Updated Bibliography

The bibliography has just been updated. I quote below some recommended books that deal with the relationship between architect and engineer in architectural design. 

La pagina dedicata alla bibliografia è stata appena aggiornata. Di seguito riporto alcune letture consigliate, di nuova edizione, sul rapporto tra architetto e ingegnere nella progettazione architettonica.

Balmond C., Element, Prestel, Berlino, 2007.
Khan Y.S., Engineering Architecture: The vision of Fazlur R. Khan, Norton & Co., 2004.
Shamiyeh M., Towards an Interactive and Integrative Design Process, Gruppe f. angewandte Texte, 2006.
Saint A., Architect and Engineer: A study in sibling rivalry, Yale University Press, 2008.

New tools (1)

Evolutionary Architecture 

[…] the computer is a device with the power and speed to meet the requirements of the limits of our imaginations. We need this power to compress evolutionary time and space so that results can be achieved more realistically in our life-times. The emphasis, however, rests in the techniques, in the demonstration of the theoretical model and technical feasibility, and in the workings of the thought experiment.
Perhaps this computing without computers is the most important lesson to be learned from designing these tools. The real benefits are found in having to rethink explicitly and clearly the way in which we habitually do things. […] if an appropriate toll doesn’t exist, we design and construct one ourselves.
It could further be argued that we do not need to build these tools, but could simulate their behaviour in the computer. The point is that by externalizing and materializing the inner processes of the computer, our physical models act like any architectural model by assisting understanding and visualization. Our models are not just tools which assist with the formative process, but tools of explanation.

This passage has been extracted from the book of Frazer, An Evolutionary Architecture, Architectural Publications Association, London, 1995, (free for download at this web address: http://www.aaschool.ac.uk/publications/ea/intro.html) written after many years of experience in teaching and experimenting with students at Architectural Association in London.
The most important lesson we can infer from his words is the need of a real deep understanding of the main reason for which certain tools are used, on the basis of their potential and their operation way. For this reason, a manual creation of both hardware and software parts of a computer, as well as a manual simulation of computing processes, is helpful in this (still current) phase of learning with respect to these “new tools”.

Nuovi Strumenti (1)

Questo pezzo è tratto dal testo di Frazer, An Evolutionary Architecture, Architectural Publications Association, London, 1995, (liberamente scaricabile da questo indirizzo: http://www.aaschool.ac.uk/publications/ea/intro.html) scritto dopo l’esperienza già di parecchi anni d’insegnamento e sperimentazione con gli studenti presso l’Architectural Association di Londra.
Il maggior insegnamento che si può dedurre dalle sue parole sta nel cercare veramente di capire a fondo il motivo per il quale utilizziamo certi strumenti, sulla base delle loro potenzialità e del loro funzionamento. Per questo, creare manualmente l’hardware ed il software di un computer, oltre a simulare manualmente processi di computazione, aiuta in questa fase (ancora attuale) di apprendimento nei confronti di questi “nuovi strumenti”.

A conversation with Sasaki on the “Giornale dell’architettura”

Clicca qui per leggere l’abstract della conversazione con Mutsuro Sasaki a cura mia e di Mario Sassone, pubblicata integralmente sul Giornale dell’architettura n°57 di Dicembre 2007.

IASS: New official web site

E’ stato presentato in occasione dell’annuale Symposium, quest’anno a Venezia, il nuovo sito ufficiale dell’International Association for Shell and Spatial Structures. Riporto di seguito l’indirizzo:

http://www.iass-structures.org/

Winner of the 5th HANGAI Prize

Il 6 dicembre 2007 si è tenuta a Venezia, presso l’Hilton Molino Stucky, la premiazione della 5° edizione del premio HANGAI dedicato a giovani ricercatori under 30, nell’ambito dei gusci e delle strutture spaziali. La mia attività di ricerca, sotto la supervisione di Pierre-Alain Croset e Mario Sassone, mi ha portato all’ottimo risultato di essere stato selezionato tra i quattro vincitori del premio Hangai per il 2007. Il paper che ho presentato per la selezione si intitola: “Morphogenesis and structural optimization of shell structures with the aid of a Genetic Algorithm”.

Allego a questo post le immagini relative alla presentazione orale del lavoro alla cerimonia conclusiva dello IASS Symposium ed alla premiazione insieme agli altri vincitori, provenienti dal MIT, dall’Ecole Nationale des Ponts et Chaussées e dalla Tsinghua University (Cina), oltre ad una schematica immagine dell’algoritmo genetico al lavoro simultaneamente sulla generazione e l’ottimizzazione strutturale di una forma libera.

Premiazione

Presentazione orale

Algoritmo genetico

Clicca qui per navigare direttamente nel sito ufficiale del premio HANGAI.

Mutsuro Sasaki @ Politecnico di Torino

Martedì 6 novembre alle ore 11.00, Mutsuro Sasaki presenterà in una breve conferenza il suo lavoro presso il Salone d’Onore del Castello del Valentino. Per maggiori informazioni rimando al link della sezione eventi nel sito ufficiale del Politecnico di Torino: http://www.polito.it/php/news/index.php?idn=1737&lang=it

Locandina Sasaki

Philosophies of design: The case of modeling software

VERB Processing 

L’articolo di Manuel De Landa è ormai un po’ datato in quanto risale al 2001, e non è neanche tra i suoi articoli più noti pubblicati su Architectural Design. Per questi motivi, la mia aggressività nei confronti di questo testo potrebbe essere in parte giustificata e comunque non toglie all’autore la sua reputazione in materia, ma che mi sento comunque di non condividere.
L’articolo inizia parlando di materiali e di differenti modi di progettare per parlare poi in sostanza dei software di modellazione solida in riferimento al progetto architettonico, ai cambiamenti che essi hanno portato al suo interno, vantaggi e svantaggi, speranze future. Bene, direi che il caro Manuel si dilunga molto nei suoi sproloqui ma in pratica non dice nulla che possa essere formalmente discusso, se non le sue conclusioni. De Landa scrive del CAD tradizionale, dei suoi limiti nella creazione di forme complesse (in quanto non implementa le NURBS credo) e della grande innovazione dell’implementazione NURBS in alcuni software per poter finalmente avere una libertà espressiva enorme per gli architetti. Ho riassunto banalmente il suo scritto ma il succo è questo, e già qui potremmo dirne parecchie. E’ indiscussa la potenzialità di alcuni modellatori solidi NURBS-based nella loro capacità di gestire e manipolare qualunque tipo di superficie. Ma è altrettanto importante far notare come questo tipo di descrizione matematica della geometria si facilmente estrapolabile e riutilizzabile ad esempio per la creazione istantanea di modelli strutturali, pronti per l’analisi FEM. E’ anche molto importante considerare che la maggior innovazione dei software di modellazione viene non tanto dall’implementazione NURBS (che facilita di molto il lavoro però) ma dalla presenza di ambienti di programmazione interna che permettono di personalizzare il software. Ecco che qui veramente l’utente può fare quello che vuole, e anche con un CAD tradizionale può disegnare qualunque tipo di forma, che sia in grado di descrivere parametricamente. A tal  proposito è consigliabile riferirsi a questo poderoso testo di matematica: GRAY A., ABBENA E., SALAMON S., Modern differential Geometry of Curves and Surfaces with Mahtematica®, CRC, Boca Raton, Terza edizione, 2006 (1993). Oppure per iniziare ad un semplice software in Java liberamente scaricabile dalla rete, chiamato 3D Xplor Math.
De Landa chiude il saggio affermando l’arretratezza dell’implementazione delle tecniche evolutive all’interno di software per la progettazione architettonica (modellazione solida). Egli però auspica che in futuro tali codici diventino parte integrante di parecchi di questi programmi attualmente in commercio. Io sinceramente spero nell’esatto contrario, e sono molto contento del fatto che finora nessun algoritmo evolutivo sia parte integrante di un software di modellazione solida. Credo sia una contraddizione concettuale, in quanto questo tipo di tecniche di ottimizzazione euristiche diventa efficace nel momento in cui sono trattate come personalizzazione del software, ovvero ogni progettista ne fa uso personale quando ritiene opportuno, compilando il suo codice ad hoc per ogni evenienza. In caso contrario si ricade nella parametrizzazione becera alla Architectural Desktop e company, molto utile nella pratica professionale “strong delivery” nella quale gran parte del lavoro è ripetitivo e compilativo ma altrettanto inutile in tutti gli altri casi, soprattutto nella ricerca. Chi ha mai utilizzato una scala parametrica, o un serramento parametrico, o altre varie porcherie nella progettazione architettonica che non sia edilizia? Non è possibile. E’ scomodo. E’ inutile, ed è una forzatura. Gli algoritmi genetici ed in generale le tecniche evolutive devono essere liberamente compilate per problemi ad hoc ed utilizzate di conseguenza. Altrimenti la sequenza: esatta formulazione del problema (programma del progetto), funzione obiettivo (esito atteso) e processo evolutivo (metodo di ricerca euristico population-based) perde di significato, in quanto non può essere generalizzata e parametrizzata.

Riporto qui sotto il riferimento bibliografico al testo commentato, e prometto presto di riordinare, correggere ed ampliare la pagina dedicata alla bibliografia.

DE LANDA M., Philosophies of design: The case of modeling software, in “VERB processing”, 2001, pagg. 130-142.

Evolutionary Structural Optimization in Shell Design

Dal 26 al 28 settembre si è svolto a Zagabria in Croazia un Workshop dedicato all’analisi numerica avanzata applicata agli elementi shell. Mario Sassone ed io abbiamo partecipato presentando un paper dal titolo “Evolutionary Structural Optimization in Shell Design”. Si tratta del primissimo traguardo che ci siamo posti all’interno del mio corso di dottorato. Appena delineato il tema spedimmo l’abstrat e poi successivamente il paper focalizzando l’attenzione sullo strumento dell’algoritmo genetico per l’ottimizzazione strutturale di strutture a guscio.

Il paper descrive semplicemente il nostro approccio progettuale multidisciplinare, che tende ad coordinare e sincronizzare tre distinte fasi di un piccolo caso studio, paragonabile ad un semplice processo progettuale: descrizione geometrica NURBS, modello strutturale per l’analisi FEM, codifica binaria per l’algoritmo genetico evolutivo. Le tre fasi sopra descritte potrebbero essere paragonate alla concezione e studio della forma architettonica, alla sua definizione e verifica strutturale, ed infine alla scelta di soluzioni maggiomente rispondenti alle aspettative iniziali (al programma). In pratica, si descrive un semplice metodo di ottimizzazione population-based euristico, che bene si addice alla tradizionale pratica architettonica di sperimentazione e verifica continua di proposte progettuali fino al raggiungimento della configurazione finale ottimale, o sub-ottimale.

Per la sperimentazione si è scelto un semplice caso studio: una superficie a base quadrata definita da quattro punti di controllo, che può variare la sua forma unicamente muovendosi lungo l’asse z di tutte e quattro le sue coordinate. La forma strutturalmente ottimale è nota, e quindi diventa molto semplice il lavoro sull’efficacia e sull’efficienza dello strumento evolutivo, che è stato qui messo a punto per la prima volta.

Gli atti del congresso sono scaricabili dalla Home Page del workshop. Il nostro paper è consultabile alle pp. 247-257.

Recensione Genetic Architectures/Arquitecturas Genéticas

Genetic architectures 

Il testo Genetic Architecture/Arquitecturas Genéticas è stato pubblicato nel 2003 come risultato e stato di avanzamento lavori della ricerca del dipartimento e del Master in Architettura Genetica dell’Escola Tècnica Superior d’Arquitectura (ESARQ) di Barcellona.
La mia iniziale idea era quella di proporre all’interno di questo blog unicamente libri, articoli e riviste che fossero strettamente legati alla mia ricerca, e soprattutto che fossero validi suggerimenti per un potenziale lettore piuttosto che pubblicazioni da evitare accuratamente. Finora infatti le diverse letture che ho trovato inconcludenti ho evitato accuratamente di proporle e di discuterle. Questo libro non farà la stessa fine di altri, in quanto diversi motivi per irritarsi e ritenersi insoddisfatti di questa lettura possono essere interessanti spunti per delle riflessioni. Innanzitutto si può comprendere cosa effettivamente venga prodotto all’interno di ambienti accademici, al di fuori del loro nome accattivante, poi soprattutto si può iniziare a togliere un po’ di confusione, soprattutto nella definizione delle parole e dei temi di cui si vuole seriamente discutere.
Per farla breve, intendo riflettere su Arquitecturas Genéticas richiamando l’attenzione su poche pagine che mi hanno più di altro fermato e costretto a prendere qualche appunto. Il libro è scritto sia in inglese che in spagnolo e le pagine cui faccio riferimento seguono il testo in inglese.
Partiamo da pag. 53, dal capitolo “Science More Than Intuition”. Diciamo che qui la sintesi la fa da regina, e nonostante questa estrema capacità di comprimere i concetti la confusione e la scarsa conoscenza della materia purtroppo traspaiono ancora chiaramente. Si fa un cenno ad Holland, tra l’altro senza citarne né il nome né un testo. Intuisco a questo punto si tratti di John Holland, autore di Adaptation in Natural and Artificial Systems (1975). L’intuizione però mi crea subito uno stato d’imbarazzo proseguendo nella lettura: Ignasi Pérez Arnal, autore di questo capitolo, rende grazie ad Holland per le sue teorie (non si capisce quali) e per aver reso familiari a tutti loro questi strumenti (quali?) che permettono agli studenti di situarsi ad un livello superiore di comprensione e sviluppo del progetto architettonico (?!?). Proseguendo, si cerca di entrare nel merito, dicendo che questi strumenti permettono di manipolare e visualizzare le informazioni. Si fa riferimento ancora al mondo degli affari ed al tradizionale metodo di form-finding sviluppato in Germania (suppongo si tratti di Frei Otto, ma non c’è scritto quindi…). Bene, che significa tutto questo? Scrivere su temi così delicati, e già così difficili da trattare di per sé, non è un gioco e non si può pensare di esprimere il proprio parere senza avere una base scientifica e definire esattamente i vocaboli utilizzati ed i riferimenti citati. Questa è una pura presa in giro! Sfido l’autore a dimostrarmi il contrario.
Prima di passare al punto successivo, consiglio di fermarsi alle pp. 65-69 per guardare le immagini dei lavori prodotti durante il master. Ovviamente non sono spiegate e commentante adeguatamente. Le prendo quindi come esercizi di modellazione e visualizzazione di forme complesse, astratte, prive di contesto e rapporto con l’uomo, nelle quali non si riscontra alcun tipo di sperimentazione con tecniche evolutive per migliorare delle prestazioni, che siano strutturali, acustiche, ecc.
Passiamo quindi a pag. 75 e arriviamo al capitolo “Genetic Master Research”. Qui abbiamo il succo dell’approccio al mondo genetico… Viene spiegato dall’autore che si parte da Sullivan, dal suo testo “A System of Architectural Ornament”. Questo è utile per capire come il mondo organico e botanico siano integrati e le loro informazioni possano essere estratte (vi chiedo pietà per quel che scrivo: non sto neanche cercando di interpretare il testo, perlopiù traduco e riporto! Non ne ho responsabilità!). Credo che qui il riferimento sia ai Frattali ed alla possibilità di utilizzare semplici regole per iterarle in modo automatico e generare nuove forme più complesse di quella di partenza. Mi sembra di aver compreso però che anche il riferimento alla modellazione NURBS-based rientri in questo capitolo (diciamo semplicemente il discorso di appartenenza di una famiglia di forme allo stesso genere topologico, ma questo lo dico io, non è scritto nel testo). Le considerazioni di questo capitolo sono in conclusione estremamente banali ed anche in parte errate, in quanto prescindono dalla conoscenza matematica dell’argomento in oggetto (sempre che sia uno solo, ma data la chiarezza del libro non escluderei altre possibilità!). Il capitolo conclude spiegando come le forme concepite vengono poi immediatamente realizzate con stampanti tridimensionali a controllo numerico. E per questo nulla di nuovo, un semplice File To Factory (si chiama così cari autori, per la prossima volta!) nel quale la parametrizzazione non introduce all’interno del progetto alcun vantaggio, in quanto si producono forme astratte, e non si ottimizzano casi studio, reali o non, realmente complessi.
Arriviamo al gran finale, siamo a pag. 103, ma perché non leggersi tutto il capitolo “Digital Experience(s)” di Alfonso Pérez-Méndez, che inizia a pag. 89. Qui devo dire che non si capisce veramente nulla. Si dovrebbe spiegare in pratica il processo evolutivo adottato (nonostante venga chiamato genetico e in tantissimi altri modi, considerandoli tutti sinonimi!). Si fa riferimenti ad una pagina web, ma il link non funziona, e non sono riuscito a recuperare nulla neanche tramite google, chissà! L’unica cosa chiara è che si parla del lavoro di uno studente brillante, Christie Whitten, che ha esplorato la possibilità dei principali modellatori tridimensionali basati sulle NURBS di generare superfici.
Per concludere, chiederei per favore, a chiunque cerchi di apportare un contributo a tali tematiche, di cercare di essere chiari e di spiegare sempre i termini utilizzati. A volte questo basta a capire di più, e soprattutto a rendere noto all’autore se esso stesso ha capito. Per secondo, bisogna sempre citare i riferimenti in modo completo e descrivere le immagini in maniera altrettanto minuziosa e articolata. Sono stufo di navigare su internet e di leggere libri nei quali chiunque produca degli screenshot di geometrie astratte e complesse si permette di dare un parere su questi temi, genericamente indicati come Architettura non-standard, architettura digitale o altro. Così facendo non si arriva da nessuna parte. Tantomeno leggendo Sullivan, Deleuze, o anche Hilbert come fa Bernard Cache ma senza cavarne nulla. I riferimenti sono importanti, da quelli storici e filosofici a quelli matematici e di computazione, ma non si può semplicemente citarli singolarmente e da lì costruire fumo.
Sarebbe più opportuno che bei lavori di modellazione solida e un minimo di ricerca frattale vengano nominati correttamente, invece di adottare titoli ambiziosi ma privi di contenuti.

Riporto qui sotto il riferimento bibliografico al testo commentato, e prometto presto di riordinare, correggere ed ampliare la pagina dedicata alla bibliografia.

ESTÉVEZ A. T., PUIGARNAU A., PÉREZ ARNAL I., Genetic Architectures / Arquitecturas genéticas, Lumen Books, SITES Books, Santa Fe, 2003.
[PoliTO - Biblioteca Centrale di Architettura 72.01 GEN]

PROG cambia sottotitolo

Prog cambia sottotitolo. Il diario sull’architettura non-standard diventa selettivo e si propone come “Engineering Architecture: Gli algoritmi genetici (GA) nel progetto di architettura”. Finora gli articoli hanno dato spazio a recensioni di letture o a dibattiti su temi che nascono da saggi o articoli sull’architettura non-standard. Parallelamente a questi saltuari momenti di scrittura ho lavorato praticamente sullo sviluppo di un algoritmo genetico da utilizzare come strumento di supporto alla progettazione architettonica, e più nello specifico, per l’ottimizzazione strutturale. Insieme, la lettura e lo studio con la sperimentazione mi hanno portato alla prima considerazione importante sulla mia tesi: non mi interessa classificare un’architettura come non-standard in quanto questa denominazione è strettamente legata agli esiti della produzione architettonica, alle considerazioni sulla forma e sulla composizione di queste opere, prototipi, ecc…
La mia ricerca pone invece l’accento sulle tecnologie e sul ruolo dell’architetto, cerca nell’algoritmo genetico uno strumento che trova spazio nella progettazione architettonica ad esempio per l’ottimizzazione strutturale, ma anche per quella acustica, per lo studio della luce, della distribuzione, ecc… Gli strumenti classici della  progettazione architettonica (il disegno e il modello) sono estremamente consolidati nella pratica di ogni architetto e su tali mezzi si è riflettuto e dibattuto in abbondanza. Per tutti gli strumenti informatici si è soliti invece utilizzare una classificazione a parte che solitamente va sotto il nome di “digitale” o “virtuale”. Devo constatare che non ha molto senso e non è nemmeno di molto aiuto adottare questa classificazione. Il software CAD sostituisce nel bidimensionale il disegno tradizionale, nel tridimensionale il modello. In entrambi i casi nulla di nuovo nei confronti della progettazione architettonica. L’alternanza tra disegno a mano e al CAD, e tra modellazione con cartone e legno e modellazione virtuale, è una normale pratica per gli architetti che progettano oggigiorno.
Con le tecniche evolutive il computer dev’essere visto sotto un’altra veste. Se si è in grado di capire la reale potenzialità di un computer lo si può sfruttare per ciò che effettivamente è capace di fare e per ciò che può aggiungere (e non sostituire) rispetto ai nostri normali e usuali strumenti di lavoro. Mi trovo costretto qui a citare John Frazer, che per primo ha colto le vere potenzialità dei computer e le ha sfruttate per la progettazione architettonica. Nel suo testo “An evolutionary architecture” egli ripropone la sua ricerca trentennale nel campo delle tecniche evolutive e riesce semplicemente a chiarire quale sia il miglior modo di utilizzare un computer. Per capirlo Frazer propone di pensare a doversi costruire il computer da soli, dall’hardware fino al software. In questo modo, ognuno avrà messo insieme uno strumento nuovo e originale adatto a risolvere un problema specifico. Nel piccolo è un approccio che adottiamo anche col disegno o nei modelli: la scelta dei supporti e delle tecniche, dei materiali e degli strumenti di taglio, ecc… per meglio rispondere alle esigenze del caso. Sollevandosi quindi dall’incarico di costruire l’hardware, ma pensando seriamente alla possibilità di scrivere il software, è possibile crearsi personalmente uno strumento adatto a risolvere il problema specifico, caso per caso. Si tratta di uno strumento potente, che si può sintetizzare nei seguenti punti di forza:
- richiede al progettista una chiarezza estrema nei confronti del problema che sta affrontando: il programma progettuale, i vincoli e le necessità del caso devono essere ragionate e valutate con precisione assoluta;
- l’algoritmo genetico è in grado di lavorare in modo euristico, cioè per tentativi selettivi, simulando il comportamento dell’architetto nell’atto di progettare: esplorazione di un certo range di possibilità, selezione, ulteriori prove e studi, selezione, e via così per una serie sufficiente di iterazioni. Il computer non ha difficoltà a proporre al progettista in un istante quello che manualmente scoprirebbe in un tempo elevatissimo, il computer può farti guardare ‘avanti’, ecco quindi che non abbiamo più un semplice ‘visualizzare’, un po’ facile per un pc, ma uno sfruttare la sua instancabile la potenza di calcolo (dato che si tratta di una tecnica evolutiva è sufficiente paragonare i tempi dell’evoluzione degli esseri viventi sulla terra, cioè milioni di anni, con quelli delle simulazioni al computer per capire quanto possa essere efficiente ed utile guardare ‘avanti’ senza dover aspettare che ciò accada da solo);
- l’algoritmo genetico è applicabile ad un range infinito di problematiche.
Questa breve riflessione sugli algoritmi genetici è più che altro utile per capire le ragioni di un cambiamento così drastico del titolo del blog. La riflessione sul computer come strumento e sulle tecniche evolutive verrà ancora ampliata con le opportune e necessarie citazioni. Mi riterrò  libero in questo blog di proporre comunque articoli di ogni genere, che spaziano dalla recensione di mie letture, a progetti, a siti, al dibattito vero e proprio sugli algoritmi genetici in architettura. A presto aggiornerò tutta la pagina della bibliografia, proponendo una nuova lista di testi, riviste e articoli opportunamente classificati e commentati.