Συστήματα αναπαραστάσεων και επίλυση προβλημάτων αρχιτεκτονικού σχεδιασμού: από τη γεωμετρική αναπαράσταση της μορφής σε δομές αναπαράστασης αρχιτεκτονικής γνώσης

Abstract

In a Philosophy of Technology framework architecture is considered as a technological activity and architectural design as a problem solving process. Design problem solving studies in current Cognitive Psychology research emphasize in the role of the designers cognitive activities. An alternative view is proposed which focuses in the study of the tools used in design process especially representations as a means to explore architectural design. The working hypothesis of the dissertation is that the use of representations in architectural design contributes to design problem solving independently of the design subject’s cognitive processes and due to structural characteristics of the representational systems in use. A theoretical and methodological framework is developed according to which architecture representation systems are analyzed and their relationship to architectural problem solving is evaluated. Three case studies based on this framework are earned out the representational system of technical drafting Computer Aided Drafting (CAD) systems and Architecture Engineering Construction (AEC) systems. The representational systems analysis includes analysis of syntax and semantics of the systems the distinction between the skeletal (strict) content of a representation and the full content (that requires further knowledge from the system user not literally contained in the representation) and the specification of mechanical operations on the representation based on the system rules in comparison with non typical operations requiring an intelligent subject. As a result of the case studies it is concluded that the main issues involved in the systems contribution to architectural design problem solving are among else architectural knowledge representation in the skeletal content new knowledge about the architectural artifacts derived through mechanical reasoning processes supported by the system semantic properties of the artifact representation retained through mechanical operations (geometrical or constructional meaning). The users contribution is connected among else with the full content non typical operations and reasoning processes conducted by the designer and the consistency of representation with its functional and architectural meaning. Further research areas include the study of Artificial Intelligence systems in architectural design as representational systems according to the theoretical and methodological framework.

Από τη σκοπιά της φιλοσοφίας της τεχνολογίας θεωρείται η αρχιτεκτονική ως τεχνολογική δραστηριότητα και ο αρχιτεκτονικός σχεδιασμός ως επίλυση προβλήματος που είναι δυνατό να μελετηθεί με διάφορες μεθόδους. Διαπιστώνεται ότι η μελέτη της επίλυσης προβλημάτων σχεδιασμού από τη σκοπιά της Γνωστικής Ψυχολογίας εστιάζει στη νοητική δραστηριότητα του υποκειμένου ενώ δεν έχει μελετηθεί αρκετά ο ρόλος των ειδικών εργαλείων που χρησιμοποιούνται σε αυτή όπως είναι οι αναπαραστάσεις. Υποστηρίζεται ότι η χρήση μέσων αναπαράστασης στο σχεδιασμό συμβάλλει στην επίλυση των αντίστοιχων προβλημάτων ανεξάρτητα από τις γνωστικές ικανότητες του υποκειμένου που τη διεξάγει. Κατάλληλη ανάλυση της δομής ενός συστήματος αναπαράστασης και των διεργασιών που παρέχει είναι δυνατό να φωτίσει τη συμβολή αυτή και τα χαρακτηριστικά με τα οποία συνδέεται. Αναπτύσσεται ένα θεωρητικό και μεθοδολογικό πλαίσιο για την ανάλυση των συστημάτων αναπαράστασης και τη διερεύνηση της σχέσης τους με την επίλυση προβλημάτων αρχιτεκτονικού σχεδιασμού με βάση το οποίο μελετώνται τρεις περιπτώσεις αρχιτεκτονικών αναπαραστατικών συστημάτων, το σύστημα του τεχνικού σχεδίου, συστήματα σχεδίασης με υπολογιστή (CAD) και συστήματα αρχιτεκτονικών κατασκευαστικών αναπαραστάσεων σε υπολογιστή (AEC). Τα συστήματα αναλύονται ως προς τη συντακτική δομή και τη σημασιολογία τους και το περιεχόμενο τους διακρίνεται σε στενό (που περιέχεται κυριολεκτικά στην αναπαράσταση) και σε ευρύ (που απαιτεί προσθετή γνώση του χρήστη). Εξετάζονται παράμετροι όπως οι δυνατότητες μηχανικού χειρισμού της αναπαράστασης βάσει κανόνων του συστήματος σε σχέση με το φυσικό χειρισμό και χρήση η αναπαράσταση τεχνικής και αρχιτεκτονικής γνώσης στο στενό περιεχόμενο, η υποστήριξη διαδικασιών φυσικού και μηχανικού συμπερασμού και συλλογιστικής σχετικά με ιδιότητες του αρχιτεκτονικού έργου καθώς και άλλα χαρακτηριστικά. Από σύστημα σε σύστημα διαπιστώνεται διευρυνόμενη συμβολή των συστημάτων στην επίλυση προβλημάτων αρχιτεκτονικού σχεδιασμού που σχετίζεται με τη διεύρυνση του στενού περιεχομένου και της αναπαράστασης αρχιτεκτονικής γνώσης με αποτέλεσμα διεύρυνση των δυνατοτήτων μηχανικού χειρισμού και συμπερασμού. Και τα τρία συστήματα διατηρούν το γεωμετρικό νόημα κατά τον χειρισμό των αναπαραστάσεων ενώ το λειτουργικό και γενικότερο αρχιτεκτονικό νόημα δεν ελέγχεται από τα συστήματα. Προτείνονται κατευθύνσεις για μελλοντική έρευνα όπως η μελέτη συστημάτων Τεχνητής Νοημοσύνης στον αρχιτεκτονικό σχεδιασμό με βάση τη μεθοδολογία της διατριβής.