Lucrare de cercetare la metode evolutive de căutare și optimizare - algoritmi evolutivi - genetici

I. APLICAREA ALGORITMILOR EVOLUTIVI

ÎN PROBLEME DE PROIECTARE ARHITECTURALĂ

Paşii cei mai importanţi în realizarea unui proiect/plan de construcţie sunt:

studiul amplasmentului: locul, proprietatea terenului, precizări urbanistice; regimul economic al terenului, procentul de ocupare etc.;

fixarea elementelor funcţionale şi de capacitate ale clădirii;

stabilirea criteriilor compoziţionale şi de plastică arhitecturală;

accentuarea problemelor de rezistenţă;

stabilirea sistematizării verticale şi amenajării exterioare;

studiul posibilităţilor de alimentare cu apă, canalizare, energie electrică, agent termic;

realizarea materialelor reprezentative pentru client;

realizarea schiţelor, pe nivele.

Printre punctele mai sus amintite apar şi etape monotone, dar şi etape care necesită gândire creativă. După părerea mea, succesul unui arhitect nu este proporţional cu răbdarea lui pentru munca monotonă, din potrivă, constă în soluţiile ingenioase găsite la diferite probleme.

În trecut, arhitecţii renumiţi stabileau elementele vitale şi de bază ale unei construcţii, după care ucenicii au prelucrat datele din diferite etape. Această metodă însă, nu a fost tocmai eficientă, deoarece:

ucenicii puteau greşi, cea ce însemna regenerarea unor faze dintr-o etapă dată;

au apărut probleme de comunicare între ucenici, fapt care îngreuna fluxul informaţiilor între membrii grupului de lucru; etc.

Aceste probleme pot fi reduse prin utilizarea unui mecanism automat, electronic: viteza de lucru al unei „maşini” este mult mai mare ca al omului, deci putem economisi timp.

Azi, apar lunar programe de proiectare pe calculator, a căror principal scop este realizarea mai rapidă a diferite planuri (subsol, parter, mansardă etc.), a materialelor de prezentare pentru client, a calculelor şi a reprezentărilor statistice.

După părerea mea şi alte etape de proiectare ar fi mai uşoare şi rapide dacă:

arhitecţii ar avea acces la o bază de date on-line a terenurilor, locaţiilor, evitându-se astfel deplasarea lor pe teren – realizarea unei astfel de baze de date necesită o investiţie tehnică majoră, dar în Statele Unite ale Americii de exemplu, deja dă roade;

gândirea eficientă a blocurilor edificiului presupune iarăşi etape destul de monotone, nu numai în faza de concepţie, ci şi în cea de desenare.

Ochelarii de simulare 3D, atât de populare azi, mai ales în lumea jocurilor 3D pe calculator, precum şi în aplicaţii de simulare a lumii reale, ar fi de mare ajutor arhitecţilor, care ar modela şi proiecta în loc de 2D, direct în 3D. Să nu uităm faptul că, în faza de concepţie, încă nu sunt necesare mărimile exacte. Această metodă este destul de scumpă, de aceea nu prea este sprijinită.

dacă din punct de vedere estetic, clădirea este concepută, este necesară stabilirea dimensiunilor componentelor spaţiului interior şi amplasarea lor. Pentru stabilirea dimensiunilor componentelor există câteva aplicaţii destul de reuşite, dar amplasarea cât mai eficientă a componentelor este un proces meticulos, care depinde de mai mulţi factori. Acest proces deja presupune cunoştinţe cibernetice, nu neapărat posibilităţi tehnice.

În continuare vom studia posibilitatea de automatizare al aceastei etape.

Optimizarea schiţei prin căutarea valorii superioare

Pe parcursul proiectării arhitectul ajunge într-un punct când liniile mari ale edificiului sunt stabilite, şi, îşi formulează câteva condiţii exprimabile valoric, matematic (distribuirea ferestrelor pe faţadă, forma acoperişului etc.), ţinând cont în acelaşi timp şi de standardele de proiectare (dimensiuni, proporţii, grosimea pereţilor, încăperi care trebuie să fie în vecinătatea altor încăperi etc.), care, iarăşi, pot fi descrise matematic. În acest moment, atribuţia arhitectului este de a ajunge, printr-un număr finit de iteraţii la stabilirea exactă a dimensiunii planului. Deoarece aranjarea încăperilor în plan este un proces descriptibil prin matematică, rezultă că valorile optime ar putea fi stabilite şi cu ajutorul unui calculator.

Prin studierea detaliilor schiţei putem stabili cât de eficientă este o schiţă. Dacă schimbăm aceste detalii, se schimbă şi coeficientul de eficienţă al schiţei. Putem formula o funcţie obiectiv, care, pe baza condiţiilor formulate la început – adică a constantelor optime pentru dimensiunile schiţei – reprezintă datele schiţei studiate, care se pot schimba în funcţie de aranjarea în mod diferit a componentelor spaţiului.