An artificial intelligence based methodology in architectural design process: Integrated diffusion model-aided design (DMAD)
Mimari tasarım sürecinde yapay zekâ tabanlı bir metodoloji: Bütünleşik difüzyon modeli-destekli tasarım (DMDT)
- Tez No: 905315
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SEVİL YAZICI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mimarlık, Architecture
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilişim Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Mimari Tasarımda Bilişim Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 149
Özet
Günümüz teknolojisi içerisinde Yapay Zekanın (YZ) tasarım alanına da yayıldığı görülmektedir. YZ temelli yaklaşımlar arasında Difüzyon Modeli (DM) destekli yöntemlerin mimaride kullanım alanı bulmaya başladığı söylenebilir. Ancak mimari tasarım sürecinde DM'lerin potansiyellerini ortaya çıkarmak, tasarım sürecini desteklemek ve tasarımcı ile olan ilişkilerini incelemek için daha fazla çalışma yapılması gerekmektedir. DM'lerin farklı tasarım aşamalarına entegrasyonu literatürde yaygın olarak çalışılmış olsa da bütünsel tasarım süreciyle entegrasyonunu içeren kapsamlı bir metodoloji henüz ortaya konmamıştır. Tez, yapay zekâ tabanlı yöntemlerden biri olan DM'lerin mimari tasarıma entegrasyonuna odaklanmaktadır. Ayrıca tez, aşağıdaki sorulara cevap vererek geleneksel tasarım, hesaplamalı tasarım ve DM'nin mimari tasarım sürecine entegrasyonunu içeren bir metodoloji ortaya koymayı amaçlamaktadır: (1) DM'ler mimari tasarım sürecinin farklı aşamalarına geleneksel ve hesaplamalı tasarım iş akışları ile entegre edilebilir mi? (2) Bu entegrasyon çözüm alanının zenginleştirilmesine ve tasarımın geliştirilmesine nasıl katkıda bulunabilir? (3) İnsan-tasarımcının bu süreçteki rolü nedir? (4) Tasarımın farklı aşamaları için en uygun DM'ler hangileridir? Tezde, bu sorulara uygun cevaplar arayabilmek adına, geleneksel tasarımı ve hesaplamalı tasarımı DM'lerle bütünleştiren bir metodoloji geliştirmek amaçlanmıştır. Bu doğrultuda, tez kapsamında yürütülen araştırma 5 ana bölümde incelenmiştir: (1) Literatür taraması, (2) DMAD metodolojisinin tasarlanması, (3) DMAD metodolojisinin uygulanması, (4) elde edilen sonuçların analizi ve tartışma, (5) çalışmanın genel olarak özetlenmesi. Literatür araştırması iki alt başlıktan oluşmaktadır. Bunlardan ilki tasarımda biliş (design cognition) alanındaki çalışmalara odaklanmaktadır. Bunun nedeni, DM destekli tasarım çerçevesinin nasıl kurgulanması ve DM'lerin sürecin hangi aşamasına hangi temsiller aracılığıyla dahil olması gerektiğinin yanı sıra DM'nin geleneksel ve hesaplamalı tasarım süreçlerine nasıl entegre edilebileceğinin incelenmesi gerekliliğidir. Diğer alt başlık ise DM'nin ne olduğu, nasıl geliştiği ve hangi özellikleri içerdiğine odaklanmaktadır. Bu tez kapsamında tasarım süreci üç farklı aşamaya ayrılmıştır: (1) ön tasarım, (2) tasarım geliştirme ve (3) tasarımın sunumu. Her aşamada DM'lerin farklı özelliklerinden yararlanılmaktadır. (1) Ön Tasarım Aşamasında Fikirsel DM'ler (IDM): Tasarımcı, metinden görüntü ve görselden görsel üretebilen DM'leri kullanabilir. Tasarımcı, kavramsal tasarıma katkıda bulunacak yeni fikirler üretmek için geleneksel tasarım temsilleriyle entegre olarak DM'lerle görüntüler üretir. (2) Tasarım Geliştirme Aşamasında Varyasyona dayalı DM'ler (VDM): DM'ler, ön tasarım aşamasında tasarımcı tarafından oluşturulan tasarıma alternatifler üretmek için kullanılabilir. Bu alternatifler; kütle modeli kararı, katı-boşluk denemeleri, malzeme seçimi ve cephe kararları olabilir. Bu aşamada, kullanılan DM türü sayesinde ön tasarım aşamasında alınan tasarıma ilişkin genel kararları değiştirmeden çeşitli görseller üretmek mümkün olacaktır. (3) Nihai Tasarımın İfadesinde Üretim Sonrası için DM'ler (PDM): Nihai çizimlerin temsilleri, tasarım sürecinin bir sonuçlarından biridir. Ayrıca, nihai tasarım nesnesini sunmak için gerçekçi görüntüler elde etmeleri gerekir. Bu nedenle, son aşamada, tasarımcı VDM kullanarak üretmiş olduğu görselleri sunuma hazırlamak için PDM'lerle çalışmaya devam eder. PDM'ler sayesinde önceki aşamalarda üretilen görsellerin üzerinde değişiklikler yapılarak daha gerçekçi görüntüler üretmek mümkün olmaktadır. Entegre DM destekli tasarım çerçevesi ilk olarak bir ön çalışma ile test edilmiş, ardından alanda uzman, mimarlık üzerine doktora çalışmasını sürdüren iki mimarı yi içeren bir vaka çalışması yapılmıştır. Vaka çalışmasında, anket yoluyla ve tasarım sürecinde kullanılan girdilerle üretilen çıktıların toplanması yoluyla veriler derlenmiştir. Bu veriler iki ana kategori altında analiz edilmiştir: (1) her bir DM'nin aşama bazlı değerlendirmesi ve (2) tasarım sürecinin genel değerlendirmesi. Aşama bazlı değerlendirmede, üç tasarım aşamasında farklı DM'lerin kullanımları incelenmiştir. Ön tasarım aşamasında, ilk fikirlerin geliştirilmesinin ardından, Midjourney gibi IDM'ler entegre edilerek tasarım süreci desteklenmiş ve alternatiflerin araştırılmasına olanak tanınmıştır. Vaka çalışmasındaki katılımcılar, IDM'lerin yeni fikirler sunduğunu belirtmiştir. Tasarım geliştirme ve nihai sunum aşamalarında, VDM'ler, daha önce oluşturulan fikirler için alternatifler üretmek ve görseller oluşturmak amacıyla kullanılmıştır. Görsellerin analizi için görüntü farkı (image difference) yöntemi uygulanmış, farklı detay seviyelerine göre en uygun tespit yöntemleri (detection methods) belirlenmiştir. Tasarım sürecinin genel değerlendirmesinde ise, süreç boyunca sağlanan girdilerin miktarının ve detay seviyesinin arttığı gözlemlenmiştir. Buna bağlı olarak süreç boyunca elde edilen üretimlerin de detay seviyesinin ve geçeğe yakınlığının arttığı söylenebilir. Ayrıca; sürecin genel değerlendirmesi, tasarım sürecindeki yansıtma (reflection), tasarımcının rolü ve temsil ortamlarının çokluğu üzerinden gerçekleşmiştir. Buna göre; tasarım süreci doğrusal bir yapıya sahip olmadığından, süreç içerisinde yansıtıcı akışın sağlanması çok önemlidir. Vaka çalışmasında da görüldüğü üzere, tasarım süreci boyunca kullanılan çeşitli ortamlardan elde edilen çıktılar, bir sonraki tasarım ortamında girdi olarak kullanılmıştır. Tasarımcıların rolleri, kullanılan mecraya uygun olarak değişmektedir; tasarımın erken aşamalarında tasarım ortağı olan DM'ler, süreç ilerledikçe öneri sunan ve tasarımcının karar verici olduğu bir konumuna gelir. Birden fazla tasarım mecrasının ve farklı ölçeklerin sürece dahil olması tasarım sürecini zenginleştirmiştir. DM'lerin süreç boyunca alternatif üretimleri destekleyerek arama uzayını genişlettiği gözlemlenmiştir. Katılımcılar, DM'lerin belirli tasarım zorluklarını çözmede ve sonuçları hızlıca görselleştirmede sağladığı faydaları vurgulamıştır. Tezde sunulan çerçeve, DM'leri özelliklerine göre kategorize etmekte olup, gelecek çalışmalar için de bir projeksiyon sunacağı düşünülmektedir.
Özet (Çeviri)
The thesis focuses on the integration of Diffusion Models (DMs) that synthesize text, images, or videos based on written or visual prompts into architectural design and how architectural design process can shift. The thesis aims to develop a methodology that integrates traditional design and computational design with DMs. The design process in this thesis is separated into three distinct phases: (1) preliminary design, (2) design development, and (3) presentation of finalized design. Each phase utilizes different capabilities of DMs. The designer can use Ideative DMs in the Preliminary Design Phase to generate new ideas to contribute to concept generation. Variative DMs can be used in the Design Development Phase to generate image alternatives to the design produced by the designer in the preliminary design phase. These alternatives can be related to mass model decisions, solid-void experiments, material selection and facade decisions. In the Presentation of Finalized Design phase, the designer works with Post Productive DMs to edit the visuals which were produced with Variative DMs, for presentation. The integrated DM-aided design framework was first tested through a preliminary study, followed by a case study involving two experts who were architects undertaking their PhD degrees in architecture. In the case study, data was obtained through questionnaires and through the collection of inputs used in the design process and outputs produced. The data was analyzed under two main categories: (1) phase-based evaluation of each DM separately and (2) the overall evaluation of the design process. In phase-based evaluation, the study examines the use of various DMs across three design phases. During the preliminary design phase, DM can enhance exploration and evaluation of alternatives, providing valuable new ideas for designers. In the later phases, DMs facilitate the generation of alternatives and the creation of visuals for presentations. The effectiveness of different detection methods for image analysis is assessed using image difference method. As seen in the case study, the outputs from the various environments used throughout the design process are used as inputs in the next design environment, allowing reflection in the process. Integrating DMs into architectural design creates a dialogue between the designer and the tool, especially in the early stages. As the design process advances, the designer becomes a decision-maker. The integration of multimedia and multiscale approaches enriches the design process by expanding the search space and addressing specific design challenges efficiently. Additionally, DMs expand the design search space by generating alternative outputs throughout the process. The framework also allows for transitions between different design stages and scales. The proposed methodology has the potential to develop new strategies for architectural design.
Benzer Tezler
- Modulor ölçü dizisinin parametrik temsili
Parametric representation of modulor scale
AREN SEMERCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HAKAN TONG
- İmalat sistemlerinin tasarlanması ve öncelik kurallarının belirlenmesinde yapay sinir ağlarının kullanılması
Başlık çevirisi yok
TARIK ÇAKAR
Doktora
Türkçe
1997
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesiİşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYHAN TORAMAN
- Performansa dayalı adaptif bina kabuğu tasarımı
Performance based adaptive building envelope design
ERHAN KARAKOÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLEN ÇAĞDAŞ
- Mimari tasarımda yapay zekâ yaklaşımı: Makine öğrenmesi ile mekân işlevlerinin tanınması ve üretken çekişmeli ağlarla mimari plan üretimi
Artificial intelligence approach in architectural design: Recognition of space functions with machine learning and architectural plan generation with generative adversarial networks
BERFİN YILDIZ
Doktora
Türkçe
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLEN ÇAĞDAŞ
DR. ÖĞR. ÜYESİ İBRAHİM ZİNCİR
- Bilgisayar teknolojilerinin mimarlıkta tasarım geliştirme amaçlı kullanımları
The uses of digital design technologies for design development in architecture
FULYA ÖZSEL AKİPEK