correspondência de um elemento com os seus dados paramétricos pode ser ordenada através da atribuição automática de um índice a cada elemento. A partir desta atribuição são possíveis combinações de oposição, relações cruzadas, ou relações singulares entre o índice de cada elemento e o índice de cada parâmetro. A partir de cada elemento, é possível gerar sub-elementos, criando listas inseridas dentro de outras listas. Desta relação é facultada a gestão de informação por via da sua organização estrutural. O software Grasshopper dispõe de inúmeras formas de organização de listas, como a divisão, a secção, a criação de chaves de acesso independentes, a gestão de índices através de propriedades matemáticas, entre outros métodos de gestão avançada (fig. 3.5). A capacidade de gestão de informação de um modelo paramétrico permite que elementos condicionantes de um projecto sejam adicionados 79


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

aos modelos numa fase inicial, regulando o seu grau de interferência por via de atribuição valorativa. Esta característica pode revelar-se essencial para o caso de se pretender um equilíbrio entre factores, como por exemplo a dualidade entre critérios estruturais e critérios plásticos. Sendo atribuído a cada um destes critérios um valor de incidência, um limite máximo e um limite mínimo, obtendo um equilíbrio ponderado entre problemas algoritmos, que hipoteticamente podem ter muito pouco em comum. O processo de design tradicional recorre, frequentemente, a casos em que situações semelhantes ao problema a equacionar foram bem sucedidos. Ainda que desta forma possam ser conseguidos resultados fiáveis, à partida são excluídas soluções que existem potencialmente no domínio das alternativas e que não tenham sido exploradas com sucesso em outros casos similares. Este é um comportamento natural, em que as soluções são refinadas através de pequenas evoluções, num processo sustentado. É possível simular métodos evolutivos de selecção sustentada, pela fixação de características bem sucedidas e cruzamento aleatório com possíveis alternativas. Estes métodos são especialmente úteis para alcançar soluções que não estejam condicionadas por noções pré-concebidas, uma vez que a procura de um resultado óptimo recorre à avaliação de dados analíticos. Para tal, é necessário atribuir formas iniciais, apresentando 28. Aqui restrições e regras refere-se ao método shape grammars desenvolvido no segundo capítulo “Ferramentas digitais” nas secções “Tipos de ferramentas digitais” na p. 40 e “Técnicas de produção digital” na p. 57.

características aleatórias, mas cujas restrições e condicionantes28 sejam de grande abstracção, remetendo para o mínimo de soluções pré-definidas possíveis. É desejável ponderar um balanço entre soluções que facilitem o processo algorítmico - por apresentarem um domínio de procura muito próximo de características comuns a resultados previamente bem sucedidos - ou introduzir soluções iniciais com um grande domínio de possibilidades, e, por isso, consumir mais recurssos computacionais, sem existirem garantias de que o processo generativo tenha êxito. O processo de design baseado em regras apresenta claras vantagens

29. Uma estrutura pode ser definida como sendo uma relação entre elementos.

na elaboração de estruturas,29 uma vez que este processo focaliza-se na definição de relações entre elementos. Critérios como escala, repetições ou outros, que possam ser definidos como parâmetros de uma dada 80


3. Processos de design – Limitações cognitivas e digitais

estrutura, podem ser atribuídos independentemente dos parâmetros analíticos solicitados pelo contexto. Um algoritmo paramétrico, em geral, não tem escala nem contexto, é apenas condicionado por relações internas de elementos. As relações de elementos exteriores são sempre 30. RGB: red, green, and blue (vermelho, verde e azul). CMYK: cyan, magenta, yellow, and key (cíano, magenta, amarelo e preto).

referenciadas, como valores de cor RGB ou CMYK30 ou coordenadas cartesianas. Por isso, tão pouco, podemos afirmar que todos os algoritmos são completamente paramétricos, pois, normalmente depende das coordenadas dos próprios softwares em que foram configurados. O processo baseado em regras não deve ser encarado como uma substituição do processo tradicional. Apesar de ser capaz de alcançar resultados óptimos, apresenta várias desvantagens quando comparado com o método tradicional. O método tradicional recorre à intuição e a conhecimentos adquiridos, revelando-se rápido e fiável. O método generativo implica a dificuldade de tradução de objectivos para funções paramétricas, exigindo um grau de abstracção elevado que pouco tem que ver com o problema de design a ser solucionado, originando maior tempo despendido do que num processo tradicional.

Limitações cognitivas e digitais Para entendermos as potencialidades das ferramentas digitais é necessário compreender as limitações cognitivas humanas. No entanto, devemos considerar também as limitações dos softwares para que não sejamos levados a percorrer um caminho sem ter ponderado devidamente todas as alternativas, os seus pontos fortes e os pontos fracos. O uso mais generalizado das ferramentas digitais é como auxílio à representação. Um estudo desenvolvido por Bilda e Gero demonstra que a representação é, para todos os efeitos, uma ajuda ao processo de design, sem construir um imperativo à sua realização. O estudo é desenvolvido tendo como amostra um grupo de arquitectos que, em circunstâncias controladas, tentam projectar sem auxílio da representação, seja ela através do desenho ou de software. Demonstra que os arquitectos conseguem resultados satisfatórios sem auxílio de exteriorização (Bilda e Gero, 2005: 8). Cross sugere que a utilização de computadores em design pode ter efeitos adversos, como indução de stress, a par de não ter qualquer

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Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

efeito benéfico na qualidade de resultados práticos. O único efeito positivo uso da ferramenta CAD, que identificou, foi a intensificação do ritmo de trabalho do designer e, concomitantemente, a redução, em número, do pessoal requerido nos gabinetes de design. (Cross, 2001: 46). Apesar deste estudo ser bastante rigoroso, separam-no 10 anos do momento actual, demonstrando-se desajustado para o estudo das tecnologias digitais contemporâneas. No entanto, o estudo é bastante útil para podermos estabelecer uma diferenciação entre as ferramentas que ajudam à representação, como as CAD, e as ferramentas que integram o processo criativo da arquitectura, como as ferramentas generativas. Do ponto de vista da qualidade do produto final, estes estudos não apontam qualquer mais-valia relativamente ao uso de ferramentas CAD. Uma conclusão razoável é que os sistemas CAD existentes usam representações simbólicas que não mapeiam bem a representação simbólica usada por designers. Como resultado, trabalhar com estes sistemas leva a um mundo mental menos rico, dado os desenhos “dizerem pouco” e assumirem formas menos sugestivas. Posto numa linguagem simples, a “conversa” com o computador é menos rica que a “conversa” com o papel (Kocatürk e Medjdoub, 2011: 11). As ferramentas CAD são desenvolvidas com o propósito de fielmente e de forma precisa representar e reproduzir desenhos, demonstram um interface limitado e extrema rigidez, o que leva a uma utilização muito condicionada. Não são uma ajuda criativa, designers podem inclusivamente usar CAD como ferramenta formal “tosca” e posteriormente voltar para realizar esquissos (Gero, 2010: 66), mas o seu contributo como ferramenta criativa é extremamente limitado ou mesmo nulo. A facilidade de modulação digital que as ferramentas BIM oferecem, pode ser justificada pela relação de proximidade que o designer sente com a representação simbólica que estes softwares estabelecem com elementos comuns à prática construtiva, como por exemplo lajes, paredes, etc. Contudo, do ponto de vista conceptual e criativo, estes elementos predefinidos apresentam limitações de uso ligadas à paleta de elementos predefinida na base de dados e criam um excesso de informação que não é relevante para o desenvolvimento do projecto, resultando numa sobrecarga de informação e de desenho.

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3. Processos de design – Limitações cognitivas e digitais

BIM é uma abstracção muito adequada para encomendar materiais e construir um edifício, mas não para desenhá-lo, e deveria talvez ser utilizado pelo empreiteiro, não pelo arquitecto. (...) Torna-se uma ferramenta de produção em detrimento de um auxílio de design. Os designers deparam-se com o facto de não terem apenas de especificar a geometria mas também os materiais e sistemas construtivos tão profundamente que têm efectivamente gerado, não um modelo de design, mas um modelo de produção (Kocatürk e Medjdoub, 2011: 8). Podemos concluir que BIM é uma ferramenta de interesse relativo do ponto de vista do arquitecto, não apresenta grandes inovações como ferramenta de design. Poderá ser usada para monitorizar decisões ou para gerir um processo complexo, mas apenas depois das decisões de projecto terem sido feitas. Um modelo digital deve ser entendido como uma abstracção, da mesma forma que um modelo físico deve ser entendido como uma abstracção, sem nada supérfluo que prejudique a sua clara interpretação. Esta é a perspectiva que nos interessa verdadeiramente, a que melhor potencia a tarefa de design. No entanto, esta informação digital em prática, já melhora documentos contratuais e acabará por substituir instrumentos contratuais em suporte de papel. Projectos que terão sido completamente coordenados por BIM vão ter menos riscos associados a eles (Kocatürk e Medjdoub, 2011: 179). A grande versatilidade das ferramentas BIM pode ser encarada como um travão à tomada de decisões. Não existe nestes softwares uma escala hierárquica relativa à importância das alterações que podem ser efectuadas pelos seus intervenientes. Não é um bom princípio gerir um projecto em que todos podem tomar decisões e intervir directa e independentemente da sua importância como membro na equipa de design. Tanto as tecnologias CAD como as BIM não integram bem o processo de design. Ainda que a sua ajuda se demonstre valiosa no planeamento e automatismo de tarefas de construção, estas tecnologias pouco têm para oferecer enquanto auxílio a acções conceptuais de projectos. O rigor excessivo destas ferramentas pode levar à necessidade de eliminar e redesenhar todo o processo, direccionando o uso destas 83


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

Solução inicial

Solução final

Escolha de alguns valores aleatórios

Geração aleatória Mutação

Solução provisória (substituição por solução nova) Escolha das soluções melhor qualificadas Fitness: Máxima performance

Algoritmo Simulador

Performance da solução

Algoritmo Evolucionário

fig. 3.6. Esquema de um sistema de optimização.

Ciclo (loop)

ferramentas para uma fase subsequente em que existe maior certeza sobre o desenho. Igualmente apartadas encontram-se as tecnologias de optimização. A maioria das ferramentas de análise ou simulação que providenciam o material que representará um conhecimento da futura performance do equipamento, só poderão ser implementadas quando os dados existentes se encontrem relativamente bem desenvolvidos (Kocatürk e Medjdoub, 2011: 17). Esta implementação pode revelar-se indesejável, uma vez que o estado de composição do projecto poderá, frequentemente, apresentar características essenciais que entram em confronto com a análise proveniente das ferramentas de simulação. A mais valia que estas tecnologias podem oferecer está sujeita a uma ponderação por parte do designer, uma vez que as melhorias alcançadas poderem apresentar pequeno grau de melhoramentos, visto estarem condicionadas por decisões feitas previamente no processo de design. (...) Ainda que resultados aparentemente criativos possam ser produzidos procurando soluções num leque mais amplo do que qualquer outro explorado humanamente. A Optimização baseia-se em objectivos, representações e condições limites fixados explicitamente 84


3. Processos de design – Limitações cognitivas e digitais

(Kocatürk e Medjdoub, 2011: 107-17). Estas ferramentas exigem também uma grande capacidade de performance em computação, visto necessitarem de importar informação dos simuladores que, na sua maioria, correm em plataformas autónomas relativamente às que executam a leitura dos dados e posterior busca de soluções. São processos que envolvem a geração de forma antes de ser avaliada sobre critérios de optimização (fig. 3.6). Sendo o processo de geração de forma aquele que mais exige da capacidade de computação. As ferramentas paramétricas podem ser utilizadas tanto a nível produtivo - como meio de refinar soluções sem correr o risco de voltar a elaborar desenhos - como a nível de exploração formal - pelas capacidades de manipular geometrias e obter variações - e como meio de exploração perceptual generativa - com o fim de obter resultados inesperados. A nível produtivo são ferramentas mais sofisticadas de gestão de representações - em comparação com os métodos tradicionais - e complementam actividades num estado avançado do projecto, como por exemplo, construção ou comunicação da construção aos manufactores e empresas de construção. Relativamente à utilização das ferramentas paramétricas a nível de exploração formal, parece ser o método mais passivo para utilizar softwares paramétricos, sendo consensual que as capacidades de modulação paramétrica são bastante superiores às práticas comuns. No que respeita à exploração perceptual generativa, a utilização destes softwares pode parecer pouco clara, na medida em que quanto maior for a experiência do designer, maior será a sua capacidade de antevisão dos processos explorados. Não existe nenhum tipo de inteligência artificial nestes processos, contudo a complexidade de uma definição pode atingir um grau em que o utilizador comum não consegue antever o resultado. Em contrapartida, este obedecerá sempre a critérios explícitos pré-definidos. Uma limitação notável dos softwares paramétricos é encontrada na utilização de algoritmos heurísticos. Nem todos os problemas de design têm um valor de fitness singular, o mais provável é que um problema de design seja o somatório de várias optimizações de sub-problemas em simultâneo. O uso de algoritmos heurísticos implica a atribuição de um 85


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

critério de fitness singular. Ainda que, através de operações matemáticas, seja, em alguns casos, possível fixar um valor global de fitness, em outros casos, os parâmetros de controlo da solução irão revelar-se incompatíveis com o seu funcionamento. Neste caso, uma solução seria a atribuição de vários algoritmos heurísticos para cada problema, mas isso não daria origem a uma solução de máxima performance, mas sim à optimização de diferentes variáveis em isolado. O design paramétrico implica a tomada de conhecimento da maior parte dos processos de execução dos comandos, ainda que exista sempre algum grau de automatização do processo. Uma vez que o processo se torna explícito, há tendência a formar ramificações, o que possibilita a organização estrutural do trabalho. De forma simplificada, diríamos que o design paramétrico implica a construção de um histórico, que pode ser alterado e organizado, em qualquer etapa de construção do projecto. Os softwares paramétricos não se distinguem pela sua rapidez de execução de comandos, e, por isso, não devem ser considerados uma substituição dos sistemas CAD. Deverá ser feita uma ponderação por parte do designer, avaliando a relação de tempo despendido inicialmente e a compensação na interação com o modelo flexível. Uma alternativa desejável é a integração simultânea de ambos os sistemas, como nos é facilitado pelo software CAD Rhinoceros com integração de linguagem paramétrica no mesmo espaço de desenho como Python, Rhinoscript ou Grasshopper. A definição de parâmetros torna-se um factor essencial para que a estratégia seja alcançada com sucesso. É necessário ter capacidade de antevisão para que possam ser definidos algumas regras como parâmetros e as restantes relações geométricas definidas como restrições. É previsível que, ao longo do processo, surjam necessidades que obriguem a eliminar partes do processo para que possa ser alterada a definição paramétrica. O designer corre ainda o risco de produzir conflitos entre restrições, por restringir excessivamente a geometria. O ambiente paramétrico providencia uma plataforma para design em que o utilizador pode, não somente trabalhar com formas, mas também com funções e relações entre funções e formas. Num ambiente paramétrico, o design resulta da definição de um número 86


3. Processos de design – Limitações cognitivas e digitais

de condições que dizem respeito à geometria do design, às relações geométricas, às funções aplicadas, a obter ou derivar dessas geometrias, e as relações entre essas funções. Passa a existir um maior controlo sobre o design, e o processo pode ser redirecionado em termos de diferentes interações no design, dado que uma mudança num parâmetro variável vai afectar as funções dele dependentes. Isto é uma vantagem sobre as plataformas de CAD comuns, visto que na maioria dos casos, esta alteração acontece em tempo real, permitindo ao utilizador ou designer, analisar rapidamente diferentes alternativas para uma solução peculiar (Goldberg, 2006:19). Uma vez considerado um método racional de design, as ferramentas paramétricas podem ser entendidas como meio de exteriorização do processo mental. A ideia de restrições existe quando são desempenhadas acções funcionais e deve ser evocada como meio de limitar as numerosas variáveis que o design comporta. Sem restrições, um designer estaria sobrecarregado ao ter de considerar todos os factores possíveis susceptíveis de ter impacto em design. Pela introdução de restrições, um designer gradualmente cria clareza e coerência no processo de design (Gane, 2004: 32-3). Ainda que os softwares paramétricos sejam um instrumento mais flexível de executar comandos e, por isso, próximos de abstracções de programação, o inconformismo relativo às limitações existentes nos interfaces só poderá ser atenuado através da prática de programação. A programação tornou-se um método para alguns arquitectos desenvolverem as suas próprias ferramentas, em que o papel do arquitecto alterna entre um mero criador de soluções de design para um designer de ferramentas que permitem o desenvolvimento de múltiplas soluções de design. Aqueles que usam o software existente estão a aceitar as limitações embebidas no código e no seu interface gráfico (Gane, 2004: 41). A realidade é que nunca existirá uma ferramenta digital ou analógica que responda cabalmente às necessidades peculiares de cada projecto. A adopção de determinada ferramenta deverá ter em consideração as opções e capacidades que o utilizador dispõe. Em alternativa, o recurso à programação deverá ser sempre ponderado, na circunstância de se ambicionarem soluções cujo interface de um dado software não tenha sido pensado para as desempenhar correctamente. Dominar linguagens de programação apresenta-se como o principal obstáculo à prática paramétrica avançada. Implica uma grande 87


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

capacidade de abstracção - contra intuitiva - e rigor sintático absoluto. Igualmente não satisfatório é o facto de o designer ter de escolher uma linguagem de programação entre várias disponíveis - cada uma com vantagens e desvantagens e individualmente apenas compatíveis com um número limitado de softwares. Dominar linguagens de programação torna-se impraticável para alguém cuja formação não tenha incluído conhecimento digital avançado. Uma alternativa seguramente mais adequada a um designer menos experiente é a utilização de linguagens de programação visual. A liberdade que estes sistemas proporcionam permite um uso descomprometido da estrutura sintática. A mais valia das ferramentas digitais é frequentemente posta em causa pela fraca abstracção que comportam. Podemos afirmar que o utilizador adquirá, com experiência, a necessidade de explorar os domínios limitados pelo interface de linguagens simplificadas, preferindo linguagens com orientação para maior abstracção.

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4. Casos práticos – Bridging the gap

4. Casos práticos

Bridging the gap 31. Curso frequentado pelo autor, na BauhausUniversität Weimar - Alemanha, em co-autoria com o colega Afonso Tigre, de Portugal.

O curso Bridging the gap31 foi estruturado com o propósito de estudar tecnologias paramétricas, tirando o máximo partido da interação das formas estudadas com os princípios estruturais condicionantes, obtidos através de simuladores. O projecto consistia na elaboração de uma ponte, sendo o único requisito vencer um vão de seis metros, apoiado apenas nas extremidades. O terreno do projecto foi indicado a título indicativo, dentro do campus universitário - que dispunha de uma estrutura metálica para a prática de trabalhos dos alunos - havendo total liberdade para propor terrenos alternativos. Tanto a estrutura sugerida como o seu contexto aparentavam uma grande neutralidade, tendo em vista que se pretendia um projecto de grande liberdade criativa. Lamentavelmente, o objectivo traçado de optimização estrutural, com recurso a tecnologias de simulação, não foi posto em prática. O estado geral dos trabalhos do curso era de grande complexidade geométrica o que, juntamente com dificuldades de progressão de alguns projectos, culminou na não experimentação prática dos conhecimentos adquiridos em simulação digital. Em compensação, a presença de engenheiros convidados foi muito importante na orientação dos trabalhos a nível estrutural.

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Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

fig. 4.1. Esquissos de propostas alternativas. Várias alternativas foram consideradas antes de escolher a ideia mais adequada. Todos os esquissos foram desenhados de forma rápida e intuitiva.

Idealizaram-se contextos hipotéticos como meio de encontrar uma proposta cuja qualidade fosse significativa (fig. 4.1). Foram igualmente potencializados requisitos iniciais, como integração de áreas lúdicas ou enquadramento de pontos de vista. O conceito escolhido (fig. 4.2) privilegiava aspectos semióticos, pela articulação estrutural de pequenos componentes - sugerindo estruturas orgânicas como esqueletos - e fenomenológicos, pela deformação do plano horizontal do piso. A ideia consistia na deformação de dois planos que uma vez unidos possibilitavam a transposição de uma ponta à outra do objecto, fazendo o utilizador percorrer ambos os planos nas suas porções horizontais durante o percurso. A simetria sobre um eixo diagonal à implantação foi a forma encontrada para melhor controlar a delicada intersecção dos planos. Dentro destes planos, foram definidos eixos rectos, que uniam as curvas maiores dos planos, sobre os quais foram posteriormente 90


4. Casos práticos – Bridging the gap

fig. 4.2. Esquissos da solução escolhida. Representam o projecto em vários estados de maturação. Começando por definir a volumetria por linhas gerais (esquisso superior). Estudo de pontos de vista de maior destaque e ritmo estrutural, (esquisso central). Estudo de uma variação de pormenor, com maior rigor de representação (esquisso inferior).

extrudidos perfis e abertos cunhos para encaixe entre perfis. O estudo da forma iniciou-se através do recurso ao desenho, sendo este meio um método recorrente para avaliar rapidamente as alternativas propostas. Em paralelo, desenvolveu-se a modelação digital, que demonstrou ser absolutamente rigorosa no controlo desta geometria complexa. A abordagem digital iniciou-se pela criação de um plano em geometria NURBS (fig. 4.3), que permitia ser manipulado no ambiente de desenho CAD através de pontos de controlo. Após ser definida uma deformação que visualmente se demonstrava próxima da solução pretendida, ainda que bastante rudimentar, deu-se início ao processo paramétrico. A partir da extracção das duas maiores arestas do plano deformado, foi criada uma definição que dividia essas arestas para posteriormente 91


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

fig. 4.3. Geometria inicial. Geometria NURBS, definida por dois planos, controláveis por pontos estruturais. Esta geometria pretendia definir a volumetria da solução em linhas gerais.

fig. 4.4. Esquema de evolução da geometria inicial para a geometria controlada por parâmetros. Pode ser observado a divisão das curvas maiores do plano em pontos, unidos transversalmente por rectas. A cada recta é atribuído um volume em forma de barra.

formar os eixos estruturantes da ponte (fig. 4.4). Seguidamente, sobre o eixo de simetria diagonal, foi criado o simétrico que constituía a restante forma da ponte. A definição paramétrica criada oferecia a possibilidade de alterar as curvas maiores, extraídas dos planos deformados através de pontos de controlo. Optou-se por definir todos os eixos entre estas curvas como sendo rectos, sendo que o número de eixos foi definido como um dos parâmetros, assim como as suas dimensões e a geometria do perfil. O esquema estrutural em forma de arco também tinha a possibilidade de ser manobrado, tendo sido a hipótese de inverter o arco igualmente ponderada no decurso do trabalho. A dimensão da profundidade das barras dependia de medidas de conforto para a circulação humana e era condicionada pela solidez do encaixe da madeira - sendo o encaixe mais eficaz quando a dimensão das barras é menor. A variação obtida permitia que as barras com menor profundidade fossem ligadas às de maior profundidade. Desta forma, as barras mais delgadas serviam maioritariamente de encaixe entre peças, a sua dimensão aumenta de

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4. Casos práticos – Bridging the gap

fig. 4.5. Rebatimento das barras constituintes do projecto. Este desenho foi usado para fabricar a maqueta final à escala 1/5 por processo de fabrico assistido por computador. Foi obtido a partir de um algoritmo escrito pelo autor, que rebatia e ordenava todas as barras de forma automatizada, às quais um número era atribuído, o algoritmo detinha ainda a capacidade de actualizar o desenho final com qualquer alteração geométrica que pudesse ser posta em prática. Pode ser observado o desenho variável dos encaixes obtidos em cada barra e a numeração individual.

fig. 4.6. Modelo paramétrico completo. Este modelo representa mais dimensões do que os modelos digitais comuns. Nesta visualização pode ser observada a dimensão da profundidade variável das barras - o termo cobertor usado quando nos referimos a escadas é adequado como sinónimo para o significado de profundidade - tendo sido atribuído a sua dimensão em texto de cor azul junto a cada barra correspondente. A verde podemos observar a dimensão variável entre as barras.

forma progressiva, deixando de cumprir a função de encaixe para cumprir a função de passagem. No centro, a função de passagem era partilhada com as barras próximas, servindo simultaneamente as duas funções - encaixe e passagem - visto estas terem uma dimensão próxima das barras imediatamente seguintes e uma inclinação favorável à função de passagem. A geometria não se apresentou demasiado complexa para a execução do modelo paramétrico. No entanto, o objectivo traçado implicava considerar um método lógico em toda a sua diversidade e extensão. O processo iniciou-se lentamente e requereu uma grande ponderação sobre as relações paramétricas. Para tal, fomos forçados a aplicar o método de tentativa-erro. Várias combinações de relações paramétricas foram testadas, antes de se encontrar um modelo que correspondesse às relações pretendidas, considerando, inclusivamente, que a nossa formação em ferramentas paramétricas tinha apenas iniciado. Não obstante, relações paramétricas mais ou menos optimizadas foram suficientes para discutir

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Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

fig. 4.7. Renderização de uma fase inicial. Pretendia-se simular uma imagem realista do aspecto final das opções escolhidas. Aqui uma estrutura tubular de metal tinha sido considerada como solução.

fig. 4.8. Esquema expandido de composição estrutural, com detalhe de pormenor.

ideias durante o desenrolar do projecto. As ferramentas demonstraram-se extremamente produtivas tanto na distribuição precisa de uma geometria composta de eixos em que o tamanho e cunho de intersecção variavam de forma orgânica, como na elaboração de rotinas como planificação de faces para prototipagem, manipulação geométrica e de precisão como a integração de dimensões alteráveis em tempo real. O processo desenvolveu-se alternadamente entre modelos digitais, maquetas e desenhos técnicos ilustrando todas as fases. O esquisso foi um recurso muito pontual, tendo sido usado principalmente como primeiro meio de exteriorizar as ideias incitadoras. O modelo digital foi usado na busca de alternativas dentro de um domínio muito restrito - visto termos uma ideia clara da forma desejada - sem que para isso tenha existido qualquer processo generativo. A capacidade de manipulação paramétrica, podendo ser alterada por métodos matemáticos ou por pontos de controlo - interagindo manualmente - originou um método de controlo 94


4. Casos práticos – Bridging the gap

fig. 4.9. e fig. 4.10. Fotografias da maqueta à escala 1/5 fabricada por processos digitais. Exposição dos trabalhos dos alunos, no final do curso.

imediato mais livre e preciso do que qualquer outro. Os modelos físicos, juntamente com os desenhos técnicos de renderização, foram usados para interpretar o projecto quando este detinha um nível de estruturação conceptual que ultrapassava a necessidade de se proceder a explorações e ajustes complementares e, por isso, era necessário isolar elementos que possibilitassem melhor interpretação das decisões tomadas. Ainda que os modelos digitais fornecessem um meio de monitorização dos resultados bastante claro, os modelos físicos revelaram-se meios óptimos de interpretação do projecto. O projecto foi concluído com a construção de um modelo à escala 1/5 (fig. 4.9 e fig. 4.10), fabricado por uma máquina de desbaste controlada por computador. Para isso, foi fundamental a elaboração do modelo digital (fig. 4.5), que foi usado como elemento de tradução para fabricar o modelo físico. O rigor e o detalhe foram requisitos essenciais para o êxito deste projecto. 95


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

fig. 4.11. Render preliminar. Esta imagem foi desenvolvida em fases iniciais do projecto, apresentando poucas restrições impostas pelo contexto e programa funcional.

Between thought and expression “Entre o pensamento e a expressão” foi a designação do curso que teve como finalidade adquirir formação sobre técnicas de modelação B-Splines, programação e técnicas de renderização avançadas. Este teve lugar semanas antes do início do curso Die Poesie Des Digitalen, parti-

32. O contexto urbano e programa funcional são introduzidos com mais detalhe na secção seguinte, “Die Poesie des Digitalen” na p. 102, onde foram determinantes para desenvolver o projecto desde fases iniciais. 33. O curso Die Poesie des Digitalen seria leccionado posteriormente tendo apenas objectivo de criar uma solução final para o mesmo problema.

lhando do contexto urbano e programa funcional.32 Neste sentido, serviu como introdução ao estudo desenvolvido no curso seguinte, sem que por isso fosse exigido desenvolver soluções arquitectónicas definitivas.33 O curso foi organizado em quatro etapas, atribuindo-se maior ênfase à expressividade formal dos trabalhos nas duas primeiras e quarta fases, sendo a terceira fase destinada à transformação das formas previamente estudadas em objecto arquitectónico. Esta filosofia enquadra-se na teorização do desenvolvimento de capacidades semióticas da arquitectura e a sua problemática expressiva. Foi necessário desenvolver capacidades comunicativas que permitissem exteriorizar o pensamento na concretização da forma. Para tal, a cada participante do curso foi atribuído um cartão contendo escrita uma frase com potencial expressivo. Verlorene Zeit foi a 96


4. Casos práticos – Between thought and expression

fig. 4.12. Expressão bidimensional de um conceito expressivo. Verlorene Zeite - Tempo perdido.

frase atribuída que significa em português “tempo perdido”. A primeira etapa do curso consistia na tradução em uma estrutura paramétrica da frase atribuída. Para tal, recorreu-se à ferramenta de programação textual Processing para construir uma interpretação do conceito. A dificuldade deste exercício tem a ver com a construção mental de uma sintaxe abstracta, levando o computador a elaborar uma estrutura que expressasse visualmente o conceito pretendido. A solução encontrada simulava o interior de um espaço que, aparentemente, se desvanecia no infinito, delimitado por superfícies deformadas. A interpretação feita apelava ao sentimento de vazio, despertando uma tensão perturbante e aliciante ao mesmo tempo. Através deste exercício, procurou-se exprimir metaforicamente a frase atribuída - Tempo perdido - traduzindo-se esse conceito abstracto numa forma escultórica (fig. 4.12). A elaboração geométrica do exercício consiste na sucessiva reprodução de uma figura geométrica, aplicando um factor de rotação e de escala que a relaciona com a figura anterior, progredindo até se aproximar 97


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

fig. 4.13. Esquisso inicial.

de um ponto, controlado pelo cursor. Como parâmetros de rotação e de escala foram atribuídos valores de coordenadas X e Y da posição do cursor, obtendo facilmente variações de forma. Como elemento expressivo adicional, foi introduzido uma gradação de tons cinza, para marcar diferentes ritmos na estrutura. A etapa seguinte do curso consistiu na transposição da forma elaborada para as três dimensões do espaço. A forma criada na fase anterior foi intuitivamente transformada numa estrutura tridimensional através da sugestão espacial dada pelo ritmo que a forma detinha. O objecto tridimensional proporcionou maior liberdade criativa, ampliando as capacidades expressivas inerentes ao conceito tempo perdido. Uma maior sinuosidade foi adicionada à forma, explorando a sensação de instabilidade. Duas variantes do objecto tridimensional foram introduzidas, permitindo conferir maior ênfase, detalhe e variedade ao conjunto. A utilização de diferentes volumes resultou numa estrutura formalmente coerente pela aplicação de regras de subordinação entre volumes em pontos cruciais e, simultaneamente, procurou-se alternar com áreas de 98


4. Casos práticos – Between thought and expression

+1.2m

maior liberdade de composição, esculpindo os três volumes de forma independente. Na fig. 4.14 e na fig. 4.15 podemos verificar que a composição dos volumes está condicionada pela aproximação mútua na zona central - restrita pela rotação sobre o eixo central de cada volume e, simultaneamente, pela aproximação das faces dos volumes, que se +5.2m

fig. 4.14. Alçado e plantas do projecto. (em cima, à esquerda) fig. 4.15. Volumetria do projecto. (em cima, à direita) 34. Programa funcional resumido: Ponto de encontro para visitantes, catering e àrea de convívio - 270m2 Palco, teatro com lugares sentados - 80m2 Bilheteira - 35m2 Livraria - 120m2 Loja de artigos documenta 80m2 Área de exibição - 80m2 Espaço para seminários e palestras - 130m2 Vestiários -150m2 Instalações sanitárias - 85m2 Sala comum/pausa - 15m2 Superfície de projecção Café internet - 60m2 Ponto de atendimento - 15m2 Aconhimento de crianças - 40m2 Área de imprensa internacional - 100m2

chegam a tocar - e exerce maior liberdade nos extremos da composição definindo regras como igual distância entre volumes - extremo inferior - ou afirmação de um volume dominante e dois subordinados - extremo superior. A fase seguinte do curso consistiu na integração do programa funcional de requisitos da documenta center of information and communication,34 adaptando-o à estrutura desenvolvida, e preservando a sua forma. Pretendia-se, igualmente, confrontar a estrutura com o contexto. Para atingir os objectivos propostos, seria necessário estudar a estrutura tendo em consideração ajustes ao nível da escala e posicionamento no terreno, da sua materialidade e estruturação espacial. Ainda que estivessemos limitados pelas condicionantes do exercício 99


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

fig. 4.16. Imagem de referência expressiva.

fig. 4.17. Renderização com influência das qualidades expressivas de uma imagem modelo vista exterior.

anterior, a estrutura permitiu estudar soluções muito divergentes e com potencialidades singulares. A opção de dispor o objecto com a orientação visível na fig. 4.14 e na fig. 4.15 proporcionou melhor leitura formal, tendo-se concluído que o objecto não dispunha de superfícies planas que permitissem a sua ligação ao solo. A solução escolhida assinalava a presença de uma exibição temporária destacando-se da restante malha urbana. Definia um espaço de maior contenção - dentro do contexto urbano que era particularmente dispersante - delimitado pelos três volumes. O programa desenvolvia-se verticalmente dentro dos três volumes, de forma coordenada. Na etapa final do curso, cada participante deveria escolher uma imagem com propriedades extraordinárias no que concerne a aspectos como o tratamento da luz, a composição, a técnica, entre outros (fig. 4.16). Com inspiração nesta imagem, pretendia-se produzir uma renderização da forma estudada. Da imagem escolhida foram transportados os efeitos de sombra, produzidos por vários focos de luz dirigida, o enquadramento da figura no espaço, a simplicidade cromática e a permeabilidade à luz de alguns elementos da composição. A imagem escolhida apresentava semelhanças na sua essência com a forma que pretendíamos estudar. A sensualidade da forma curva, a simplicidade e focalização da figura eram semelhanças 100


4. Casos práticos – Between thought and expression

fig. 4.18. Renderização com influência das qualidades expressivas de uma imagem modelo vista interior.

facilmente identificáveis (fig. 4.17 e fig. 4.18). A solução alcançada proporcionava vantagens claras na organização funcional do programa. A marcação urbana, dada pela escala do objecto, era muito apropriada ao tipo de instalação temporária pretendida e a volumetria poderia ser economicamente viável, considerando que se pretendia construir uma camada exterior de sombreamento em materiais leves e semi-permeáveis à luz, como têxteis. O espaço de contenção, era uma mais valia para a recepção dos muitos visitantes, em contraponto ao espaço amplo do seu contexto. O maior inconveniente desta solução era o seu desenvolvimento vertical, condicionando a acessibilidade. O processo de desenvolvimento deste projecto incidiu na elaboração de uma forma expressiva. Surpreendentemente, o resultado adaptou-se bem ao programa funcional e ao contexto urbano, incitando à articulação funcional a partir da forma. Podemos inferir que, para encontrar soluções num processo de design, não é obrigatório que a forma seja originária de uma resposta às condicionantes impostas pelo programa funcional ou pelo seu contexto urbano. Para avaliar a eficácia de uma solução, é necessário testá-la objectivamente com todas as solicitações que se repercutem na forma, mas a sua origem pode divergir, provindo de diferentes áreas como as racionais-funcionais, as expressivas-formais ou as intuitivas-processuais . 101


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

fig. 4.19. Fotomontagem da praça - Friedrichs Platz - com modelo digital. É possível observar a praça ampla com as suas quatro frentes.

Die Poesie des Digitalen Este curso deu título a um projecto que se destinava a albergar a décima segunda exposição documenta center of information and commu-

35. Curso frequentado pelo autor, na BauhausUniversität Weimar - Alemanha, em co-autoria com a colega Francesca Romana Barzanti, da Itália.

nication.35 A instalação temporária localizar-se-ia numa praça central - Friedrichs Platz - na cidade de Kassel, Alemanha, e destinava-se a desempenhar várias funções comuns a um espaço expositivo durante o período de 100 dias. A praça destacava-se pelas suas grandes dimensões e por apresentar grande regularidade em toda a sua extensão. A frente principal da praça estava destinada a dois edifícios de expressão monumental com predomínio de geometrias elementares. O pavimento variava entre superfície impermeável e área verde de desenho geométrico euclideano. As restantes frentes da praça eram definidas por massa arbórea e uma frente aberta em que o olhar se perdia após vários quilómetros entre elementos naturais e alguma construção pontual. O aspecto geral era pouco interessante, uma sensação de austeridade provinha do contexto construído, atenuada 102


4. Casos práticos – Die Poesie des Digitalen

pela massa arbórea, que se desenvolvia contiguamente, em duas frentes do perímetro rectangular da praça, ocupando toda a extensão. A massa construída e a massa arbórea ocupavam lados opostos do perímetro da praça sem que existisse qualquer diálogo que quebrasse a rigidez que toda a composição aparentava. A frente inferior seria capaz de despertar sensações peculiares, mas a distância que separava esta frente da área de intervenção - cerca de 200 m - era suficientemente grande para que não fosse considerada como uma potencialidade de desenvolvimento do projecto. A dimensão do programa era muito reduzida em relação às dimensões da praça. Os elementos constituintes do programa, não iam além do expectável para um edifício de exposições, com a excepção de um espaço para a recolha de impressões escritas dos visitantes, em suporte tridimensional. Consistia na criação de um espaço físico onde os visitantes pudessem escrever livremente em todas as suas superfícies. Este requisito foi da maior importância para o nosso projecto. Consideramos ainda, uma vez que se tratava de um espaço de exposição, que os conteúdos expostos deveriam permitir a interação com o espaço de uma forma dinâmica, sem que nos aproximássemos do conceito de uma superfície expositiva padrão. A ideia inicial do projecto tentava impôr ao contexto urbano uma nova dinâmica de formas, com o objectivo de compensar a rigidez experienciada no lugar. Consistia no uso de painéis orientados, dispostos segundo uma métrica densa, criando pontos de referência e enquadramentos ao olhar. Desta forma, o olhar que se estendia em toda a extensão da praça, sem elementos que o interceptassem, era compensado pelas inúmeras combinações visuais que a malha de painéis definia. Os próprios painéis proporcionava-nos o suporte para a recolha de impressões, exteriorizando-os e expondo-os como o rosto do edifício. Os painéis funcionavam também como elementos de exposição para audiovisuais ou afixação de peças de design. Os conceitos até aqui descritos não resolviam o programa na sua totalidade, havia a necessidade de criar áreas interiores. Optou-se pela rotação gradual dos painéis verticais, em dois eixos, até formarem espaços 103


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

fig. 4.20. Perspectiva de um modelo digital elaborado de forma rápida e espontânea. A uma malha de painéis são efectuadas alterações da sua posição e dimensões. Este modelo foi desenvolvido no software Modo.

fig. 4.21. Planta do modelo digital referido acima. Aqui são bem perceptíveis as alterações geométricas adicionadas.

fechados, mantendo a unidade formal do projecto. Foi utilizado o software Modo para obter um modelo tridimensional que expressasse as nossas intenções(fig. 4.20 e fig. 4.21). A escolha deveu-se à facilidade que o software revela para trabalhar com séries geométricas e pela qualidade de renderização, permitindo-nos traduzir a materialidade. A abordagem inicial passava por um método subtractivo, ocupando o espaço da praça na totalidade, procedendo progressivamente à subtracção de elementos até encontrar equilíbrio na exploração do espaço. Optou-se por utilizar um material permeável à luz, com a finalidade de criar vários níveis de sensações visuais. Mais tarde, esta ideia foi adaptada, de forma a utilizarem-se materiais mais económicos. 104


4. Casos práticos – Die Poesie des Digitalen

fig. 4.22. Esquisso para percepção da espacialidade interior do projecto. Este desenho foi elaborado com atenção ao rigor, embora as regras de perspectiva tenham sido contempladas de forma intuitiva. Neste desenho era proposto um sistema de suporte dos painéis que se assemelhava a árvores. Pretendia-se criar uma narrativa entre os elementos naturais do contexto e a proposta, integrando-os como parte da composição. A escolha do esquisso de forma mais rigorosa deveu-se à dificuldade de modelar digitalmente a proposta idealizada de forma satisfatória.

Nesta altura, pretendia-se uma interação do projecto com as áreas de maior valor urbanístico do contexto, como o eixo pedonal que corre a praça em toda a sua extensão. Os critérios definidos pelos orientadores do curso foram determinantes na evolução desta ideia, tendo influenciado os participantes a ocupar, de forma densificada, o espaço mais descomprometido - de desenho regular e superfície permeável - no topo da praça. Nesta fase, era perceptível a incoerência do modelo. Contudo, o modelo foi elaborado pouco tempo após ser conhecido o programa funcional, permitindo ter uma ideia de como poderia funcionar o edifício e identificar os seus potenciais problemas. Apesar da clara facilidade de modulação do software Modo, os resultados obtidos não apresentavam o

36. A maioria das ferramentas disponíveis no software não executam um comando explícito de todas as alterações geométricas envolvidas, em alternativa, têm a capacidade de alterar a geometria de forma intuitiva e visual.

rigor necessário para controlar a complexidade do projecto.36 A complexidade da ideia apresentada impôs a modelação digital através de design baseado em regras como o único meio para obter representações credíveis em toda a sua complexidade. Ainda que o estudo exaustivo pela prática do desenho possa apresentar expressões rigorosas, este recurso seria sempre muito limitado atendendo à quantidade de relações espaciais e estruturais que a ideia veiculava. Os meios digitais eram a única alternativa que comportava a extrema complexidade pretendida para o projecto, permitindo a análise espacial e estrutural por métodos visuais e analíticos, sem ter de alterar os meios processuais. Paralelamente, como meio mais rápido de exploração formal, foi introduzido um modelo físico paramétrico, permitindo a exploração de alternativas. 105


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

fig. 4.23. Render que ilustra a primeira abordagem paramétrica. Este modelo foi fundamental para entender a complexidade das alterações geométricas que seriam necessárias para formar os espaços fechados. O estudo paramétrico iniciou-se num exercício muito focalizado no problema específico das rotações dos painéis. Um método racional que resolve problemas dependentes isoladamente.

O modelo era constituído por vários painéis de cartão à escala 1/20 aos quais foram adicionados arames que serviam de elementos de fixação. Como material de suporte para fixação dos painéis escolhemos placa de poliestireno extrudido, a que permitiu ensaiar várias alternativas de configuração dos painéis no espaço. A decisão de iniciar um processo paramétrico tem a ver com a dificuldade de modelar as centenas de painéis por processos manuais. Uma abordagem baseada em regras demonstrou-se mais adequada. Na fase final, foi mais importante definir as relações geométricas que os painéis deveriam ter entre si, do que estudar a disposição das áreas do programa. Por um lado, o programa apresentava algum grau de simplicidade e muitas decisões espaciais já tinham sido definidas à partida, por outro, a complexidade da definição paramétrica requereu a maioria do tempo disponível para o projecto. O estudo da organização funcional do programa avançou quando as relações geométricas e estruturais dos painéis tinham atingido um grau de dependência paramétrica que permitia a sua adaptação aos requisitos de organização funcional. Tendo sido feitos apenas estudos elementares sobre a organização funcional do programa numa fase inicial, deixando este estudo suspenso para o desenvolvimento do algoritmo paramétrico. Se não tivesse sido considerado todo o processo de análise contextual, de requisitos funcionais e de interpretação criativa, a ideia de elaborar um modelo flexível antes de organizar minuciosamente as áreas funcionais, resultaria apenas num exercício formal. Esta opção justifica-se 106


4. Casos práticos – Die Poesie des Digitalen

devido à flexibilidade do programa que, em estudos anteriores, tinha sido dividido em pequenas áreas funcionais, que poderiam relacionar-se, se fossem dispostas proximamente e em pequenos núcleos. A concretização de um modelo paramétrico requereu experimentação de numerosas alternativas geométricas e matemáticas, ao pretender-se alcançar um determinado efeito estético, funcional e estrutural. Mas essas alternativas esbarraram com limitações de software e com a nossa incapacidade de programar e de entender a complexidade geométrica proposta. Inclusivamente a ideia inicial não era mais do que uma sensação, algo conceptual e imaterial. A sua posterior materialização implicava rigorosa interpretação geométrica. O processo iniciou-se pela criação de uma grelha bidimensional de pontos para a fixação dos painéis. Uma deformação introduzida pela geometria de meio elipsóide produzia o efeito de cúpula. A deformação consistia na translação vertical dos pontos até atingirem a superfície da geometria, à qual os painéis eram anexados, variando, em dois eixos, o seu ângulo de inclinação, de acordo com a sua altura, sendo esta relacionada com a posição na cúpula. O resultado obtido era monótono e rígido (fig. 4.23). Muito distante do esboço geométrico proposto no modelo anterior (fig. 4.20), descomprometido do rigor necessário para a elaboração do projecto. A diversidade de deformações obtida no primeiro modelo, conferia maior variedade e dinamismo ao projecto. O passo seguinte foi a introdução de variações, aumentando a diversidade sensorial do projecto. Em detrimento de estruturas elipsóides, foram introduzidas geometrias deformadoras geradas por uma sucessão de curvas - loft - de diferentes amplitudes, produzindo estruturas abobadadas, cuja escala variava de forma orgânica. A rigidez da grelha inicial de painéis foi quebrada pela introdução de alguns painéis no espaço, controlando a sua densidade por métodos de aleatoriedade e de pontos de atracção. Para regular a orientação dos painéis foram introduzidos critérios de proximidade, orientando os painéis para as faces das geometrias deformadoras mais próximas- lofts gerados a partir da sucessão de curvas. O conjunto dos painéis foi alterado na sua dimensão pela referência ao método de 107


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

fig. 4.24. Combinação de visualização de métodos de programação com render final. Esquema que sobrepõe três diagramas. Uma imagem de renderização, as curvas e arcos usados para controlar as formas e uma imagem de renderização intermédia que relaciona a cor das curvas com as formas finais.

fig. 4.25. Geometrias de controlo paramétrico. Vários diagramas que relacionam as geometrias controladoras das formas com os seus desenhos em planta. São demonstradas três possibilidades.

fig. 4.26. Variações paramétricas. Duas imagens que mostram duas variantes obtidas pela alteração de parâmetros. As imagens têm o mesmo ponto de vista.

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4. Casos práticos – Die Poesie des Digitalen

fig. 4.27. Planta do projecto. Podem ser observadas as várias áreas funcionais e a distribuição da malha de painéis, condicionada por várias transformações geométricas.

pontos deformadores previamente posicionados e, novamente, pela proximidade das geometrias lofts deformadoras. Nesta altura, o modelo apresentava as características formais pretendidas. Porém, dois grandes problemas tinham sido identificados, sem conseguirmos encontrar soluções. O primeiro problema era de natureza conceptual e consistia em encontrar um sistema de composição dos painéis que funcionasse estruturalmente com o mínimo de recursos. A quantidade e variedade de sub-componentes que o modelo comportava, obrigava sempre à existência de uma estrutura de suporte complementar, revelando-se um projecto cuja produção e impacto económico seriam incomportáveis, reflectindo-se, por falha de alternativas, em má qualidade do projecto. O segundo problema era de natureza técnica e consistia na dificuldade de estabelecer regras que contemplassem a rotação em dois eixos, as aberturas entre painéis e as dimensões, o que originava pequenas intersecções entre os painéis ou em aberturas excessivamente largas. Foi ensaiada uma tentativa de solucionar o problema das intersecções entre painéis, ainda que tenha sido executada sem sucesso. Esta consistia na utilização de um algoritmo heurístico - generativo - com o objectivo de proceder a rotação individual dos painéis sobre dois eixos ortogonais 109


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

fig. 4.28. Perspectiva do interior do projecto. Através desta imagem híbrida - fotomontagem parcialmente renderizada - é possível formar uma ideia dos vários princípios de que se pretendia imbuir o projecto. As ideias são expressadas de uma forma teatral e encenada. Na imagem, são representados equipamentos multimédia e intervenções artísticas.

fig. 4.29. Modelo físico, fabricado por processos generativos, à escala 1/500. Dada a escala, este modelo foi extremamente simplificado, sendo alguns painéis ver ticais suprimidos, a sua espessura aumentada e os painéis que formam os espaços fechados foram igualmente simplificados, assumindo uma forma definidora pela geometria de suporte da malha dos painéis. Este modelo foi fabricado por processos generativos e obtido no sítio da internet http://www.shapeways. com/

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4. Casos práticos – Generative Gestaltung

tendo como valor de fitness a avaliação do número mínimo de intersecções entre painéis. Este método falhou pelo grande número de painéis no projecto. Demonstrou-se inadequada a função de optimização para o domínio excessivamente elevado de soluções possíveis. Ainda que a estruturação do projecto não tenha sido a ideal, o modelo paramétrico foi claramente bem sucedido, ao verificarmos que tínhamos obtido um algoritmo em que diversos parâmetros poderiam ser alterados, reestruturando todo o modelo de acordo com as regras estabelecidas. Esta faculdade demonstrou-se fundamental para o desenvolvimento do projecto. Sendo possível introduzir o organigrama funcional, confrontando-o, em tempo real, com a sua materialização em várias escalas. Qualquer modificação introduzida a qualquer momento, poderia ser testada de acordo com os valores fundamentais e variáveis do projecto. A abordagem deste projecto foi peculiar na forma como foram usados os diferentes métodos postos à disposição. De certa forma, foi invertido o papel que cada elemento costuma desempenhar num processo tradicional. O modelo digital foi utilizado como meio rápido de exteriorizar soluções. Este foi o primeiro método a que recorremos para expressar as nossas ideias, tendo-se demonstrado mais adequado para modelar os níveis de detalhe impostos pela quantidade de elementos do projecto. A prática do esquisso teve maior importância para exteriorizar informações complexas e, por isso, substituiu recorrentemente os métodos rigorosos como a modelação digital avançada. Os modelos físicos revelaram-se pouco proveitosos, considerando a quantidade de detalhe que o projecto detinha, mas foram importantes como ferramentas que possibilitavam a experimentação de várias alternativas.

Generative Gestaltung 37. Curso frequentado pelo autor, na BauhausUniversität Weimar - Alemanha, em co-autoria com a colega Corina Puiu, da Roménia.

O curso Generative Gestaltung37 - Design Generativo - tinha como objectivo estudar linguagens de programação, tendo como instrumento o software Processing. Este software de linguagem textual de programação apresenta vantagens claras por incorporar visualização de resultados e ser extremamente flexível, sendo preferido por vários programadores 111


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

fig. 4.30. Diagrama de Tesnsegridade. Esta estrutura é formada pela cooperação mútua das barras à tracção e das barras à compressão. É conseguida uma relação de simbiose com capacidade de se manter estruturalmente intacta independentemente das forças actuantes exteriores. Difere do conceito pretendido por, no nosso caso, depender de forças exteriores. Esta definição é conseguida pela emulação de um motor físico.

amadores e profissionais. O sistema predifinido de visualização consiste num plano bidimensional de coordenadas cartesianas, podendo este ser expandido para três dimensões com recurso a bibliotecas suplementares para técnicas de programação avançadas. O curso foi constituído por duas partes: formação inicial, cobrindo todos os princípios iniciais de programação, e posterior trabalho de projecto. A orientação do trabalho de projecto consistia na criação de uma estrutura dotada de qualidade estética e com a capacidade de poder ser adaptada a vários contextos, mediante a alteração dos parâmetros constituintes do algoritmo. Foi de particular interesse para o nosso estudo a capacidade de gerar uma estrutura por processos que implicassem uma grande participação computacional na criação da forma, com o objectivo de construir a fig. 4.31. Diagramas representativos das regras iniciais propostas. Estrutura de crescimento aleatório. • Crescimento ilimitado. • Definir um valor máximo de compressão. Impede o crescimento da estrutura quando este for registado numa barra. Estrutura orgânica complementar. • Se o ângulo da barra for diferente de zero e se a estrutura estiver em equilíbrio (subtracção da inclinação das barras à força resistente da tracção), há criação de um cabo. • Definir um valor máximo de tensão. Quando o valor é alcançado, há criação de novos cabos.

estrutura por processos maioritariamente artificiais. Pretendia-se desenvolver uma solução com a capacidade de atingir um equilíbrio estrutural, tirando partido das resistências de tracção e de compressão. Num processo paramétrico não é determinante o rigor dos valores numéricos introduzidos, devido a estes poderem ser posteriormente alterados sem anular o algoritmo estabelecido. Respeitando este princípio, o projecto apenas considerava a noção de equilíbrio numa perspectiva 112


4. Casos práticos – Generative Gestaltung

fig. 4.32. Monitorização dos vários estados de evolução da solução. Duas amostras dependentes de diferentes sementes pseudo-aleatórias.

abstracta, sem a influência material e física, conscientes de que a distância que separava o projecto da realidade estrutural podia ser ajustada em qualquer momento, pela adição de regras ou manipulação paramétrica. O foco de atenção foi dado ao desenvolvimento de regras (fig. 4.31) que tivessem a capacidade de formular uma relação simbiótica entre duas entidades com características funcionais distintas que, coexistindo em equilíbrio, possibilitavam o desenvolvimento da estrutura. Uma vez que a nossa formação em programação textual era muito limitada e a dificuldade da tarefa pretendida exigia capacidade de programação avançada, as regras escolhidas foram bastante elementares. Foram consideradas duas entidades, uma resistente a esforços de compressão - que apelidámos de barras - outra resistente a esforços de tracção - que apelidámos de cabos. A criação da estrutura desenvolvia-se por níveis, começando pela geração de barras, sendo a sua origem aleatória na dimensão de X e zero na dimensão Y, o seu comprimento aleatório e com grande domínio de variação e o seu ângulo de rotação restrito ao primeiro e segundo quadrantes, tendo a origem como referência - deste modo as barras apresentavam um sentido de crescimento vertical. Entre este nível e o próximo, a inclinação das barras era calculada. De acordo com os valores obtidos na etapa anterior, era iniciado um processo de geração de 113


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

fig. 4.33. e fig. 4.34. Imagens de renderização do projecto inserido numa volumetria esquemática. Pretendeu-se utilizar uma escala próxima à de um edifício, simulando uma fachada.

cabos, dentro de um domínio de tolerância que conduzia a que as barras que apresentassem maior verticalidade não necessitassem de cabos. Os cabos eram criados nos extremos das barras e ligados a outras barras de forma aleatória - ainda que a situação ideal seria a busca de ligações às barras mais verticais - de forma a simplificar ao máximo a solução. Após a geração de cabos, era executada uma operação matemática tendo como objectivo testar o equilíbrio da solução. Ao valor de inclinação das barras era subtraído o valor de inclinação dos cabos e novamente um processo de geração de cabos era iniciado se o equilíbrio da estrutura não estivesse 114


4. Casos práticos – Generative Gestaltung

fig. 4.35. e fig. 4.36. Fotomontagens da estrutura inserida em espaços interiores. Pretendia-se simular divisões entre espaços.

dentro dos limites estabelecidos. Neste processo, os segmentos de barras que se encontravam em equilíbrio eram excluídos do processo de geração de novos cabos, mas devido à solicitação de apoio de cabos responsáveis pelo equilíbrio de outras barras poderiam sofrer ajustes. Seguidamente, o valor da inclinação dos cabos era dado como critério para tornar mais vertical as barras que não apresentavam ainda estabilidade suficiente. Desta forma, era optimizado o processo de equilíbrio entre elementos, aumentando a probabilidade de alcançarmos resultados válidos. Foi alcançado uma definição que gerava uma estrutura controlada 115


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

pela atribuição de parâmetros, em que o seu processo de evolução podia ser monitorizado (fig. 4.32). Desta forma, a geração do projecto atingiu contornos maioritariamente artificiais, dado que a participação humana era definida inicialmente sem pretender orientar a geração formal para soluções previamente definidas, permitindo que o processo decorresse de forma autónoma. A participação humana podia ser feita através da atribuição de comandos de geração de barras suplementares e do controlo dos patamares de evolução, individualmente por atribuição de comandos no teclado numérico. O processo de criação da forma foi alcançado através da computação de valores pseudo-aleatórios. Estes valores foram atribuídos a parâmetros como ângulos das barras, variação do comprimento das barras e direcção dos cabos. O uso de valores pseudo-aleatórios foi restringido para domínios que limitavam a variação de soluções e que considerávamos equilibrados. Fizemos ainda um processo de selecção manual dos melhores resultados obtidos, através da leitura dos valores da semente usada como valor de geração de pseudo-aleatoriedade. Os resultados das soluções demonstraram-se muito variáveis, tendo-se obtido estruturas funcionais e outras, que por insuficiência de regras de restrição dos domínios das soluções, se revelaram incoerentes.

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Conclusões

Conclusões Após a investigação realizada sobre teorias que se têm manifestado através do uso de ferramentas digitais, concluímos que as teorias baseadas nos processos - entendidas como programas de investigação sobre a aplicablidade arquitectónica de novas técnicas digitais - não são tão acutilantes como as teorias que evocam necessidades emergentes da sociedade contemporânea - como fins justificativos da aplicabilidade de novas técnicas digitais à arquitectura. Consideramos que a orientação das teorias pragmáticas, que solicitam o uso das ferramentas digitais como auxílios processuais, são impulsionadas pelo alcance do arquitecto comum e pela arquitectura de corrente dominante. Concluímos que os limites de investigação que podem ser explorados no uso das ferramentas digitais impõem um programa de investigação teórica que transcende a análise imediata da performance processual, sendo exemplos dessa investigação teórica as propostas de unidade de estilo - Parametricismo - as formas multifuncionais derivadas do mimetismo dos processos naturais e as qualidades funcionais da forma manifestadas por novas técnicas construtivas. Quanto à validação do Parametricismo, enquanto estilo, parece ser uma conclusão válida, se considerarmos a definição proposta por Schumacher de estilos como sendo programas de investigação da disciplina

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Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

da Arquitectura. Este estilo é concordante com as características da Autopoiese da Arquitectura e propõe soluções adequadas à sociedade contemporânea que se distinguem, por vezes de forma radical, dos estilos que se manifestaram após o Modernismo. A transição do Parametricismo como estilo de vanguarda para a corrente dominante pertence ao domínio da especulação. Ainda que possam ser identificados argumentos persuasivos da sua transição, não é possível prever o seu futuro. O estilo implica o uso das ferramentas digitais como meio principal de design, refletindo-se nas principais vantagens deste em relação aos estilos do século XX. Como solução alternativa à adopção de qualquer estilo ou teoria que envolva técnicas digitais, podemos concluir que é possível usar técnicas digitais como um recurso de optimização de aspectos técnicos em fases finais, ou como meio de refinar projectos em fases construtivas sem introduzir alterações que afectem os princípios estruturais do projecto. Uma solução virtualmente independente de teoria seria a adopção de métodos racionais suportados pelas ferramentas digitais. A aplicação destes métodos é ainda precária, mas o benefício de um processo de design racional é independente do estilo. O estilo que mais beneficia deste método é o estilo Parametricista, pelo seu código de beleza que valoriza a correlação entre formas. Achamos, por isso, que existirá maior tendência da arquitectura que procura seguir um método racional de design em se subsidiar ao Parametricismo. Considerando que a exploração criativa das ferramentas digitais na arquitectura contemporânea está numa fase de maturação, persiste a dúvida se a utilização de técnicas digitais criativas poderá originar estilos paralelos, não subsidiários ao Parametricismo, ainda que a adopção destas técnicas criativas pelos estilos de corrente principal actual possa não dar resposta às suas características definidoras. A reestruturação necessária na maioria dos estilos actuais poderá levar a uma alteração radical. Podemos considerar, ainda que a título indicativo, que estes atingiram a sua maturação antes do advento das técnicas digitais como processo criativo. Seria contraproducente, para esta investigação, prosseguir com a 118


Conclusões

análise da epistemologia dos estilos em arquitectura. Para a nossa investigação, consideramos suficiente a definição de estilo como programa de investigação, proposta por Schumacher (Schumacher, 2012: 505). Paralelamente, ainda que possa ser feito um estudo rigoroso sobre a evolução dos estilos actuais, a exploração exaustiva de novas técnicas digitais implicará uma alteração de paradigma muito profunda no statu quo da Arquitectura. Esta conclusão é transversal, independentemente das teorias que possam ser utilizadas como meios de explicar a disciplina. Não preconizamos um determinado trajecto na evolução da arquitectura, pretendemos antes reflectir acerca do conflito existente entre a Arquitectura e a adopção de técnicas criativas digitais, propondo teorias de elevada racionalidade que gradualmente tornam mais credível uma mudança efectiva de paradigma. As Técnicas A categorização das ferramentas digitais em ferramentas de representação, ferramentas de gestão de informação (BIM) e ferramentas generativas é consensual segundo vários autores. Todavia, extrapolar acerca das implicações e significados das diferentes categorias pode revelar-se uma tarefa difícil, que implica o choque de mentalidades. A adaptação progressiva de ferramentas digitais ao processo de design já não é uma novidade. As ferramentas CAD já assistem a criação de desenhos há algumas décadas, tornando os processos mais rápidos. As ferramentas BIM são apenas um instrumento de trabalho que facilita a comunicação do projecto, revelando-se apropriadas em algumas situações e em outras não. Já as ferramentas paramétricas são técnicas que potenciam uma grande quantidade de processos dos quais podemos salientar os processos generativos. Estes foram identificados, nesta dissertação, como processos que divergem de outras práticas paramétricas, pois, na realidade, implicam geração artificial de forma. Uma opção razoável seria adoptar a terminologia de ferramentas paramétricas em vez de ferramentas generativas. Em rigor, para se beneficiar da criação de forma por processos generativos é necessário recorrer a um método racional de design. O elemento catalizador que separa os 119


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

processos meramente paramétricos dos processos generativos é o método utilizado e não a ferramenta digital empregue, sendo esta comum a muitos outros processos. Esta categorização pretende discriminar o uso de ferramentas paramétricas como processo de refinação do projecto, do uso vocacionado para processos de emersão formal que usam ferramentas digitais como meios de design, como são exemplos o design baseado em regras e métodos racionais de geração formal bottom-up. No entanto, a terminologia ferramentas generativas é muito usada, tendo-nos parecido ser contraproducente adoptar outra designação na nossa investigação. Em alternativa a opção de separar os conceitos em questão não pretende impor o uso de um termo específico, mas explicar o conceito exaustivamente para que não sejamos induzidos em erro, pelos significados imediatos que a terminologia pode suscitar. A imprecisão que se tem gerado em torno das características das ferramentas digitais e o fracasso de alguns projectos em atingirem a sua materialidade têm contribuido para a estagnação do pensamento crítico e geração de dogmas. Actualmente, dispomos de tecnologias inovadoras que podem integrar o processo criativo. A adopção destes métodos entra em conflito com os ideais de quem já estabeleceu que o uso de tecnologias digitais se deve restringir ao melhoramento de operações de desenho, como a repetição ou eliminação de elementos. De facto, a mudança de paradigma que é inerente ao uso das ferramentas digitais tem implicações radicais a vários níveis, apresentando-se como um grande desafio para quem toma contacto com o tema pela primeira vez. Não existem grandes dúvidas sobre as capacidades de modelação e manipulação de informação que as tecnologias paramétricas estão aptas a processar. Independentemente do contributo de algumas tecnologias para a eficiência da tarefa de projectar, persiste a dúvida de saber se será possível, ou mesmo necessário, recorrer a estes meios de forma proveitosa para a Arquitectura. Segundo o nosso estudo de casos múltiplos, concluímos que esta dúvida só pode ser respondida caso a caso, isoladamente, excluindo-se a generalização. Actualmente, o poder computacional é virtualmente gratuito, mas adquirir o software necessário para solucionar cada problema pode 120


Conclusões

revelar-se fora do alcance - económico e produtivo - do arquitecto comum. Uma alternativa seria optar pela prática de programação, tirando-se partido da informação open source. Contudo, a tarefa de programar pode demonstrar-se demasiado exigente, se não existir o conhecimento e a prática adquiridos ao longo de vários anos. Virtualmente, qualquer tarefa pode ser programada sem necessidade de softwares dispendiosos. Mas a crescente complexidade das tarefas que os softwares actuais conseguem desempenhar constitui uma limitação à sua programação de raiz. A tendência de maior abertura a técnicas de programação nas ferramentas digitais é travada pelas limitações comerciais dos softwares. Ainda que existam interfaces mais preparados para técnicas de programação, estes raramente são distribuídos em código aberto - open source - de forma a proteger os direitos de autor e o valor comercial dos softwares. Esta limitação dificulta o entendimento das ferramentas e a sua manipulação. A alternativa actual é, na maioria dos softwares, a integração de linguagens de programação auxiliares - não nativas - para superar possíveis necessidades não contempladas previamente. A aplicação prática de linguagens de programação não nativas é, na maioria dos casos, extremamente limitativa. Implica o domínio de dois métodos em simultâneo, em que um - o nativo - é usado em situações normais e outro é usado apenas quando o nativo falha na execução da tarefa pretendida. Nesta situação, o utilizador depara-se com a necessidade de esgotar todas as possibilidades de resolver os problemas pelos métodos convencionais - linguagem nativa - que usa de forma fluente no decorrer do processo. Normalmente, quando existe um problema que obrigue a abandonar a linguagem nativa, ele é de ordem superior a qualquer outro que tenha surgido em situações comuns. Seguidamente, o utilizador tem de resolver um problema de grau de dificuldade elevado numa linguagem de programação que não utiliza frequentemente, aumentando ainda mais o grau de dificuldade do problema. O conflito entre linguagens nativas e linguagens de programação auxiliares é muito comum, tendo marcado presença constante no decorrer dos casos práticos apresentados. Com efeito, este conflito revelou-se 121


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

como um dos obstáculos mais difíceis de ultrapassar no desenrolar do processo. Se, por um lado, podemos dispor de algum tempo e empenho para solucionar esta questão - com linguagens não nativas - por outro, encontrar uma alternativa dentro das possibilidades das linguagens nativas - ainda que não seja totalmente concordante com as nossas expectativas - é, frequentemente, a solução que mais se ajusta aos factores condicionantes do projecto - como os prazos de conclusão. Neste sentido, podemos inferir que as possibilidades oferecidas por um software são, muitas vezes, determinantes no resultado final. Como tal, a melhor alternativa será deter o máximo de conhecimento sobre informática, para que os processos decorram independentemente dos condicionalismos de softwares. Contexto Ainda que muitos projectos que recorrem a tecnologias digitais tenham sido concretizados, estabelecendo uma demarcação dos projectos que ambicionam temas mais especulativos, o êxito destes projectos tem nos valores instituídos um entrave que tem vindo a ser superado muito gradualmente. Os valores instituídos não reconhecem a racionalidade das teorias. Estes baseiam-se no conhecimento das práticas, com décadas de produção de arquitectura pós-industrial, a forma como a informação é partilhada, os valores culturalmente aceites, o conceito instituído de funcionalidade, os valores comerciais, de mercado e logísticos, entre outros, de uma lista interminável de implicações directas e indirectas na materialização de projectos. O confronto entre teorias e os valores instituídos não é, de forma alguma, exclusivo das novas tecnologias e não implica que pela sua aceitação que a qualidade da arquitectura seja melhorada. O mundo moderno tem vindo a conhecer, de uma forma progressiva, alterações estruturais que afectam a sua organização de forma radical. O que estas alterações têm em comum é a forma lenta como foram planeadas e progressivamente integradas na sociedade. Ainda que o mundo moderno esteja repleto de novidades radicais, são raras as novidades que não foram fruto de um lento processo de investigação que decorreu ao longo de 122


Conclusões

anos ou mesmo décadas. Certamente seria impossível imaginar a arquitectura contemporânea sem a invenção do elevador, rompendo com os valores instituídos da construção horizontal. As inovações tecnológicas actuais têm a capacidade de alterar a sociedade de forma radical, mas prevemos que se processe muito lentamente, deixando margem para a sua progressiva infiltração no mundo moderno, sem se esperarem abalos profundos dos valores instituídos. Podemos, no entanto, orientar-nos pelo sucesso que novos processos introduzidos têm alcançado em alguns projectos. A influência de técnicas digitais na arquitectura tem sido assinalável, contando já com mais de uma década espalhada por todo mundo e seguindo várias orientações teóricas e processuais. Não obstante, os primeiros casos foram exclusivos de um sector mais poderoso economicamente, que iniciou esta prática demarcando-se das restantes. Num passado recente, iniciou-se a prática de arquitectura digital por um sector economicamente menos poderoso. Apresentando-se como um método de afirmação do trabalho realizado por pequenas empresas de arquitectura e em meios académicos. Sendo exemplo alguns dos casos de estudo analisados, como o curso Bridging the gap, que poderia ser construído sem grande investimento económico. Os arquitectos pertencentes aos sectores mais poderosos economicamente podem ser vistos como os veículos que abrem caminho à investigação. Sem o seu contributo, seria impossível superar os valores instituídos no mundo moderno e na estrutura capitalista. Existe uma clara diferença de rapidez de processos entre um grupo de arquitectos que possa adquirir software e hardware de topo e contratar técnicos especializados dos restantes grupos económicos. Casos práticos Retiramos conclusões diversas da análise de casos práticos, sendo cada caso útil isoladamente. Estas conclusões variam relativamente ao valor das técnicas digitais, à aplicação de diferentes processos, à aplicação de métodos racionais e à maior valia de processos de produção digital. O projecto Bridging the gap foi um dos projectos em que menos 123


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

tiramos partido das capacidades generativas dos softwares paramétricos. Neste curso, as ferramentas digitais foram usadas de forma a rentabilizar o processo de exteriorização das soluções previamente definidas, recorrendo a métodos que necessitam de poucos argumentos para sustentar a sua validade. A criação de variações de elementos e respectivos encaixes entre elementos foram executados através de regras restritivas, programadas com a flexibilidade de permitir posterior experimentação formal sem destruir as relações previamente definidas. Estabelecemos um processo de refinação entre a forma inicial, encontrada intuitivamente, e as solicitações emergentes durante todo o processo. Este projecto permitiu comprovar o valor de um método híbrido, tirando partido das técnicas CAD e paramétricas em simultâneo, como as curvas extraídas das geometrias CAD e a sua posterior divisão controlada por parâmetros. O projecto Between Thought and Expression foi importante na descoberta de novos processos criativos, para além de expandir o conhecimento de técnicas digitais que podem ser usadas - como B-Splines. Este projecto revelou-se particularmente interessante no processo como se conseguiu originar forma funcional através de princípios meramente expressivos. Ainda que não tenha sido determinante o uso de ferramentas paramétricas neste projecto, as técnicas B-Splines foram fundamentais para conceber as formas fluídas do projecto. No projecto Die Poesie des Digitalen, recorremos exaustivamente às capacidades paramétricas, construindo um nível de complexidade geométrica que só poderia ser alcançado através do recurso a meios digitais. Este projecto demonstrou-se difícil de solucionar. Foram encontrados problemas que implicavam o desenvolvimento de operações informáticas e conceptuais em simultâneo. A pouca experiência informática e os baixos recursos computacionais dificultam o desenvolvimento conceptual do projecto. Foram identificadas alternativas que envolviam melhor integração estrutural dos elementos construtivos e melhores capacidades funcionais no projecto Die Poesie des Digitalen. Uma destas potenciais soluções consistia na intersecção de painéis com o objectivo de produzir uma solução 124


Conclusões

estrutural e formalmente dependente. Composta por cruzamento em sistema waffle de painéis horizontais e painéis verticais - com rotações e mudanças de escala graduais - em simultâneo um algoritmo heurístico seria introduzido para tornar planas as superfícies afectadas pelas rotações dos painéis. Esta solução foi ensaiada com sucesso, sem que tenha sido concluída a tempo de figurar nesta investigação. O aspecto mais bem conseguido deste projecto foi a forma como foi adoptado um método racional de design, permitindo desenvolver em separado o projecto formal, o projecto funcional e o projecto organizacional do programa. Os diferentes projectos foram apenas adicionados numa fase final e as soluções optimizadas dos sub-problemas foram introduzidas em simultâneo e de forma flexível. Embora em nenhum projecto tenha sido usado um algoritmo heurístico como meio criativo, o processo usado no projecto Generative Gestaltung consistiu, de forma muito clara, num método generativo. Ainda que a pouca experiência da linguagem de programação - do software Processing - tenha sido um impasse ao desenvolvimento conceptual do projecto - sem por isso ter condicionado os objectivos do curso, que foram alcançados com excelência - este projecto foi um exemplo em que foram aplicados métodos de geração. Não existiam expectativas em obter formas exactas, mas tínhamos o maior interesse em criar um processo que pudesse ser controlado e monitorizado, originando diferentes resultados de cada vez que era accionado. Através deste projecto, conseguimos experimentar um método generativo, concluindo que este método é verdadeiramente divergente de outros métodos paramétricos. Perspectivas para o futuro O conhecimento de diferentes linguagens de programação é um grande desafio, especialmente para quem apenas nas fases académicas mais avançadas inicia o seu estudo. Em contrapartida, os softwares mais comuns são progressivamente mais intuitivos, podendo ser manipulados com relativo grau de eficácia com um período de aprendizagem reduzido, dependendo da experiência de cada utilizador e da complexidade do software. Para se adquirir uma capacidade sólida em explorar 125


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

ferramentas digitais avançadas é necessário adquirir o máximo de conhecimento sobre linguagens de programação. Elas são o meio através do qual se consegue produzir resultados mais específicos. Desta forma, aperfeiçoar o conhecimento destas ferramentas e adicionar mais variantes de programação às que já são conhecidas, será um investimento que dará frutos quando surgirem necessidades informáticas complexas ao longo da actividade profissional.

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Iconografia

Iconografia Imagens do autor fig. 2.1. Diagrama Voronoi recursivo.����������������������������������������������������������������������������������������������������������� 47 fig. 2.2. Diagrama deformado por um ponto atrator.����������������������������������������������������������������������������������� 47 fig. 2.3. Surface Morph.�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 48 fig. 2.4. Esferas Metaball.������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 48 fig. 2.5. Tecelagem.�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 49 fig. 2.6. Subdivisão de uma superfície em elementos triangulares. ��������������������������������������������������������������� 49 fig. 2.7. Interpretação dos valores luminosos de uma imagem.��������������������������������������������������������������������� 50 fig. 2.8. Agrupamento de células poliédricas (Weaire–Phelan) restritas a uma geometria exterior. ������������� 50 fig. 2.9. Relaxamento de uma superfície.�������������������������������������������������������������������������������������������������������51 fig. 2.10. Sistema Waffle.�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������51 fig. 2.11. Três níveis de desenvolvimento de um algoritmo Celular Automata com efeito memória.������������� 52 fig. 2.12. Três níveis imediatamente sucessivos de um fractal de Menger. ���������������������������������������������������� 53 fig. 2.13. Esquema de simulated annealing.��������������������������������������������������������������������������������������������������� 54 fig. 2.14. Esquema de algoritmo evolucionário.�������������������������������������������������������������������������������������������� 54 fig. 3.2. Processo de design tradicional.�������������������������������������������������������������������������������������������������������� 74 fig. 3.3. Método de geração formal.������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 74 fig. 3.5. Instrumentos de gestão de dados em Grasshopper.������������������������������������������������������������������������ 78 fig. 3.6. Esquema de um sistema de optimização.����������������������������������������������������������������������������������������� 84 fig. 4.1. Esquissos de propostas alternativas. ������������������������������������������������������������������������������������������������ 90 fig. 4.2. Esquissos da solução escolhida. ��������������������������������������������������������������������������������������������������������91 fig. 4.3. Geometria inicial.����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 92

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Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

fig. 4.4. Esquema de evolução da geometria inicial para a geometria controlada por parâmetros. ��������������� 92 fig. 4.5. Rebatimento das barras constituintes do projecto. ������������������������������������������������������������������������� 93 fig. 4.6. Modelo paramétrico completo. ������������������������������������������������������������������������������������������������������ 93 fig. 4.7. Renderização de uma fase inicial.����������������������������������������������������������������������������������������������������� 94 fig. 4.8. Esquema expandido de composição estrutural, com detalhe de pormenor.����������������������������������� 94 fig. 4.9. e fig. 4.10. Fotografias da maqueta à escala 1/5 fabricada por processos digitais. ����������������������������� 95 fig. 4.11. Render preliminar.�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 96 fig. 4.12. Expressão bidimensional de um conceito expressivo. Verlorene Zeite - Tempo perdido.�������������� 97 fig. 4.13. Esquisso inicial.������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 98 fig. 4.14. Elevação e plantas do projecto.������������������������������������������������������������������������������������������������������ 99 fig. 4.15. Volumetria do projecto.����������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 99 fig. 4.17. Renderização com influência das qualidades expressivas de uma imagem modelo - vista exterior.100 fig. 4.18. Renderização com influência das qualidades expressivas de uma imagem modelo - vista interior.101 fig. 4.19. Fotomontagem da praça - Friedrichs Platz - com modelo digital. ��������������������������������������������������� 102 fig. 4.20. Perspectiva de um modelo digital elaborado de forma rápida e espontânea. ����������������������������� 104 fig. 4.21. Planta do mesmo modelo digital referido acima. ������������������������������������������������������������������������� 104 fig. 4.22. Esquisso para percepção da espacialidade interior do projecto. �������������������������������������������������� 105 fig. 4.23. Render que ilustra a primeira abordagem paramétrica. �������������������������������������������������������������� 106 fig. 4.24. Combinação de visualização de métodos de programação com render final. ����������������������������� 108 fig. 4.25. Geometrias de controlo paramétrico.����������������������������������������������������������������������������������������� 108 fig. 4.26. Variações paramétricas.��������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 108 fig. 4.27. Planta do projecto. ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 109 fig. 4.28. Perspectiva do interior do projecto. ��������������������������������������������������������������������������������������������110 fig. 4.29. Modelo físico, fabricado por processos generativos, à escala 1/500. ��������������������������������������������110 fig. 4.31. Diagramas representativos das regras iniciais propostas. �������������������������������������������������������������� 112 fig. 4.32. Monitorização dos vários estados de evolução da solução. ���������������������������������������������������������� 113 fig. 4.33. e fig. 4.34 Imagens de renderização do projecto inserido numa volumetria esquemática. �����������114 fig. 4.35. e fig. 4.35 Fotomontagens da estrutura inserida em espaços interiores. ���������������������������������������115

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Iconografia

project_media.asp?id=131&idg=5) acesso em 2012.Jun.12. fig. 2.15. Dois protótipos demonstrando propriedades anisotrópicas em elementos estruturais.����������������� 60 Steven Keating and Timothy Cooke, Buildings Made with a Printer (http://www.technologyreview.com/ news/423565/buildings-made-with-a-printer/2/) acesso em 2012.Jun.17. fig. 2.16. Chaise Longue “Beast”��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������61 Rivka Oxman e Robert Oxman, The new structuralism, p.11. fig. 2.17. Forma radiolária de escala arquitectónica produzida por processos generativos.���������������������������� 62 s.a, Radiolaria (http://press.d-shape.com/index.php?flag=2.1&id=81) acesso em 2012.Jun.17. fig. 2.18. Impressora 3D Rep-rap e detalhe do carreto.������������������������������������������������������������������������������� 62 s.a. RepRap (http://www.reprap.org/mediawiki/images/7/75/Reprappro-huxley.jpg) e (http://www.reprap. org/mediawiki/images/7/73/MR_Huxley_Paste_3430.jpg) acesso em 2012.Fev.18. fig. 2.19. Flauta impressa por processos generativos.������������������������������������������������������������������������������������ 64 kurzweilai, A Flute Made on a 3D Printer, and the Possibilities to Come (http://www.kurzweilai.net/jan4-2011-a-flute-made-on-a-3d-printer-and-the-possibilities-to-come#!prettyPhoto) acesso em 2012.Jun.10. fig. 2.20. Mesa impressa por processos generativos.������������������������������������������������������������������������������������ 64 MGX, Module.MGX (http://www.mgxbymaterialise.com/principal-collection/furniture/families/mgxmodel/ detail/detail/74) acesso em 2012.Jun.10. fig. 2.21e fig. 2.22 Robô R-O-B de Gramazio & Kohler.������������������������������������������������������������������������������� 65 Gramazio & Kohler, R-O-B (http://www.dfab.arch.ethz.ch/web/e/forschung/135.html) acesso em 2012. Jun.20, fig. 2.23. Tecelagem de madeira.������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 66 IBOS, Structural timber fabric, p1. fig. 3.1. O processo de design.���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 70 Bryan Lawson, How designers think, p49. fig. 3.4. Estudos em maquetas, Neutelings, Reidijk.�������������������������������������������������������������������������������������� 76 Netherlands Architecture Institute, International competition for bruges concert hall (http://schatkamer. nai.nl/en/projects/prijsvraag-concertgebouw-brugge) acesso em 2012.Abr.7. fig. 4.16. Imagem de referência expressiva.������������������������������������������������������������������������������������������������ 100 Philip Pearlstein, Female Nude on a Platform Rocker (http://www.usc.edu/programs/cst/deadfiles/lacasis/ ansc100/library/images/809.html) acesso em 24.04.2012. fig. 4.30. Diagrama de Tesnsegridade. �������������������������������������������������������������������������������������������������������� 112 Daniel Piker, Tensegrity structures (http://www.grasshopper3d.com/group/kangaroo/forum/topics/ tensegrity-structures) acesso em 2012.Abr.26.

135


Anexos

Anexos Anexo 1: Código Grasshopper - Bridging the gap Anexo 2: Código Processing - Between thought and expression Anexo 3: Código Grasshopper - Die Poesie des Digitalen Anexo 4: Código Processing - Generative Gestaltung

137


Anexo I – Código Grasshopper - Bridging the gap

Código Grasshopper - Bridging the gap

1


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

1 3

2

2


Anexo I – Código Grasshopper - Bridging the gap

6

5 4

7

9

8

3

10


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

1

2

3

4

4


Anexo I – Código Grasshopper - Bridging the gap

1

2

3

4

5


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

5

6

7

6


Anexo I – Código Grasshopper - Bridging the gap

5

6

7

7


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

8

9

8


Anexo I – Código Grasshopper - Bridging the gap

8

9

9


Anexo II – Código Processing - Between thought and expression

Código Processing - Between thought and expression

1


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

int count = 0; import processing.pdf.*; boolean record; int frames=0; void setup() { size(600, 600); } void draw() { if (record) { // Note that #### will be replaced with the frame number. beginRecord(PDF, “frame-####.pdf”); } rectMode(CENTER); smooth(); noFill(); background(0); count = mouseX/10 + 40; float para = (float)mouseY/height; pushMatrix(); translate(width/2, height/2); //rectMode(CORNER); float myMPx= (mouseX - (width/2)); float myMPy= (mouseY - (height/2)); for(int i=0; i < count; i++) { for (float j=100; j<255; j = j+20) { stroke (j); strokeWeight (3); rect(0, 0, width, height); scale(1 - 5.0/count); rotate(para*0.07); float dx = (myMPx/count)*3; float dy = (myMPy/count)*3; translate (dx, dy);

2


Anexo III – Código Grasshopper - Die Poesie des Digitalen

Código Grasshopper - Die Poesie des Digitalen

1


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

2.a

1

2.b

2


Anexo III – Código Grasshopper - Die Poesie des Digitalen

3

4

3


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

1

2.a e 2.b - Usam altoritmos semelhantes.

2.b

4


Anexo III – Código Grasshopper - Die Poesie des Digitalen

1

2.a

2.b

5


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

3.a.3 3.a.1

3.a.2

3.a.4

3

6


Anexo III – Código Grasshopper - Die Poesie des Digitalen

3.a.6

3.a.5 3.a.7 3.a

3.b

3.c

3.a

3.b

7

3.c


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

3.a.1

3.a.2

3.a.3

8


Anexo III – Código Grasshopper - Die Poesie des Digitalen

3.a.1

3.a.2

3.a.3

9


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

3.a.4

10


Anexo III – Código Grasshopper - Die Poesie des Digitalen

3.a.4

3.a.5

3.a.5

11


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

3.a.6

12


Anexo III – Código Grasshopper - Die Poesie des Digitalen

3.a.6

3.a.7

3.a.7

13


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

4.a

14


Anexo III – Código Grasshopper - Die Poesie des Digitalen

4.b

4.c

4

4.c

15


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

4.a

16


Anexo III – Código Grasshopper - Die Poesie des Digitalen

4.b

4.a

4.b

17


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

4.c

4.c

18


Anexo IV – Código Processing - Generative Gestaltung

Código Processing - Generative Gestaltung

1


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

} Anexos - Generative Gestaltung - Programação em } Processing. // timestamp for the jpg file String timestamp() -Sparador Principal{ import processing.pdf.*; Calendar now = Calendar.getInstance(); boolean record; return String. format(“%1$ty%1$tm%1$td_ ArrayList multipliers; %1$tH%1$tM%1$tS”, now); ArrayList cables; } float rotateFaktor=1000; // Use a keypress so thousands of files aren’t created int frames=0; void mousePressed() { void setup() record = true; { } size(300, 700); multipliers = new ArrayList(); -Sparador “Bar”// Create an empty ArrayList class Bar cables = new ArrayList(); { // Create an empty ArrayList PVector p1, p2, p3; frameRate(3); int barLength; smooth(); int ID,IDM,x,y; } float angle; Bar previousBar=null; void draw() float tempbalance= 0; { float balance; if (record) Bar(int id,int idm,int tempX, int tempY) { { beginRecord(PDF, “frame-####.pdf”); barLength = (int)random(50,100); } ID = id; background(255); IDM = idm; //draw the bars x=tempX; for ( int i=0; i<multipliers.size(); i++) y=tempY; { if (ID > 0) multiplier m = (multiplier) multipliers.get(i); { m.drawmultiplier(); multiplier tempM = (multiplier) multipliers. } get(IDM); //draw the cables... previousBar = (Bar )tempM.Bars.get(ID-1); for ( int i=0; i<cables.size(); i++) p1 = previousBar.p2; { angle = random(PI+0.5, 2*PI-0.5); Cable c = (Cable) cables.get(i); p2= new PVector (p1.x + c.drawCable(); cos(angle)*barLength, p1.y + } sin(angle)*barLeng frames++; } if (record) else { { endRecord(); multiplier tempM = (multiplier) multipliers. record = false; get(IDM); } if (tempM.originBar != null) } { void keyReleased() p1= tempM.originBar.p2; { } //create the levels else if (key == ‘z’ || key == ‘Z’) { { p1= new PVector (x,y); multipliers.add(newmultiplier(multipliers.size() )); } multiplier m = (multiplier) multipliers. angle = random(PI+0.5, 2*PI-0.5); get(multipliers.size()-1); p2= new PVector (p1.x + m.createbar(); cos(angle)*barLength, p1.y + } sin(angle)*barLeng //create the bars } if (key == ‘b’ || key == ‘B’) balance = -1*(p1.x-p2.x); { } for ( int i=0; i<multipliers.size(); i++) { void drawBar() multiplier m = (multiplier) multipliers.get(i); { m.createbar(); strokeWeight(3); } stroke(0); } line(p1.x, p1.y, p2.x, p2.y); { updateBar(); // save jpg file } if (key==’s’||key==’S’) void updateBalance() saveFrame(timestamp()+”_##.jpg”);

2


Anexo IV – Código Processing - Generative Gestaltung

{

{

//rotate 2nd point if(previousBar!=null) { p2.x = previousBar.p2.x + sin(angle) * barLength; p2.y = previousBar.p2.y + cos(angle) * barLength; } else { p2.x = p1.x + sin(angle/10) * barLength; p2.y = p1.y + cos(angle/10) * barLength; }

balance = -1*(p1.x-p2.x); tempbalance= 0; for ( int i=0; i< cables.size(); i++) { Cable c = (Cable)cables.get(i); if (c.barFrom==this) { tempbalance= tempbalance + ((-1*(c. barEnd.p1.x-c.barEnd.p2.x))/5); } if (c.barEnd==this) { tempbalance= tempbalance + ((-1*(c. barFrom.p1.x-c.barFrom.p2.x))/5); } } balance= balance + tempbalance; } void updateBar() { //if not balanced, shoot a cable, randomly to another bar updateBalance(); if(abs(-1*(p1.x-p2.x)) > abs(tempbalance)) if ((balance < -5)||(balance > 5)) { for ( int i=0; i< multipliers.size(); i++) { multiplier tempMin = (multiplier) multipliers.get(i); for ( int j=0; j< tempMin.Bars.size(); j++) { Bar b = (Bar )tempMin.Bars.get(j); if((p1.x>p2.x)&&(p1.x<b.p2.x)&&(b. p1.x<b.p2.x)) { angle = angle + ( -1*(b.p1.x-b. p2.x)/rotateFaktor); println(“rotation ading”+( -1*(b. p1.x-b.p2.x)/rotateFaktor)); cables.add(new Cable(this, b)); if (!isOutside(p2.x,p2.y)) { //rotate 2nd point if(previousBar!=null) { p2.x = previousBar.p2.x + sin(angle) * barLength; p2.y = previousBar.p2.y + cos(angle) * barLength; } else { p2.x = p1.x + sin(angle/100) * barLength; p2.y = p1.y + cos(angle/100) * barLength; } } } if ((p1.x<p2.x)&&(p1.x>b.p2.x)&&(b. p1.x>b.p2.x)) { angle = angle + (-1*(b.p1.x-b. p2.x)/rotateFaktor); println(“rotation ading”+( -1*(b. p1.x-b.p2.x)/rotateFaktor)); cables.add(new Cable(this, b)); if (!isOutside(p2.x,p2.y))

3

} } updateBalance(); if(abs(-1*(p1.x-p2.x)) < abs(tempbalance)) break; else angle = angle + (-1*(p1.x-p2.x)/ rotateFaktor); } if (!isOutside(p2.x,p2.y) && (abs(1*(p1.x-p2.x)) > abs(tempbalance)) { //rotate 2nd point if(previousBar!=null) { p2.x = previousBar.p2.x + sin(angle) * barLength; p2.y = previousBar.p2.y + cos(angle) * barLength; } else { p2.x = p1.x + sin(angle/10) * barLength; p2.y = p1.y + cos(angle/10) * barLength; } } if (p2.x<0) p2.x=0; if (p2.x>width) p2.x=width; if (p2.y>height) p2.y=height; } } } // funktion in/outside? boolean isOutside(float x, float y) { boolean tmpout= false; if ((x<0)||(x>width)||(y<0)||(y>height)) tmpout= true; return tmpout; } } -Separador “Cable”class Cable { Bar barFrom; Bar barEnd; Cable(Bar bFrom, Bar bEnd) { barFrom= bFrom ; barEnd= bEnd; } void drawCable() {


Processos Virtuais - Aplicação de técnicas digitais e a sua sustentação teórica

strokeWeight(1); stroke(0,100); line(barFrom.p2.x, barFrom.p2.y, barEnd.p2.x, barEnd.p2.y); } } -Sparador “Multiplier”class multiplier { ArrayList Bars; int ID,x,y; Bar originBar; multiplier(int tempID) { originBar=null; ID=tempID; Bars = new ArrayList(); if ((random(0,1)>0.5)&&(multipliers.size()>5)) { multiplier tempMin = (multiplier) multipliers.get((int)random(multiplie Bar b = (Bar )tempMin.Bars.get((int) random(tempMin.Bars.size()-1)); x=(int)b.p2.x; y=(int)b.p2.y; originBar=b; } else { x=(int)random(50,width-50); y=height; } } void drawmultiplier () { if (originBar!=null) { x=(int)originBar.p2.x; y=(int)originBar.p2.y; } for ( int i=0; i<Bars.size(); i++) { Bar b = (Bar) Bars.get(i); b.drawBar(); } } void createbar () { Bars.add(new Bar( Bars.size(),ID,x,y )); } }

4


0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1

0

0

1

1 0 0 1 1 1 1 0 0

0

1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1

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1 0 0 0 1 1 0

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0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1

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0 0 1 1 1 1 1 1 1 1

0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1

0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0

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0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0

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0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0

1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0

0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1

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1 0 1 1 1 0

0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0

0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0

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1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1

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0 1 1 1 1 0 1 1

1 0 0 1

0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1

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