Yapay zeka destekli mimari tasarımın kuramsal çerçevesi üzerine inceleme ve konut tasarımı önerisi
A review on the theoretical framework of artificial intelligence aid architectural design and a proposal for housing design
- Tez No: 953194
- Danışmanlar: PROF. DR. GÜLEN ÇAĞDAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mimarlık, Architecture
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilişim Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Mimari Tasarımda Bilişim Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 124
Özet
Tarih boyunca mimari tasarım süreçlerinin gelişimi ve kapsamı teknolojik gelişmelerle paralellik göstermektedir. Gelişen yapay zeka teknolojisi mimarlık pratiğini hem üretim süreci hem tasarım süreci hem de araştırma alanlarında etkilemektedir. 2016 yılında Ian Goodfellow ve ekibi tarafından geliştirilen Üretken Çekişmeli Ağ (Generative Adversarial Networks (GAN)) algoritmaları sayesinde hem sanat hem tasarım alanında özgün sonuçlar üretebilen yapay zeka modelleri üzerine çalışmalar yapılabilmektedir (Goodfellow,v.d. 2016). Dijital tasarım yaklaşımlarında tasarım süreçleri, hem bilgisayara tanıtılabilmek hem de dijital ortamda mimari temsili sağlayabilmek adına uzun yıllar boyunca saydam kutu yöntemiyle formülize edilmektedir. Ancak tasarım paradigmalarının semantik süreçleri kara kutu yaklaşımında olduğu gibi günümüzde hala tam olarak tanımlanamamakta ve bu sebeple bire bir formüle dökülme çabası içinde olan yöntemler tasarım açısından tektip ve eksik kalmaktadır. Üretken Çekişmeli ağlar ile beraber mimari tasarımın semantik süreçleri de dijital olarak ifade edilebilmekte; hatta gelecekte yapay zekaların asistan olmanın ötesinde aktör olarak mimar rolüne geçme şansı doğmaktadır. Yapay zeka teknolojilerinin mimari tasarım süreçlerine entegrasyonunda mimari tasarımın semantik olmayan süreçlerinin de sistematik düşünce düzlemine oturtulması ve bu süreçte tasarım elemanlarının ve ilişkilerinin sınıflandırılması ve ek olarak bu metotların entegrasyonunda tasarım süreci paradigması açısından temellendirme problemleri gündeme gelmektedir. Bu çalışma kapsamında mimarın rolü, mimari süreçlerin tanımı, kapsamı ve teknolojik gelişmeler çerçevesinde tasarım aktivitesinin nasıl geliştiği, mimari elemanların kapsamının somut yapı elemanlarından ziyade yapı elemanlarının ilişkisine evrilerek yeni bir mimari tasarım girdisi olarak bilginin kullanımı incelenmektedir. Bütün bu gözlem sonucunda oluşturulan zeminde tek ailelik konut tipolojisine yönelik erken tasarım aşamasını desteklemek üzere bir mimari tasarım modeli önerilmektetir. Bu tez kapsamında önerilen modelin ilk aşaması olarak seçilen tipolojinin örneklerinin araştırılması adımı yapay zeka destekli algoritmalar kullanılarak gerçekleştirilmektedir. Güncel çalışmalar incelenerek yapay zeka teknolojilerinin bugüne kadar yapılan çalışmalardaki potansiyelleri ve eksikleri saptanarak önerilen yeni model içinde makine öğrenimi teknolojilerinin entegrasyonu üzerine önerilerde bulunulmaktadır. Çalışmanın ilk iki bölümünde mimari tasarım ögelerinin ve mimari ilişkilerin sınıflandırılması ve tanımlanması probleminin tarihsel gelişimi ele alınarak algoritma eğitiminde mimari tanımların ve sınıflandırmanın nasıl olacağına dair yaklaşımlar adına özgün bir çerçeve çizilmekte; bu çerçeveden yararlanılarak hesaplamalı tasarım teorilerinin gelişimi ve bunun yapay zeka destekli mimari tasarım süreçlerine etkisi incelenmektedir. İlk iki bölümde ele alınan incelemeler mimari tasarım aktivitesinin pozitif bilimler kapsamında ele alınması adına yapılan metodolojik çalışmaların bir benzerinin hesaplamalı tasarımın gelişim döneminde de görüldüğünü ortaya koymaktadır. Dolayısıyla yapay zeka destekli mimarlık süreci üzerine yapılan çalışmalarda da benzer bir metot ve çerçeve arayışı ön plana çıkmaktadır. Çalışmanın üçüncü bölümünde ise yapay zekanın bir uygulama alanı olan makine öğrenimi kapsamında Derin Evrişimsel Üretken Çekişmeli Ağ (DCGAN) algoritmalarının çalışma mantığı ele alınmakta; yapay zeka ve makine öğrenimi destekli mimari tasarım süreci üzerine yapılan çalışmalarda yer alan yaklaşımların potansiyel ve eksiklerini gözlemlemek adına güncel çalışmalar üzerine bir literatür araştırması yapılmaktadır. Mimari tasarım süreçlerinin sınıflandırılması ve tanımı; hesaplamalı tasarım süreçlerinin yapay zeka destekli mimari tasarım paradigmasına olan katkısı ve makine öğrenimi algoritmaları ile yapılan çalışmaların incelenmesi üzerine son bölümde yapay zeka destekli mimari tasarım modeli önerilmektedir. Bu modelin ilk basamağı adına ön çalışma olarak nitelendirilen bir öneri geliştirilmektedir. Geliştirilen öneride tipoloji olarak tek ailelik konut tipolojisi seçilmektedir. Ön çalışmada Vitra Çağdaş Mimarlık Serisinin Konut cildinde derlenen projeler derin evrişimsel çekişmeli üretici ağ algoritması için eğitim seti olarak seçilmekte, bahsi geçen projelerin iki farklı küme halinde planları ve fotoğrafları veri çoğaltma yöntemleri ile çoğaltılarak DCGAN algoritmasında eğitim seti olarak kullanılmakta ve sonuç olarak eğitilmiş algoritmadan özgün imajlar üretilmektedir. Üretilen imajlar arasında örüntüler keşfedilerek tek ailelik konut tipolojisi tasarımı için yapay zeka destekli kurallar dizisi oluşturmaya elverişli bir veri seti üretilmesi amaçlanmaktadır. Çalışmada önerilen geniş kapsamlı tasarım modelinin ilk basamağı olarak kurgulanan bu önerinin amacı, gelecekte yapılacak makine öğrenimi destekli tek ailelik konut tipolojisi araştırmalarına yönelik hem kavramsal hem de metodolojik bir temel niteliği üstlenmektir.
Özet (Çeviri)
The development and scope of architectural design processes throughout history show parallelism with technological developments. Rising artificial intelligence technology affects the practice of architecture both in the production process and in the research areas, related to this situation the number of studies on this subject is increasing day by day. Thanks to the Generative Adversarial Networks (GAN) algorithms developed by Ian Goodfellow and his team in 2016, studies can be conducted on artificial intelligence models that can produce original results in both art and design (Goodfellow, 2016). Design processes in digital design approaches; It has been formulated with the transparent box method for many years in order to both be introduced to the computer and provide architectural representation in the digital environment. However, the semantic processes of design paradigms are still not fully defined today, as in the black box approach, and for this reason, the methods that try to be formulated one to one remain uniform and incomplete in terms of design. Along with the contentious productive networks, the semantic processes of architectural design can also be digitized; even in the future, there is a chance for artificial intelligence to move into the role of architect as an actor beyond being an assistant. In the integration of artificial intelligence technologies into architectural design processes, the formulation of non-semantic processes of architectural design and the classification of design elements and relations in this process, as well as the integration of these methods, in terms of the design process paradigm, come to the fore. In this study ; the role of architects and designers, the definition of architectural processes, their scope and how the design activity has developed with technological developments, how the scope of architectural elements has evolved from only building elements to the relationship between building elements and today as a new architectural design input 'information' is examined.On the ground created as a result of all these observations, a new contemporary architectural design model is proposed to be used in the early design phase for the single-storey house typology, and by examining the current studies, the potentials and deficiencies of artificial intelligence technologies in the studies done so far are determined and predictions and suggestions on the integration of machine learning technologies in the proposed new model are made. are found. In the first two parts of the study, the historical development of the problem of classification and definition of architectural design elements and architectural relations is discussed, and a unique framework is drawn for the approaches on how architectural definitions and classification will be in algorithm education; Using this framework, the development of computational design theories and its effects on artificial intelligence supported architectural design processes are examined. The examinations in the first two chapters reveal that the methodological studies carried out in order to deal with architectural design activity within the scope of positive sciences were also seen in the period of the rise of computational design. Therefore, the search for a similar method and framework comes to the fore in studies on the artificial intelligence-supported architectural process. In the third part of the study, the working logic of Deep Convolutional Contention Generator Network (DCGAN) algorithms is discussed within the scope of machine learning; In order to observe the potentials and shortcomings of the approaches in the studies on the architectural design process supported by artificial intelligence and machine learning, a literature search is carried out on current studies. Classification and definition of architectural design processes; On the contribution of computational design processes to the artificial intelligence supported architectural design paradigm and the examination of the studies made with machine learning algorithms, the artificial intelligence supported architectural design model is suggested in the last section. For the first step of this model, a proposal is developed, which is described as a preliminary study. In the proposed proposal, single-family dwelling typology is chosen as the typology. In the preliminary study, the projects compiled in the Housing volume of the Vitra Contemporary Architecture Series are selected as the training set for the deep convolutional contention generator network algorithm, the plans and photographs of the aforementioned projects in two different sets are reproduced with data replication methods and used as a training set in the DCGAN algorithm, and as a result, original images from the trained algorithm. is produced. By discovering patterns among the images produced, it is aimed to produce a data set suitable for creating a set of artificial intelligence-supported rules for single-family housing typology design. The aim of this proposal, which is designed as the first step of the comprehensive design model proposed in the study, is to undertake both a conceptual and methodological basis for future machine learning supported single-family housing typology research
Benzer Tezler
- Taxonomy and visualization of digital architecture knowledge: Proposal for a scientific online encyclopedia
Dijital mimarlık bilgisinin taksonomisi ve görselleştirilmesi: Bilimsel bir çevrim içi ansiklopedi önerisi
ESRANUR KARACİF
- Evolutionary design assistants for architecture
Mimarlık için evrimsel tasarım asistanları
N. ONUR SÖNMEZ
Doktora
İngilizce
2015
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ARZU ERDEM
PROF. DR. İKBAL SEVİL SARIYILDIZ
- Yüksek binalarda asansörlerin tasarımı ve değerlendirilmesi için bir uzman sistem
An Expert system for the design and evaluation of the elevators in high buildings
NURAY ÇANKAYA
- Yapay zekâ destekli karar destek sistemlerinin geliştirilmesi: Çok katmanlı ERP yazılım mimari uygulaması
Development of artificial intelligence based decision support applications: Multi-layered ERP software architecture application
EMRAH ARSLAN
Doktora
Türkçe
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Aydın ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ GÜNEŞ
- Sistemli mimari tasarım sürecinde üretken bir yapay yardımcı önerisi
Proposal for a productive artificial aid in the systematic architectural design process
BETÜL ŞEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YÜKSEL DEMİR