SMART CREATURES
PROGETTAZIONE PARAMETRICA PER ARCHITETTURE SOSTENIBILI
Il libro evidenzia come l'avanzamento dei software di modellazione parametrica stia rivoluzionando l'architettura, sottolineando l'importanza di integrare la sostenibilità in queste innovazioni per evitare il rischio del formalismo fine a sé stesso. L'obiettivo è di unire la progettazione computazionale con una consapevolezza ecologica, proponendo una visione di architettura sostenibile che sfrutta il digitale e promuove la condivisione della conoscenza. Un tema molto attuale che invita a riflettere sul futuro del design e della costruzione.
GEOMETRIE GENERATIVE
La progettazione parametrica si riferisce a un metodo di progettazione architettonica che utilizza software avanzati per creare e manipolare forme geometriche complesse. Negli anni '80/'90, i primi software CAD (Computer-Aided Design) iniziarono a digitalizzare i tradizionali metodi di disegno a mano, ottimizzando e implementando i sistemi tradizionali. Prima di questa innovazione, la maggior parte degli architetti lavorava con geometrie euclidee, basate sul paradigma geometrico classico. Con l'avvento dei nuovi software, i programmatori svilupparono nuove tipologie di geometrie informatiche, dando origine a due principali famiglie di geometrie basate su teoremi matematici e geometrici.
MESH POLIGONALI
La Mesh (rete), è una collezione di vertici, spigoli e facce che definiscono forme poliedriche tridimensionali. Questa permette di descrivere una forma euclidea perfetta nello stesso modo di una forma geometricamente più complessa. In sostanza, una mesh è una superficie composta da un insieme di facce piane, quadrangolari o triangolari.
SUPERFICI NURBS
Le Nurbs (Non Uniform Rational B-Splines) sono curve geometriche, basate sulle curve di Bézier, gestite da algoritmi che hanno informazioni sui punti di controllo e sulla direzione della curvatura stessa. Ogni curva ha una definizione matematica univoca, questo comporta una enorme quantità di calcoli.
Questo ha rivoluzionato il modo di pensare e creare degli architetti, permettendo la progettazione di forme e strutture più complesse e innovative rispetto a quelle possibili con i metodi tradizionali. La generazione della forma non è più solo un problema artistico, ma diventa un problema matematico.
Si parla quindi di CODICE, una serie di algoritmi utilizzati dai computer per descrivere le forme. Tradizionalmente, lavorare con il codice era prerogativa dei programmatori, ma nuove famiglie di software hanno reso l'interfaccia così accessibile che chiunque può operare direttamente sul codice.
DREAMWEAVER
Programma di scrittura del codice HTML che offre un'interfaccia dove si può comporre la pagina web come si desidera che appaia. Il software si occupa poi di generare il codice corrispondente, pronto per essere caricato come pagina web su Internet.
GRASSHOPPER
Programma di modellazione parametrica che consente di manipolare il codice in modo visuale, collegando e spostando "pilette" che rappresentano azioni geometriche o matematiche. In questo processo, l'architetto crea il codice piuttosto che la forma finita.
"COSE" INTELLIGENTI
La rivoluzione di questi anni non riguarda solo l'avvento dei sistemi di modellazione digitale, ma affronta anche la crescente consapevolezza riguardo alla fragilità del pianeta e alle sue problematiche ambientali, come l'effetto serra, l'inquinamento e la crisi energetica. Nell'ingegneria, così come nella progettazione, si cerca di massimizzare l'efficienza e la performance, minimizzando i consumi di energia attraverso approcci che prevedano pratiche più responsabili, come l'architettura passiva e l'uso di fonti rinnovabili. L'obiettivo è affrontare la sfida della sostenibilità ambientale sviluppando progetti tecnologicamente efficienti e capaci di adattarsi in modo intelligente alle condizioni ambientali e sociali circostanti, creando un sistema organico che funzioni in modo coerente e sostenibile come un organismo vivo.
Una "cosa" intelligente è in grado di comportarsi in modo performante rispetto alle situazioni ambientali e sociali in cui si trova. L'ambiente naturale, o artificiale, offre input. Questi devono essere percepiti, elaborati, compresi e devono dare origine a degli output, che sono il comportamento finale. [...] Se si considera una architettura come un sistema di "cose" [...] il lavoro del progettista è quello di definire i singoli individui, di stabilire le relazioni tra loro, e di coordinare il tutto in modo organico come se si trattasse di un unico organismo [...] dotato di una intelligenza adattiva [...].
PROCESSI GENERATIVI
La genetica e la progettazione architettonica parametrica condividono un approccio simile nel manipolare e generare forme attraverso codici. Mentre la genetica studia il DNA per definire il genotipo e il fenotipo degli organismi viventi, la progettazione parametrica consente agli architetti di non lavorare direttamente sulla forma finale (fenotipo) ma sui codici che la definiscono (genotipo). Questo approccio permette di sviluppare architetture altamente adattabili alle variabili socio-ambientali, analogamente all'adattamento delle specie biologiche all'ambiente. Attraverso l'utilizzo di software i progettisti definiscono parametri socio-ambientali come input per generare forme architettoniche specifiche. Ogni componente progettato è unico ma coerente con il sistema generativo, simile alle variazioni genetiche che avvengono in natura. Questo metodo enfatizza il processo di progettazione piuttosto che la configurazione finale, consentendo una continua evoluzione e adattamento dei risultati progettuali.
POPOLAZIONI DIGITALI
Guardando all'approccio della modellazione parametrica nel design architettonico, "spalmare componenti" e "popolare superfici" - espressioni tipiche di software come Grasshopper - si riferiscono alla pratica di dividere una superficie principale in sotto-elementi più piccoli e assegnare a ciascuno di questi sotto-elementi specifici componenti tridimensionali. Questo processo consente al progettista di lavorare in modo dettagliato e flessibile, manipolando sia la superficie principale che i singoli componenti per ottenere risultati variabili e coerenti.
Questo metodo riflette un concetto di progettazione in cui la superficie architettonica viene trattata come un ecosistema: i componenti singoli rappresentano gli individui, capaci di comportamenti attivi che si adattano dinamicamente alle condizioni ambientali e alle interazioni reciproche, e la superficie si identifica come una popolazione di individui intelligenti. L'architettura risultante non è statica ma dinamica, interagendo continuamente con le condizioni al contorno attraverso scambi di energia e dati. Questo promuove la flessibilità progettuale e la capacità di adattamento delle soluzioni architettoniche alle esigenze ambientali e funzionali, in modo analogo a quanto avviene per l'evoluzione delle specie biologiche in risposta ai cambiamenti dell'ambiente.
INTELLIGENZA INDIVIDUALE
Nel confronto tra intelligenza umana e artificiale (IA), si sottolinea come entrambe possano essere valutate in base alla loro capacità di rispondere efficacemente alle sfide ambientali e agli input ricevuti. La prima include diverse forme di intelligenza specifiche (logico-matematica, linguistica, spaziale, musicale) contrastando l'approccio del tradizionale Q.I. che misura l'intelligenza in modo unitario. La seconda riguarda la capacità delle macchine di elaborare informazioni e prendere decisioni, simili all'intelligenza umana.
Un processo che dipende dalla programmazione accurata del computer, che deve essere capace di interpretare istruzioni attraverso linguaggi macchina e applicare logiche come "if...then...else". Le macchine intelligenti, dotate di componenti elettronici, sensori e azioni meccaniche, possono quindi essere progettate per rispondere in modo autonomo a stimoli esterni. Il miglioramento delle prestazioni avviene spesso attraverso l'evoluzione tecnologica e l'aggiornamento del software, dando vita a delle vere e proprie "generazioni".
INTELLIGENZA DEL SISTEMA
Considerare una superficie architettonica come un sistema complesso composto da molteplici "individui artificiali intelligenti", paragonabili a una società artificiale, è un concetto affrontato alla luce delle scienze sociali e della psicologia sociale, che studiano le dinamiche dei gruppi umani e le relazioni interpersonali. Il comportamento individuale è il risultato dell'interazione tra personalità e ambiente (Kurt Lewin). Nel contesto umano, queste interazioni sono estremamente complesse e influenzate da numerosi fattori. Al contrario, i rapporti tra gli individui artificiali possono essere previsti e controllati in modo più preciso. I concetti chiave affrontati per esplorare queste relazioni sono:
Collaborazione, l'input di un individuo è influenzato dagli output degli altri e viceversa.
Competizione, come stimolo all'innovazione ma anche come destabilizzatore degli equilibri interni.
Organizzazione, gerarchica con ruoli definiti o anarchica più libera e dinamica ma meno prevedibile.
CREATURE ROBOTICHE
SOFTWARE (hacking)
Contrariamente al mito che un unico software possa risolvere tutti i problemi, ogni fase del progetto richiede l'uso combinato di strumenti specifici. Programmi per il disegno tecnico, la modellazione tridimensionale, il rendering, l'analisi energetica e grafica bidimensionale sono indispensabili. La complessità dei problemi, e soprattutto la complessità dei modi di risolverli, impone ai progettisti dei veri e propri cocktail di software.
"il software è il progetto"
La personalizzazione dei software, attraverso script e plugin, è cruciale per adattare gli strumenti alle necessità del progettista. Personalizzare un software implica creare script per generare nuove modalità di disegno o routine non previste originariamente, lavoro più vicino alla programmazione che al design. Questo da vita a una nuova figura professionale, l'hacker-designer, il quale, ispirato dal significato originale di "hacking" (tagliare e riorganizzare codice), trasforma i software esistenti per superare le limitazioni, liberando il proprio pensiero dai vincoli imposti.
HARDWARE (fabbing)
Le moderne tecnologie di modellazione consentano la gestione flessibile di geometrie complesse nel mondo virtuale, ma incontrino sfide nella realizzazione pratica. L'era industriale è caratterizzata dalla produzione massiva di manufatti identici, con forti implicazioni ambientali, enfatizzando uniformità ed efficienza, a differenza dell'approccio artigianale dove la qualità è misurata dall'attenzione al singolo manufatto piuttosto che alla quantità prodotta.
Le tecnologie di controllo numerico (CNC) hanno rivoluzionato la produzione introducendo precisione e complessità nelle lavorazioni, facilitando la sperimentazione e la produzione decentralizzata anche tramite i "fablab". Questo ha dato vita a nuove figure come "l'artigiano 2.0" che, dotato di tecnologie una volta riservate all'industria, riesce a combinare i vantaggi della precisione con la flessibilità e la personalizzazione. Inoltre, l'integrazione di intelligenza artificiale e di sensori nei manufatti apre prospettive innovative, consentendo la creazione di oggetti interattivi e adattivi all'ambiente.
OPEN SOURCE
Comunità come quelle dei designer parametrici, ambientalisti, hacker e fablabber, condividono idee, conoscenze e lavori in ambienti non commerciali, spesso basati su principi di apertura e collaborazione. Chris Anderson, nel libro "Free", discute degli economici sistemi basati sulla distribuzione gratuita di servizi online come Google, esaminando perché e come questi modelli funzionano ed evidenziando un'inversione dei ruoli tra prodotto e marketing, dove la diffusione ampia del prodotto diventa il motore economico.
Il concetto di software libero e open source, nato negli anni '80 al MIT, si oppone alla chiusura dei codici software per favorire la condivisione e l'adattabilità. Questo movimento, con implicazioni anche politiche, promuove l'accesso al codice sorgente per permettere a chiunque di modificare e migliorare il software, spingendo verso una cultura della condivisione della conoscenza. Spesso si utilizzano piattaforme online, blog e social network per diffondere idee e progetti, aumentando la visibilità e l'accesso alle creazioni. Questi approcci facilitano la collaborazione globale e la crescita delle comunità, valorizzando la diffusione delle idee più dell'acquisizione di profitto economico diretto. Inoltre, la grande diffusione delle creazioni liberamente condivise permette di avere un vero e proprio "pedigree" di progetti tracciabili nel tempo, sfidando il concetto tradizionale di autore unico e riconoscendo la gestazione comunitaria e distribuita dei progetti.
TORINO WORKSHOPS
Una serie di workshop collaborativi sono stati organizzati dall'autore a partire dal 2008 in collaborazione con il Politecnico di Torino. Incentrati sull'innovazione nella progettazione architettonica, gli incontri hanno coinvolto studenti e docenti provenienti da diverse parti del mondo in attività volontarie di breve durata, con l'obiettivo di promuovere metodologie innovative utilizzando software avanzati per modellazione e fabbricazione di prototipi, con un focus particolare sulla sostenibilità. La metodologia utilizzata combina modellazione parametrica per creare sistemi architettonici flessibili e complessi, prototipazione rapida per testare i modelli digitali nel mondo fisico con precisione, e l'integrazione di circuiti elettronici per conferire "intelligenza" ai prototipi.
I workshop hanno prodotto progetti significativi come il padiglione espositivo di "Prototyping the City" (2008) e la mostra "Dora Profonda" (2009), entrambi realizzati in breve tempo con l'impiego di tecnologie avanzate di fabbricazione elettronica e parametrica. Gli esperimenti successivi come "Smart Skin" (2010) e "BuildSmart2011" (2011) si sono concentrati sulla progettazione di involucri architettonici intelligenti, capaci di reagire all'ambiente e ridurre i consumi energetici. Inoltre, grande importanza è stata data alla condivisione in tempo reale dei progressi attraverso piattaforme web, al fine di facilitare il confronto e il miglioramento continuo delle idee.
VERSO UN FUTURO SMART
Sebbene i designer computazionali possano sembrare distaccati dal mondo reale, con il loro atteggiamento tecnocratico, in realtà i processi che essi utilizzano sono profondamente radicati nelle dinamiche sociali contemporanee. A valere di questo concetto, tre sono i temi centrali esaminati:
La crescente consapevolezza ecologica, la quale critica il paradigma della crescita economica infinita, sostenendo invece un approccio di "decrescita serena" che promuove la felicità individuale al di sopra del mero prodotto interno lordo. I metodi digitali di fabbricazione sono presentati come alternativa alle infrastrutture industriali massicce e inquinanti, poiché utilizzano meno risorse e energia, producendo manufatti artigianali e personalizzati.
Il rapido sviluppo delle tecnologie digitali, che sono potenti, accessibili e rapidamente evolutive. Questo ha permesso rivoluzioni sociali e politiche attraverso la diffusione globale di tecnologie, democratizzando l'accesso agli strumenti di progettazione, produzione e comunicazione.
Il paradigma della condivisione e della collaborazione, caratteristico dei processi digitali rispetto ai modelli industriali basati sulla riservatezza e sulla competizione. L'uso di licenze Creative Commons e la condivisione aperta delle conoscenze sono evidenziati come modelli per promuovere l'innovazione e l'evoluzione collaborativa.
Le "creature" tecnologiche nel contesto della sostenibilità ambientale sono spesso identificate con il termine "Smart". In questa prospettiva, "intelligente" significa non solo tecnologicamente avanzato ma anche ecologicamente consapevole. Progetti come le Smart City rappresentano un tentativo di affrontare sfide socio-economiche attraverso l'uso intelligente delle tecnologie digitali. Tuttavia, non mancano critiche e problemi associati a queste iniziative. Un esempio è la gestione dei grandi volumi di dati generati, che richiedono reti con capacità di banda sempre più ampie. Nonostante le sfide, la direzione verso la "smartness" appare come una possibile via d'uscita.
In questo libro si parla di sistemi di progettazione e fabbricazione fortemente tecnologici per fabbricare oggetti Smart, chiamati creature. Queste creature sono organismi complessi dotati di un sistema nervoso capace di monitorare in tempo reale quello che accade nel loro ambiente e di una intelligenza artificiale che li rende capaci di reagire in modo da minimizzare l'impatto ambientale, contribuendo così, attraverso la loro intelligenza individuale, a realizzare architetture più intelligenti a livello sistemico, per offrire nuove speranze sulla via di un mondo più condiviso e sostenibile.
Il volume n. 36, scritto da Cesare Griffa, fa parte della collana "The It Revolution in Architecture" diretta da Antonino Saggio. 7
La collana esplora pensieri e prospettive sull'informatica e la progettazione architettonica assistita da computer, analizzando come questo ha rivoluzionato l'architettura e l'ambiente fisico della civiltà moderna.