Nuovo centro per la progettazione assistita da computer

Quando architetti e ingegneri sviluppano edifici, spesso passa molto tempo tra la prima bozza e l'inizio della costruzione. In mezzo, ci sono numerosi cicli in cui si esplorano e si valutano diversi progetti in termini di materiali, costi, scadenze, statica e dinamica. Spesso questo avviene uno dopo l'altro, passo dopo passo.

I metodi di progettazione digitale e, in particolare, l'uso dell'intelligenza artificiale (AI) e della realtà aumentata (XR) sono ora destinati a cambiare radicalmente questa situazione. Il lavoro di architetti e ingegneri - progettazione e calcolo - deve essere avvicinato. A tal fine, l'ETH sta lanciando Design++, un nuovo centro per la progettazione assistita da computer.

L'AI accelera la progettazione dei ponti

Questi metodi potrebbero apportare grandi cambiamenti, ad esempio, nella costruzione dei ponti. I ponti sono strutture molto complesse, il che significa che analisi strutturali realistiche - cioè la modellazione computazionale di tutte le forze rilevanti sotto varie influenze - spesso richiedono troppo tempo nelle prime fasi di progettazione. I costruttori di ponti progettano quindi concetti strutturali senza ottimizzarli in profondità, ad esempio in termini di consumo di materiale o di ecologia. Di conseguenza, attualmente vengono costruite riserve relativamente grandi, ad esempio sotto forma di calcestruzzo.

Walter Kaufmann, professore di Analisi strutturale e costruzione presso l'ETH di Zurigo, vuole ora cambiare questa situazione con il suo team. Insieme ai suoi collaboratori, il ricercatore post-dottorando e responsabile del progetto Michael A. Kraus sta creando analisi strutturali digitali di ponti descritti da parametri per addestrare l'intelligenza artificiale (AI). L'IA dovrebbe poi essere in grado di eseguire tali analisi strutturali in tempi molto più brevi.

Alla fine, l'intelligenza artificiale sarà persino in grado di generare da sola progetti di massima basati su determinati parametri del ponte, che potranno essere perfezionati in tempi relativamente brevi in interazione con il progettista. Mentre oggi i costruttori di ponti impiegano spesso mesi per presentare i loro primi progetti, con il nuovo metodo ciò potrebbe avvenire in pochi giorni o ore. Grazie alle bozze digitali, inoltre, è possibile esplorare in modo molto più ampio la possibilità di creare progetti e materiali.

AI propone progetti

In un altro progetto di ricerca del centro, Romana Rust, ricercatrice post-dottorato nel gruppo di ricerca Gramazio Kohler, sta sviluppando strumenti informatici per aiutare gli architetti a esplorare meglio le possibilità di progettazione in una determinata situazione. Invece di regolare e adattare faticosamente un progetto finché non soddisfa tutti i criteri e gli obiettivi di prestazione, i modelli di intelligenza artificiale sono destinati a suggerire varianti di progetto. Gli strumenti sono in fase di sperimentazione su colonne e sponsor, facciate traslucide ed elementi speciali delle pareti per l'acustica degli ambienti.

Creatività potenziata dal digitale

Questi e altri progetti simili saranno sviluppati in futuro presso il nuovo Centro per la progettazione assistita da computer in architettura e ingegneria civile dell'ETH, in breve Design++. Robert Flatt, l'ETH Professor of Building Materials e uno dei padri dell'idea alla base di Design++, afferma: "Stiamo cercando di espandere la creatività: Vogliamo ottimizzare gli edifici utilizzando nuovi strumenti di progettazione e allo stesso tempo espandere digitalmente lo spazio di progettazione".

Il principio: durante il processo di progettazione dovrebbero essere disponibili e visualizzate in tempo reale molte più informazioni. Dovrebbe essere possibile considerare e influenzare parametri quali l'impronta ecologica, la durata di vita, i costi di costruzione e di esercizio, nonché la qualità dell'edificio (ad esempio la qualità acustica) in modo molto più preciso in fase di progettazione. In questo modo i progettisti e i committenti avranno a disposizione una base decisionale basata sui dati e quindi oggettiva già nelle prime fasi di progettazione.

22 cattedre coinvolte

Questo tipo di progettazione richiede una cooperazione interdisciplinare molto più forte. Per questo motivo, 22 cattedre sono coinvolte in Design++, principalmente nei campi dell'architettura, dell'ingegneria civile e dell'informatica. Inoltre, c'è una nuova cattedra per la progettazione aumentata computazionale in architettura, ingegneria civile e costruzioni, che sarà pubblicizzata a breve. Oltre a progetti di ricerca congiunti, Design ++ sta anche pianificando nuovi corsi sull'IA in architettura e in edilizia. Le forme di insegnamento immersivo dovrebbero essere in grado di trasmettere meglio le complesse interrelazioni nella costruzione di edifici e nell'ingegneria strutturale in particolare.

Laboratorio di progettazione per la realtà aumentata digitale

Un laboratorio per la realtà aumentata di nuova concezione e recentemente inaugurato nel 中国足球彩票 H?nggerberg funge da nucleo comune del centro. Nell'Immersive Design Lab, una sala di 70 m2 , i progetti e i modelli digitali possono essere sperimentati e modificati con l'aiuto della realtà virtuale, aumentata e mista. I progetti architettonici o i modelli di ponti generati digitalmente, ad esempio, possono essere analizzati e sviluppati in tempo reale. Diverse persone possono lavorare insieme sui progetti virtuali e discutere dei miglioramenti.

Il nuovo laboratorio di progettazione è dotato di proiettori stereo 3D e di uno schermo di 8x5 metri, sensori di movimento, 75 altoparlanti a forma di cupola, vari occhiali VR e AR, un server ad alte prestazioni e computer portatili per il rendering delle immagini in tempo reale. Oltre all'ispezione virtuale di progetti edilizi, il laboratorio consente anche la visualizzazione di dati complessi o il controllo remoto di macchine edili senza pilota in cantieri distanti. Il laboratorio è stato avviato e realizzato dalla cattedra Gramazio Kohler in collaborazione con esperti dei settori della realtà estesa e dell'acustica.