Generative Design
Introduzione
Che cos'è il design generativo e come sta influenzando la progettazione architettonica? Questa ricerca traccia le origini del pensiero generativo ed esamina il suo crescente impatto nell’industria delle costruzioni. Esploriamo come l'integrazione di logiche computazionali e di metodologie generative possa aiutarci ad affrontare sfide progettuali complesse. La ricerca individua anche gli attuali limiti di questa tecnologia e illustra il nostro approccio pratico alla progettazione generativa in Park, presentando due casi di studio che evidenziano sia il potenziale che le sfide che sorgono dall'applicazione di questa metodologia a progetti di architettura.
Che cosa si intende per design generativo?
Il design generativo è una metodologia di progettazione computazionale in cui i risultati sono ottenuti applicando sequenze di algoritmi. I progettisti stabiliscono i parametri iniziali, come relazioni geometriche o obiettivi di performance, e definiscono le logiche algoritmiche che consentono loro di esplorare iterativamente diverse soluzioni progettuali. Invece di progettare ogni scenario in maniera diretta, questa metodologia permette di tradurre un’idea iniziale in una sequenza di istruzioni, creando un sistema che consente di generare autonomamente molteplici alternative progettuali. Integrando criteri di valutazione nella logica generativa e utilizzando specifici algoritmi, come ad esempio gli algoritmi evolutivi, queste soluzioni progettuali possono essere testate e ottimizzate rispetto a obiettivi di performance predefiniti, offrendo risultati difficilmente ottenibili con approcci tradizionali.
Strumenti per il design generativo
Gli strumenti a disposizione degli architetti si sono sviluppati parallelamente ai progressi tecnologici. Fino agli anni '80, la progettazione era un processo manuale senza alcuna mediazione digitale. L'introduzione della progettazione CAD negli anni '80 ha segnato una prima svolta significativa, consentendo ai progettisti di creare e archiviare disegni in un ambiente digitale. Negli anni 2000, l'Algorithm-Aided Design (AAD) ha ulteriormente cambiato questo processo, passando dalla manipolazione manuale del progetto all’utilizzo di sistemi di progettazione algoritmica. I progettisti potevano definire parametri e vincoli, consentendo ai modelli parametrici di generare molteplici soluzioni progettuali. Più recentemente, il design generativo ha acquisito crescente importanza nell’industria delle costruzioni, anche grazie all’integrazione di strumenti generativi nei più comuni software di modellazione 3D. L’accessibilità a questi strumenti ha permesso ai progettisti di esplorare flussi di lavoro iterativi e di impiegare algoritmi evolutivi, come gli algoritmi genetici (GA), per ottimizzare le prestazioni delle soluzioni progettuali.
Approcci progettuali emergenti
Il design generativo introduce un cambiamento di paradigma nella progettazione architettonica, consentendo ai progettisti di ripensare i flussi di lavoro tradizionali mediante l’uso di metodi computazionali che ottimizzano le prestazioni e aiutano ad affrontare sfide di progetto complesse. Tre approcci chiave ne illustrano l’integrazione nel processo progettuale:
Progettazione orientata all’esplorazione formale:
impiega strumenti computazionali per generare e manipolare geometrie complesse, ampliando le possibilità di articolazione spaziale ed espressione estetica.
Progettazione orientata alla performance:
si concentra sull'ottimizzazione di criteri misurabili come l'efficienza energetica, l'integrità strutturale e le prestazioni ambientali.
Progettazione ispirata alla biomimesi:
traduce principi biologici in strategie architettoniche, favorendo l'adozione di sistemi e soluzioni ispirati ai processi naturali.
Pur enfatizzando aspetti diversi dell’intento progettuale, questi approcci non si escludono reciprocamente. Comprenderne le differenze consente agli architetti di applicare strategicamente gli strumenti computazionali e generativi, bilanciando esplorazione creativa e ottimizzazione funzionale nel processo progettuale.
Il nostro approccio
Da Park, l’approccio al design computazionale e generativo trascende i confini del formalismo, considerando queste metodologie come strumenti essenziali per amplificare l'intento progettuale e migliorare le soluzioni di progetto. Per noi, questi strumenti non sono solo destinati alla creazione e gestione di geometrie complesse, ma rappresentano strumenti strategici per affrontare sfide progettuali puntuali, migliorare l'efficienza del processo progettuale e ampliarne il potenziale creativo. Questa ricerca presenta due casi studio che mostrano come, in Park, abbiamo utilizzato il design generativo per affrontare diverse sfide architettoniche. Questi esempi non solo dimostrano il potenziale di questi strumenti nel generare soluzioni innovative, ma anche le difficoltà che abbiamo affrontato nel creare flussi di lavoro personalizzati per soddisfare le esigenze specifiche di ciascun progetto. Il primo caso studio illustra come l'uso di strumenti di design generativo ci abbia permesso di condurre valutazioni approfondite su come la massa di un edificio interagisca con il contesto dove è inserita, mentre il secondo illustra l'applicazione di un processo di design generativo nello sviluppo di una facciata, evidenziando come questi strumenti siano stati integrati fin dalle prime fasi di concept.
Principali sfide e opportunità
I due casi studio mettono in evidenza sia il potenziale che le difficoltà nell'applicare i principi del design generativo in progetti reali. Una delle principali sfide riguarda l’elevata richiesta di tempo e risorse computazionali necessarie per l’implementazione, con il rischio di impattare sull’avanzamento del progetto. Inoltre, gli strumenti attuali sono limitati dalla mancanza di modelli olistici, poiché si concentrano su parametri specifici e misurabili, rendendo difficile affrontare più sfide progettuali contemporaneamente. La natura iterativa del processo progettuale aggiunge ulteriore complessità, poiché ogni cambiamento nella concezione di progetto innesca nuovi cicli di implementazione di questi sistemi. Per ottimizzare questo processo e mantenere coerenza durante lo sviluppo del progetto, è fondamentale definire obiettivi di progettazione chiari e incorporare parametri rilevanti per lo specifico progetto fin dall'inizio. Ciò assicura che i modelli generativi siano allineati con l'intento progettuale originale, affrontando allo stesso tempo vincoli pratici, come la sua fattibilità costruttiva. Quando integrati con attenzione, gli strumenti di design generativo possono migliorare l'efficienza del processo, supportare le decisioni progettuali attraverso l'analisi dei dati e favorire l'individuazione di alternative progettuali innovative difficilmente raggiungibili con metodi più tradizionali.
Una ricerca di Giulio Dini, Daniele Ferrari