CC BY
18СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА INSTRUCTION А^ АRCHITECTURE
УДК 721.02
doi:10.52210/2224669X_2022_2_7
НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ЦИФРОВИЗАЦИИ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНОЙ ОТРАСЛИ НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ
Е.А. Булгакова
Аннотация. В статье рассматриваются актуальные вопросы цифровых производств в архитектурно-строительной отрасли и раскрыты особенности наиболее перспективных направлений. Автор анализирует современные средства и инновационный инструментарий проектирования, которые меняют систему проектной деятельности с помощью современных технических новаций и влияния информационного пространства на процесс разработки архитектурных объектов.
Ключевые слова: цифровизация, архитектурное проектирование, искусственный интеллект, архитектурно-строительная отрасль, виртуальная реальность, автоматизация, аддитивное производство.
SOME ASPECTS OF DIGITALIZATION
IN PRESENT-DAY ARCHITECTURE AND CONSTRUCTION
E.A. Bulgakova
Abstract. The article deals with topical issues of digital production in the architectural and construction industry and reveals the features of the most promising areas. The author analyzes modern means and innovative design tools that change the system of project management with the help of modern technical innovations and the influence of information space on the process of developing architectural objects.
Keywords: digitalization, architectural design, artificial intelligence, architectural and construction industry, virtual reality, automation, additive manufacturing.
Любое архитектурное произведение формируется тремя основными этапами: постановкой задачи, проектированием и конечным этапом, когда формируется окончательный результат проекта. Поскольку нельзя вычленить наиболее важный из них, то можно сделать вывод, что весь процесс создания архитектурного объекта состоит из последовательных этапов, связанных друг с другом.
Поскольку действия первого и третьего этапа относительно легко поддаются анализу, то процесс, проходящий на втором этапе, гораздо менее ясен. Первый этап определяется потребностями потребителя объекта, третий выполняется путем анализа и отбора созданного на первом этапе материала. Второй этап, где речь идет непосредственно о проектировании, становится многозадачным процессом, в котором проходит оформление идеи, воплощенное
МОСКОВСКИМ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ УНИВЕРСИТЕТ -МОСКОВСКИЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ
в проекте. Пока сам объект проектной деятельности не является новым типом, комплексный подход к решению архитектурной задачи под силу проектировщику.
Сейчас все чаще ставятся задачи, связанные с новой искусственной средой и появлением новых материалов, типологии, что формирует разрыв между запросом социума к архитектору и его реальными возможностями. И вот именно процесс проектирования сегодня требует перехода на новый качественный уровень, поскольку появились современные методы автоматизации проектной деятельности, которые значительно расширяют творческие возможности проектирования. В данном случае можно говорить не только о недостаточной гибкости включения современных информационных технологий в процесс, но и об отсутствии эволюции в методологии архитектурного проектирования, адекватного современным тенденциям в архитектурно-строительной отрасли
На сегодняшний день, существует аналитические данные, что к 2037 г. порядка 50 % работы, выполняемой людьми, будет выполняться роботами. Трансформации подвергнутся даже те профессии, которые традиционно связаны с университетским образованием.
По оценкам Всемирного экономического форума, в период с 2015 по 2020 гг. во всем мире потеряно 7,1 миллиона рабочих мест, поскольку искусственный интеллект, робототехника, нанотехнологии и другие социально-экономические факторы заменят потребность в людях
У архитекторов один из самых низких показателей замещения (1,8 %). Менее, чем одна пятидесятая доля труда архитекторов сегодня может быть передана машинам. Подобное положение со стилистами (2,1 %), аэрокосмическими инженерами (1,7 %), кураторами выставок (0,7 %), микробиологами (1,2 %), театральными визажистами (1 %), антропологами (0,8 %) и хореографами (0,4 %).
Что же общего у перечисленных профессий? Почему именно они так упорно сопротивляются роботизации?
Многие из них требуют высокого уровня человеческого взаимодействия и имеют низкий процент повторяющихся действий. Во всех этих профессиях значительную роль играют так называемые «мягкие навыки» (soft skills) - навыки установления эмоционального контакта, активного слушания и другие навыки глубокого общения, навыки распознавания эмоционально насыщенных образов и особенно - навыки создания таких образов. Все эти способности с большим трудом поддаются алгоритмизации, а во многих случаях вообще не позволяют использовать повторяющиеся схемы и приемы, требуя фактически непрерывной опоры на творческий, креативный способ решения текущих задач. Заметим, что в данном случае «креативными» мы называем такие способы, которые подразумевают уникальный характер решаемой задачи - в процессе живого общения и/или работы с эмоционально нагруженными образами каждая задача решается так, как будто она впервые возникла, и никаких стандартных способов ее решения не существует. Те сотрудники, которые успешно сочетают математические и межличностные умения, должны найти много полезных и прибыльных возможностей» в будущем, осваивая такие мягкие навыки, как сочувствие и сотрудничество.
Таким образом, рабочие места, связанные с когнитивными навыками, критическим мышлением и творчеством, будут менее подвержены замене роботами.
Умение критически мыслить и оценивать информацию с глобальной точки зрения будет более ценным, чем то, что сегодня выглядит как самая захватывающая карьера - программирование, интернет-реклама или другие подобные вещи.
В этом смысле скульпторы, архитекторы и художники, по-видимому, связаны с другой пространственной концептуализацией, которая проявляется в систематически контрастирующем способе говорить о пространстве. Это пространственное восприятие, которое отличает профессиональных архитекторов, отделяет эту профессию от остального общества.
МОСКОВСКИМ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ УНИВЕРСИТЕТ -МОСКОВСКИЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ
Но в задачу архитектора также входит популяризация идей и распространение их среди неспециалистов.
В настоящее время автоматизация и искусственный интеллект не способны заменить архитекторов. Но это вовсе не означает, что профессия не претерпевает глубоких преобразований: компьютеры и программное обеспечение устраняют утомительную повторяющуюся деятельность, оптимизируя производство технических материалов и позволяя, среди прочего, уменьшить размеры архитектурных бюро. С каждым разом требуется все меньше архитекторов для разработки все более сложных проектов.
С другой стороны, насыщение рынка труда побудило тысячи архитекторов использовать полученные навыки для освоения смежных и новых сфер деятельности. И хотя некоторые все еще ведут дискуссии о том, следует ли проектировать карандашом или компьютерной мышью, виртуальная реальность, 3D-печать и достижения, которые демонстрирует искусственный интеллект, продолжают формировать дискуссии о нашей профессии в ближайшие годы. С роботами или без них.
Обозначим основные понятия, о которых будет идти речь: основные типы цифрового производства; добавляющее (аддитивное) производство; субтрактивное производство; роботизированная манипуляция; направления развития цифровых производств в архитектурно-строительной области; разработка новых материалов и оптимизация формы и использования материала; новая эстетика; дизайн с открытым исходным кодом.
Цифровое производство охватывает любой производственный процесс, контролируемый компьютером. Хотя технологии постоянно расширяются, они в основном включают один из трех типов методов: аддитивное производство, субтрактивное производство и прочие роботизированные манипуляции.
Аддитивное производство, широко известное как 3D-печать, заключается в послойном формировании деталей. Эта технология появилась в 1983 г. с использованием стереолитогра-фии (SLA) - процесса, включающего обработку фотореактивного состава лучом ультрафиолетового лазера. Под действием УФ-излучения происходит фотополимеризация, и жидкий мономер превращается в твердый пластик. В настоящее время существует множество разновидностей этого процесса, и технологии развиваются быстрыми темпами. Ассортимент материалов расширился за пределы пластика и теперь включает металлы, стекло, глину, нанокомпозиты и даже ткани человека. Также проводятся обширные исследования по разработке надежных многокомпонентных 3D-принтеров.
В субтрактивном производстве объекты вырезаются из цельного блока. Наиболее распространенным процессом является фрезерование с ЧПУ Именно внедрение роботов-манипуляторов расширило возможности фрезерной обработки с ЧПУ, так как чем больше количество осей движения, тем шире его возможности. Лазерная резка и резка горячей проволокой, обычные методы изготовления моделей, также попадают в эту категорию субтрак-тивного производства.
Третья категория, прочие роботизированные манипуляции, охватывает любые другие формы цифрового производства, такие как сгибание, складывание, плетение. В архитектурно-строительной области чаще всего используются гибкие материалы, такие как бамбук, ламинированное дерево, пластики, металлические и композитные прутки и листы. Преимущество заключается в том, что, оснащенные правильными инструментами, роботы могут впоследствии использоваться для выполнения самых различных задач.
Цифровые производства в архитектурно-строительной области начали развиваться относительно недавно, особенно учитывая революционный характер их новизны. Тем не менее, уже сейчас можно обозначить основные направления, в которых технологии развиваются особенно интенсивно.
МОСКОВСКИМ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ УНИВЕРСИТЕТ -МОСКОВСКИЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫМ ИНСТИТУТ
Следует ожидать еще одного впечатляющего прорыва в области инновационных строительных материалов, поскольку некоторые распространенные строительные материалы, такие как бетон, имеют очень высокий углеродный след. Особым направлением исследований является получение композитных материалов на основе различных отходов - опилок, бамбукового и конопляного волокна, измельченных полимеров и так далее.
Цифровое производство предлагает более эффективное использование материалов в различных конструкциях и конструкциях. Цифровые технологии демонстрируют радикально оптимизированные и высокоточные процессы проектирования и изготовления строительных деталей. Например, бетонные плиты, изготовленные с использованием опалубки, напечатанной на 3D-принтере и рассчитанные с учетом минимального использования материала, позволяют значительно сэкономить строительные материалы, сохраняя необходимые прочностные характеристики.
Как и любая технология строительства, цифровое производство также открывает возможности для новой эстетики. По большей части геометрическая сложность компонента не имеет значения для цифрового производства и не влияет на стоимость, что позволяет создавать индивидуальные конструкции, включающие сложные формы и узоры. В то же время особенности технологий изготовления строительных деталей (особенно ЗД-печати) диктуют определенный выбор форм и объемов, что, в свою очередь, формирует своеобразную «параметрическую» эстетику.
Еще одно новое понятие - это создание основы для дизайна с открытым исходным кодом. Проектирование с открытым исходным кодом - это такой вид архитектурно-строительного проектирования, при котором конечный вид строения не задается жесткими рамками начального проекта, а формируется в процессе строительства и эксплуатации.
Проект может трансформироваться на стадии перехода от общей концепции к рабочим чертежам (так называемое «включенное проектирование», когда детали проекта обсуждаются с его будущими пользователями, общественностью или экспертным сообществом). Также строительство может предусматривать последующие изменения со стороны жителей - так, например, широкую известность получили проекты «половинного жилья» чилийского архитектора Алехандро Аравена для малоимущих слоев населения. Хотя дизайн с открытым исходным кодом все еще является новой концепцией, распространение технологий цифрового производства создает идеальную среду для развития этой тенденции.
Цифровизация архитектурно-строительной сферы зачастую воспринимается как нечто, возникшее неожиданно и стремительно выросшее до глобальных масштабов вопреки всем прежним тенденциям и прогнозам. Но это, конечно же, не так. Появление и развитие цифровых технологий архитектурного проектирования и строительства является логичным и закономерным этапом перехода от кустарно-индивидуального подхода к промышленному, потоковому производству конечного продукта. Подобный переход испытали уже многие сферы, начиная от текстильной индустрии Великобритании в далеком XVIII в. Поточные технологии последовательно подчиняли себе производство предметов массового потребления, производство энергии, производство средств производства, услуг и т.д. Становится очевидно, что теперь пришел черед архитектурно-строительной сферы, и у нас нет оснований думать, что переход к массовому производству проектов и строений будет протекать каким-либо принципиально иным путем, чем в большинстве предыдущих эпизодов этого глобального тренда.
Библиографический список
1. Асанович А. Компьютерные средства и эволюция методологии архитектурного проектирования: дис. ... д-ра архитектуры. М, 2007.
МОСКОВСКИЙ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ -МОСКОВСКИЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ
2. Булгакова Е.А. Место, где учат // Проект Байкал. 2020. Т. 17. № 66.
3. Булгакова Е.А. Нет провинций в интернете // Проект Байкал. 2020. Т. 17. № 65.
4. Булгакова Е., Буйнов А., Скворцов М. Дистант как возможность? // Проект Байкал. 2020. Т. 17. № 65.
5. Булгакова Е., Дубынин Н., Клочко А. «Черные дома» - Праздник или будни города? Некоторые вопросы апгрейда архитектуры // Проект Байкал. 2020. Т. 17. № 63.
6. Булгакова Е.А. Дистанционные электронные технологии в архитектурном образовании. М., 2021.
7. Булгакова Е.А. Комфортность городской среды - анализ, измерение и проектирование роста: учебное пособие. М., 2021.
S. Булгакова Е.А. Цифровизация архитектурного образования // Молодая наука - 2020: сборник трудов VII Всероссийской студенческой научно-практической конференции. М., 2020.
9. Булгакова Е.А., ЛюбаковаД.А. Адаптивная архитектура как инструмент устойчивого градостроительства // Молодая наука - 2017: Архитектура. Строительство. Дизайн: сборник трудов IV Всероссийской студенческой научно-практической конференции. М., 2017.
10. Мусаелова С.В., Булгакова Е.А. Процессы преобразования архитектурной деятельности вследствие использования компьютерных технологий // Молодая наука - 2020: сборник трудов VII Всероссийской студенческой научно-практической конференции. М., 2020.
11. ШубенковМ.В. Архитектурное образование: на рубеже перемен // Архитектура и строительство России. 2020. № 1 (233).
12. Hassan Sadeghi Naeini, SaraMostowfi. The Role of Pleasure Criteria in Product Design: An Integrated Approach in Ergonomics and Hedonomics (A Review) // Research in Psychology and Behavioral Sciences. 2015. Vol. 3. № 3.
13. MagayA.A., Bulgakova E.A., Zabelina S.A. Organizing vertical layout environments: a forward-looking development strategy for high-rise building projects. URL: https://www.e3s-conferences.org/articles/ e3sconf/pdf/201S/0S/e3sconf_hrc201S_01016.pdf (дата обращения: 23.04.2022).
Е.А. Булгакова
кандидат архитектуры, доцент, советник РААСН
Московский информационно-технологический университет - Московский
архитектурно-строительный институт
Государственный университет по землеустройству, г. Москва
E-mail: traumeels@mail.ru
