06. Építészet és digitális elmélet// Pixelektől a pillérekig és tovább

A techno-social korszak nem kizárólag a személyes kapcsolattartási szoksásokat írta át, hanem a tervezés menetét is. A Graphisoft a BIM-mel és az Archicad csapatmunkával csatlakozott a digitális technológiához és szociális kapcsolódási lehetőségekhez, amit az internet hozott magával. Arról, hogy hogyan reagál a Graphisoft a Big Data és Supercomputing korszakára Reicher Péter ország igazgatót kérdeztük.

Bognár Melinda: A mesterséges intelligencia lehetőségei az építészetben sokakat érdeklő terület. S mivel a Graphisoft hatalmas változást hozott az építészeti tervezésbe az Archicaddel, mint szoftverrel, valamint a BIM-mel, mint tervezési szemlélettel, itt keressük a választ az MI tervezés beli szerepére is. Mi volt a digitalizáció azon aspektusa, amit a Graphisoft 40 éve felismert, s mi az, amit a mai Big Data világa lehetővé tesz?
#víziók

Reicher Péter: A hazai építészek közül sokan ismerik az 1982-es alapításunk történetét, amikor a Graphisoft Archicad szoftverét Paks1 tervezése során alkalmazták először sikerrel. Azóta itthon és a globális piacon is iparági vezető épületinformációs modellező szoftver megoldássá vált az Archicad az építészet és a tervezés területén. Már Paks 1 tervezésekor is kiderült, hogy a digitalizálás jelentősen meggyorsítja a projekt elkészülését, és egyúttal csökkenteti a költségeket. A következő nagy technológiai ugrás a felhő alapú adattárolás és az IFC modellek integrálása volt a szakágak számára, amely segíti az építőipari folyamatok koherens együttműködését.

De még jócskán van tere a digitális fejlesztéseknek, például ilyen kihívás az eltérő adatformátumok közötti átjárhatóság, vagy a pontfelhős felmérések modellé konvertálása, amely szintén hatalmas változást hozhat az építőiparban. De most még nincs olyan szoftvereszköz, amely a pontfelhőt megfelelő módon modellé tudná átalakítani, de keressük a megoldásokat.

A Graphisoft folyamatosan együttműködik renderelő motor és AI megoldás-szállítócégekkel. Az idén megjelent ArchiCAD27-ben pedig már a Stable Diffusion terméke kísérleti fázisban segíti a látványtervezést, de tudjuk, hogy komoly igény van az ún. „favágó, adminisztratív munka" kiváltására is. Tehát a tervek műszaki feldolgozása, konszignálás megkönnyítése, kótázás automatizálása is egy aktuális fejlesztési terület. A megoldáshoz arra van szükség, hogy a szoftver pontosan tudja kezelni a műszaki dokumentációt, tartalmazza a helyi szabályozási követelményeket, amelyek természetesen világszerte, országonként is eltérőek lehetnek. A Graphisoftnál a nemzetközi jelenlétünk miatt az előbb említett eltérő jogi és műszaki körülményeket is alkalmaznunk kell tudni a termékfejlesztéseknél.

BM: A digitális fordulat első korszaka tehát főként a tervek feldolgozására és kommunikációjára gyakorolt hatást. A CAD (Computer Aided Design – Számítógép Által Segített Tervezés) is a számítógép által segített tervezés nevet viseli, kiemelve azt, hogy a tervezés nem a számítógép által történik. Elképzelhető, hogy a későbbiekben teljesen Computer Generated Design-ok (Számítógép által Generált Tervek) jöjjenek létre?
#címkézés

RP: Nagyon hosszú út vezethet odáig, hogy a gép magától tudjon tervezni, aminek például egyik fontos aspektusa az előbb említett szabályozások digitalizációja. Jelenleg a klasszifikáció egy kiemelt prioritású kérdés, ami az új magyar BIM törvényben is szerepel, miszerint falat falból kell modellezni, függönyfalat függönyfalból, és nem pillérből vagy más elemekből. Ez megkönnyíti az építőipar átláthatóságát, átjárhatóságát, hogy minden résztvevő ugyanazokat az elemeket alkalmazza ugyanazokban a szerepkörökben. Ezáltal például már létrejön egy olyan „kategorizálás", amit a mesterséges intelligencia később fel tud használni, akkor, amikor a tanulási adathalmazt kell feldolgoznia.

BM: Az Archicad lehetővé teszi a 3D modellezést főként ipari előregyártásban megjelenő elemkészletből. Majd a képernyő 2D-s vetületeket ábrázoló pixelei alapján valósulnak meg a valós épületelemek. Mi indokolja, a metszetek és alaprajzok használatát ebben a folyamatban? Elképzelhető, hogy a virtuális 3D és a valós 3D között közvetlen kapcsolat jöjjön létre például robotok által?
#robotizált gyártás

RP: A virtuális modellek robotok általi megvalósítása működik az autóiparban, vagy olyan termékek előállításánál, ahol a termék egy csarnokban vagy gyárban előállítható, és onnan elszállítható. Az építőipar léptéke más, mint az autóiparé. Építészetben a robotizáció jelenleg zsákutca. Az autóipari hasonlatot folytatva, az autók szériagyártásban készülnek, lehet eltérő a színe valaminek, de alapvető alkotóelemei azonosak. Ezzel szemben minden épület egyedi, minden helyszín más. Nem lehet egy gyárban felépíteni egy házat, majd a helyszínre szállítani. Legalábbis nem akármilyen léptékben. Az építőipar és az autóipar termelési lánca (production chain) eltér.

Másik példát nézve, nem a tervezés, de az üzemeltetés során a virtuális és valós 3D közötti kapcsolatot a Digital Twin biztosítja. Az épület működésének szenzoros követése teszi lehetővé, hogy pontosan ki lehessen szűrni egy meghibásodást, és célzott javítást lehessen alkalmazni az adott területen. Ám fontos megjegyezni, hogy ez is még kísérleti fázisban tart. Az üzemeltetők ilyen szintű bekapcsolása az építési folyamatba éppen csak elkezdődött. 

BM: A CGI (Computer Generated Imagery) már kiváló minőségű, a gépi renderek pedig fotórealisztikusak. Ám ahhoz, hogy egy elképzelést reprezentálni tudjunk a befogadó számára, sokáig meg kellett modellezni a víziót, s azt élethű ábrázolássá alakítani. Ám az Archicad új AI visualizer tool-ja túlmutat ezen a módszeren. Hogyan működik pontosan az új eszköz?
#AIvisualizer

RP: Az AI visualizer lehetővé teszi, hogy textúrázás nélkül készüljenek látványok. A tervező elkészíti a tömegvázlatot az Achicadben, majd megad egy stílust vagy hangulatot, hogy milyen képet szeretne látni a vázlatról, s ezt a szoftveregy percen belül elkészíti. Például meg lehet adni, hogy romantikus, napfényes, téli hangulatú látvány készüljön, vagy akár az, hogy minimalista, vagy polgári jóizlés szerinti tereket szeretnénk látni.

Az eredmény pedig egy 20MB nagyságú zip file, amely kicsomagolását követően a tervező és megbízó elé tárul a fotorealisztikus látvány néhány perc leforgása alatt akár egy kávézóban.

Itt, ami előfordulhat ma még hogy az AI hallucinál, tehát készíthet olyan látványképet, amely szürreális, valóságtól elrugaszkodott, s ekképpen nehéz vagy lehetetlen lenne kivitelezni. Például létrejöhetnek olyan látványok, amelyeken az üvegfelület pikkelyes, vagy puha anyagszerű textúrák jelennek meg falfelületeken. Ezeken precízebb parancsok megadásával lehet pontosítani.

BM: Hogyan kell elképzelni az átjárhatóságot egy természetes nyelvi bemenet, egy prompt, egy parancs és egy vizuális output között? A modellezésen alapuló tervezésnél, minden egyes elemnek, oszlopnak, vagy ablaknak, van egy konkrét programozási nyelven leírt megfelelője, ami a felhasználó számára vizuálisan jelenik meg a képernyőn. Ehhez képest mi történik, ha egy szöveggel leírt ötlet a bemenet? Az hogyan tud képi megjelenéssé transzformálódni?
#információtranszformáció

RP: Az ArchiCAD-be integrált AI visualizer esetén a látványtervezésnél ezt a Stable Diffusion mesterséges intelligencia modell alkalmazása teszi lehetővé, ami egy text-to-image, tehát szövegről képre fordító diffúziós modell. Képes fotórealisztikus képeket generálni szöveges bemenet alapján. Tehát fontos, hogy nem előre meghatározott opciók közül lehet választani, hanem szabad természetes nyelven íródott kifejezések jelentik a bevitelt magyar nyelven.

BM: Hogyan látja a programozási nyelvek, természetes nyelv és a vizuális megjelenés viszonyát?
#nyelvitranszformáció

RP: Az AI lehetőségét legelőször az Archicad szoftverfejlesztése során hasznosítottuk, annak érdekében, hogy a programozás még hatékonyabb legyen, de erről többet nem beszélhetek. 

A természetes nyelv és a vizuális megjelenés között azonban olyan AI kutatást végzünk, ezen a területen éppen a Budapesti Műszaki Egyetemmel karöltve, amiben azt keressük, hogy ne csak egérkattintással legyünk képesek az Archicad-el kommunikálni, és a tervezést végrehajtani, hanem szóval, hanggal, gesztikulációval, arcunk mimikájával is esetleg hogyan tudnánk jelezni a gépnek, hogy elégedettek vagyunk-e az adott tervállapottal, vagy sem. De ez a fajta kiterjesztett számítógép-tervező közötti kommunikáció még kutatási fázisban van.

BM: Átfogóan szemlélve a digitális fordulatot és a számítástechnika fejlődését, mi a szoftverek szerepe az építészeti tervezésben? Milyen területeken lehet számítani a számítógép segítségére? Valamint a digitalizáció milyen irányba mozdíthatja el az építészeti tervezést?

RP: Egyrészről az építőipar a harmadik legkonzervatívabb iparág, egyedül a mezőgazdaság és a vadászat van jobban lemaradva digitalizáció terén. Magyarán, jelenleg a hazai építőipari piac tervezői abszolút egyedi léptékű, jelrendszerű, adattartalmú, felépítésű, elnevezésű terveket gyártanak. A nemzetközi tapasztalatokat figyelembe véve 6-10 év szükséges ahhoz, hogy a magyar építőipar összes tervezője elsajátítsa az építmények digitális adatbázisának, benne a 3D-s modellnek, az EU BIM szabvány, illetve a magyar BIM előírás szerinti előállítását. Ha a tervek egységes struktúrában készülnek majd mindenki által - magas és mélyépítésben egyaránt-, akkor lesznek összehasonlíthatók, elemezhetők a beruházások műszaki és költségvetési adatai térben és időben.  Ekkor gyorsulhat fel az együttműködés a teljes építőipari értékláncban, előidézve a tervek minőségének drasztikus javulását, a kivitelezés során a szükséges építőanyagmennyiség 0,4%-os pontosságú kinyerését, valamint ennek következtében a kivitelezési és üzemeltetési költségek 20-35%-kal csökkenhetnek. Pont ezekért a valós eredményekért fognak bele a nagyberuházók, így az államok is, az építőipar digitalizációjába. 

Az oktatásnak pedig élen kell járni a BIM- vagyis a műszaki együttműködés-szemléletű oktatással, jelenleg ugyanis digitális képességeket fejlesztő kurzusok nem szerepelnek integrált módon az építészképzésekben. 

Egy jól összehangolt építési folyamatban a szoftverek teszik lehetővé az adatvesztés elkerülését, a műszaki és energetikai szimulációt és a sok építőipari szereplő által kialakított optimális tervverzió létrehozását. Például a kórházak tervezésénél, amelyek a legösszetettebb épület típusok, külföldön a dRofus az AECO (architecture, engineering, construction, operations) iparág vezető tervezési és adatkezelési szoftverét használja minden tervezőteam. Nálunk a Dél-Budai kórház tervezésének esetleges újra indításánál lesz célszerű ehhez a BIM eszközhöz folyamodni annak érdekében, hogy a mi majdani kórházunk szolgáltatásának versenyképessége ne a magas üzemeltetési költségeken ússzon el az európai biztosítótársaságoknál.

Másrészről a látványtervezésnek, vizuális reprezentációnak továbbra is meghatározó szerep jut a tervezésben egyszerűen a megbízói igények miatt. Míg egy mérnök kolléga, vagy egy szakmai befogadóközönség tudja értelmezni a tervet egy műszaki rajz vagy skicc alapján, addig a megbízó számára fontos, hogy minél előbb látványtervet, fotó realisztikus ábrázolást láthasson a tervről. Ezért is integrálta a Graphisoft az Archicad-be az AI visualizer tool-t, hogy ezt a folyamatot minél inkább elősegíthesse.

Úgy néz ki, hogy elmondható, hogy az AI alapú fejlődési irány, egyensúlyban van a hardveres lehetőségekkel. Korábban, mondjuk a pontfelhők kapcsán előfordult, hogy a számítógép nem bírta kezelni a pontfelhő adatmennyiségét, de jelenleg a vizualizációval nincsen ilyen probléma, a grafikuskártyák és a számítógép memóriája jól tudja kezelni a háttérben futó számításokat.

+1: Létezik Archicad stílus, csak úgy, mint szecesszió vagy barokk? 
#stílus

RP: Természetesen az Archicad szoftver nem limitálja a tervezői kreativitást ilyen szinten, egy megvalósult épületről nem lehet megmondani, hogy Archicad-et használtak-e a tervezése során, csak reményeink szerint a tervezők élik meg az Archicad élményt munkájuk során. Tréfásan talán azt mondanám, hogy bízunk abban, hogy a munka befejezésekor a mi megoldásainkkal dolgozó tervezők homloka kisimult, és nem ráncokkal teli.

Az építészfórum digitalizációval és mesterséges intelligenciával foglalkozó tematikus cikksorozatának célja a szakmai közönség megismertetése a mesterséges intelligencia gyökereivel, és lehetséges alkalmazási területeivel. A sorozat egyik fontos eleme, a szakma párbeszédre hívása, és gyakorló építészek, építőipari szereplők, szoftverfejlesztők valamint a mesterséges intelligenciával foglalkozó szakemberek álláspontjainak megismerése. A sorozat következő cikkjeiben a technológiai fejlődésének építészeti vonatkozásai kerülnek fókuszba. 

Bognár Melinda

A cikk az Építészet és digitális elmélet  című sorozatunk része. A sorozat további részei itt érhetőek el. A cikksorozat támogatója az NKA. Sorozatszerkesztő: Bognár Melinda