Η ερμηνεία του χώρου μέσα από συστήματα συλλογικής νοημοσύνης

Abstract

The research goal of the thesis deals with the functional requirements of space, as these are met within the framework of the design process, in which human behavioural characteristics are being incorporated and used by the architect, as means to treat and interpret spatial configurations. In order to create spatial formations that exhibit adaptability in terms of space use, context and environmental conditions, the design task of this work is defined within the scope of urban design and particularly, of public space, approaching the design objectives through simulation models and collective intelligence systems. The contribution to the theoretical discussion, regarding the adjustments of architectural design in accordance with the functional specifications which are conveyed by the users, is being achieved through the composition of a theoretical interdisciplinary approach. To this effect, a systemic approach of space is applied, conforming to the interactions that take place among users, as well as users and surroundings. The choice of Syntagma Square in the centre of Athens serves the purpose of implementation as a case study of the aforementioned theoretical hypothesis. The methodology involves the creation of a computational 3D simulation model of the Square in question, while integrating autonomous agents that represent the respective spatial users exhibiting collective behaviour. In this phase of the process, the model is calibrated through empirical data of pertinent literature that deal with human behaviour as this is defined in public space and described through human movement. Furthermore, regarding the adaptive aspect of the implementation, algorithmic models, which are based on self-organisation rendering crowd dynamics, are studied. Accordingly, a simulation model is developed, complying with a more abstract approach, within which the influence of intertemporal alterations is examined, as those derive from the actuation of the autonomous agents that represent the users, and their interaction with an additional agent swarm, that form the environment along with the activities that take place in it. The interplay of these two swarms leads to discerning features that relate to adaptive behaviour, and the evaluation of those parameters entails their selective incorporation to the 3D model. In order to develop the simulation within the framework of the selected case study area, a supplementary empirical study is conducted. The indicative data input, corresponding to the actual use of the Square and its present configuration (as these stem from the field research), in combination with the basic interaction rules (that have been configured in the abstract model), facilitate the transition, from a conceptual model to a digital simulation of the Square’s context, while including human movement behaviour characteristics. The collection of data from the formations that emerge, leads to the conclusion that there is a design approach and spatial creation method that reflects the behavioural attributes of the users. The model presents an innovative methodology, which encompasses the crowd’s requirements. In the current phase of development, it does not create direct and automatic design proposals. Nonetheless, it can support further exploration and experimentation of alternative design directions, which are based on quantifiable factors, providing a test bed platform, of objective criteria, for additional adjustments and evaluations. In general, it is indicated that the method can contribute to the research of adaptive design strategies and comprise a promising alternative approach for future use.

Αντικείμενο της διδακτορικής διατριβής είναι η αντιμετώπιση των λειτουργικών αναγκών ενός χώρου κατά τη διαδικασία του σχεδιασμού, ενσωματώνοντας σε αυτή, χαρακτηριστικά της ανθρώπινης συμπεριφοράς, με τα οποία, ο αρχιτέκτονας καλείται να επεξεργαστεί και να ερμηνεύσει χωρικές διαμορφώσεις. Με σκοπό τη δημιουργία χωρικών συνθέσεων που παρουσιάζουν προσαρμοστικότητα ως προς τη λειτουργία του χώρου, τα συγκείμενα αυτού και τις περιβάλλουσες συνθήκες, το σχεδιαστικό πρόβλημα ορίζεται στο πλαίσιο του αστικού σχεδιασμού και ιδιαίτερα του δημόσιου χώρου, προσεγγίζοντας τα ζητούμενα μέσω μοντέλων προσομοίωσης (simulation models) και συστημάτων συλλογικής νοημοσύνης (collective intelligence systems). Η συμβολή στον θεωρητικό προβληματισμό για την εναρμόνιση του αρχιτεκτονικού σχεδιασμού με τις λειτουργικές ανάγκες που εκφράζονται από τους χρήστες, πραγματοποιείται μέσα από τη σύνταξη μιας θεωρητικής διεπιστημονικής προσέγγισης. Για τον σκοπό αυτό, επιστρατεύεται μια συστημική θεώρηση του χώρου, η οποία ορίζεται μέσα από τις αλληλεπιδράσεις, τόσο μεταξύ των χρηστών όσο και μεταξύ χρηστών με το περιβάλλον. Ως πεδίο εφαρμογής της ως άνω θεωρητικής προσέγγισης, επιλέγεται η πλατεία Συντάγματος στο κέντρο της Αθήνας. Η μεθοδολογία περιλαμβάνει τη δημιουργία υπολογιστικού (computational) τρισδιάστατου μοντέλου προσομοίωσης της εν λόγω πλατείας με την ενσωμάτωση αυτόνομων πρακτόρων/διαμεσολαβητών (autonomous agents) οι οποίοι αντιπροσωπεύουν τους αντίστοιχους χρήστες που επιδεικνύουν συλλογική συμπεριφορά (collective behaviour). Στο στάδιο αυτό, η βαθμονόμηση (calibration) του μοντέλου γίνεται μέσα από εμπειρικά δεδομένα της σχετικής βιβλιογραφίας, που αφορούν την ανθρώπινη συμπεριφορά, όπως προσδιορίζεται στα πλαίσια του δημόσιου χώρου, όπως αποτυπώνεται μέσα από την ανθρώπινη κίνηση. Επιπρόσθετα, όσον αφορά στην προσαρμοστική διάσταση της εφαρμογής εξετάζονται αλγοριθμικά μοντέλα που βασίζονται σε συστήματα αυτό-οργάνωσης (self-organisation) μέσω των οποίων αποδίδεται η δυναμική του πλήθους (crowd dynamics). Κατ’ αυτόν τον τρόπο, υλοποιείται ένα μοντέλο προσομοίωσης με περισσότερο αφαιρετική προσέγγιση, μέσα στο οποίο μελετώνται οι επιδράσεις διαχρονικών μεταβολών, όπως αυτές προκύπτουν από τη δραστηριοποίηση των πρακτόρων/διαμεσολαβητών, οι οποίοι εκπροσωπούν τους χρήστες και την αλληλεπίδρασή τους με συμπληρωματικό σμήνος (swarm) πρακτόρων/διαμεσολαβητών, που συγκροτούν το περιβάλλον με τις λειτουργίες, που λαμβάνουν χώρα σε αυτό. Η διάδραση των δύο σμηνών οδηγεί στην επισήμανση των χαρακτηριστικών, που συσχετίζονται με προσαρμοστική συμπεριφορά (adaptive behaviour) και μετά την αξιολόγηση των παραμέτρων αυτών, γίνεται επιλεκτικά η μεταφορά τους στο τρισδιάστατο μοντέλο. Για την περαιτέρω ανάπτυξη του προσομοιωτή σε σχέση με την περίπτωση της επιλεγμένης περιοχής, πραγματοποιείται επί πλέον μελέτη πεδίου. Με την εισαγωγή ενδεικτικών τιμών, που ανταποκρίνονται στην πραγματική εικόνα της χρήσης της πλατείας και της υπάρχουσας διαμόρφωσής της (όπως προκύπτουν από τη μελέτη πεδίου), σε συνδυασμό με τις βασικές αρχές διάδρασης (που έχουν αναπτυχθεί στο αφαιρετικό μοντέλο), πραγματοποιείται η μετάβαση, από ένα εννοιολογικό πλαίσιο σε μια ψηφιακή προσομοίωση του χώρου της πλατείας, με στοιχεία της ανθρώπινης κινητικής συμπεριφοράς, που παρατηρείται σε αυτόν. Η συγκέντρωση των δεδομένων από τους σχηματισμούς που προκύπτουν, οδηγεί στο συμπέρασμα ότι υπάρχει τρόπος προσέγγισης του σχεδιασμού και της δημιουργίας χώρου, που να αντικατοπτρίζει τις συμπεριφορικές ιδιότητες των χρηστών του. Το μοντέλο επιδεικνύει μια πρωτότυπη μέθοδο, που αναπτύσσεται γύρω από τις ανάγκες του πλήθους. Στην παρούσα φάση εξέλιξής του, δεν παρέχει άμεσα και αυτόματα σχεδιαστικά αποτελέσματα. Ωστόσο, προσφέρει υποστήριξη για περαιτέρω ανίχνευση και πειραματισμό εναλλακτικών σχεδιαστικών κατευθύνσεων, που βασίζονται σε μετρήσιμες παραμέτρους, εξασφαλίζοντας μια πλατφόρμα δοκιμών, με αντικειμενικά κριτήρια για τροποποιήσεις και επιπρόσθετους ελέγχους. Συνολικά, διαφαίνεται πως μπορεί να συμβάλλει στη μελέτη προσαρμοστικών σχεδιαστικών προτάσεων και να αποτελέσει μια χρήσιμη εναλλακτική προσέγγιση για μελλοντική χρήση.