مرسده وزیریان۱، ماریا کرد جمشیدی۲

۱-دانشجوی کارشناسی ارشد تکنولوژی معماری، دانشگاه مازندران

۲- استادیار دانشگاه مازندران، گروه معماری، دانشگاه مازندران

چکیده

پاسخگویی معماری به نیاز های امروز کاربران منجر به پیدایش روش های جدیدی در معماری گشته است. در این روش ها از کامپیوتر به عنوان وسیله طراحی استفاده می کنند که این موضوع دسته های مختلفی ازمهارت های دیجیتال و نمونه ای جدید از دانش معماری را پدید آورده است . از جمله این روش ها معماری پارامتریک است.

هدف از این مقاله بررسی نقش طراحی پارامتریک در معماری و بررسی ابزار های مناسب مدل سازی در این روش می باشد. . در این پژوهش ابتدا به معرفی رویکرد پارامتریک در معماری از طریق تاریخچه شکل گیری معماری پارامتریک پرداخته سپس با معرفی سه گروه مختلف از رویکرد پارامتریک و ابزار های مناسب هر شیوه، به تفکیک شیوه های مختلف این رویکرد در معماری خواهیم پرداخت. در انتها نتایج حاکی از این است که با شناخت رویکردهای مختلف معماری پارامتریک و ابزار های مناسب هر رویکرد می توان در جهت ارتقا کیفیت معماری از این روش استفاده کرد.

 کلمات کلیدی: طراحی پارامتریک، مدل سازی پارامتریک، ابزار های مدل سازی، معماری دیجیتال

مقدمه

یکی از انواع معماری که طراحی آن به کمک ابزار های دیجیتال صورت می گیرد طراحی پارامتریک است این نوع طراحی یکی از رویکرد های فراگیر در فضای طراحی امروز جهان است. این روش، مبنای طراحی را بر توجه طراح به پارامتر های مـوثر بر طرح و روابط بین آن ها بنا نهاده است. اصطلاح پارامتریک به تمام عناصر معماری که به پارامتر های انعطاف پذیر تبدیل شده و در نتیجه با یکدیگر و زمینه قابل تطبیق اند دلالت می کند. در این روش از معماری به جای جمع آوری چند جسم افلاطونی ( مکعب، استوانه و …)، با فرم هابی ذاتا متغیر و انعطاف پذیر کار می شود.

در طراحی پارامتریک، یک پارامتر متغیری است که به دیگر متغیر ها وابسته است و این متغیر ها به وسیله معادلات پارامتریک احراز می شوند. در این روش تغییر و تبدیلات طراحی و خلق مجموعـه ای از جزئیـات می توان د در زمان بسیار کم در مقایسه با زمان لازم برای اعمال تغییرات و ترسیم دوباره برنامه های سنتی اجرا شوند. در اصل طراحی پارامتریک تمامی اطلاعات و داده ها را در مسیری که تغییر در یک ارزش تغییرات مشابهی را در تمامی دیگر ارزش ها ایجاد می کند، به هم متصل می کند.

مدل سازی دیجیتال و تجسم طراحی در زمینه آموزش و کار معماری به یک ابزار سنجش تبدیل شده است. در روش های سنتی از ابزار های دو بعدی برای ترسیم معماری استفاده می شد اما امروزه نرم افزار هایی که در طراحی بـه کـار گرفتـه مـی شوند به ابزار های هوشمند سه بعدی بر اساس مدل سازی پارامتریک تبدیل شده اند . بر اساس پیش رفت های صورت گرفته توسعه دیجیتال به مدل سازی ساده پارامتریک ختم نشده بلکه یک گام جلوتر در مرحله استفاده از الگوریتم های مولـد قـرار گرفته است. نرم افزار های مختلف دارای الگوریتم های گرافیکی متفاوتی هستند که به ابزار های سه بعدی متصل شده و مدل سازی پارامتریک تعاملی را ایجاد می کند. این رویکرد پارامتریک معماران را برای ایجاد یک روش جدید در روند تولید فرم قادر می سازد [۲]

در این مقاله پس از معرفی طراحی پارامتریک نرم افزار های مورد استفاده در این رویکرد از معماری در سه گـروه مختلـف به همراه نمونه های موردی بررسی خواهد شد.

طراحی پارامتریک(الگوریتمیک)

 واژه پارامتریک از ریاضیات(معادله پارامتری) گرفته شده است و به معنی استفاده از پارامتر ها و متغیر هایی است که مـی توانند برای بهبود نتیجه تغییر پیدا کنند. در تعریف، طراحی پارامتریک یک روند تفکر الگوریتمی است که امکان بیان پارامتر ها و قوانینی که رابطه بین هدف طراحی و پاسخ طراحی روشن می کند را ممکن می سازد. [۳] دربیانی دیگر می توان طراحی پارامتریک را یک پارادایم در معماری دانست که در ایـن طراحـی از روابـط بـین عناصـر بـرای طراحی هندسه و ساختارهای پیچیده استفاده می شود.

 طراحی پارامتریک در فضای مجازی به همراه پیشرفت نرم افزار ها در تولید فـرم هـای پیچیـده، طراحـی معمـاری را وارد مرحله دیگری کرده است. در این مرحله طراح این امکان را یافت تا با استفاده از برنامه نویسی و کدگذاری به تولید فرم بپردازد. اگر در گذشته تولید فرم در برنامه های سه بعدی سازی با ساخت و ویرایش تک تک احجام صورت می گرفت اکنون نرم افـزار های جدید امکان توسعه الگوریتمیک فرم در فضای طراحی را فراهم کرده اند تا با برنامه نویسی فرم انقلاب جدید دیجیتال در عرصه طراحی صورت گیرد.

 در این طراحی الگوریتم مجموعه مشخصی از دستورات است که اطلاعات را به عنوان ورودی دریافت کرده، پردازش مـی کند و پاسخ آن را در خروجی به ما می دهد. الگوریتم ها کار های مختلف و متعدد محاسباتی را انجام می دهد و به نوعی زبان اصلی کامپیوتر در انجام عملیات هستند. طراح می تواند اطلاعات و نحـوه ورود آن بـه الگـوریتم و نحـوه پـردازش آن توسـط الگوریتم را تعریف کند و حاصل این پردازش به صورت فرم در فضای مجازی ظاهر می شود . طراح در این فرایند به تولید یک شکل پیش فرض مشغول نیست، او قوانینی را کنار هم می چیند و الگوریتمی را سازماندهی می کند که بر اساس پردازش آن، فرم معماری تولید می شود. لذا با این تعریف شاید بتوان گفت که فرم معماری تنها موضوع اصلی نیست بلکه فرایند تولید آن در اختیار و کنترل معمار است و او با تغییر پارامتر های مختلف طراحی در الگوریتم گزینه های مختلف تولید می کنـد تـا در نهایت گزینه مطلوب را انتخاب نماید. در این فرایند معماری در فضایی متاثر از پارامتر های مختلف شکل می گیرد.

روند شکل گیری طراحی پارامتریک

به طور کلی در طراحی پارامتریک فرم، با مقادیر مختلف پارامتر ها و معادلات شکل می گیـرد. در ایـن روش بـه دلیـل وابستگی های متقابل میان اشکال رفتار فرم ها تحت تغییرات مختلف قابل تعیین شدن است. از آنجایی که طراحی پارامتریک از سال ۱۹۹۰ تحت تاثیر پیشرفت های معماری دیجیتال قرار گرفته است توسعه طراحی پارامتریـک را در سـه حـوزه شـامل طراحی مفهومی پارامتریک، طراحی ساختاری پارامتریک و توسعه الگوریتم های مولد در طراحی پارامتریک می تـوان بررسـی نمود.در ادامه ضمن بررسی این سه حوزه به معرفی ابزار های کاربردی مدل سازی و نمونه های موردی اجرا شـده در هریـک از این حوزه ها خواهیم پرداخت.

طراحی مفهومی پارامتریک

در طراحی پارامتریک مفهومی تنها پارامتر های طراحی مشخص می شوند در این روش شکل معماری تعیین کننده نیست بلکه با تعیین مقادیر مختلف برای پارامتر ها اشکال مختلف قابل طراحی اند. این روش نیازمنـد دانـش برنامـه نویسـی بـرای معماران است. از نرم افزار های کاربردی در این روش نرم افزار Maya و Rhino script می باشد؟ [۵]

در محیط Rhinoceros یکی از معروف ترین زبان های برنامه نویسی ، Rhino script اسـت Rhino script. یـک زبـان برنامه نویسی است که دسترسی به کتابخانه هندسی راینو را ممکن می سازد. تصویر شماره ۱ یکی از پروژه های اجرا شده بـا رویکرد استفاده از Rhino script پروژه Lou Ruvo طراحی شده توسط فرانک گهری می باشد. تصویر شماره ۱این سـاختمان را نمایش می دهد.

تصویر :۱ مرکز[۸]  Lou Ruvo

طراحی پارامتریک ساختاری

طراحی پارامتریک ساختاری محیط هایی را شامل می شود که دارای اجسام سه بعدی از پیش ساخته شده می باشد. در این طراحی به جای ترسیم خط یا قوس معماران با اجسام از پیش تعیین شده مانند در، پنجره و غیره مدل سازی می کنند. نرم افزار های این گروه شامل بسته های مختلف کد مانند Revit،Archi cad، Auto lisp می باشد. [۶]

 Auto lisp یک زبان برنامه نویسی طراحی شـده بـرای انطبـاق قابلیـت اتوکـد اسـت بـرای اولـین بـار در اواسـط دهـه ۱۹۸۰معرفی شد. یکی از پروژه های اجرا شده با رویکرد استفاده از این نرم افزار پروژه Turning torso می باشـد کـه هـدف طراحی ساختمانی است که در ارتفاع چرخش دارد. تصویر شماره۲این پروژه را نمایش می دهد.

 

تصویر :۲ ساختمان [۸] Turning torso

الگوریتم های مولد در طراحی پارامتریک

 برنامه نویسی مولد یک سبک از برنامه نویسی کامپیوتری است که از منابع کد های خودکار استفاده می کند. معمولا نرم افزار هایی را شامل می شود که بر اساس کامپوننت عمل می کنند. در این روش نیازی به دانش برنامه نویسی نیست. [۷] در این روش دسته ای از الگوریتم های مولد به صورت پیش فرض در نرم افزار ها ساخته شده و یا بـه صـورت پلاگـین قابـل افزایش به این نرم افزار ها هستند. این دسته از الگوریتم ها با انتخاب چند آیتم ورودی و کنترل آن ها عملیات تولید هندسی را انجام می دهند . دسته ای دیگر از این الگوریتم ها به صورت کد های آماده شده ای هستند که از کتابخانه های مجازی قابل دریافت و اجرا بر روی نرم افزار های مختلف می باشد.اما در عام ترین حالت باید توسط هر طراح و متناسب با هر پروژه ای که روی آن کار می کند طراحی، ویرایش و اجرا شوند. [۴]

 یکی از نرم افزار های این روش نرم افزار Grasshopper می باشد. محیط کار نرم افزار گراس هاپر یـک محـیط جـانبی از نرم افزار مدل سازی راینو است که در حین اجرای برنامه راینو فقط می توان به آن دسترسی داشـت. ورودی هـای مـورد نیـاز الگوریتم های نوشته شده در این نرم افزار از محیط راینو دریافت می شوند و خروجی های آن هم در برنامه راینو نمـایش داده می شوند. تصویر ۳ کامپوننت های این نرم افزار را نمایش می دهد.

تصویر :۳ کامپوننت های نرم افزار گراس هاپر

یکی از پروژه های اجرا شده با رویکرد گراس هاپر نمایشگاه جشنواره طراحی لندن است در این طراحی هدف طراحی یـک مکعب بود که نمایش دهنده مصالح و تکنولوژی باشد.

تصویر:۴ نمایشگاه جشنواره طراحی لندن 

نتیجه گیری

طراحی پارامتریک نقش مهمی در در پیدایش فرم، تولید فرم و ساخت المان های معمـاری دارد. فنـاوری کـامپیوتر بـرای طراحان امکان استفاده از ابزار های طراحی برای مدل سازی، آنالیز و ساخت فرم های پیچیده را فـراهم کـرده اسـت. در ایـن پژوهش طراحی پارامتریک در سه گروه مجزا شامل طراحی پارامتریک مفهمومی، طراحی پارامتریک ساختاری و الگوریتم های مولد تفکیک و معرفی شد و همچینین ابزار های مدل سازی در هر رویکرد به همراه پروژه های اجرایـی بیـان گردیـد.

 

تمـامی رویکرد های بیان شده در این پژوهش گامی به سوی نواوری در معماری می باشند. با توجه به ویژگی هایی که هر یک از این روش در طراحی برای معماران بوجود می آورند و امکاناتی که هر یک از این ابزار ها در اختیار کاربران قرار می دهند، همچنین با توجه به مقتضیات پروژه، طراحان می توانند در راستای ارتقای کیفیت و ساخت معماری از هریک از این روش ها بهره برند.