DİGİTAL ORTAMDA MİMARİ TASARIM KAPSAM VE OLANAKLARI

Gözde KARTOĞLU*

Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Mimarlık Anabilim Dalı, Yıldız-İSTANBUL

ÖZETYakın bir geçmişe kadar geleneksel tasarım yöntemleri çerçevesinde temsil ve sunum aracı olarak kullanılan bilgisayar teknolojileri, günümüzde tasarımın yaratıcı süreçlerini yönlendirici ve destekleyici bir rol üstlenmekle birlikte; yapım üretim modellerini dijital ortamla doğrudan ilişkilendirmiş, tasarım ve üretim akışında yeni yöntemler geliştirilmesine olanak tanımıştır. Yaklaşık olarak 1960’lı yıllardan bu yana kullanılan çizim ve modelleme programlarının çalışma prensiplerinin tasarımcılar tarafından kullanılmaya başlanması ile programların sınırlayıcı özelliklerinin ortadan kalkması tasarım için daha olanaklı bir dijital ortam sağlamıştır. Tasarımcılar bu çalışma mantığında tasarım adımlarını daha algoritmik bir düzende tanımlama ihtiyacı hissetmiş, bu da tasarımın yöntemleşmesi gibi olanaklara yol açmıştır. Yapılan çalışmanın amacı CAD (Computer Aided Design) tekniklerinin ana başlıklarını ilişkisel/hesaplamalı tasarım bağlamında incelemek, dijital ortam prensiplerinin tasarımda yeni süreçler ve yeni roller oluşturmadaki etkisini ortaya koymaktır.Anahtar Sözcükler: Digital mimarlık, ilişkisel tasarım, tasarım, süreç.

1.GİRİŞ:

Mimari tasarımda 1960’lı yıllarda kullanılmaya başlanan CAD (Computer Aided Design) teknolojileri günümüze kadar çeşitli evrimler geçirmiştir. Program yazılımcıları tarafından modelleme, animasyon veya arayüz tasarımı gibi çeşitli güncellemeler sürekli olarak geliştirilmektedir ve CAD teknolojileri günümüzde çoğunlukla, temsil ve sunum aracı olarak kullanılmaktadır.

1990’lı yıllardan sonra paket CAD programlarının diğer programlarla birlikte kullanılabilir hale gelmesi, CAD ile uyumlu çalışabilen ek programlama dillerinin kullanılmaya başlanması ile programların belli tasarım kararlarına göre çalıştırılması, böylece kişisel tasarım yöntemleri geliştirilmesinin yolu açılmıştır. Tasarımcıların bu programların ardındaki algoritmik yapı üzerinde durmaları ile “Dijital mimarlık” olarak adlandırılan yeni bir tasarım düşüncesi oluşmuştur. Dijital mimariler, stil ve estetiğin kurallarını önemsemeden, yoğun, statik ve dinamik tüm fonksiyonel etkenlere ve kavramlara cevap verebilen ve dijital olarak üretilip transformasyonlara uğrayan formların sürekli deneyimlenmeleriyle ortaya konulmuş, tamamen yeni bir mimari düşünce yolunu önceden kavramış gibi görünmektedirler [1].

Bu yeni yaklaşım tasarım metodolojisine yeni çalışma yöntemleri önermekte ve tasarımcının yeni nitelikler kazanmasını gerekli kılmaktadır. Tasarım programlarının çalışma şeklini biçimlendirmek, ek özellikler tanımlayabilmek ve dijital modellere dayanan üretim süreçlerini organize edebilmek bu niteliklerden birkaçıdır.

*Sorumlu Yazar: e-ileti: gozdekartoglu@gmail.com , tel: (507) 914 63 99

1

2.DİGİTAL MİMARLIK VE TASARIM SÜRECİ:

Tasarımcıların programlama dillerini kullanabilmek için gerekli olan algoritmik düşünce sistemlerinin gelişmesi ile, öncelikli olarak geleneksel yöntemin kavramsal tasarım aşamasındaki temeller yeni paradigmalara dönüştürmektedir. Geleneksel yöntemde problemin ortaya konma aşamasındaki zihinsel süreçler, kullanılacak programa tanımlanacak olan tasarım parametreleri haline gelir. Bu parametreler bütünü tasarım kriterleri olan, analitik modeller haline gelir ve her adım sayısal ortama tanımlandığından, tasarım sürecindeki geri beslemelerde sistemin yapılan değişikliklere eş zamanlı olarak tepki göstermesini sağlar. Tasarıma girdi olacak her türlü veri sayısal ortama aktarılırken başlangıçta tanımlanacak olan değerlere kısıtlamalar getirmek, parametreleri hedeflenen noktaya göre belirlemek gerekmektedir. Parametreler ve sayısal modeller oluşturulduğunda, çeşitli varyasyonlarda birden fazla sonuç ürün elde edilebilecektir. Bu bağlamda dijital tasarımın geleneksel yöntemden en çok farklılaştığı boyut tasarım sürecidir. Süreci tasarlamak, tasarımcının karşısına sonuç ürün elde etmekten daha önemli bir problem olarak ortaya çıkar [2].

3.DİGİTAL MİMARLIK, KAPSAM VE TASARIM YÖNTEMLERİ

Teknolojik gelişmeler ve dijital ortamın sunduğu modelleme olanakların gelişmesi ile tasarlama yöntemleri değişmiş, bilgisayar tasarım kurgusunda önemli bir rol almaya başlamıştır.

Son zamanlarda yapılan çalışmaların çoğu Öklid geometrisi dışında matematikte “NURBS” olarak adlandırılan eğrileri kullanmaktadır. NURBS yüzeyler kontrol noktaları, etki noktaları ve düğümleri sayesinde kolay kontrol edilebilir nesnelerdir. Bu nesneler tasarımın dijital üretime aktarılabilmesini sağlayan tanımlı milimetrik değerleri içerir.

Kavramsal çerçevede birkaç alt başlıkta toplanabilen, ancak birbirinden bağımsız olmayan dijital mimarlık alanlarının bütünü ilişkisel tasarım düşüncesine dayanır. Branko Kolarevic bu alt başlıkları şöyle sıralar;

• Topolojik mimarlık• İzomorfik Mimarlık• Animasyon Mimarlığı • Evrimsel Tasarım• Parametrik Tasarım• Performans Tabanlı Sistemler

3.1. Topolojik MimarlıkYunanca’da yüzey anlamına gelen ‘topos’ ve bilim anlamındaki ‘logos’ kelimelerinden türetilen topoloji, modern matematiğin incelediği alanlardan biridir.

Topoloji şekillerin yalnızca biçimsel özellikleriyle değil; kesilip, yırtılmadan yapılan deformasyonlar sonrasında değişmeden kalan özellikleriyle ilgilenir. Bir torusun (simit biçimli form) kahve fincanına dönüşmesi gibi bir topolojik dönüşüm ile birbirine dönüşebilen nesneler topolojik olarak eş değer yani homeomorfik nesnelerdir [3].

Mimaride topolojik yaklaşım ya da De-formation, Dekonstrüktivizm’in izlerini taşıyan,çağdaş bilgisayar animasyon tekniklerine dayanan ve mimari forma esneklik, plastiklik veren mimari akım olarak adlandırılmaktadır. Formun dinamik türevlerinin bilgisayar teknolojilerine bağlı olarak çoğaltılması mimaride topolojik yaklaşımın ana etkinliğidir [4].

Şekil 3.1.1 Topolojik dönüşüm düzenleri [5]

3

Şekil 3.1.2 Casa Saldarini, Vittorio Giorgini, 1962 [6]

3.2. İzomorfik Yüzeyler / Blob Mimarlığıİzomorfizm matematikte eş biçimli olma durumu olarak tanımlanır. İngilizcede “Blob” kelimesi ise kabarcık, damlacık anlamındadır. “Blob” veya “metaball” olarak da adlandırılan izomorfik yüzeyler kütlesel iç kuvvetler ve kütlesel çekim ile biçim değiştirerek birbiri ile etkileşime geçer. Film animasyon yazılımlarında bulunan Binary Large Objects (İkili büyük ölçekli nesneler) özelliğinin kısaltması olarak ortaya çıkan ‘blob’ veya ‘metaball’ terimleri iç içe geçmiş küresel formları ifade etmektedir. İzomorfik mimarlık da bu objelerin akışkan bir biçimde birbirine nüfuz edip, biçim değiştirerek yeni varyasyonlar üretmesi konularını kapsamaktadır [1].

Metaball ve blob’lar ilk olarak Greg Lynn tarafından 1995’te kullanılmıştır. Bu yıllardan sonra cam ve çelik kullanımı ile kültür-bilim merkezleri gibi yapılarda çok tercih edilen bir tasarım anlayışı haline gelmiştir.

Blob (Damlacık-Kabarcık) Mimarlığı olarak da adlandırılan bu yaklaşım, dik açılı ve katı modellerin yerine esneyebilen organik formların birleşiminden her zaman yeni çeşitlemelerin oluşabileceği dinamik bir sistemdir.

Şekil 3.2.1 BMW Pavilion Bubble, Bernhard Franken, 1999 [7]

Şekil 3.2.2 Kunsthaus Graz, Peter Cook-Colin Fournier, 2003 [8]

3.3. Animasyon MimarlığıAnimasyon genel anlamda hareketli görüntü oluşturma tekniğidir; el çizimleri, fotoğraf teknikleri, bilgisayar ortamında iki boyutlu imajlar, üç boyutlu dijital modeller ya da fiziksel modeller kullanılarak görüntüler tek tek oluşturulur. Ayrı ayrı oluşturulan bu kareler saniyede minimum16 kare hızla gösterildiğinde göz bunu hareketli görüntü olarak algılar [9].

Bu teknik tasarımda genellikle tasarımın gelişim sürecini göstermek ve belli bir zaman

5

diliminde bir çok niteliği tanımlamak amacıyla yapılan bir sunum biçimi olarak kullanılmaktadır. Ancak yakın geçmişte itibaren Greg Lynn’in öncelikle etkili olduğu çalışmalar ile bir sunum tekniği olmaktan çıkarak, bir tasarım yöntemi haline gelmiştir.

Lynn’e göre mimari biçim sadece kendi iç ilişkileriyle biçimlendirilemez, bulunduğu çevrenin ve sosyo-ekonomik bağlamın dinamiklerine cevap vermelidir. Bu yaklaşımda bağlama duyarlı bir soyut mekâna dönüşür; rüzgar, güneş etkileri, yaya ve taşıt akışları, vistalar gibi çevresel faktörler sanal çevrede şiddeti artıp azalan güçler olarak kurgulanır. Bu güç alanları hareketi oluşturur ve objenin biçimi zaman içinde bu güçlerin etkisiyle dönüşüme uğrar. İstenilen performansın sağlandığı karede sistem dondurulabilir ve sonuç biçimin altyapısı hazırlanmış olur [10].

Şekil 3.3.1 Port Authority Bus Terminal, Greg Lynn, [11]

3.4. Parametrik TasarımParametre, cebirsel matematikte bir denklemdeki değişken nicelikleri ifade eder. Bilgisayar biliminde parametre, bir dizi komutun, sisteme girilen çeşitli veriler üzerinde işlem yapmasıyla ilgili bir terimdir [12].

Parametrik tasarımda, tasarımı oluşturacak veriler parametreler olarak tanımlanır ve bu parametreler arasındaki ilişkiler belirlenir. Örneğin; basit bir kolon için temel parametreler kolonun yüksekliği, alt ve üst yüzey alanlarıdır. Bu değerler arasında yükseklik arttıkça kolonun incelmesini, kalınlaşmasını sağlayacak bir ilişki tanımlanabilir. Tasarım verilerinin parametreler halinde tanımlanması ve ilişkilerin gösterilmesiyle analitik bir model oluşturulur. Tasarım sürecinde parametreler değiştirilerek olasılıklar incelenebilir. Tasarımcı parametrelerin belirlenmesi ve ilişkilerin kurulması sürecinde karar verirken tasarımın hedeflerini düşünerek, geriye dönük adımlarda sistemi yavaşlatmayacak değişiklere izin verecek modeller oluşturmalıdır. Bu bağlamda sonuç ürün üzerinde durulması asıl gereklilik olmaktan çıkar.

Parametrik tasarım diğer sayısal tabanlı tasarımların da ana ilkesini oluşturmaktadır. Parametrik modelleme için Script yazım dilleri, Generative Components, Paracloud, Grasshoper gibi özel programlar kullanılmaktadır.

Şekil 3.4.1 Farklı parametrelerle yapılmış çalışma maketi [13]

Şekil 3.5.2 Jack and the proto beanstalk, A.Derinboğaz ,

F.De Smetd, K.Kaptan, S.Küçüktuna [14]

3.5. Evrimsel Tasarım Evrimsel tasarım yöntemi mimarlıkta doğadaki evrimsel süreci örnekler. Algoritmik sistemde çalışan kurallar tasarımı üretken bir sistem içinde oluşturacaktır. Bu algoritmalar tasarım programlarında script kullanımı ya da geliştirilen ek programlar ile yazılır. Frazer’a göre “Mimari konseptler bir dizi üretim kuralı olarak tanımlanır, bu konseptlerin evrimi, gelişimi sayısal olarak şifrelenebilir. Bir dizi üretim kuralı, çok sayıda prototip biçim türetebilir. Bu ürünler benzeşik bir çevredeki performanslarına göre değerlendirilir. Sonuç genellikle beklenmediktir.” [10]

Evrimsel tasarım alt başlıklarından biri olarak tanımlanan genetik algoritmalar doğada canlıların oluşumundaki genetik süreçlerin mimarideki sayısal tasarım ortamına aktarılması ile oluşur. Bu algoritmaların oluşturduğu yapay organizmalar tıpkı doğal seleksiyondaki gibi elenerek istenen kriterlere uygun olanın seçilmesini sağlar.

Mimarlığın genetik bilimi ile ilişkisine değinmek gerekirse bu ilişki 1960’lı yıllara dayanmaktadır. Bu ilişkinin ilk örneklerinden biri DNA modelinin açıklanmasından sonra metabolist akımın ilk projelerinden olan 1961 tarihli DNA zincirini biçimindeki strüktürü ile Kisho Kurokawa’nın Helix Kent projesidir. Metabolist akım, şehirleri ve mimariyi büyüyüp gelişebilen,

7

kendini yenileyen sistemler olarak görmektedir. Bu akımı Genetik Mimarlık akımı izlemiş, Living Pod (Archigram, 1960), The Metamorphosis of Our Town( Peter Cook, 1972) gibi çalışmalar ilk örnekleri ortaya koymuştur. Yapı biyolojisi kavramı ortaya çıkmış, mekanların bir organizma olarak değerlendirilmesi söz konusu olmuştur. Bu sistemde oluşturulan her yapı, canlılık özellikleri taşıdığından, adaptasyon yeteneği vardır ve evrimleşebilir.

Genetik algoritmaların optimum performans elde etmek amaçlı kullanılmasının yanı sıra evrimsel mimarlık günümüzde canlılık, büyüme-gelişme, çevreyle etkileşim gibi süreçlere odaklanarak kendini organize eden sistemler oluşturmakla ilgilenmektedir.

Şekil 3.5.1 John Frazer, An Evolutionary Architecture [15]

3.6. Performans Tabanlı Sistemler Performansa dayalı tasarım teknikleri, mimari tasarım sürecinin performans analizlerine dayalı olarak geliştiği tasarım yöntemlerini kapsar. Bina performansı, binanın iklimsel, strüktürel , akustik veriler gibi teknik veriler açısından gösterdiği performansla ilgili olabildiği gibi tasarımcının mekandan beklediği çeşitli özelliklerle ilgili olabilir; örneğin yaya-trafik akışları, mekansal ilişkiler, bina programı, ekonomik parametreler gibi faktörler açısından çeşitli performans kriterleri belirlenebilir [10]. Bilgisayar ortamında performans analizleri yapmayı sağlayan çeşitli yazılımlar, simülasyon programları geliştirilmiştir. Asıl amaç optimum çözümler üreterek beklenen performansı sağlamaktır.

Performans tabanlı tasarım, yapılara eklenen kullanıcı etkileşimli mekanlar olarak da tanımlanmaktadır. Bu tasarımlar çevresel verileri binaya yerleştirilen alıcılar ile algılayarak hareket etme, ortamdaki ışık düzenini değiştirme gibi davranış gösterir.

Şekil 3.6.1 GLA Building, Foster And Partners [10]

4. SONUÇLAR:

Dijital tasarımın ana başlıklar altında incelenen bütün yöntemleri, aynı ilişkisel-işlemsel tasarım düşüncesi ile kurgulanmaktadır. Dijital tasarım bilgisayarın yalnızca bir çizim, sunum veya form bulma aracı olarak kullanılması değil; süreçlerin sayısal ortama tanımlanarak, ilişkisel düşünce sistemi ile tasarımda kontrollü bir yöntem izlenmesini önermektedir. Bu yeni yöntemin sunduğu olanakları genel bir çevrede değerlendirecek olursak;

• Yaratıcı dinamikleri somutlaştırarak zihinsel süreçlerin dışlaştırılmasına olanak tanımıştır.• Süreç ve yöntemin tartışılabilir olması bağlamında mimari eleştirinin daha objektif bir biçimde yapılabilmesini sağlamaktadır.• Tasarımın çevreden gelecek etkilere cevap verebilir kılmaktadır. Böylece form statik bir obje değil çevresel güçlerin şekillendirmesiyle oluşmaktadır.• Tasarımcı, tasarım sürecinin başından üretime doğru giderek azalan bir rol değil, tasarım ve uygulamanın her alanında kontrol ve karar verebilecek bir koordinatör haline gelmektedir.• Mimarlık ve diğer disiplinler arasındaki ilişkinin artması ile, tasarımda rol alan kişilerin ortak modeller üzerinde aynı sistemde değişiklik yapmasını sağlanmaktadır.• Bilgisayar sistemleriyle çalışan makinelerin tanıyabileceği değerler sağlayarak yapım sistemlerinin gelişmesi ve karmaşık geometrilerin üretimi kolaylaşmıştır.• Sonuç ürüne gidilmeden önceki süreçlerin analitik modellerle tanımlanması ile daha kontrollü bir tasarım süreci elde edilmektedir..• Malzeme özelliklerinin hesaplanabilirliği, tasarımların performans değerlendirmesinin mümkün olması üretime geçilmeden önce en optimize edilmiş tasarımın seçilmesine olanak tanımaktadır.

Bilgi ve teknoloji çağında tasarım ve mimarlığın hızla gelişen ve değişen dinamiklerini anlayabilmek, mimarlığın ve mimarlık mesleğinin yöneleceği yeni rotayı çizebilmek, eğitimde ve üretim sistemlerinde yeni modeller ortaya koymak açısından önemli olmaktadır.

KAYNAKLAR:

[1] Kolarevic, B., “Architecture in The Digital Age: Design and Manufacturing”, Spon Press, London, 2003, 117-120.[2] Oxman, R., “Digital Architecture as a Challenge for Design Pedagogy: Theory, Knowledge, Models and Medium”, Design Studies, Vol.29, No. 2, 99-110, 2008.[3] Hacısalihoğlu, H., “Dönüşümler ve Geometriler”, Ertem Yayıncılık, İstanbul, 1998, 328. [4] Szalapaj, P.(2001) Parametric Propagation of Form [İnternet] http://www.architectureweek.com/2001/0919/tools_1-1.html [accessed May, 2011].[5] Darling, D. Topology, Space and Time [İnternet] http://www.daviddarling.info/encyclopedia/T/topology.html [accessed May, 2011].[6] Core.profile: Vittorio Giorgini (2010) [İnternet] http://www.core.form-ula.com/2010/05/23/core-profilevittorio-giorgini/ [accessed May, 2011].[7] Franken Architekten, Bubble [İnternet] http://www.frankenarchitekten.de/index.php?pagetype=projectdetail&lang=en&cat=3&param=cat&param2=21&param3=0& [accessed May, 2011].[8] Kunsthaus Graz [İnternet] http://www.arcspace.com/architects/cook/ [accessed May, 2011].[9] Cross, N., “Design Research: A Disciplined Conversation”, Design Issues, Vol. 15, No. 2, NY, 1999, 5-10.[10] Akıpek Ö.F., İnceoğlu N., “Bilgisayar Destekli Tasarım Ve Üretim Teknolojilerinin

9

Mimarlıktaki Kullanımları”, Megaron YTÜ Mim. Fak. E-Dergisi, Vol.2, No.4, 245-247, 2007.[11] Gorczica, A. (2007) Motion As Modern Way of Expressing Architecture [İnternet]http://cgg-journal.com/2005-3/04/index.htm [accessed May, 2012][12] http://www. thefreedictionary.com[13] Güney, Z. (2007) Arkitera Workshop: Fibrous Structures [İnternet]http://v3.arkitera.com/eventfile.php?action=displayEventFile&ID=99&year=&aID=2070 [accessed May, 2012][14] Jack and the proto beanstalk [İnternet] http://www.suckerpunchdaily.com/2010/07/28/jack-and-the-proto-beanstalk/#more-9183[accessed May, 2012][15] An Evolutionary Archtiecture [İnternet]http://www.generatorx.no/20070923/book-an-evolutionary-architecture/ [accessed May, 2012]