CENTRO UNIVERSITÁRIO BARÁO DE MAUA Programa de Iniciação Científica (PIC) Projeto de Pesquisa

Transcrição

1 CENTRO UNIVERSITÁRIO BARÁO DE MAUA Programa de Iniciação Científica (PIC) Projeto de Pesquisa PROGRAMAÇÃO APLICADA À MÉTODOS DE PROJETO DE ARQUITETURA E URBANISMO Elza Luli Miyasaka Jarryer Andrade De Martino Wesley Willy Oliveira de Souza Junho de 2014 Ribeirão Preto

2 1 SUMÁRIO INTRODUÇÃO... 1 PROBLEMA... 5 JUSTIFICATIVA... 6 OBJETIVOS... 6 MATERIAL E MÉTODO... 7 CRONOGRAMA... 7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS... 8 INTRODUÇÃO As pesquisas na área da arquitetura e urbanismo que utilizam a computação e programação para o desenvolvimento de projetos e construção de edifícios são assuntos emergentes da contemporaneidade e envolvem cada vez mais arquitetos com habilidades para linguagem de programação como cientistas da computação que se apropriam de conhecimentos da construção civil para viabilizar edifícios com utilização de complexos equipamentos digitais. Este grupo tem como intenção o desenvolvimento de pesquisa que una as áreas de arquitetura e urbanismo e de ciências da computação, tendo como finalidade a simbiose entre os conhecimentos de ambas. Para tal, pretende-se explorar ferramentas de programação de computadores para o processo de projetação de arquitetura. O processo de projeto em arquitetura e urbanismo passou a ser objeto de estudo desde a década de 1960, quando uma série de eventos contribuíram para a definição de um cenário propício a mudanças de paradigmas, como, por exemplo, as consequências do pósguerra e o desenvolvimento tecnológico em diferentes áreas. Os processos projetuais até então não deixavam evidentes os procedimentos adotados na solução dos problemas, ocorrendo uma busca heurística por possíveis alternativas que os solucionassem, o que Jones (1999) define como método da caixa preta, devido à obscuridade assumida durante todo o processo (Fig 1).

3 2 Fig 1 Método da Caixa Preta. Fonte: adaptado de Jones, 1999, p. 48. O contexto vivenciado pelas outras áreas da ciência no período pós-segunda guerra se opunha a esse aspecto obscuro e incerto, pois a realidade estava cercada por recursos metodológicos e tecnológicos embasados em estratégias, métodos e controles, que conduziam a um gerenciamento da informação com a utilização de computadores. O domínio e o controle da informação eram uma necessidade intrínseca ao ser humano, sendo expandido para todas as áreas da ciência, abrangendo inclusive o processo de projeto em arquitetura e urbanismo. Dessa forma, uma série de eventos começaram a discutir esse processo, iniciado pelo movimento Design Methods, que tinha como objetivo reunir cientistas de diferentes áreas com interesses comuns o conceber e o planejar do artificial, tendo em vista a busca por um conhecimento sobre os procedimentos e as atividades cognitivas que envolvem o processo de projeto (BUCHANAN, 1992). Assim, a sistematização foi a maneira encontrada para estruturar e externar o pensamento do projetista, dessa forma foi possível registrar e demonstrar cada tomada de decisão, permitindo o total conhecimento sobre os critérios e os motivos adotados durante o processo de projeto, e que passou a ser denominado como caixa de vidro devido à sua transparência. As principais características desse método são a definição prévia dos objetivos, das variáveis, dos critérios e das estratégias, a realização de uma análise que antecede a obtenção da solução, e um processo de avaliação conforme uma estrutura lógica (JONES, 1992). Essas características definem uma estruturação muito semelhante ao processo computacional (Fig 2), sendo possível fazer uma analogia aos procedimentos

4 3 algorítmicos criados por Alan Turing 1 e as estratégias definidas para a programação de uma partida de jogo de xadrez com um computador. A sistematização tornou possível compreender melhor os processos mentais adotados pelos projetistas, gerando a possibilidade de exercer um maior controle sobre todo o processo projetual e identificar as possíveis incongruências (ANDRADE et al., 2011). Fig 2 - No método como Caixa de Vidro o projetista é como um computador. Fonte: adaptado de Jones, 1999, p. 50. Portanto, é possível verificar que as discussões sobre os métodos projetuais passaram por diferentes fases, (1) inicialmente se restringiu a necessidade de uma sistematização do processo projetual como forma de descrição e registro; (2) posteriormente foi identificado o caráter social que os envolvia, devido a grande diversidade de variáveis presentes em um determinado problema, caracterizando uma situação tradeoff; e (3) atualmente os métodos projetuais assumiram um caráter muito particular, sendo explorados de diferentes maneiras pelos projetistas, criando seus próprios sistemas e ferramentas capazes de gerar, simular e controlar o complexo número de informações sobre um determinado problema, envolvendo assim um alto nível tecnológico (TIERNEY, 2007, p. 99) (Fig 3). 1 Britânico, matemático, lógico, cientista da computação, um dos responsáveis pelo pensamento algorítmico que possibilitou a criação do computador moderno.

5 4 Fig 3 - Etapas de um processo de projeto utilizando diferentes recursos tecnológicos. 1 - avaliação do sombreamento; 2 avaliação estrutural; 3 avaliação da pressão sobre a superfície; 4 estudo simulando o escoamento da agua. Fonte: adaptado de Hensel et al., 2010, p. 43, 44, 45e 49. O entendimento do processo de projeto como um processo de solução de problemas foi então incorporado nas diferentes discussões sobre os métodos projetuais, e nessa linha de raciocínio é fundamental referenciar Mitchell (1975), que também discutiu o projeto de arquitetura sob essas condições. Segundo ele, a partir de um enfoque na própria definição do problema, a solução deste será um comportamento intencional orientado por metas, ou seja, um sistema operativo. Atualmente, é possível verificar a contribuição da ferramenta computacional de diferentes formas no processo de projeto, segundo Tierney (2007), é possível classificá-las de três formas: a primeira relacionada à assistência que as ferramentas digitais podem oferecer durante o processo de projeto, e que poderiam estar apenas relacionadas com a representação do projeto; a segunda relaciona-se com o processo de simulações, geração ou organização de dados, e que de certa forma já contribuem no processo de tomada de decisão durante o desenvolvimento projetual; e a terceira está vinculada a um processo de geração vinculada à experimentação e exploração do potencial da própria ferramenta computacional. Para a Oxman (2006), as ferramentas computacionais podem auxiliar no processo de projeto de cinco maneiras diferentes, sendo elas organizadas nas seguintes categorias: CAD, Formação, Geração, Performance e Composição Integrada de modelos. O processo baseado no modelo CAD corresponde à forma inicial de inserção dos recursos digitais no processo de projeto, e está relacionada com a representação do elemento arquitetônico em

6 5 duas e três dimensões, permitindo posteriormente a geração automatizada dos desenhos e do modelo visual, tornando possível o registro através da impressão. A categoria de Formação corresponde aos meios de projeto que oferecem o controle geométrico e a geração topológica, possuindo variantes dentro das condições formais de controle topológico. A categoria Geração está relacionada com processos que envolvem a criação de mecanismos capazes de produzirem automaticamente novos modelos formais. Já a categoria Performance está relacionada a processos de geração conduzidos por questões de rendimento e comportamento, como exemplo é possível citar o ambiental e o estrutural. A Composição Integrada corresponde a um sistema que envolve e integra em um único só processo todas as outras categorias, permitindo potencializar o processo de projeto e explorá-lo nas suas diferentes instâncias formais, de desempenho e de representação. Para que ocorra a exploração dessas categorias, principalmente as quatro últimas, é necessário possuir um conhecimento que tira o projetista da condição de um mero usuário das ferramentas disponibilizadas dentro de um software, e o coloque na condição de manipulá-las e explorá-las a seu favor, modelando e criando ferramentas que atendam suas necessidades projetivas. Isso exige um certo grau de conhecimento de lógica de programação e linguagens de programação, pois alguns programas como o AutoCAD, Catia, Maya, Rhinoceros, 3Dstudio e Generative Components já permitem sua personalização e criação de procedimentos através da inserção de código computacional. Por isso, atualmente existe uma grande discussão a nível internacional sobre as habilidades do futuro arquiteto e urbanista, que cada vez mais sente a necessidade de se aproximar da área da Ciência da Computação, ou até mesmo, uma criar maior integração entre essas duas áreas. PROBLEMA A partir dessa contextualização é possível verificar que os recursos computacionais podem potencializar o processo de projeto, e que para isso é necessário o domínio de habilidades que não fazem parte do currículo do curso de arquitetura, mas sim, da área da ciência da computação. Por isso, atualmente existe uma discussão em diversas escolas internacionais como a Architectural Association - School of Architecture (Londres), Universität Stuttgart Institute for Computational Design Faculty of Architecture and

7 6 Urban Planning (Stuttgart), University of Applied Arts Vienna (Viena), Massachusetts Institute of technology - MIT Media Lab (Cambridge), Universidade de Lisboa (Lisboa), ISCTE-IUL (Lisboa), entre outras, que promovem cada vez mais a integração entre a arquitetura e ciência da computação. JUSTIFICATIVA Dessa forma, a implementação de um grupo de pesquisa que promova a integração dos cursos de arquitetura e urbanismo e da ciência da computação promoverá a inserção do Centro Universitário Barão de Mauá em uma discussão atual e de contexto internacional. Possibilitando a ambos os cursos investigar e experimentar a interdisciplinaridade cada vez mais presente nas atividades contemporâneas e que fazem do processo de projeto uma atividade não mais restrita a um único profissional, mas a uma equipe com diferentes formações, áreas e habilidades específicas. Essa ação possibilita gerar um conhecimento ampliado, permitindo até mesmo o desenvolvimento de novos métodos e novas tecnologias. Por isso o interesse na integração entre essas duas áreas, pois a ciência da computação terá a possibilidade de pesquisar a implementação de diferentes técnicas computacionais através em uma aplicação prática de processo de projeto, e a arquitetura e urbanismo poderá experimentar a utilização de métodos diversos de processo de projeto potencializados pelo uso da ferramenta computacional. OBJETIVOS O objetivo geral desta pesquisa é de implementar, verificar e analisar a utilização de técnicas computacionais no processo de criação e solução de problemas em projetos de arquitetura e urbanismo. Para isso, tem como objetivos específicos: (1) compreender e aprofundar o conhecimento sobre o funcionamento, o mecanismo e a lógica do programa mais adotado como ferramenta para o desenvolvimento de projetos de arquitetura; (2) detectar através do processo de projeto as necessidades para solucionar o problema que dependem da utilização de conhecimentos específicos relacionados à computação; (3) o desenvolvimento de componentes computacionais (plug-ins) que possam automatizar e auxiliar o processo de projeto em arquitetura e urbanismo.

8 7 MATERIAL E MÉTODO Para o desenvolvimento da pesquisa, considera-se que os pesquisadores utilizarão o processo de projeto de arquitetura como objeto para a investigação da pesquisa, tendo como pressuposto que o desenvolvimento do mesmo trará diversas situações ou problemas que serão discutidos, propostos mecanismos para a solução dos mesmos, relatados e analisados dentro do contexto do projeto. Para tanto, considera-se que os pesquisadores fazem parte da pesquisa como membros observadores e observados, tendo que em diversas situações a necessidade de aprofundamento na problemática bem como o distanciamento do contexto para a devida análise do processo vivenciado, para a compreensão do que acontece. De acordo com Wang & Groat (2002), este tipo de pesquisa se enquadra em Pesquisa Qualitativa, no qual envolve uma abordagem interpretativa, tentando dar sentido ou interpretar os fenômenos em termos de significado. Como estratégia de pesquisa, o grupo trabalhará com estudos de casos variados, tendo como objetivo analisar o processo de desenvolvimento de projetos de arquitetura. Terá como motivação exercícios exploratórios com a participação das duas áreas disciplinares no grupo, arquitetura e urbanismo e ciências da computação. A partir dessas vivências espera traçar generalizações para futuras tomadas de decisões de problemas. De acordo com Johansson (2003), dos estudos de caso espera-se captar a complexidade dos casos simples, podendo ser um caso contemporâneo, sendo que o fundamental para esta estratégia é objeto de estudo, que são definidos pelo interesse dos casos individuais das pesquisas. Serão utilizados diferentes métodos combinados com o propósito de olhar o mesmo caso através de diferentes ângulos, e assim realizar triangulações através de metodologias diversas. Para atingir os objetivos propostos, o grupo de pesquisa contará com a infraestrutura do Centro Universitário Barão de Mauá, que possui laboratório de informática na unidade Irajá e na unidade Itatiaia. Serão utilizadas salas do núcleo de estudos para reuniões semanais entre os participantes e também para troca de informações e conhecimentos entre os pesquisadores, coordenadores e orientadores da pesquisa. Contará com o sistema instalado de internet e rede, bem como o material bibliográfico disponível nas bibliotecas do Centro Universitário.

9 8 CRONOGRAMA Para o desenvolvimento do projeto, propõe-se que a pesquisa se desenvolva em um período de 3 anos, a iniciar-se em Para tal, conta a princípio com dois docentes da Arquitetura e urbanismo e um docente da Ciências da Computação, além da participação de dois alunos da arquitetura e um da ciências da computação, que participarão do projeto no prazo de um ano. O cronograma foi distribuído de acordo com etapas de acordo com o período total do projeto, podendo sofrer adequações de acordo com a necessidade e andamento da pesquisa. Grupo 1: Construção do Quadro Teórico Etapa 1.1: Revisão Bibliográfica e Construção do quadro teórico Etapa 1.2: Determinação do projeto a ser desenvolvido Etapa 1.3: Escolha da ferramenta a ser utilizada Etapa 1.4: Equiparação das linguagens para os integrantes do grupo de pesquisa Grupo 2: compreender e aprofundar o conhecimento sobre o funcionamento, o mecanismo e a lógica dos programas Etapa 2.1: conhecer os diversos programas que trabalham com modelagem e construção digital Etapa 2.2: entendimento dos princípios da linguagem textual e visual Etapa 2.3:compreensão e experimentação de exercícios que utilizem as diferentes linguagens Etapa 2.4. determinação do objeto a ser desenvolvido como processo de projeto RELATÓRIO CIENTÍFICO 1 Grupo 3: detectar através do processo de projeto as necessidades para solucionar o problema que dependem da utilização de conhecimentos específicos relacionados à computação. Etapa 3.1: desenvolvimento do projeto Etapa 3.2: simulação para a construção Etapa 3.3: simulação para a montagem Etapa 3.4: escolha do componente computacional a ser desenvolvido RELATÓRIO CIENTÍFICO 2 Grupo 4: desenvolvimento de componentes computacionais (plug-ins) que possam automatizar e auxiliar o processo de projeto Etapa 4.1: verificação de desenvolvimento em etapas Etapa 4.2: testes como o componente em desenvolvimento Etapa 4.3: descrição do processo de desenvolvimento Etapa 4.4: RELATÓRIO CIENTÍFICO 3

10 ETAPAS DE TRABALHO ANO 1 ANO 2 ANO 3 9 G 1 CONSTRUÇÃO DO QUADRO G2 MECANISMO E LÓGICA DO PROGRAMA G3 DESENVOLVIMENTO DO PROJETO E VEREFICAÇAO DAS NECESSIDADES G4 DESENVOLVIMENTO DO COMPONENTE COMPUTACIONAL E 1.1 Revisão Bibliográfica e Construção Quadro Teórico E 1.2 Determinação de projeto a ser desenvolvido E 1.3 Escolha da ferramenta a ser utilizada E 1.4 Equiparação das linguagens e possibilidades dos programas E 2.1 conhecer os diversos programas E 2.2. entendimento dos princípios da linguagem textual e visual E 2.3. E 2.4. compreensão e experimentação de exercícios que utilizem as diferentes linguagens determinação do objeto a ser desenvolvido como processo de projeto RELATÓRIO CIENTÍFICO 1 E 3.1. Desenvolvimento do projeto E 3.2. Simulação para a construção E 3.3. Simulação para a montagem E 3.4. Escolha do componente computacional RELATÓRIO CIENTÍFICO 2 E 4.1. verificação de desenvolvimento em etapas E 4.2. testes como o componente em desenvolvimento E.4.3 descrição do processo de desenvolvimento E.4.4. RELATÓRIO CIENTÍFICO 3 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANDRADE, M.et al. O processo e os métodos. In: O processo de projeto em arquitetura. São Paulo: Oficina de textos, 2011, p BUCHANAN, R. Wicked problems in design thinking. Desing Issues, Cambridge, v. 8, n. 2, p. 5-21, Spring Disponível em: < Acesso em: 29 mar EIBEN, A. E.; SMITH, J. E. Introduction to evolutionary computing. Berlin: Springer- Verlag, FISCHER, T.; HERR, C. M. Teaching Generative Design. In: SODDU, C. (ed.). Proceedings of the 4th International Generative Art Conference. Generative Design Lab DIAP, Politecnico di Milano, dez Disponível em: < Acesso em: 10 abr GERO, J. S. Creativity, emergence and Evolution in design. In: Knowledge-Based Systems, v. 9, n. 7, p , Elsevier, Disponível em: < >. Acesso em: 10 mar

11 10 HENSEL, M.; MENGES, A.; WEINSTOCK, Michael. Emergent Technologies and design: towards a biological paradigm for architecture. Oxon: Routledge, JOHANSSON, Rolf Case Study Methodology reflected in architectural research. Retrieved July 22, disponível em: Data de acesso: 15 jun JONES, J. C. Design methods / John Chris Jones; with prefaces by C. Thomas Mitchell and Timothy Emlyn Jones. 2. ed. New York: Wiley, LINDEN, R. Algoritmos genéticos. 2.ed. Rio de Janeiro: Brasport, MITCHELL, W. J. A lógica da arquitetura: projeto, computação e cognição; tradução: Gabriela Celani. Campinas: Editora da UNICAMP, The theoretical foundation of computer-aided architectural design. In Environment and Planning B. v.2, 1975, p OXMAN, R. Theory and design in the first digital age. Design Studies, v. 27, n. 3, p , may OXMAN, R.; OXMAN, R. New structuralism: design, engineering and architectural technologies. Architectural Design, v. 80, n. 4, p14-23, jul./ago TERZIDIS, K. Algorithmic architecture. Oxford: Elsevier, TIERNEY, T. Abstract space: beneath the media surface. Oxon: Taylor & Francis, WANG, David C. & GROAT, Linda Architectural Research Methods, New York: John Wiley & Sons, WOODBURY, R. Elements of parametric design. New York: Routledge, 2010.