بررسی ارتباط میان طراحی پارامتریک، تفکر واگرا، تفکر انتقادی و تفکر همگرا با راهبرد شبیه سازی رایانه ای

کیا تدین

کارشناسی ارشد معماری منظره دانشکده هنرهای زیبا، دانشگاه تهران، پژوهشگر دکتری معماری، واحد علوم و تحقیقات، تهران

سیما حدادزاده

کارشناسی ارشد معماری ، دانشکده معماری و شهرسازی ، دانشگاه بین المللی امام خمینی قزوین

چکیده

با پیشرفت تکنولوژی، نرم افزارهای جدیدی طراحی شدند که توانایی وارد شدن به فرایند طراحی معماری و تولید پاسخ های متعدد را دارند( All Plan ، Dynamo Studio ، Grasshopper ، Revit  ) و به این ترتیب شخصیتی به نام معمار اپراتور به وجود آمده است ، که طراحی دستی و کامپیوتری را در عرض هم پیش میبرد. در این فرایند تفکر واگرا (تولید پاسخ های متعدد به کمک رایانه) تفکر همگرا(انتخاب پاسخ صحیح بر اساس شهود معمار)_تفکر انتقادی (تحلیل و آنالیز هیبریدی ) در عرض یکدیگر معمار را به سوی پاسخ مناسب (بر اساس مهارت او) هدایت می کند . در این مقاله به بررسی رابطه میان تفکر واگرا -همگرا انتقادی در فرایند طراحی پارامتر یک با کمک رایانه پرداخته خواهد شد . مقاله در بخش اول (مبانی نظری) توصیفی- تحلیلی است و در بخش دوم (طراحی) با راهبرد شبیه سازی رایانه ای با سیستم (Generative Modeling) می باشد. این پژوهش در نهایت به این نتیجه خواهد رسید که سه تفکر مطرح شده در تعامل میان ابزار کامپیوتری و طراح در فرایند خلاقیت با کمک رایانه، نقش تعیین کننده ای خواهند داشت اما با این حال کامپیوتر نمی تواند نقش تعیین کننده ای در گسترش و پرورش فرایند خلاقیت معمارانه (تصور_تخیل) ایفا کند و همچنان به صورت یک ابزار باقی خواهد ماند.

کلمات کلیدی

تفکر واگرا ، تفکر همگرا ، تفکر انتقادی ، طراحی پارامتریک ، گرس هاپر، خلاقیت

مقدمه

مطالعات زیادی در زمینه خلاقیت انجام شده است که همگی بر دو عنصر اصلی پرورش خلاقیت اتفاق نظر دارند :

۱٫تفکر واگرا به شخصی این امکان را می دهد که از دایره بسته تجربیات خویش خارج شده و به فراسوی تجارب خویش بنگرد. در تفکر واگرا پاسخ قطعی وجود ندارد و پاسخ های بسیاری ممکن است وجود داشته باشند و می توان ان را مشابه تفکر خلاقی دانست .

 ۲. تفکر همگرا: تفکری محافظه کار است و مبتنی بر روش و قاعده خاصی می باشد . این نوع تفکر قادر است افکار نو را در افکار کهنه بیامیزد ولی به خودی خود قادر به تولید ایده های جدید نمی باشد [۱]

در اکثر پژوهش های انجام شده اشاره ای به نوع دیگری از تفکر که میان تفکر واگرا_تفکر همگرا نقش اساسی به عهده دارد نشده است. نام این نوع از تفکر، تفکر انتقادی است .قضاوت ، اصطلاح خوب و مفیدی برای وصف جوهره تفکر انتقادی است و در اکثر فرهنگ نامه ها نیز اصطلاح تفکر انتقادی با قضاوت کردن تعریف شده است|[۲] به نظر می رسد جوهره فرایند طراحی خلاقانه از تفکر واگرا -تفکر همگرا -تفکر انتقادی سرچشمه می گیرد. طراحی پارامتریک شاخه ای از طراحی دیجیتال و فرایند محور است [۳] طراحی پارامتریک حوزه های گوناگونی را شامل می شود که این مقاله به بررسی طراحی پارامتریک بر مبنای الگوریتم های مولد خواهد پرداخت . الگوریتم های مولد یک سبک از برنامه نویسی کامپیوتری هستند که از منابع کد خودکار استفاده می کنند در این روش نیازی به دانش برنامه نویسی پیچیده نیست و الگوریتم های مولد به صورت پیش فرضی در نرم افزار مربوطه (در اینجا Rhino و افزونه Grasshopper  ) ساخته شده اند [۴]. به عبارت بهتر طراحی پارامتریک با هدف کنترلی پیچیدگی های طراحی استفاده می شود. اما به دلیل جدید بودن روش طراحی پارامتریک، مبانی نظری مشخصی برای آن وجود ندارند بنابراین فقدان وجود یک مبانی نظری مشخصی و همخوان با این روش طراحی نه تنها پیچیدگی های فرایند طراحی را کاهش نخواهد داد بلکه بر این پیچیدگیها خواهد افزود و همینطور این قابلیت را خواهد داشت که به ضد فرایند معماری تبدیل شود . به همین دلیل بررسی ارتباط میان این ابزارهای کامپیوتری با مبانی های نظری موجود می تواند سودمند باشد .

مبانی نظری

تفکر مولد توسط ورتهایمر ( Wertheimer ۱۹۶۹)مطرح شد و هدف از تقسیم های دوتایی در هم تنیده متنوعی میان فرایندهای عقلانی و منطقی از یک سو و فرآیند های شهودی و تخیلی از سوی دیگری می توان یافت . این دو مقوله ی اصلی ، به اندیشه (تفکر) همگرا و واگرا معروف شده اند [۵]

تفکر همگرا

 تفکری محافظه کار است و مبتنی به روش و قاعده خاصی می باشد.این نوع تفکر قادر است افکار نو را در افکار کهنه بیامیزد ولی به خودی خود قادر به تولید ایده های جدید نمی باشد به عبارتی می تواند به عملکرد نظارت کند . به این گونه که تعیین می کند کدام ایده مناسب است به عبارتی تفکر همگرا از اطلاعات استفاده کرده ، نا مناسب ها را حذف می کند و درست ترین را انتخاب می کند [ ۱] به عبارت بهتر تفکر همگرا، انتخاب مناسب ترین راه حل مبتنی بر کاربرد دانش و قوانین منطقی به منظور کاستن تعداد راه حل های ممکن و تمرکز روی مناسب ترین راه حل است . ظنوع تفکر همگرا برای رسیدن به پاسخ درست و مشخص نیازمند مهارت قیاس و افزودن است . [۵]

تفکر واگرا

به شخصی این امکان را می دهد که از دایره بسته تجربیات خویشی خارج شده و به فراسوی تجارب خویش بنگرد. در تفکر واگرا پاسخ قطعی وجود ندارد و پاسخ های بسیاری ممکن است وجود داشته باشند و می توان آن را مشابه با تفکر خلاق دانست[۱]. تفکر واگرا عبارت است از مرحله بررسی راه حل های گوناگون که مستلزم به خاطر آوردن راه حل های ممکن یا ابداع راه حل های جدید است، زیرا در این مرحله افکار فرد در جهات متعدد و متنوعی سیر می کند . تفکر واگرا نیازمند رویکرد باز و به دنبال گزینه های متعدد است در جایی که هیچ پاسخ صحیح و روشن وجود ندارد. توان واگرایی را می توان با آزمون هایی که به غلط آزمون خلاقیت خوانده می شود نظیر (برای یک آجر چند کاربرد می توانید فکر کنید) اندازه گرفت و با مهارت در هنرها پیوند داد [۵].

تفکر انتقادی

 تفکر انتقادی یعنی نگاه کردن به اطلاعات با دیدی تحلیلی . در حقیقت تحلیل پیش نیاز تفکر انتقادی است . به عبارت دیگر تفکری عمیق و منطقی است که در امر اتخاذ تصمیم در امور پیچیده پدیده ها و نیز تحلیل و تجزیه آنها کارایی دارد و با استدلال گره می خورد. به طور معمولی در روند تفکر انتقادی برای درک و بررسی اطلاعات ، ذهن انسان آن را به پاره هایی چند تقسیم می کند. این اجزا با شناخت پیشین یعنی آنچه که فرد قبلا می دانسته مقایسه می شود. پس از درک رابطه بین اطلاعات جدید و پیش دانسته ها، اجزاء در یک ساختار با بافت جدید با هم ترکیب و اطلاعات جدید تولید می شود [۶].

طراحی پارامتریک

طراحی پارامتریک یک فرایند مبتنی بر قواعد پویای کنترلی به وسیله متغیرها و پارامترهاست، که در آن راه حل های مختلف طراحی را میتوان به صورت موازی توسعه داد و در مقایسه با روش های طراحی مرسوم کاملا متفاوت است ، نه تنها به این دلیل که یک ابزار طراحی جدید ارائه می دهد بلکه یک راه جدید برای فکر کردن است [۷]. طراحی پارامتریک فرایندی در طراحی محیط است که در آن تغییرات طراحی می گردد و در نتیجه به جای اجزاء منفرد با تعدد در فرآیند طراحی مواجه هستیم . طراحی پارامتریک با کمک مدلهای پارامتریک انجام می شود . یک مدل پارامتریک یک ارائه کامپیوتری با محتوای هندسی از ساختار طراحی است که دارای ویژگی های ثابت و همینطور ویژگی هایی است که می توانند تغییر کنند. خواص متغیر (پارامتر) و خواصی ثابت (مقید) نامیده می شوند. در حل مسائل سخت طراح پارامترهای (متغیرها) مدل پارامتریک را تغییر می دهد تا راه حل های متناوب متفاوت را جستوجو کند و مدل پارامتریک خود را با مقادیر تغییر کرده جدید تطبیق می دهد، بدون اینکه چیزی پاک یا ترسیم مجدد گردد [۸]. پارامتر یک مقدار یا اندازه گیری یک متغیر است که می تواند تغییر کند یا عوض شود. در معماری پارامترها معمولا تعریف ارتباط ساختمان یا فاکتورهای محیطی هستند . یک مدل طراحی پارامتریک با قوانینی که به آن حاکم است در هنگام تغییر یک پارامتر پارامترهای دیگر به صورت خودکار انطباق می یابند و به وسیله کنترل پارامترها طیف وسیعی از پاسخ های بالقوه ممکن قابل استخراج خواهند بود [۷]. به عبارت بهتر در طراحی پارامتریک، فرم به وسیله مقادیر پارامترها و معادلاتی که برای توصیف ارتباط میان فرم ها استفاده می شوند، شکل میگیرد. از این رو پارامترها و معادلات می توانند میان فرم ها وابستگی ایجاد کنند و رفتار فرم ها را تحت تاثیر تحولات ((به لحاظ ریاضی و به لحاظ هندسی)) تعریف کنند [۹].

طراحی پارامتر یک با سیستم مدلسازی مولدgenerative modeling) )

برنامه نویسی مولد یک سبک از برنامه نویسی کامپیوتری است که از منابع کدهای خودکار استفاده می کنند . معمولا نرم افزارهایی را شامل می شود که بر اساسی پارامترها(ذخیره اطلاعات) و کامپوننتها (تغییرات بر روی پارامترها) عمل می کنند . در این روش نیازی به دانش برنامه نویسی نیست و الگوریتم های مولد به صورت پیش فرضی در نرم افزار ساخته شده اند و یا به صورت افزونه قابل افزایش به نرم افزار هستند [۴]. در این مقاله از افزونه گرسهاپر (Grasshopper)در نرم افزار راینو(Rhino)استفاده شده است. در واقع در این روش مدل سازی بر اساسی ترکیب پارامترها و کامپوننت هایی که به صورت کدهای آماده در گرسهاپر (نرم افزار مدلسازی پارامتریک) موجود هستند یک الگوریتم شکل می گیرد و با تغییر مقادیر هر یک از پارامترها کلی اگوریتم و در نتیجه کل فرم ساخته شده دچار تغییر و تحول می شود .

 

مفهوم فرایند خطی و غیر خطی در طراحی پارامتریک

فرایند طراحی خطی

 فرایندی که با توالی روی داده ها است و باید با بهترین نتیجه به پایان برسد مرحله a قبل از مرحله b به پایان برسد و مرحله b نیز از مرحله c  و اگر مرحله ای خارج از این دنباله تکمیل شود نتیجه ناکارآمد و بی فایده است در حقیقت در فرایند طراحی پارامتریک خطی وابستگی بین اجزاء تعریف می شود و سبب میشود تا هر گونه تغییری در یک جزء در کلی اثر بگذارد شکل (۱A). [ ۱۰]

فرایند طراحی غیرخطی

در این مرحله ایده های مختلف از مراحل مختلف فرایند طراحی با یکدیگر ترکیب می شوند و فرم نهایی تولید خواهد شد و مراحل طراحی در عرض یکدیگر قرار می گیرند شکل (۱B). || ۱۰]

خلاقیت و طراحی پارامتریک

 خلاقیت یک جزء طبیعی از طراحی است و برای ایجاد ارتباط میان طراحی پارامتریک و خلاقیت، دو فاکتور مهم با نام تفکر واگرا و همگرا را می پذیریم.در طراحی پارامتریک تفکر واگرا، با یاری پارامترها به عنوان ((پاسخ بالقوه)) به یک سوالی، راه حل های متنوع تولید می کند در حالی که تفکر همگرا شناسایی مناسب ترین راه حل به عنوان جواب درست به یک سوال بر اساس قوانین حاکم است [۱۱[  به عبارت بهتر تفکر خلاق در طراحی پارامتریک حاصل همکاری تفکر واگرا و همگرا است .یعنی برای حل مسئله یک فرد در مرحله اول ذهن خود را آزاد می گذارد و راه حل های متنوعی را می یابد (در طراحی پارامتریک با تغییر پارامترهای موجود در طراحی و ذخیره اطلاعات بدون اینکه هیچ گونه قضاوت ارزشی انجام شود) و در مرحله دوم با تفکر انتقادی و با تجزیه و تحلیل ترکیبی (هیبریدی) اطلاعات موجود ارزش گذاری می شوند. در مرحله سوم طراح با استفاده از تفکر همگرا محصولات فکری را از نظر عملی و مفید بودن مورد بررسی قرار می دهد و بهترین جواب را انتخاب می کند . به تعریف دیگر در تفکر واگرا خلاقیت مطرح است ، در تفکر انتقادی تجزیه و تحلیل و ارزش  گذاری و در تفکر همگرا مقایسه تجزیه و تحلیل ها و انتخاب بر اساس مهارت (شهود) انجام می شود.

تعریف الگویی برای طراحی پارامتریک باسیستم مدلسازی مولد (generative modeling) در ترکیب با فرایند طراحی خلاقانه

در این الگوی جدید، طراحی پارامتریک شامل دو بخش طراحی منطقی (خطی) و طراحی خلاقانه (غیر خطی) می شود که به این ترتیب مجموعه تفکر مولد نیز زیر مجموعه بخش غیر خطی یا خلاقانه خواهد شد. شکل (۲)

بخش شبیه سازی رایانه ای با سیستم ((Generative Modeling)) بخش منطقی طراحی

در فرایند شبیه سازی رایانه ای(Computer Simulation) یک پلی عابر پیاده (Footbridge)به صورت پارامتریک با سیستم  ((Generative Modeling)) در نرم افزار راینو و افزونه گرس هاپر که توانایی طراحی پارامتریک را به نرم افزار ذکر شده اضافه می کند، طراحی خواهد شد . همانطور که بیان شد طراحی پارامتریک ابتدا به صورت منطقی و خطی انجام می شود که نتیجه نهایی آن اگر به درستی طراحی شود، یک الگوریتم صحیح خواهد بود که از نقاط سازنده اولیه به یک فرم معماری خام ختم می شود. به عبارت بهتر در این بخش طراحی خلاقیت ((با نقطه نظر طراحی معماری)) مطرح نخواهد بود بلکه هدف رسیدن به یک پاسخ است . که از نقطه نظر فنی درست و از نقطه نظر خلاقیت خام است . در بخشی منطقی طراحی اساسا طراح یک برنامه نویسی یا اپراتور خواهد بود که در چهارچوب قواعد الگوریتم نویسی ویژوال به طراحی خواهد پرداخت و این مرحله از طراحی زمانی تمام می شود که یک پاسخ صحیح به دست آید. به تعریف دیگر در این بخشی از طراحی هیچ گونه تجویزی در زمینه خلاقیت وجود ندارد. شکل(۳)

بخش خلاقانه طراحی

در این بخش پارامترهای مهم و کلیدی در الگوریتم شناسایی می شوند که نقشی تعیین کننده ای در تغییر فرم ۹ -خلق پاسخ های متفاوت دارند . برای مثال پارامتری که عرض عرشه را تغییر می دهد و فرم پلی را دچار دگرگونی می کند  یک پارامتر شاخص است.

تفکر واگرا

در این بخش با تغییر پارامترهای شاخص پاسخ های متفاوت قضاوت داشته باشیم . تفکر انتقادی در این بخش با دید تحلیلی پاسخ ها را از نظر کارایی و نیازهای طراحی بررسی و ارزش گذاری خواهیم کرد و به ترکیب ایده های متفاوت از بخشهای گوناگون در پاسخ های موجود خواهیم پرداخت. شکل(۴) و میزان تاثیر گذاری بخش های مختلف بر یکدیگر شناسایی می شود. تا در گزینش نهایی مورد بررسی قرار گیرد.

تفکر همگرا

مهمترین بخش طراحی پارامتریک انتخاب بهترین پاسخ های ممکن به عنوان راه حل های نهایی می باشد که از طریق بررسی ارزش گذاری های انجام شده در تفکر انتقادی به انتخاب پاسخ های مناسب و تولید فرم نهایی می پردازیم. شکل(۵) در این بخش شهود (مهارت) طراح مهمترین فاکتور خواهد بود. در این طرح به دلیل گستردگی مفاهیم و عدم امکان بررسی تمام جنبه های طراحی (از جمله سازه) تنها به جنبه های زیبایی شناسانه در انتخاب پاسخ نهایی تاکید شده است.

فرایند خلاقیت و ارتباط آن به طراحی پارامتریک با رایانه

تصور و تخیلی دو پیش شرط ضروری برای خلاقیت معمارانه هستند . تصور با واقعیت مرتبط است و تخیلی به عرصه غیر واقعیت تعلق دارد، با این حالی در صورتی که تخیلی متعلق به فردی با قوه تصور مناسب باشد ، دارای این توانایی است که تاثیرات خود را بر واقعیت مشاهده کند . تنها هنگامی که تخیلی به عنوان عاملی تسریع کننده برای تصور عمل کند فرد قادر به خلق اثاری واقعی خواهد بود که واجد بداعات و تازگی منظری که پیش از آن هرگز آزمون نشده اند هستند. ۱۲ به عبارت بهتر تخیلی عامل تسریع کننده تصور است ، در حالی که تصور نوعی صافی است که تخیلی برای پیوستن به واقعیت باید از ان بگذرد . تصور سازنده چیزهایی است که می توانند باشند و اتفاقی بیوفتند در حالی که تخیلی سازنده چیزهایی است که وجود ندارند و نخواهند بود با این حالی

چه کسی می داند که آیا به وجود خواهند آمد یا نه ؟. خلاقیت فرایندی است که به واسطه آن قوه تصور در جهان شکل می گیرد . خلاقیت به عنوان نوعی فرایند، به واقع یکی از ویژگی های عالمگیر و فرجامین است که شکل دهنده انجام و نهایت چیزها و واقعیت است . به یک معنی، خلاقیت مترادف با معنای ((ماده اغازین)) ارسطویی است، با این تفاوت که نه کنش پذیر است . نه پذیرا. خلاقیت ممکن است به صورت زمینه کاملا فعالی از تمام چیزهایی که به وجود می آیند جلوه گر شود، که البته توصیف ناپذیر است. خلاقیت مفهوم غایی والاترین کلیت است که بر پایه واقعیت شکل میگیرد . خلاقیت می تواند در تمام زمینه های فعالیت بشری از جمله علم، هنر، فرهنگ، حضوری همیشگی داشته باشد. تمام عناصر فرهنگ، زبان، اسطوره، هنر، علم، تاریخ و مذهب در تکامل خلاقیت سهیم اند || ۱۲] در مسیر خلاقیت راهبردهایی وجود دارد که می توان از جمله آنها به استعاره، پارادوکس و متافیزیک، راهبرد فرم پذیری، ابهام ازلی و دست نیافته، شعر و ادبیات و… اشاره کرد || ۱۲]. آیا امکان ورود هیچ یک از این راهبرد ها به رایانه ممکن است؟ ایا صحبت از خلاقیت معمارانه حقیقی با کمک هوش مصنوعی وجود دارد ؟ .اینها سوالاتی هستند که در حال حاضر جواب آنها خیر است و به نظر نمی رسد حتی روزی از مرحله یک سوالی به فرضیه تبدیل شوند.انچه کاملا مشخصی است این است که تخیلی و تصور دو عنصر اصلی خلاقیت هستند که هیج کامپیوتری قادر خلق آنها نیست و تنها ذهن انسان در تولید آن نقش دارد . به عبارت بهتر فرایند خلاقیت خارج از حوزه شعور ابزارهای کامپیوتری شکل میگیرد. شکل(۵)

نتیجه گیری

در این مقاله، ابتدا مفاهیم خلاقیت (تفکر واگرا، همگرا، انتقادی) در استفاده از ابزار طراحی پارامتریک بیان شد سپس در بخش طراحی ، یک پل بر اساسی رابطه میان این متغیرها طراحی شد اما آنچه مسلم است طراحی پارامتریک با ابزارهای کامپیوتری کنونی، فرایند طراحی را بسیار پیچیده خواهد کرد و نقطه ضعف عمیق در استفاده از ابزارهای طراحی پارامتریک ایجاد فاصله میان کانسپت معمارانه و ترجمه این کانسپت در رایانه است به عبارت بهتر این ابزارها به هیچ عنوان باعث رونق و شکوفایی خلاقیت نخواهد شد بلکه تنها می توانند پاسخ های گوناگون از کانسپت بخش خلاقانه معماری تولید کنند . سیستم مدلسازی مولد ((Generative Modeling)) تنها قابلیت مقایسه پاسخ ها را با استفاده از تفکر مولد برای طراح به ارمغان می آورد. به تعریف بهتر نرم افزار های کامپیوتری همچنان در فرایند تولید خلاقانه همگام با تفکر انسان بسیار ناتوان هستند .

دانلود فایل اصلی مقاله (رمز parametric3d.com)