LEE- Mimari Tasarımda Bilişim-Doktora

Bu koleksiyon için kalıcı URI

http://hdl.handle.net/11527/19396

Gözat

Yapay zeka ve mimarlık etkileşimi üzerine bir çalışma:Üretken çekişmeli ağ algoritması ile otonom mimari plan üretimi ve değerlendirmesi

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2020) Uzun, Can ; Çolakoğlu, Meryem Birgül ; 656897 ; Mimari Tasarımda Bilişim Bilim Dalı

Bu tez kapsamında "Makineler tasarlayabilir mi?" sorusunun bir alt sorusu olan "Makineler mimari plan şeması üretebilir mi?" sorusu tezde araştırılması hedeflenen problem tanımını oluşturmaktadır. Tez mimari plan şemasının, günümüz yapay zeka algoritmaları ile, otonom olarak üretiminin kapsamını tartışmaya açmaktadır. Bu problem tanımı ile hedeflenen, günümüzde görsel işleme verimliliği ve gücü oldukça yüksek olan yapay sinir ağları içerisindeki algoritmaların üretken modelleri sınıfına dahil olan üretken çekişmeli ağlar ile mimari plan şeması üretim sürecinin ve üretim çıktılarının değerlendirilmesi bulunmaktadır. Tez öncelikle yapay sinir ağlarının üretken çekişmeli ağlara kadar olan gelişimini kronolojik olarak, önemli dönüm noktaları ile birlikte özetler. Yapay siniri ağları tarihçesi sonrasında mimari plan şeması üretimine dair literatür araştırması sunulmaktadır. Mimari plan şeması üretimine dair literatür geçmişte bu problem çözümü için kullanılan yöntemleri göstermekle birlikte bugün mimari plan şeması üretim problemi için hangi yöntemlerin kullanımının verimli sonuçlar verdiğini de gösterebilmektedir. Bir diğer yandan literatür araştırmasına bakıldığında, mimarlık disiplininin yapay zeka ile etkileşime geçtiği problemin çoğunlukla mimari plan şeması üretimi olduğu görülmektedir. Bunun yanında literatürde mimari plan şeması üretim probleminin yapay zeka problemi sınıfına dahil olduğu da söylenmektedir. Literatür araştırmasına göre yapay zeka alanındaki yeni algoritmalar ile mimari plan şeması üretim problemi potansiyel bir araştırma alanı tanımlamaktadır. Bu nedenle tez çekişmeli üretken ağlar ile mimari plan şeması üretim süreci ve çıktılarını değerlendirmeyi hedeflemiştir. Bu çalışma güncel bir fenomen olarak çekişmeli üretken ağları ele almaktadır. İçinde bulunduğu bağlam olarak da mimari plan şeması üretimi problemini hedef alır. Bu hedef, hem çekişmeli üretken ağların mimari plan şeması üretimi sürecinin keşfi hem de üretim çıktılarının değerlendirilmesini kapsamaktadır. Bu yönüyle tez durum çalışması yöntemi ile ele alınacaktır. Bu çalışmada veriseti ve ÇÜA mimarisi girdilerinin (bağımsız değişkenlerin), çıktılar / mimari plan şeması üretimleri (bağımlı değişken) üzerindeki etkileri de araştırılmaktadır. Bu yönüyle de tezin bir deney çalışması yöntemi kullandığı söylenebilir. Ancak tezdeki deneylerde kontrol grubu kullanılmamış, değerlendirme tüm deneylerin karşılaştırılması ile elde edilmiştir. Bir diğer yandan tez içinde kurgulanan deneylerin sayısı, algoritmanın başarılı olması ile deneylerin tamamlanması nedeniyle, rassaldır. Bu durumlar nedeniyle tez gerçek deneysel yöntem yerine yarı-deneysel yönteme başvurmuştur. Bu nedenlerle tezin yönteminde yarı-deneysel durum çalışmasına başvurulmuştur. Çekişmeli üretken ağ kullanılarak mimari plan şeması üretimleri sekiz deney sonrasında başarıya ulaşmış ve deneyler tamamlanmıştır. Eğitimlerde çekişmeli üretken ağlar içerisinde yer alan derin evrişimsel üretken çekişmeli ağlar (deep convolutional generative adverserial network / DCGAN) kullanılmıştır. DCGAN mimarisi içindeki hiper parametreler DCGAN ile ilişkili literatürde belirtilen parametrelere uygun olarak kullanılmıştır. Deneylerdeki eğitimler "python" dili ile Google' ın bulut ortamında sunduğu "COLAB" ortamında yapılmıştır. "COLAB" ortamının seçilmesinin nedeni bulut ortamında sağladığı GPU donanım servisidir. Deneylerdeki eğitim sırasında işlem gücünün yüksek olması nedeniyle bulut servislerinde sunulan GPU hizmeti algoritma eğitim sürelerini kısaltabilmektedir. Bu nedenle algoritmanın eğitimi için bulut ortamındaki "COLAB" kullanılmıştır. Deneylerdeki algoritma eğitimleri, piksel tabanlı orijinal Andrea Palladio planlarından oluşan piksel tabanlı veriseti ve Palladio gramer kuralları ile üretilen sentetik, piksel tabanlı Palladio plan şemalarından oluşan veriseti ile gerçekleştirilmiştir. Palladio orijinal planları ve plan şemalarının veriseti için kullanılmasının sebebi; Palladio plan sisteminin kurallar ile açıklanabilen ve çoğunlukla simetrik plan kurgusuna sahip olması nedeniyle, algoritma üretim çıktıları ile veriseti arasında hızlı ve kolay bir değerlendirmenin yapılabileceği düşüncesidir. Bu düşünce ile yalnızca Andrea Palladio planları ve plan şemaları deneylerdeki eğitimlerde kullanılmıştır. Her bir deneyde kullanılan veriseti içerisindeki öznitelikler (siyah ve beyaz pikseller) değerlendirilerek raporlanmıştır. DCGAN üretimlerinin veriseti ile ilişkili olması nedeniyle her bir deneyde kullanılan planlar ve plan şeması görsellerinden oluşan verisetlerindeki siyah ve beyaz piksellerin olasılık dağılım grafikleri çizdirilmiştir. Bu grafikler üzerinden deneylerde kullanılan verisetlerinin değerlendirilmesi yapılmıştır. Değerlendirme sonucunda son üç deneyin piksel dağılım grafiklerinin diğer deneylerden daha düzgün olduğu ve bu nedenle deney üretimlerinin de son üç deneyde kalitesinin arttırdığı sonucuna varılmıştır. Eğitimlerde kullanılan veri artırımı yöntemi ile elde edilen Palladio plan şeması verisetlerinin ise çekişmeli üretken ağların üretim çıktılarını negatif etkilediği gözlemlenmiştir. DCGAN üzerinden yapılan son çalışma hem algoritma hem de mimari plan üretimlerinin verimliliğinin değerlendirildiği çalışmadır. DCGAN verimliliği literatürde önerilen "Frechet Inception Mesafesi" ile değerlendirilmiştir. Plan şeması üretimleri ise literatürde önerilen değerlendirme yöntemi "Hızlı Sahne Sınıflandırması" yanında "Palladian Grameri ile Sınıflandırma" ve "Mekan Sentaksı ile Sınıflandırma" yöntemleri ile gerçekleştirilmiştir. Literatür dışında önerilen son iki değerlendirme yönteminin bu tezde kullanılmasının sebebi, literatürde önerilen değerlendirme yöntemlerinin, üretimleri değerlendirmekten daha çok, algoritmanın üretim verimliliğini değerlendirmek için kullanılıyor olmasıdır. Ancak mimari plan şeması üretimi probleminde, bu problemin çözüm yönteminin araştırılmasının yanında, üretim çıktılarının değerlendirme yöntemlerinin de araştırılması gereklidir. Herhangi bir görsel üretiminde literatürdeki değerlendirme yöntemi kullanılabilse de mimari plan şeması üretimlerinin değerlendirilmesi için mimarlık disiplini içerisinden yöntemler kullanılabilir. Bu nedenle son iki değerlendirme, Palladian gramer kuralları ile sınıflandırma ve mekan sentaksı ile sınıflandırma değerlendirme yöntemleri bu tezde yer almaktadır. Bu tez çalışmasında, bugünün derin öğrenme algoritmalarından üretken çekişmeli ağlarla otonom plan şeması üretimlerinin işlevsel olarak değil, sadece biçimsel olarak gerçekleşebildiği sonucuna varılmıştır. Bir diğer yandan biçimsel olarak verisetine benzer üretimler gerçekleşiyor olsa da DCGAN üretimlerinin kontrol dışı üretildiği gözlemlenmiştir. Kontrol dışı üretimler mimari plan şeması üretimi probleminde, birçok varyasyondan oluşan, verisetindeki özniteliklere uygun dağılımdaki çıktılardan oluşan bir keşif alanı sunabilir. Ancak DCGAN algoritması ile doğrudan plan şeması üretimine güvenilerek kullanılması doğru sonuçlar vermeyebilir. Bu nedenle çekişmeli üretken ağlar içindeki DCGAN algoritmasının mimari plan şeması üretiminde üretken bir sistem olarak sadece bir keşif aracı niteliğinde olduğu söylenebilir. Ancak çekişmeli üretken ağların plan şeması üretimi problemi için büyük bir potansiyeli bulunmaktadır. Plan şeması üretim probleminin çözümü için gelecekte karşılaşabileceğimiz, kontrolsüz üretimlerin önüne geçen, yeni üretken çekişmeli ağ mimarilerinin plan şeması üretim probleminde verimli bir araç olarak kullanılabilme potansiyeli bulunmaktadır.
An uninterrupted urban walk: 3d analysis methods for supporting the design of walkable streets

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2020) Ensari Sucuoğlu, Elif ; Özkar Kabakçıoğlu, Mine ; 620853 ; Mimari Tasarımda Bilişim ; Informatics in Architectural Design

Dünyada hızla büyüyen kentsel nüfus, çevre kirliliği, iklim değişikliği, yok olan kaynaklar, sosyal çatışma ve toplu göçler gibi global ölçekteki krizlere hem sebep olmakta hem de bu krizlerle yüzleşmek durumunda kalmaktadır. Yapılı çevrenin planlanması ve tasarımı, kentsel yaşamı organize ederken daha az kirlilik yaratmak, kaynakları demokratik olarak dağıtmak, sosyal ve toplumsal bağları güçlendirmek ve ekonomik kalkınmayı desteklemek açısından kritik önem taşımaktadır. Şehirlerimizi, yürümeyi bir ulaşım biçimi olarak kullanmayı mümkün kılacak şekilde tasarlamak, kirlilik yaratmadan herkesin kaynaklara ulaşımını sağlayarak, yerel ekonomiyi destekleyerek ve sokak hayatını canlandırarak bu yönde atılan adımlara katkıda bulunmaktadır. Yürünebilirliğe dair araştırmalar yıllardır süregelirken, hiçbir zaman olmadığı kadar güncel, büyük ölçekte ve kesinlikte kentsel veriye erişimimiz var ve gelişen teknolojilerimiz bu veri ile yürünebilir kentler tasarlamaya ve yönetmeye yönelik süreçleri desteklemeyi mümkün kılmakta. Bu doktora tezi, sokak ölçeğinde, üç boyutlu ve esnek kentsel tasarım süreçlerini bilgilendirecek, hızla güncellenebilir ve uzaktan erişilebilir kentsel veriye dayalı, dolayısıyla arazi çalışmalarını gerektirmeyecek bir analiz metodunun gerekliliğini öne sürmekte ve literatürdeki bu boşluğu dolduran, yarı-otomatik bir iş akışı sunmaktadır. Bu iş akışının, mevcut literatürdeki yürünebilirlik araştırmaları ile kentsel tasarım süreçleri arasındaki kopukluğu gidermesi öngörülmektedir. Bu kopukluğun, tasarım ve planlama süreçlerinde ekonomik kriterlerin öncelikli olması ile bu süreçlere yönelik farklı aşamalarda, parçalı ve bütüncül olarak uygulanabilir hızlı ve pratik değerlendirme yöntemlerinin eksikliğinden kaynaklandığı öne sürülmektedir. Ayrıca halihazırda bulunan yürünebilirlik değerlendirme yöntemleri, tez çalışmasının odaklandığı sokak ölçeği detayında bir ölçümü uzaktan toplanabilen kentsel veri üzerinden yapamamakta, zaman ve maddi açıdan yük teşkil eden yerinde ölçümlere ihtiyaç duymaktadır. Sunulan iş akışının bu eksikliklere cevap vermesi hedeflenmektedir. İş akışı, görsel bir programlama ortamında, üç boyutlu bir mahalle modelini coğrafi bilgi sistemleri (CBS) ve özel kodlarla bir araya getirmekte; Dışbükey ve Dolu-Boş Hacim Modelleri (Convex and Solid-Void Models) adında bir morfolojik analiz modelini web kazıma ve makine görüşü teknikleri ile birlikte kullanmaktadır. Bu tez, yürünebilirlik araştırmalarına, mikro ölçekli, üç boyutlu ve uzaktan uygulanabilir bir yürünebilirlik analizi iş akışı ile farklı biçimli ve kullanımlı sokak mekanlarına özel yürünebilirlik göstergeleri ve değer aralıkları önererek katkıda bulunmaktadır. Çalışma, Dışbükey ve Dolu-Boş Hacim analiz modellerini ilk defa somut bir kentsel problemin çözümüne yönelik olarak yürünebilirliğe uygulayarak tasarımda bilişim alanına katkı sağlamaktadır. Ek olarak, uzaktan erişilebilir veri kaynaklarının kentsel mekânın sayısal analizinde kullanımına entegre edilmesine dair yenilikçi bir örnek teşkil etmektedir. Çalışmada kullanılan bu tür kaynaklar çevrimiçi haritaların sokak görüntüsü (street view) platformları ve lokasyon bazlı sosyal ağlardır. Ancak kullanılan iş akışı, bu tür kaynakların ileriki çalışmalarla çeşitlendirilerek yönteme entegre edilmesine izin vermektedir. Bu, iş akışında CBS'nin üç boyutlu mekânsal modeller ve programlama araçlarıyla bir arada kullanımı sayesinde mümkündür. Mekânsal elemanların, semantik bilgi ile veri tabanları üzerinden ilişkilendiği bu ortamlar, veri tabanına işlenebilen her türlü verinin kullanımına izin vermektedir. Bu sayede mekâna dair edinilen çok çeşitli veri, veri tabanları üzerinden mekânsal analize dahil edilebilmekte ve üretken tasarım süreçlerini besleyebilmektedir. Ayrıca çalışma, sunduğu kentsel tasarım ve planlama önerileri ile, bulguların gerçek hayatta kentsel rehabilitasyon projelerinde kullanılmasına yönelik pratik bir kaynak niteliği taşımaktadır. Dışbükey ve Dolu-Boş Hacim Modelleri dahilinde üç boyutlu bir sokak mekân birimi olan 'Sokak-Boşluk' (Street-Void) geliştirilmiştir. Bu birim, kentsel mekânın analizinde elde edilen tüm verinin bir araya getirilmesi ve değerlendirilmesinde kullanılabilmektedir. Buna ek olarak, öncelikle sokak veya meydan biçimli ve konut veya karma kullanımlı sokak mekanlarını ayırt edecek, sonra da bu özelliklere bağlı olarak daha doğru bir sayısal değerlendirmeyi mümkün kılacak yürünebilirlik göstergeleri belirlenmiştir. İş akışının İstanbul ve Lizbon'da dört farklı mahalleye uygulanması ve buralardaki sokak mekanlarının önerilen göstergeler üzerinden sınıflandırılması ile elde edilen değer aralıkları ile kentsel tasarım önerileri sunulmaktadır. Bu öneriler, farklı sokak tipolojilerine uygun olacak şekilde, bir kentsel mekâna bütüncül veya parçalı biçimde, farklı planlama ve tasarım aşamalarında uygulanmayı mümkün kılmak üzere organize edilmiştir. Bu tavsiyelerin öngörülen etkileri direk/fiziksel ve dolaylı/algısal olarak gruplanmıştır. Literatürde bulunan mevcut yürünebilirlik ölçüm metotları, sadece sokakların yürünebilirliklerinin ölçümüne yöneliktir ve bu çalışmada önerilen, sokak mekanlarının özelliklerine göre farklılaşan gösterge ve değer aralıkları kullanımı da literatüre yenilikçi bir katkıdır. Tez metninin giriş bölümünde, yapılan çalışmanın amacı, literatürde öngörülen yeri ve önemi, yöntemi ve sonuçlarına dair bir tanıtım yapılmıştır. İkinci bölüm tezin cevaplamayı amaçladığı sorular ve bunlar üzerine kurulan hipotezi sunmaktadır. Bu sorular sırasıyla şöyle sıralanabilir. Yürünebilirlik kriterleri nasıl mahalle ölçeğinde kentsel tasarım süreçlerine dahil edilebilir? Yürünebilirliğin değerlendirilmesi ve tasarım karar süreçlerinin bu bilgi ile en etkili şekilde beslenebilmesi için kentsel yapılı çevrenin hangi özellikleri dikkate alınmalıdır? Oldukça karmaşık ve değişken yapıda olan kentsel yapılı çevrenin yürünebilirliğini, mahalle ölçeğinde, en etkili şekilde nasıl değerlendirebiliriz? Tez metninin üçüncü bölümü literatürdeki insan odaklı kentsel tasarım, yürünebilirlik ölçüm çalışmaları ve kentsel ölçeğe yönelik geliştirilen algoritmik tasarım araçlarını incelemektedir. Dördüncü bölümde araştırmanın yöntemi ve yukarıda tanıtılan iş akışının çalışma prensibi detaylı biçimde anlatılmaktadır. Bu bölümde, yürünebilirlik ölçümü için geliştirilen sayısal göstergelerin seçim süreci de açıklanmıştır. Bu göstergelerin 'karakter özellikleri' (characteristics) olarak gruplandığı üst başlıklar; yoğunluk (density), çeşitlilik (diversity), bağlantısallık (connectivity), insan ölçeği (human scale), karmaşıklık (complexity), çevrelenmişlik (enclosure), biçim (shape), eğim (inclination), geçirgenlik (permability) ve altyapı (infrastructure) şeklinde sıralanmıştır. Bu karakter özellikleri ve altında gruplanan göstergeler çalışmanın ileri aşamalarında elenerek indirgenmiştir. Beşinci bölümde yöntemin geliştirilmesinde kullanılan örnek mahalle uygulamaları, mahallelerin seçim kriterleri, değerlendirmede kullanılan yürünebilirlik göstergelerinin sayısal veriler üzerinden yorumlanması ve sayısal bulguların ilk analizleri yapılmıştır. Altıncı bölümde istatistiksel yöntemlerle sosyal medya ve sokak görüntüsü analiz sonuçlarının yürünebilirlik göstergeleri olarak kullanılabilirliği test edilmiş ve kullanılan göstergeler üzerinden incelenen sokak mekanları gruplanmış, sokak tipolojileri elde edilmiştir. Elde edilen tipolojilerin özellikleriyle ölçülen göstergelerin sayısal sonuçları karşılaştırılmış, bu karşılaştırmalar üzerinden göstergeler değerlendirilmiş ve elemeye tabi tutulmuştur. Yedinci bölüm, biçim ve kullanım amacına bağlı olarak sokak mekanlarının tekrar gruplanması ve gösterge sonuçlarının bu gruplar için kıyaslanarak incelenmesini içerir. İnceleme sonuçları üzerinden farklı sokaklar için uygulamaya yönelik değer aralıkları belirlenmiş ve tüm bulgular tasarım ve planlama süreçlerine yönelik bir rehber haline getirilmiştir. Sekizinci bölüm tezin tüm çıktısını; literatüre ve tasarım ile planlama süreçlerine katkısını, kısıtlamaları, tezin ilk adımını teşkil ettiği ve gelecekte yapılması öngörülen çalışmaları özetlemektedir. Önerilen yürünebilirlik ölçüm metodu ve beraberinde sunulan kentsel planlama ve tasarıma yönelik tavsiyeler, bu tezde geliştirilmiş biçimleriyle, yerel ve merkezi belediyeler ve özel müteahhitler ile bunlarla çalışacak plancı ve tasarımcılara yönelik danışmanlık hizmetleri kapsamında kullanılabilir niteliktedir. Öngörülen gelecek çalışmalarla, sunulan iş akışının, plancı ve tasarımcıların kullanımına yönelik bir set araç haline getirilmesi ve incelenecek farklı sokak tipleriyle, Türkiye ve Portekiz bağlamları dışında da kullanılabilmesi planlanmaktadır. Projenin geliştirilmesine yönelik öngörülen bazı çalışmalar, örnek olarak kullanılan kentsel bağlamların çeşitlendirilmesi, kentsel verinin hassasiyetinin ve kesinliğinin arttırılması, kullanılan morfolojik analizin değerlendirdiği detay seviyesinin yükseltilmesi ve kullanılan mekânsal analiz yönteminin yürünebilirlik dışındaki kentsel konulara da uygulanmasını içerir. Mevcut çalışmada kullanılan İstanbul ve Lizbon şehirlerindeki Kadıköy, Hasanpaşa, Chiado ve Ajuda mahalleleri, yapısal benzerlikleri açısından tutarlı ve aynı zamanda yeterli çeşitlilikte sokak tipolojisinin değerlendirilmesine imkân vermiştir. Özellikle ölçek ve kullanım çeşitliliği bakımından benzer yapıda olan bu mahalleler, kullanılan göstergelerle sınıflandırıldıklarında 6 farklı sokak tipolojisi elde edilmiştir. Ancak iş akışı ölçek, biçim ve kullanım açısından daha farklı örneklere uygulanarak bu tipolojiler çeşitlendirilmelidir. Hem ilgili verinin detaylı şekilde mevcut olması hem de bahsedilen özellikler açısından çok daha çeşitli sokak mekanları barındırmaları itibari ile New York, Singapur ve Amsterdam, çalışılması düşünülen şehirlerden ilkleridir.
Yüksek binaların kavramsal tasarımında modelleme için mobil bir ortam

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021) Bayraktar, Mehmet Emin ; Çağdaş, Gülen ; 675509 ; Bilişim

Mimari tasarım sürecinde çeşitli mimarlık araçları ile çalışılır. Mimarlık araçları, mimari düşünceyi hem aktarmak hem de şekillendirmek için kullanılır. Günümüzdeki teknolojik gelişmeler tasarım yöntemlerini etkilemektedir, böylelikle mimari tasarım çalışmaları süreç ve ürün bakımından zenginleşmektedir. Geleneksel mimarlık araçları ile uygulanması imkânsız veya çok güç olan fikirlere erişim daha kolay hale gelmiştir. Bilgisayarın yeni yaklaşımları uyarlama gücünü kullanarak, yüksek binalarda mimari kavramsal tasarım aşaması kütle arayışında bu yeni yöntemlerin ne gibi katkı yapabildiği sorusunun cevabını bulmak tez çalışmasının konusudur. Bilgisayarlı çalışmalardan verimliliği artırmak için yararlanılır. Mimari tasarım sürecinde verimlilik sadece mevcut yapılanı sayısal ortama taşımak ile değil, ek kavramlar ve yeni yöntemler üreterek sağlanır. Bilgi aktarma aracı olarak görülen sayısal mimarlık araçlarından artık tasarıma yön vermek için faydalanılmaktadır. Tez kapsamında mimarlıkta kavramsal tasarım, sayısal araçlar, eskiz ve model yapma, sayısal modeli oluşturan bilgisayar grafikleri, nesnelerin sayısal ortamda gösterim yöntemleri ve temsilin etkileri, artırılmış gerçekliğin erken tasarım sürecinde kullanılması gibi konulardaki bilgi birikiminden faydalanılmıştır. Bu içerikten yola çıkarak yenilikçi bir mobil mimari tasarım uygulaması kurgulanmış, modelleme denemeleri ile son halini alması sağlanmıştır. Giriş bölümünde, problem tanımlanmış, yapılan araştırmanın motivasyonu, amacı, kapsamı ve yöntemi; tezden elde edilecek sonuçlar ile literatüre, mimarlık mesleğine ve eğitim alanına yapılabilecek katkıdan bahsedilmiş, araştırmanın izlediği yol açıklanmıştır. İkinci bölümde, mimari tasarımdaki kavramsal aşama, mimari tasarım sürecindeki etkisi ve araştırmacıların bu sürece farklı disiplinlerden bakış açıları aktarılmıştır. Kavramsal tasarım sürecinde eskiz ve kütle modelleme faaliyetlerinin rolü incelenmiştir. Üçüncü bölümde, sayısal tasarım ortamları ve üretim araçlarına yer verilmiştir. Bilgisayar ortamında nesnelerin nasıl meydana getirildiği, gösterim yöntemleri olarak nokta, eğri, yüzey ve kütle gibi temel temsillerin de açıklandığı literatür araştırmaları yer alır. Ayrıca bu başlığın son bölümü, artırılmış gerçeklik teknolojisine ayrılmıştır. Artırılmış gerçeklik tarihçesi, uygulamaları, mimari tasarımda kullanım alanları anlatılmıştır. Dördüncü bölümde, yüksek binaların kavramsal tasarımı başlığı altında geleneksel yöntemlerde ve yenilikçi araçları kullanarak tasarlanan yüksek bina örneklerine yer verilmiştir. Geliştirilen mobil uygulamanın denenmesi için seçilen yüksek yapılar listelenmiştir. Beşinci bölümün başında, erken mimari tasarımdaki üretken süreci destekleyecek araçları geliştirmek için atılan adımlar anlatılmaktadır. Aracın oluşturulması için kullanılacak yazılım ve donanım ile ilgili araştırmalar, aracı geliştirirken üretilmiş prototipler sürümler, modelleme teknikleri aktarılmıştır. Bölümün sonunda yazılımı üç ayrı bakış açısıyla değerlendirirken kullanılacak farklı kriterler bulunmaktadır. Altıncı bölümde, araştırma sürecinde elde edilen bilgilerin ışığında, yeni geliştirilen mobil mimarlık ortamının yapısı anlatılmaktadır. Bu ortam için gerekli bileşenler, aracın kullanımı, belirlenen senaryolar içinde test edilmesi ve sonuçların derlenmesi aktarılmıştır. Kütle plastiği açısından çeşitlilik gösteren çeşitli formlardaki yüksek bina örnekleri kullanıcılar tarafından geliştirilen mobil araçla tekrar üretilmiştir. Profesyonel deneyime sahip 10 kişilik bir mimar grubu ile yapılan uygulamalar ekran kaydetme yöntemiyle kayıt altına alınmış ve tasarımı oluşturan temel hareketler zaman çizelgesinde ayrıştırılmış, ayrıca anket ile kullanıcı görüşleri ve kullanıcı arayüzü değerlendirmeleri toplanmıştır. Yedinci ve son bölümde, geliştirilen modelin sunduğu olanaklar, uygulamaların sonuçları ve ileriye dönük olarak modelin geliştirilebilecek potansiyelleri açıklanmış ve sonuçlar yorumlanmıştır. Tezde ortaya koyulan hipotezin değerlendirildiği başlık altında, üretken sürecin gerçekten desteklenip desteklenmediği tartışılmıştır. Uygulama sürecinin anket ile ölçüldüğü değerlendirmede, kullanıcılar genel olarak model yapma yöntemlerini faydalı bulmuş fakat kendi kullandıkları 3 boyutlu modelleme ortamlarına kıyasla daha hızlı bir üretim imkanı sağlamadığını belirtmişlerdir. Yeni bir tasarıma başlarken böyle bir aracın kullanılması fikri olumlu karşılanmış, bununla birlikte diğer yanıtlar kadar yüksek seviyede bir anket skoru elde edilmemiştir. Kaydedilen videolardan çıkan retrospektif değerlendirmelere göre; modellemedeki 3 Boyutlu Eskiz yönteminde deneye katılan mimarların form kurgulama açısından birbirine benzeyen süreçler ile kütle geliştirdikleri görülmüştür. Serbest elle çizim niteliğindeki bir etkinliği sayısal olarak gerçekleştirmeyi amaçlayan bu yöntemde, farklı kişilerin ölçek, hız, detay ve renk kullanımı gibi konularda özelleşen tutumlar izlediği görülmüştür. Buna karşın tasarım süreçleri ana kararlar bakımından birbirine oldukça benzemektedir. Bir diğer yöntem olan Sanal Tuğla (Voksel Modelleme) tekniğinde sürecin başlangıcı benzeşirken kalan aşamada her kullanıcı kendine göre farklılaşan bir yaklaşım sergilemektedir. Mimarların bu yöntemde kendilerini çeşitli biçimlerde ifade edebildikleri gözlemlenmiştir. Kolay anlaşılırlık açısından Sanal Tuğla (Voksel Modelleme) yöntemi diğer metotlara göre ön plana çıkmaktadır. Sanal Maket (Katı Modelleme) yönteminde ise önerilen kesme aracı ve kütleleri taşıma fonksiyonları kullanımında yine birbirine benzer süreçlerin oluştuğu görülmüştür. Sonuç olarak, çalışmada artırılmış gerçeklik temelli bir mobil aracın içerisinde üç yeni modelleme yöntemi sunulmuştur. Kullanıcılar bu yenilikçi yöntemlere uyum göstermekte zorluk yaşamamışlardır. Bilgisayar donanım ve yazılımından bağımsız olarak, ilk tasarım fikirlerinin üretilmesi sürecinde modelleme olanağı sağlanmasının geliştirilen mobil ortamın önemli bir avantajı olduğu, yapılan uygulama çalışmaları ve incelemeler ile ortaya koyulmuştur.
Çevresel performans odaklı adaptif cephe modülü için akıllı sistem tasarımı

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021-03-05) Karakoç, Erhan ; Çağdaş, Gülen ; 523152009 ; Mimari Tasarımda Bilişim

Günümüz teknolojik gelişmeleri, binaların çevresiyle ile olan ilişkilerinin yeniden sorgulanmasını gerekli kılmaktadır. Binalar çevreleri ile ilişki kurarak kendilerini değişen şartlara göre adapte edebilme potansiyeline sahiptirler. Çevresine adapte olan binalar ve bileşenleri Adaptif Mimarlık yaklaşımı altında değerlendirilmektedir. Adaptasyonun binalar için vazgeçilmez bir unsur olduğu görülmektedir. Teknolojiye bağlı olarak gelişen günümüz mimarlık anlayışında, binalar çevrelerindeki değişimleri algılayıp bunları veriye çevirip, bu verileri yorumlayarak adapte olmaktadırlar. Akıllı binalar olarak nitelendirilen bu binalar çeşitli algılayıcı sistemleri ile donatılmışlardır. Bu algılayıcılar çevresel verilerin algılanıp, binanın veya bileşenin işleyici mekanizma tarafından değerlendirilmesi için aktarılmasını sağlamaktadır. Aktarılan bu veri çeşitli kontrol stratejileri ve karar verme süreçleri ile yorumlanmakta ve belirli durumlar için binanın adaptasyon sürecine katkı sağlayacak şekilde kullanılmaktadır. Tüm bu adaptasyon sürecinin esas amacı binanın performansına katkıda bulunmak ve bina kullanıcısının konfor koşullarını optimum seviyede tutmak olarak özetlenebilir. Bu sürecin en önemli parçası binaların ve bileşenlerinin yönetilmesini sağlayan kontrol stratejileri olarak nitelendirilebilir. Akıllı sistemler bir dizi karar verici sistemden oluşan kontrol stratejileri tarafından yönetilmektedir. Akıllı binalarda bu stratejiler, "beyin" adı verilen bina yönetim sistemleri aracılığıyla tek bir merkezden yürütülmektedir. Akıllı cephelerde ise bina yönetim sistemine ve prosedürüne bağlı olarak ya da dağıtık olarak yürütülebilmektedir. Cephelerin kontrol edilmesinde, dağıtık sistemlerin kullanılması mekana ve kullanıcıya özgü seçimler sunduğundan, merkezi sistemlere kıyasla bazı avantajlar sağlayabilmektedir. Aynı zamanda algılayıcıların, işleyicilerin, eyleyicilerin ve veri depolama araçlarının boyutlarının küçülmesi, maliyetlerinin düşmesi gibi etkenler de düşünüldüğünde, günümüz performans odaklı, adaptif ve akıllı cephelerinin kontrol mekanizmalarında dağıtık sistemler daha öne çıkmaktadır. Buna ek olarak adaptif ve akıllı cephelerin kontrol edilmesi sürecinde çeşitli çatışmalar ve parametrelerin hiyerarşik bir biçimde yönetilemediği durumlar da olabilmektedir. Bu çatışmaların sebepleri; bina kullanıcısı, çevresel ihtiyaçlar ve bina bileşenlerinin ihtiyaçlarının uyuşmazlıkları olarak özetlenebilir. Bu çatışmalar; bina kullanıcısı için uygun konfor koşullarının sağlanamamasına, cephenin bileşenlerinin hareket sayısının fazlalığına bağlı olarak malzeme yorulmalarına, enerji etkinliğinin sağlanamamasına sebep olabilmektedir.
Computing structural analogies of musical rhythms in visual design

(Graduate School, 2021-06-24) Maden, Seçkin ; Özkar, Mine ; 523122004 ; Architectural Design Computing

This thesis proposes a theoretical framework for incorporating musical compositional techniques into geometric design practices. It explores the computational properties of structural analogies and discusses their possible contributions to design and education. Although music and geometric design have been the fields that have been based on seemingly different conventions of production and representation, artist, designers, musicians, and scholars have not refrained from relating one to the other. Since Pythagoras, mathematics has been the main mediator in the correlation between music and geometry, and it has had a central role in exploring universal correspondences. Throughout this journey, a coherent link between music and geometry has not been established adequately. When computers entered the scene, it was believed that their excessive capabilities would provide a variety of solutions to the problem of revealing the common hidden order behind geometric and musical forms. However, concerning the integration of both ends, it turned out that computational means did not contribute to finding generalized, deterministic laws of associations. Instead, they had a role in creating an open-ended exploration space where correlations were established between individual discoveries of seeing and hearing. The dynamic nature of computational formalisms allowed each new discovery to reshape a proposed relationship between design and composition processes in its entirety. A common criticism of formal approaches in design and musical composition is that they limit creativity and spontaneity. However, when used to support the back-and-forth routine of creation processes, rule-based formalisms enhance the possibility of encountering emergent discoveries at the levels of within- and between-domains. In the practices of both musical composition and geometric design, the very nature of developing form is temporal and dynamic. When it comes to expressions, music occurs in time, and it is realized temporally, while geometric form occurs in two and three-dimensional space, and it is realized spatially. On the other hand, in design processes, the interpretation of spatial entities relies on temporal judgments similar to musical events. With the advent of computational formalisms, it is possible to produce hybrid forms of spatiotemporal compositions while incorporating musical kinds of progressions into geometric design scenarios. In this dissertation, the formalisms borrowed from musical composition techniques provide a multi-faceted display of geometric development by which it is enabled to explicate and trace design interventions not only in space but also in time-continuum. The possibility of evaluating the time-dependent development of geometric form in real-time unfolds the visual organization's each constituent one by one and the system that puts them together. Both in geometric design and music, analyzing and reproducing compositional elements in the time continuum provides enhanced control over the end form. The fragmented nature of a geometric design problem gains a more clear subdefinition, and it provides a better understanding of the overall scheme. The temporal nature of geometric pattern generation involves specific interrelationships between the parts and their constantly changing function in a whole. Enhanced control over time variables in such a dynamic process enables designers to produce more prosperous alternatives. Concerning the computational formalisms proposed in this thesis, the influence of musical temporality on the generation of geometric forms can be classified under two headings. The first one refers to the production of visual elements in time. In the proposed computational implementations, this corresponds to the step-by-step development of geometric lines in an additive manner, originating from the continuous and dynamic expression of musical lines. The second one addresses the kind of temporality that is present in underlying structural organizations of geometric and musical compositions. Since the initial focus of this dissertation is on the time aspects of both art forms, proposed analogies are limited to the domain of rhythm. The proposed computational model in this thesis communicates structural knowledge of particular compositional techniques in music to geometric pattern-making, where the temporal characteristics of the former determine the spatial features of the latter. The analyses show that the canonic and contrapuntal structures of musical rhythm can be described with formal languages, and their counterparts can be found in geometric patterns. Learning and computing musical structures of rhythm can enable designers and students to develop creative approaches and a multiplicity of solutions to pattern-based problems. In the computational model presented in this thesis, the interaction between geometric design and musical composition is evaluated as a form of communication, consisting of Encoding, Transcoding, and Decoding phases. The encoding of rhythmic musical structures and the decoding of geometric patterns are carried out in parallel with the standard communication model. The Encoding and Decoding phases are linked with the intermediary level of Transcoding, where the formalisms extracted from musical conventions of rhythm are formalized to be used in generating various geometric pattern classes. The proposed transcoding approach has its theoretical foundation in Lev Manovich and Fredric Jameson's views on the subject. The employed formalisms are mainly based on Chomsky's transformational grammars. They are adapted in a way to satisfy the needs of both design and musical functions. In general, the main outcome of this thesis is the outlined computational model developed for designers and design students to be used as a guide for musical analogies in their design processes. Through the Encoding, Transcoding, and Decoding levels of the model, it is aimed to communicate an analogy method that follows the steps of analysis, abstraction, formalization, and pattern generation. The evidence found in several studies shows that modeling musical analogies in this way can support individual processes of pattern making, systematic thinking, and creative problem-solving.
Designing digitally-enhanced environments for children's play with everyday objects

(Graduate School, 2021-09-30) Kay, İpek ; Özkar, Mine ; 523122009 ; Architectural Design Computing

Over the past years, several digitally-enhanced play environments have been developed. Today, digital technology is dispersed in the everyday settings children live, learn, and play in. In this thesis, the first aim is to contribute to design studies for children's playscape by developing a blended environment for children, particularly by stimulating their physical activity and narration. A second aim is to offer design guidelines for enhancing children's play and bodily movements in other contexts and enabling children to articulate spatial narrations. The third goal is to develop spatial interaction forms that enhance children's narration and bodily movement digitally enhanced environments. This goal requires understanding children's narrative play within actions, objects, and people to make new directions for future studies. In this context, creating possibilities for stimulating children's physical movements and actions while interacting with the digital environment and other children is essential. This aspect of embodiment refers to interaction with an environment through children's bodies and senses to enhance their awareness of their surroundings. Regarding an overview of related work in human-computer interaction, this study opens up a discussion on the intermediary capacities of objects. While identifying different interaction forms that children have with objects and position blended environments within this classification, this study offers a repertoire of roles children take on in the play. Concentrating on narration-heavy pretend play expands children's spatial experience in digitally-enhanced environments to encompass active engagement with objects. I proposed a framework with categories of interaction and a repertoire of roles that embody an unifying approach to designing an environment that sustains the values of bodily and sensorial experiences in children's playscapes. A formulation of the essential qualities for spatially may enable narration in play. Firstly, I categorized the different forms of interaction observed in relevant examples of digitally-enhanced narrative environments for children. The criteria were the distinction of physical and metaphysical scales of the interaction. These categories are the basis for exploring spatial features necessary for children's imaginative play in their everyday environments. Secondly, I depicted the narrating behaviors of children in playscapes based on patterns of full-body engagements with object/space in developmental psychology literature and recent human-computer interaction (HCI) research. The various forms of interaction yield to playscapes' digital and physical potential features. Thirdly, I established four basic design principles for digitally-enhanced playscapes that encompass the categories of interaction and the repertoire of roles towards promoting children's bodily interactions with everyday objects. These key features frame ways to introduce spatial narrative into playscapes by addressing the potential of digitally-enhanced environments for children's narrative worlds during pretend play. I present a framework for designing children's playscapes to co-construct narratives, engage in active exploration, and reflect on narrative experiences. Developing design principles have two main benefits as part of this research. The first is that these guidelines help other designers design digitally-enhanced playscapes for children's physical activity. The second benefit concerns the research process, and it orients the researcher. While establishing design principles, the second level in which design activity occurs focuses on creating spatial scenarios for children's narrations. These scenarios are developed as conceptual designs and prototypes as an integral part of the research. Working with prototypes helped emerge new ideas, so it becomes an exploration device throughout this study. And lastly, through the prototype, the interaction patterns were explored and evaluated whether the prototype sustains children's bodily and sensorial experiences. A novel digitally-enhanced physical environment was developed, called Monnom. It provides body-object interaction, only requires a webcam. Its algorithm recognizes physical objects within view and drives the interaction with a digital canvas. With Monnom, while children play with objects in their physical space, their stories simultaneously take shape in the digital environment. It may support children's understanding of the causal links by spatial experiences. The prototype has been assessed with children in a museum and a school. Throughout the evaluation, the aim was to understand whether tangible interaction supports physicality and forms of embodied experience. The Observational System for Spatial Narration of Children was developed to understand how children's interactions with Monnom affect their physical activity and peer communication. The thesis argues that blended environments which combine digital and physical media may contribute to the versatility of such spatial activity by focusing on supporting children's use of body movement and senses in narrative play.
Ekstrüzyona dayalı yapımda yeniden yapılandırma süreçleri için kavramsal bir çerçeve

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021-11-03) Karakoç Oral, Hülya ; Çolakoğlu, Meryem Birgül ; 523152012 ; Mimari Tasarımda Bilişim

Üretim yöntemleri ve süreçleri teknolojik gelişmelere paralel olarak zaman içerisinde farklılaşmıştır. Öte yandan, hesaplamalı tasarım yaklaşımındaki paradigma değişimleri, zanaatın bu yönüne olan ilgiyi arttırmış ve bu alandaki dönüşüme zemin hazırlamıştır. Bununla birlikte, mevcut kaynakları kullanarak tasarlama, yapma, dönüştürme ve onarım gibi zanaata özgü kavramlar önem kazanmış; bireysel yapım süreçlerini kapsayan üretici kültürünün yaygınlaşması ile yapıma dair bilgi, sanal üretici platformları aracığıyla paylaşılmaya başlamıştır. Bu gelişmeler ve dönüşümler, insanın el ile yapma ve keşfetme becerisinin sayısal teknolojilerle birlikteliğinden oluşan dijital zanaatın ortaya çıkmasına neden olmuştur. Hesaplamalı tasarım düşüncesinin bir yansıması olarak mevcut üretim biçimleri, dijital ortama aktarılarak sayısal makinaların işleyeceği ve etkileşim kuracağı hale getirilmiştir. Bu dijitalleştirme sürecinde, el ile ve sezgisel olarak gerçekleştirilen yapım süreçlerindeki örtük bilginin açığa çıkarılmasında yapım gramerleri gibi kural tabanlı yöntemlerin kullanımı giderek önem kazanmaktadır. Biçim gramerlerinin bir alt başlığı olarak nitelendirilen yapım gramerleri, parametre ve kurallardan oluşan işlem dizileri ile yapım süreçlerini tanımlamak ve gramer kurallarının malzemeyi biçimlendirmek için uygulanması ile çözüm uzayını genişletmek için kullanılmaktadırlar. İncelenen çalışmalarda yapım gramerlerinin dijital fabrikasyon araçlarına bağlı yapım süreçlerinde veya ön tasarım aşamasında malzeme ile birlikte keşif süreçlerinde kullanıldığı belirlenmiştir. Bu yöntemin manuel araçlara bağlı yapım süreçlerinin çözümlenmesinde deneysel yöntemle birlikte kullanılması ile özellikle el ile yapımdaki riskin azaltılması, yapımın planlı ve kontrollü hale getirilmesi, mevcut araçların özelleştirilmesi söz konusu olabilmektedir. Mevcut araçların ve yapım yöntemlerinin özelleştirilmesi, dijital fabrikasyon araçlarına erişimin ve müdahale imkanının sınırlı olması gibi sebepler bu fabrikasyon süreçlerine alternatif olabilecek yaklaşımlar geliştirilmesine ön ayak olmaktadır.
Analysis of visual design principles in art and architecture by computer vision and learning based model

(Graduate School, 2022-09-20) Demir, Gözdenur ; Kanan, Aslı ; 523142002 ; Architectural Design Computing

Visual design is associated with different uses and organizations of design elements and principles. They are explained in numerous books in art and design disciplines as the bases of visual communication. Those are applied subjectively by the designers in various disciplines for aesthetics and presentation of information. For the constitution of a perceptual framework for visual processing, the logical procedures that use the design elements are called visual design principles (VDP) ; three are selected as the main principles for this study: emphasis, balance, and rhythm. As the examples of these principles were inspected, it was established that the use of the design elements differed and led to sub-visual similarities existing in their compositions, despite following the main organizational rationale. So nine sub-VDP are defined, which have similar visual patterns: color, isolation, shape, symmetric, asymmetric, crystallographic, regular, progressive and flowing. Although numerical analysis of design visuals is considered as hard, it has become possible with emerging artificial intelligence (AI) technologies. Due to the advances in computer vision applications, a deep learning model can identify these underlying common visual patterns in the data. This Ph.D. thesis develops an approach to detect and classify the VDP in a visual composition over different domains, including photography, art (paintings, prints and graphic art) and architecture (building facade visuals) by a neural network model. The AI applications in art, design, and architecture conducted by the disciplines of computer science and design have been found, analyzed and the models, methods, numbers, and types of data used in the studies have been extracted. Next to the compiled knowledge in AI studies in art and architecture, the manual and computational analyzes of the building facade in architecture have been researched. As there was no existing dataset for this problem, three genuine datasets have been created in the given domains for this study. The majority of the examples showing the VDP directly belong to the contemporary era, so the data search has been oriented toward this period. Various websites and online museum databases are used for collecting the data. The amount of data found for the labels of VDP in each domain has been kept as high as possible to achieve high performance from the deep learning model. Multiple experiments are structured for testing the model. Classification results within the domains are evaluated by considering the clarity and the amount of the data. The effect of the labeling procedure in the preparation of the initial datasets is discussed by analyzing multi-class and multi-label classification results. Also, domain adaptation is investigated with instances tested in models trained in other domains. The knowledge of myriads of original designs, captured by the underlying computational patterns, can be used to consolidate the design process by providing an objective evaluation of the visual compositions.
Yapı teknolojisi eğitiminde parametrik YBM destekli pedagojik yöntemlerin değerlendirilmesi

(Graduate School, 2023-01-06) Meterelliyoz, Mehmet Ümit ; Özener, Ozan Önder ; 523112002 ; Mimari Tasarımda Bilişim

Çok boyutlu bir metodoloji, süreç ve teknoloji olan Yapı Bilgi Modellemesi (YBM), mimarlık ve inşaat sektöründe bütünleşik ve bilinçli öğrenme için önemli pedagojik potansiyellere sahiptir. Özellikle yenilikçi mimarlık mühendislik ve inşaat (MMİ) uygulaması için YBM ve Entegre Proje Teslimi (IPD) yöntemlerinin hızla benimsenmesi ve yaygınlaşması, mimarlık eğitiminin farklı disiplinlerarası alanlarına odaklanan yeni, disiplinlerarası ve bütünleştirilmiş eğitim çalışmalarını önemli ölçüde motive etmektedir. Mimarlık, mühendislik ve inşaat endüstrisindeki artan ilgiye ayak uyduran birçok mimarlık ve inşaat mühendisliği okulu, özellikle son on yılda YBM'yi eğitim programlarına entegre etmek amacıyla farklı ve yeni stratejiler uygulamıştır. Bu çalışmalar için temel itici güç, YBM kullanımı üzerinden yüksek bina performansına yönelik talep ile uygulama alanında YBM yöntemlerinin kritik öneme sahip hâle gelmesi olarak özetlenebilir. Bu bağlamda uygulamaya yönelik eğitimde YBM merkezli dönüşümler, pedagojik bir gereklilik olarak ortaya çıkmaktadır. Parametrik yapı bileşenlerine sahip mevcut YBM araçları, içerisine gömülü imalat ve inşa yöntemleri ile akıllı yapı nesnesi davranışları, performans simülasyon modülleri ve hızlı geri bildirim mekanizmalarıyla yüksek performanslı tasarım ve entegre yapı sistemlerini öğrenmek için eğitim süreçlerini önemli ölçüde değiştirme potansiyeline sahiptir. Farklı bir bakış açısıyla YBM metodolojisi, tüm yapı süreçlerini hesaplamalı, parametrik ve ilişkisel davranışlarla tanımlarken fiziksel gerçekliğe çok yakın bir düşünme ve uygulama ortamı sağlar. Bu avantajlara ve potansiyellere rağmen YBM araçlarının endüstri merkezli çözümler olarak mevcut durumu, eğitim kullanımı için hâlâ birçok zorluğa sahiptir ve iyi organize edilmiş vaka çalışmaları yoluyla kişiye özel strateji ve yaklaşımları gündeme getirmektedir. Bu aynı zamanda okullarda YBM'nin ayrı bir konu olarak öğretilmesinin -ki bu hızlı, basit ve nispetten etkili bir yanıttır- veya YBM'nin eğitiminde yukarıda belirtilen potansiyellerini gerçekleştirebilecek belirli mimari, tasarım ve inşaat alanlarında bilgi edinme ve yürütme bağlamında YBM anlayışı sağlama tartışmasını da beraberinde getirmektedir. Bu tez çalışmasının amacı, mimarlık eğitiminin en erken aşamalarında yapı sistemleri ve teknolojisi konularının öğrenilmesi için Yapı Bilgi Modellemesi (YBM) destekli pedagojik yaklaşımların potansiyellerini araştırmaktır. Çalışmanın kapsamı, YBM ile yapı sistemleri ve teknolojisinin kesiştiği noktada öğrenme süreçlerinin analizi ve değerlendirilmesi ile bulgulara ve araştırma çalışmasına dayalı olarak ders ve eğitim programlarının oluşturması için kullanılabilecek yeni ve kanıta dayalı bir pedagojik çerçeve önerisi oluşturmaktır. Araştırma, mimarlık eğitiminin erken aşamalarında yapı sistemlerinin ve YBM'nin öğrenme sürecine odaklandığı için ileri düzey eğitim deneyleri ve örneklerinden farklılaşmakta ve temel yapı sistemlerini ve teknolojisini öğrenmek için özellikle parametrik YBM yöntemlerine ve nesne yönelimli ontolojiye dayalı yeni bir pedagojik yaklaşım önermektedir. YBM'nin etkin olduğu bir eğitim araştırması olarak bu araştırma, bağlam içinde YBM fikrine dayanmaktadır. Çalışmanın kapsamı iki temel boyutu içermektedir: Birinci boyut YBM ile yapı sistemleri ve teknolojisinin kesiştiği noktada öğrenme süreçlerinin analizi ve değerlendirmesi, ikinci boyut ise mimarlık ve inşaat okullarında yeni dersler ve atölyeler oluşturmak için kullanılabilecek yeni bir pedagojik çerçeve önerisidir. Genel pedagojik açıdan bakıldığında bu çalışma, YBM'yi karmaşık yapı sistemlerinin iyi gerekçeli argümanlar ve ampirik araştırma sonuçları ile öğrenmeye yönelik teorik potansiyellerini doğrulamaktadır. Çalışma, mimarlık eğitiminin en erken aşamasında bağlam içinde YBM'yi araştırma fırsatı bulmuştur. Bu ilk aşama, çok katmanlı paylaşılan modellerle iş birlikçi öğrenci ekip çalışması YBM veri tabanı yönetimi, maliyet tahminleri, 4B inşaat görselleştirmeleri ve bina enerji simülasyonları gibi daha gelişmiş eğitim uygulamalarına zemin hazırlamak için parametrik ontoloji ve düşünceye odaklanmıştır. Çift kanallı bir pedagojik çerçeve kullanılan çalışmada yapı bileşenlerinin ve davranışlarının parametrik temsili üzerinden sıkı bir şekilde bütünleşen nesne yönelimli ontolojik bir yaklaşım benimsenmiştir. Araştırma sürecinde ise YBM yöntemleri aracılığıyla yapı sistem ve teknolojisi konularındaki öğrenme mekanizmalarının geniş bir şekilde anlaşılmasını sağlamak için bir dizi araçsal vaka çalışmasına altlık teşkil eden nitel bir pedagojik çerçeve ortaya koyulmuştur. Araştırma tasarımı "gömülü teori" yaklaşımına dayalı olarak katılımcı gözlemler, etkinlik kodlaması, akran ve odak grup görüşmeleri gibi nitel araştırma tekniklerini ve ardından toplanan verilerin ve araştırma bulgularının doğrulanması ve yorumlanması için derinlemesine içerik analizini içermektedir. Vaka çalışmaları sürecinde katılımcı öğrenciler, parametrik YBM modellerinin oluşturulmasının kapsamlı anlama mekanizmaları için temel olduğu, yapı sistemleri ve teknolojisinin ana kavramlarını öğrenmek için tamamen YBM ile geliştirilmiş bir eğitimi sürecini deneyimlemişlerdir. Araştırma sonuçları; YBM destekli öğrenmenin kavramsal ve pratik avantajlarını, öğrenme süreçlerine dair deneyimler ile gözlemlenen sorunlar ve zorlukları içermektedir. Çalışma ayrıca parametrik düşünme ve modelleme yoluyla yapısal sistemlerin anlaşılması için titizlikle tasarlanmış YBM tabanlı pedagojik modüllerin mimarlık eğitimindeki dönüşüm potansiyellerine vurgu yapmaktadır. Bu çalışmada önerilen pedagojik çerçeve ve stratejiler, araştırma bulguları üzerinden sentezlenmiştir. Çalışma içeriği, teorik modelde çok daha detaylı açıklandığı gibi ileri eğitim uygulamaları ve deneysel çalışmalar için tekrarlanabilir ve uygun şekilde aktarılabilir bilgi birikimi sağlamaktadır. Çalışma sonuçları benzer öğrenme ortamları ve ders içeriklerinin yapı bilgisi alanındaki öğrenme konuları ile ilgili YBM konularının ikili etkileşimleri etrafında geliştirilebilir olduğuna işaret etmektedir. Araştırma çalışmasından elde edilen bulgulara dayanarak, iyi tasarlanmış öğrenme ortamlarının, ayrıntılı ders içerikleri ve YBM kullanımının operasyonel sorunları için proaktif çözümler ile önemli avantajlar içerdiği söylenebilir. Çalışmadan elde edilen bulgular ve ana motivasyonlar ışığında temel tartışma, yapı teknolojisi öğreniminin parametrik düşünme ve anlama mekanizmaları üzerinden dönüşümüdür. Bu değişim, geleneksel pedagojik yöntemlerden tamamen farklı olan ve kaçınılmaz olarak yeni stratejiler gerektiren, yeni, bilişsel ve ele tutulur beceriler getirmektedir. Bu noktada çalışma, pedagojik yenilikler için bu tür olasılıkların, YBM ve belirli öğrenme konularının sentezi yoluyla teknoloji merkezli yaklaşımlar ve hibrit öğrenme ortamları ile köklü öğretim geleneklerini değiştirerek elde edilebileceğini göstermektedir. YBM ve parametrik anlayışın benimsenmesi, bu çalışmada sunulduğu gibi bilinçli bir niyetle gerçekleştirilebilecek her düzeyde yapı ve inşaat teknolojisi için günümüz eğitimine esas olabilir. Sonuç olarak çalışma; mimarlık mühendislik ve inşaat sektöründeki güncel gelişmelerle birlikte gelecek nesil mimarları ve inşaat profesyonellerini nasıl eğiteceğimizi değerlendirmek için gerekli argümanları sunmaktadır. Bu açıdan bakıldığında yapı teknolojisi eğitimi etrafında düzenlenen tam parametrik YBM tabanlı bir stüdyonun erken aşamalarda bile öğrencileri 21. yüzyılın teknoloji tabanlı mimarlık ve inşaat endüstrisine hazırlanması ile tasarım, üretim ve imalat yöntemlerindeki hızlı değişimlerin üstesinden gelinmesi için büyük bir potansiyele sahip olduğunu göstermektedir.
DREAMSCAPE: Use of virtual reality in architectural design & education

(Graduate School, 2023-03-24) Doma, Oğuz Orkun ; Şener, Sinan Mert ; 523142004 ; Architectural Design Computing

Virtual reality (VR) technology has attracted increasing interest as a medium for architectural design and experience, enabling users to interact with immersive digital environments that simulate reality in real-time. This study introduces the DREAMSCAPE framework, which adopts a direct manipulation approach and emphasizes embodiment, experience, and manipulation activities during the design process. This framework aims to facilitate intuitive interactions beyond the preconceptions of traditional computer-aided design (CAD) systems. To demonstrate and establish the framework, an experimental VR design tool named Dreamscape Bricks VR has been designed and developed for this study in Unreal Engine 4, employing LEGO bricks as base components to create a high-fidelity interactive design environment. To compare the design processes between physical and virtual mediums, design experiments were conducted with a group of 14 participants consisting of architects, graduate students, and undergraduate design students. Each participant was tasked with designing a shelter and a pavilion, once using physical LEGO bricks (in situ) and once using the Dreamscape Bricks VR tool (in virtuo). The design processes in both the physical and virtual mediums were analyzed through video recordings of the participants, retrospective think-aloud protocols, and post-experiment surveys. The participants' cognitive design processes were evaluated using the Function-Behavior-Structure (FBS) framework and infographic entropy analysis, while the Embodiment-Experience-Manipulation (EEM) taxonomy was developed to conduct a deeper analysis of the design activities observed in the session recordings that could not be reflected in the retrospective self-reports. The results revealed comparably rich cognitive design processes in both mediums. However, the VR medium exhibited significantly higher levels of embodiment and experience activities. Notably, manipulating user scale within the VR environment introduced unique design opportunities, facilitating a dynamic exploration of spatial design at various scales, which is unavailable in the physical medium. Overall, this research offers guidelines for VR design tool development, focusing on more intuitive, immersive, and user-friendly experiences. The findings of the design experiments provide insights into the use of VR and metaverse environments in architectural design and education. By offering a more immersive design experience through designing while being present inside, similar to dreamscapes, VR has the potential to unlock novel creative opportunities and enhance the design process.
Mimari tasarım sürecinin erken aşamasında kullanılacak artırılmış gerçeklik uygulamalarının geliştirilmesi için bir yöntem önerisi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-06-22) Durmazoğlu, M. Çağdaş ; Gül, Leman Figen ; 523082003 ; Mimari Tasarımda Bilişim

Kişinin dünyayı algılamasında en fazla öneme sahip duyularından birisi olan görme duyusunu kullanarak gerçeğe en yakın deneyimleri sunma yolu olarak tercih edilen sinema sektöründe, daha önce görülmeyen ve deneyimlenmeyeni deneyimlemenin yollarını arayan Morton Heilig 1962 tarihinde geleceğin sineması olarak adlandırdığı izleyicilerinin tüm duyularına hitap edecek Sensorama adındaki ilk Sanal Gerçeklik deneyimini geliştirmiştir. Bu gelişmeden birkaç yıl sonra Uluslararası Bilgi İşlem Federasyonu Konferansında insanların mümkün olduğunca çok duyusuna hitap edebilecek, farkı veri girdi ve çıktı araçlarıyla uyumlu çalışabilen ve kullanıcısının bakış açısına göre görsel üretebilecek bir bilgisayar ekranının fiziksel dünyada deneyimleyemeyeceğimiz kavramları deneyimleyebilmemize olanak tanıyabileceği öne sürülmüştür. Bu öngörü günümüzde Karma Gerçeklik (KG) olarak tanımlanan ve Artırılmış Gerçeklik (AG) ve Sanal Gerçeklik (SG) alanlarını kapsayan, yapay/bilgisayar tarafından üretilmiş çevrelerin geliştirilmesinin temelini oluşturmuştur. Kullanıcılarını tamamen sarmalayan ve onların tüm duyularına hitap ederek yapay olarak üretilen bir ortamı deneyimlemelerine olanak tanıyan SG kavramı yıllar içerisinde alt bölümlere ayrılarak kullanıcıların yeni deneyimler edinebilecekleri farklı çevrelerin geliştirildiği bir araştırma alanı haline gelmiştir. Bu araştırma alanının alt başlıklarından birisi olan AG kavramı ise SG'nin aksine kullanıcıların tamamen yapay bir çevrede değil, gerçek mekanda bulunan nesnelerle ilgili farkındalıklarının, bilgisayar yardımıyla üretilen bilgi katmanlarının gerçek çevreye veya gerçek çevrede bulunan nesnelere eklenerek deneyimlenmesi ve artırılmasını sağlayan teknolojilerin açıklanmasında kullanılmaktadır. Sağlık, turizm, eğlence, savunma, bakım ve onarım, eğitim, tasarım gibi birçok alanda kullanılan AG sistemlerinden kullanıcıların motivasyonunu artırmak, öğrenme deneyimlerini zenginleştirmek ve iyileştirmek, mekansal farkındalıklarını ve 3 boyutlu düşünme becerilerini artırmak, görevlerini daha verimli bir şekilde gerçekleştirmelerini sağlamak, fikirlerini hızlı bir şekilde görselleştirmelerine, değerlendirmelerine ve paylaşmalarına yardımcı olmak gibi amaçlarla faydalanılmaktadır. Tasarım sürecinde kullanıcıya avantaj sağlayacak bu özelliklere sahip olması nedeniyle AG teknolojisi geleneksel ve dijital tasarım yöntem ve araçlarının kendilerine özgü güçlü yanlarını bünyesine katarak özellikle tasarım sürecinin erken aşamalarında bu iki yöntemi birleştirebilecek bir köprü vazifesi görebilme potansiyeline sahiptir. Bu doktora tezinde mimari tasarım sürecinin erken aşamasında kullanılacak AG uygulamalarının geliştirilme sürecinde kullanılabilecek yeni bir yöntem önerisi geliştirilmiştir. Önerilen yöntem izlenerek geliştirilen AG uygulamasının kullanıldığı tasarım egzersizlerinde elde edilen veri analiz edilerek geliştirilen uygulamanın kullanılabilirliğinin hangi yöntemler kullanılarak değerlendirilebileceği ve bu uygulamanın ne gibi özelliklere sahip olması gerektiği araştırma sorularına cevap aranmıştır. Tez altı ana bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde motivasyon, araştırma soruları, tezin amacı, metodolojisi ve tezin literatüre katkısı ve yaygın etkisi ele alınmıştır. İkinci bölümde AG kavramı ve teknolojik değişimlerin bu paradigmaya etkisi tasarım perspektifinden ele alınmıştır. Ek olarak, AG sistemlerinin bileşenleri ve bileşenlerin avantajları ve sınırlamaları bir geliştiricinin bakış açısıyla tartışılmaktadır. Daha sonra AG teknolojilerinin kullanım alanları, mimarlık disiplinine odaklanılarak yapılan literatür taraması üzerinden örneklerle tartışılmıştır. Üçüncü bölümde "MimAR" uygulamasının geliştirme süreci anlatılmaktadır. Öncelikle Birleşik Modelleme Dili (BMD) kavramı seçilen diyagramlarla örneklendirilerek tanıtılmıştır. Ardından uygulamanın yer/yönelim değişimi ve nesne modifikasyonu gibi çeşitli özellikleri sunulmakta ve açıklanmaktadır. "MimAR" uygulamasının sürekli ve döngüsel geliştirme sürecinde gerçekleştirilen iyileştirmeler sonucu geliştirilen farklı versiyonlar, kullanıcı geri bildirimi ve görselleştirme gibi konularda yapılan iyileştirmelere odaklanılarak sunulmuştur. Son olarak "MimAR" uygulamasının Grafik Kullanıcı Arayüzü (GKA) anlatılmıştır. Dördüncü bölümde, kullanılabilirlik kavramı ve kullanılabilirliği ölçmek için kullanılan farklı yöntemler açıklanmaktadır. Ayrıca farklı kullanılabilirlik yöntemleri karşılaştırılarak çalışma kapsamında Mobil Artırılmış Gerçeklik Kullanılabilirlik Ölçüsü (MAGKÖ), Sistem Kullanılabilirlik Ölçüsü (SKÖ) ve NASA İş Yükü Endeksi anketlerinin tercih edilme nedenleri açıklanmıştır. Beşinci bölüm "MimAR"ın pilot çalışmalar ve deneysel çalışma ile değerlendirilme sürecinden oluşmaktadır. Ana çalışmadan önce, kullanılacak anketlerin anlaşılabilirliğini, uygulamanın kullanılabilirliğini ve deney kurgusunda herhangi bir değişikliğe gerek olup olmadığını değerlendirmek amacıyla pilot çalışmalar yapılmıştır. Pilot çalışmaların sonuçları ilgili bölümlerde açıklandıktan sonra, elde edilen sonuçlardan yola çıkılarak deneysel araştırmanın kurgusu ve anketlerde yapılan iyileştirmeler sunulmuştur. Bölümde daha sonra yer alan üç alt bölümde ise gönüllü katılımcılarla gerçekleştirilen ana çalışma kapsamında yapılan kullanılabilirlik, zihinsel iş yükü ve kullanıcıların tercihlerini belirlemeye yönelik gerçekleştirilen regresyon analizi çalışmaları ve sonuçları sunulmaktadır. Altıncı bölümde tez kapsamında elde edilen sonuçlar kullanılabilirlik, kullanıcı tercihleri ve nitel kullanıcı geri bildirimlerine odaklanılarak tartışılmaktadır. Elde edilen sonuçlar, öncelikle doktora tezi sırasında izlenen uygulama geliştirme sürecinin başarılı ve uygulanabilir olduğunu göstermiştir. Uygulamanın kullanılabilirliğinin her zaman kabul edilebilir seviyede olması için geliştirme sürecinin sürekli ve döngüsel olması ve uygulamanın kullanılabilirliği ve iş yükünün süreç boyunca değerlendirilmesi gerekmektedir. İkinci olarak, araştırmacı tarafından tez kapsamında geliştirilen AG uygulaması, uygulamayı deneysel çalışma kapsamında erken tasarım evresinde kullanan katılımcılar tarafından MAGKÖ ve SKÖ anketleri kullanılarak kullanılabilirlik açısından değerlendirilmiş ve uygulamanın kabul edilebilir seviyede olduğu sonucu elde edilmiştir. Üçüncü olarak "MimAR"ın algılanan iş yükünün katılımcılar tarafından kabul edilebilir seviyede olduğu sunucu elde edilmiştir. Son olarak ise, erken mimari tasarım sürecinde kullanılmak üzere geliştirilen AG uygulamalarından kullanıcıların beklentilerinin tanımlanması için gerçekleştirilen çoklu doğrusal regresyon analizi sonucunda elde edilen modeller değerlendirildiğinde işaretleyiciler, etkileşim yöntemleri, nesne özellik modifikasyonu, grafik kullanıcı arayüzü özellikleri ve yazılım özelliği temalarının kullanıcıların bu teknolojiyi kabullenmelerinde etkisinin bulunduğu sonucuna varılmıştır.
Sayısal ortamda yaparak tasarlamanın bir yordamı olarak katlamak

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-08-01) Bacınoğlu, Saadet Zeynep ; Erdem, Arzu ; 523122007 ; Mimari Tasarımda Bilişim

Bu tez çalışması, tasarımcının fiziksel ortamda malzemeyi işlemek ve dönüştürmek için uyguladığı eylem(ler)i bir yapım ve tasarım tekniği geliştirmek için nasıl araçsallaştıracağını araştırır. Eylemin tasarım için araçsallaştırılması, sadece tasarlanmakta olan nesne üzerine düşünmenin ötesinde tasarlanmakta olanı ortaya çıkaran tasarımcının eylemi üzerine düşünmesini gerektirmektedir. Eylemin tasarım için tasarıma sağladıklarının sorgulanıp eylemin çeşitlendirilerek çoğaltılması ile bir tasarım ve yapım tekniğine dönüştürülmesidir. Yapım eylemi aracılığıyla tasarım için farklı parametrelerin tespit edilip bir nesne veya yüzey uzayında biçimsel ve işlevsel niteliklerin çeşitlendirilmesidir. Eylemin araçsallaştırılması ile geometrinin, malzeme yoğunluğunun, fonksiyonun çeşitlendiği sürekliliğe sahip heterojen tasarım ürünlerine varılabileceğini savunur. Savunulan tasarım yaklaşımı, hazır endüstriyel nesnelerin kolaj mantığı ile bir araya getirilmesinin karşısında durur. Parametrik ilişkisel modelleme tekniklerinin ise tasarım bağlamı ile ilişkilenerek tasarımın çeşitli veçhelerini kapsayıcı bir hesaplamalı çerçeveye nasıl dönüşebileceğini sorgular. Bir eylemi araçsallaştırmak için, ilişkisel modelleri kullanarak dijital ortamı erken tasarım süreci aşamasına dâhil eden ve tasarladığı nesneyi fiziksel ve dijital ortamlar arasında gidip gelerek geliştiren tasarımcılara özgün düşünsel süreçlere yönelik bir analitik çerçeve önerir. Çalışmanın önerdiği yaklaşım, söz konusu tasarım süreçlerini anlamak için "katlama" eylemine içkin potansiyelleri tartışmaya açmaktadır. Tasarım süreci sırasında tasarımcının, üzerinde çalıştığı malzeme ile fiziksel ortamda dolayımsız biçimde karşılaşması, tasarlanan nesneye özgü nitelikleri tarifleyen geometrik özellikler ve ilişkilerle dijital ortamda karşılaşması, önceden işleme sokulan tasarım girdileri ile yeni tasarım fikirlerinin tasarımcının zihinsel alanında karşılaşmaları, bu çalışmanın odaklandığı "katlama" eylemine içkin potansiyelleri tartışmak adına uygun bir zemin sunmaktadır. Tasarımcının zihinsel, fiziksel, dijital dünyalar arasında gidiş gelişler sırasında yaptığı değerlendirme ve hesaplamalar, tasarım formlarının birbirinin tekrarı olmaktan çıkarıp özgün bir tasarım ürünü olarak geliştirilebilmesinde etkendir. Bu gidiş gelişler esnasında katlama eyleminin kendisi, iki ve üç boyutlu düzlemde etkileşime giren formel ilişkiler ve zihinsel ortamda etkileşen tasarım fikirleri yinelenmektedir (katlanmaktadır). Dolayısıyla, bu çalışmanın incelediği tasarım örnekleminin ortaya çıkardığı bulgular, "katlama"nın fiziksel eylem ve kavramsal özelliklerine dayanan kuramsal bir model geliştirmek ve bu modelin pratik faydalarını vurgulamaktadır. Çalışmanın başlıca çıktısı olan bu kuramsal model, tasarım faaliyetinin gerçekleştiği zihinsel, fiziksel, dijital dünyalar ve temsiller arası gidiş gelişlerin fikir, biçim (formel ilişki), malzeme bağlamında yinelemeleri devreye soktuğu ve bu sayede tasarım süreçlerinin yöneleceği keşif rotalarının çoğalabileceğini öne sürmektedir. Modeli temellendirmek için yaparak tasarlamak, katlayarak tasarlamak, bir bağlam olarak katlamak ana başlığıyla üç arkaplan çalışması yapılmıştır. Modele temel oluşturması için öncelikle fiziksel ve dijital bağlamda tasarım aktivitesinin yaparak icra edilmesi konusunda kuramsal bir araştırma yapılmış. İkinci bölüm olan Katlayarak Tasarlamak başlığı altında ise tasarım bağlamı içerisinde katlamanın üç farklı biçimde ele alındığı örnekler tartışılmıştır. Bu örneklerden yola çıkarak, tasarım bağlamında üç farklı düzlemde katlamanın gerçekleştiği bir çerçeve çizilmiştir. Bu çerçeve sürecinde gerçek anlamıyla katlamanın nasıl uygulanacağına dair prosedürel bilginin araştırılması bir sonraki bölümde yapılmıştır. En son olarak önerilen çerçeve bağlamında üç örnek çalışması retrospektif olarak önerilen çerçeve üzerinden incelenmiştir. İncelenen üç örnek, ilişkisel modelin tasarım sürecinin farklı aşamalarında etken olduğu çalışmalardır. Birinci çalışmada tasarım süreci başından itibaren geometrik ilişkileri modelleyerek ve tasarıma dair farklı katmanları ilişkisel model üzerine aktararak gerçekmiş ve fiziksel üretim bu sürecin kısıtlı bir bölümünde karar alıp sürecin gidişatında etkili olmuştur. İkinci çalışma ise fiziksel ortamdaki yaparak tasarlama sürecinde tespit edilen tasarım parametrelerinin en son ilişkisel modele kodlandığı bir süreçtir. Üçüncü çalışma ise bir yapım eyleminin dijital ortamda gerçekleşmesi için sürecin başında eylemin ilişkisel bir modelinin yapılıp, böylece ön-rasyonalizasyonu yapılan eyleminin dijital ortamda bir tasarım aracı olarak ardışık kullanımlarıyla bütüne varılan bir çalışmadır.
A decision support model based on Bayesian belief network to evaluate urban vibrancy

(Graduate School, 2023-08-24) Bakraç Kırdar, Gülce ; Çağdaş, Gülen ; 523172004 ; Architectural Design Computing

Urban liveability can be accepted as an umbrella term that covers all the factors make place a good neighborhood to live in. This thesis study recognized the versatility of urban liveability, and puts emphasis on vibrancy in the context of liveability. This research takes place value measures as reference to examine vibrancy. The selected categories are economic, image and use value of place. Economic place value draws from Carmona's (2019) compiled evidence, use value from Jacobs' (1961) diversity generators and Montgomery's (1998) indicators of successful urban places, and Nasar's (1998) likeability features for visual perception of urban places. Eminönü Central Business District (CBD) in Istanbul's Historical Peninsula serves as the study's testbed for exploring vibrancy-focused liveability. The thesis aims to present a data-driven decision support system to evaluate vibrancy-focused liveability dimensions. This study adopts a knowledge discovery process with Bayesian Belief Network (BBN) to handle the complexity of the liveability concept. The thesis study questions how are the relationship patterns between urban vibrancy measures, which parameters can be prioritized based on this relationship network, and what kind of implications can be made regarding the urban vibrancy of the site. The objectives of the study are to develop a comprehensive measurement technique using multiple data types for the measurement of urban vibrancy; to reveal the relationship network of vibrancy parameters; and to improve the decision-making process according to relationship network. The research hypothesis posits that the big data supported knowledge discovery process can be useful to reveal complex urban dynamics, and support vibrancy decisions together with participation. Methodologically, this study adopts quantitative research. This study presents exploratory research through the use of big data and BBN analysis to examine the vibrancy focused liveability with spatial, functional and perceptual attributes. The thesis study explores the relationship through BBN and explores causality through the consultation of expert opinion. A causal knowledge discovery process involves data collection, information retrieval, and data analysis. Data collection involves techniques like web scraping and urban map digitization; while information retrieval encompassing quantitative methods which are entropy-based indices, clustering algorithms, image segmentation, and surveys. Data analysis employs BBN learning algorithm to unveil probabilistic relationships between place value measures, and calibration of BBN network with expert participation via surveys. Spatial distribution results and BBN analyses provide insights into vibrancy levels and priority measures to enhance place value. The results demonstrate that urban function and accessibility outweigh urban form and socio-demographic features in determining economic value (land price). Activity characteristics and heritage within accessibility enhance use value (user density), while nature and cultural elements positively impact image value (likeability), countered by negative influences from signboards and building enclosures. Economic value BBN reveals that land use diversity has the most substantial impact on land price, followed by building density, other land use characteristics, accessibility, and urban form features. The use value BBN model highlights the significance of heritage visitation, density, and activity accessibility in hotspot user density, followed by activity diversity, density, and distribution. The image value BBN model indicates that increased urban greening, vistas, and cultural landscapes enhance likeability, while building enclosures and façade signboards have negative effects. Tahtakale, Beyazıt, Eminönü, Sirkeci, and Sultanahmet are highly vibrant districts, and Hobyar, Rüstempaşa, Alemdar, Binbirdirek, Sultanahmet, and Beyazıt are highly vibrant neighborhoods. In the survey, expert participants rank place values, determine causality and correlation of relationships between parameters. Correlations between BBN and survey data validate the creation of a causal map. The correlation between BBN and survey data confirms that survey data can be used to create a causal map. Regarding the causal relationships, prioritizing urban function and accessibility measures in economic value metrics will aid in developing real estate strategies. To enhance use value, the activity diversity and accessibility, attractiveness and visitation of heritage, can be prioritized, which contribute on place attractiveness decisions. To improve image value, urban greening, landscape and building façade, and signboard density measures can be prioritized, which contribute on maintenance decisions of the streetscape. The decision support system (DSS) contributions to urban planning and design have been assessed with what-if analysis using spatial BBN tools and urban design workshop. This data-driven approach supports conceptual decisions in urban design, and prioritizes decisions in urban planning. This research aims to assist decision-makers in creating vibrant neighborhoods through data-driven methods. This study would be useful for urban planners to generate inclusive spatial strategies by considering human activity factors within physical attributes to create vibrant neighborhoods.
Geleneksel kırsal bölge mimarisi için parametrik H-BIM uygulamalarının değerlendirilmesi; Vernabim

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-09-13) Savaşkan, Mustafa Onur ; Özener, Ozan Öner ; 523152004 ; Mimari Tasarımda Bilişim

Kırsal mimari, yıllar boyu süren tecrübelere dayanan, yaşamın içerisinde şekillenmiş ve deneyimlenmiş pek çok bilgi ile yüklüdür. Yapıldığı dönem ve yörenin tasarım ve inşaat teknolojisi ile harmanlanmış mekânsal, ekonomik, ekolojik, sosyal ve politik pek çok faktörün bir araya gelmesi ile şekillenmiştir. Kırsal mimarinin bu bağlamda; tasarım yaklaşımları, yapıldığı coğrafyadaki kentsel ve bağlamsal ilişkileri, yerel yapım teknolojileri, iklim koşullarına uyumlu yapı tasarımları ve mimari özellikleri açılarından oldukça önemli bir kültürel birikimi içerisinde barındırdığı görülmektedir. Ayrıca bu basit olarak nitelendirilebilecek yapılar birçok anlamda sürdürülebilir bir mimarlığın genetik kodlarını da üzerlerinde taşımaktadırlar. Bu yapıların yapımı sırasında kullanılan çözümler, işçilik, malzeme ve performans özellikleri ile yereldeki yapısal bilgi birikimi bu binaların kültürel değerlerinin farklı bir boyutunu da oluşturmaktadır. Kültürel miras değeri taşıyan bu binaların çevresel ve sosyo-ekonomik değişik nedenler ile kaybolması söz konusu kültürel birikimin kaybedilmesi gibi olumsuz durumları da gündeme getirmektedir. Miras niteliğindeki yapıların mimari anlamda korunması için belgeleme konusunda mevcut uygulamalar hem geleneksel hem de çağdaş belgeleme stratejilerini içeren yaklaşımlara sahiptir. Günümüzde artık yaygın biçimde kullanılmakta olan dijital teknolojilerin yardımı ile korunması gereken yapıların üzerlerinde taşıdığı bilgilerin toplanabilmesi, koruma, yaşatma ve kullanım anlamında hassasiyet, doğruluk ve hız gibi çeşitli avantajlar sunmaktadır. Yerel mimari örneklerin üzerinde yapılacak koruma çalışmalarının dijitalleşmesi ayrıca çalışmaların yorumlanabilmesini, analiz edilmesini, kullanım alanının yayılmasını ve orijinal yapının sanal bir temsilinin elde edilmesini sağlamaktadır. Bu çalışmaya önem kazandıran bir nokta dijital yöntemler yardımı ile yapım sistemleri, bileşenleri ve eleman özellikleriyle birlikte yapıların form ve strüktürel kurgusu hakkında veri toplanabilmesidir. Bahsedilen dijital yöntemler çalışmada öncelikle veri toplama alanında kullanılan fotogrametrik yöntemlerdir. Bu sayede yapıların barındırdığı geometrik ve geometrik olmayan veriler temassız biçimde elde edilmekte ve gerçekeğe dayalı biçimde kütle modelleri oluşumu sağlanmaktadır. Ardından toplanan veriler ve onlardan elde edilen biçimsel ve görsel veriler teknoloji odaklı bir belgeleme sürecinde belirlenen BIM metodolojisine tabi tutularak, yazılımlarının sunduğu araçlar yardımı ile yüksek bir kullanım potansiyeline sahip parametrik objelere dönüştürülmektedir. Ayrıca BIM altyapısının sağladığı parametrik bileşenler ve akıllı nesne yaklaşımları yüksek bir performans ve geri bildirim mekanizması sağlanmaktadır. Temelinde yeni bina üretimi odaklı olan BIM araçlarının tarihi yapılardaki koruma uygulamaları için birçok yeni olanağa sahip olduğu, bu alanda da yeni stratejiler ve yaklaşımlar geliştirildiği yapılan analiz ve vaka çalışmaları aracılığıyla görülmektedir. Bu araştırma ve uygulama alanına dair bir yaklaşım olarak karşımıza Tarihi Yapı Bilgi Modelleme (H-BIM) çıkmaktadır. Araştırmanın amacı, kırsal mimari bağlamında yapım sistemleri konusundaki zenginlik ve teknik bilgi birikiminin dijital yöntemler yardımıyla elde edilmesi, tanımlanan H-BIM uygulama planı ile parametrik bir yaklaşımla belgelenmesi, yorumlanması, detay ve yapı sistemlerine ait parametrik, modifiye edilebilir modeller ve sistem yaklaşımlarının oluşturulmasıdır. Bu araştırma yöntem ve kapsam olarak irdelendiğinde, kırsal mimari bağlamında belirlenen H-BIM metodolojisi içerisinde, erişimi nispeten kolay yazılım ve donanımsal araçlarla yürütülecek dijital fotogrametrik yöntemler ve parametrik meta modelleme altyapısı ile nesneden sisteme şeklinde ilerleyen bir H-BIM model sentezi sunmaktadır. Donanım olarak sahadan veri elde etme aşamasında kişisel kullanıma uygun insansız hava aracı ve cep telefonu kameraları kullanılmıştır. Tüm süreç, henüz ilk aşamada geliştirilen H-BIM uygulama planı çerçevesinde yürütülmüştür. Çalışmanın iş akışları, görevler, prosedürler ve aşamalar bu çerçeve ile belirlenmiştir. Araştırmada saha çalışmaları ile başlatılan uygulama aşaması belirlenen metodoloji çerçevesinde ilerletilmiştir. Yürütülen H-BIM süreci ve sonucunda ortaya koyulan zengin içerikli vaka çalışmaları ile ele model tanımlanmış ve işlerliği test edilmiştir. Çalışma yerel koruma uygulamaları adına uygulanabilir, pratik ve tekrarlamaya müsait bir H-BIM uygulama metodolojisi sunmaktadır. Erişilebilir dijital fotogrametri ve parametrik BIM modelleme yöntemlerinin bir arada kullanılması ile ortaya bilgi içeriği yüksek meta-modellerin çıkarılması amaçlanmış ve yapılan uygulama ile çalışan bir model ortaya koyulmuştur. Çalışma sonucu ortaya çıkan bulgular ve deneyimler, miras niteliği taşıyan kırsal yapıların belgelenmesi, korunumu ve devamlılığının sağlanması açısından önem arz eden bir model geliştirildiğini gösterir niteliktedir.
Karma gerçeklik ortamında parametrik tasarım ve robotik fabrikasyon yöntemi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-10-03) Buyruk, Yusuf ; Çağdaş, Gülen ; 523162007 ; Mimari Tasarımda Bilişim

Programlanabilir yapısı ve geniş hareket uzayında çalışabilme özellikleri ile endüstriyel robotlar son yıllarda sayısal üretim alanında yapılan çalışmalarda kullanılmıştır. Endüstriyel robotların sayısal üretim alanında kullanılması robotik fabrikasyon olarak adlandırılır. Robotik fabrikasyon işlem adımları, üretimi yapılacak tasarım ürününün üç boyutlu olarak modellenmesi ile başlar. Sonra sırasıyla, üretim sırasında endüstriyel robotun izlemesi gereken takım yolu hesaplanır, endüstriyel robotun ve üretim ortamının simülasyonu yapılır, robot kodu endüstriyel robota yüklenir ve yürütülür. Her farklı tasarım ürünü için robotik fabrikasyon işlem adımları baştan itibaren tamamlanarak farklı bir robot kodu üretilir. Tasarım ürünü üzerinde yapılacak küçük bir değişiklik için bile bu işlem adımlarının yeniden ve en baştan tekrarlanması gerekir. Parametrik tasarım araçlarının gelişimi ile birlikte endüstriyel robotların sayısal üretim alanında kullanılması alanında da dönüşüm yaşanmıştır. Parametrelerin değiştirilmesi ile tasarım ürününün alternatifleri üretilebildiği gibi bu ürünlerin üretimi için gereken robot kodu da parametrelerin değiştirilmesi ile üretilebilir. Bu sayede tasarım aşaması ve üretime hazırlık aşaması parametrik tasarım ortamında bütünleştirilir ve parametreler ile kontrol edilebilir. Karma gerçeklik araçlarının robotik fabrikasyon uygulamalarında kullanılması ile sayısal üretim alanında yaşanan dönüşüm ileriye taşınabilir. Kullanıcılar tasarım ve üretim parametrelerine üretim anında da erişebilir, tasarım ve üretim alternatiflerini görsel ve uzamsal geribildirim alarak modelleyebilir ve keşfedebilir. Tasarım ve üretim süreci ile etkileşime girebilir ve bu süreci diğer tasarımcılar ile işbirliği içinde yürütebilir. Bu çalışmada parametrik tasarım araçlarının ve endüstriyel robotların karma gerçeklik araçları ile kullanılabildiği, hem tasarım sürecinin hem de üretim sürecinin karma gerçeklik ortamında etkileşimli olarak yürütülebildiği, tasarımcıların üretim ve tasarım süreçlerini tümleşik olarak birlikte yürütebildikleri bir yöntemin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Tez çalışması kapsamında, parametrik tasarım ve robotik fabrikasyon karma gerçeklik ortamında bütünleştirilmiştir. Bu sayede tasarımcılar önerilerini parametrelerle kontrol edebilir ve üretimden önce karma gerçeklik ortamında uzamsal geribildirim alarak modelleyebilir, bu süreci farklı tasarımcılarla işbirliği içerisinde yönetebilir. Önerilen yöntem ile parametrik modelleme adımından üretim adımına kadar olan tüm adımlar karma gerçeklik ortamında bütünleştirilerek oluşturulur. Böylece tasarımcı karma gerçeklik ortamında hem tasarım hem de üretim sürecini etkileşimli olarak sürdürebilir. Tasarımcı tasarım ve üretim anında parametreleri değiştirebilir ve sonraki adımlar kullanıcı müdahalesine gerek kalmadan güncellenir ve robotik fabrikasyon insan-robot işbirliği ile kesintisiz olarak devam edebilir. Bu çalışma, tasarım ve üretim ortamında endüstriyel robotların karma gerçeklik ortamında kontrol edilebilmesine ve üretim ortamında insanlar ile birlikte işbirliği içinde çalışabilmesine olanak sağlar. Ayrıca tasarım ve üretim anında parametrik tasarım araçlarının karma gerçeklik ortamında kullanılabilmesi sayesinde kullanıcılara kitlesel özelleştirme olanakları sunulur. Mevcut yöntemlerden farklı olarak, tasarım ve üretim için gereken işlem adımlarını azaltarak tasarımdan üretime kadar olan süreci kısaltır. Karma gerçeklik ortamının sağladığı deneyim, bilgisayar ekranı ile etkileşimden daha zengindir. Parametrik tasarımdan robotik fabrikasyona kadar tüm süreç el hareketleriyle kontrol edilebildiği için gerçeklik algısı daha yüksektir. Parametrik modelleme, takım yolu oluşturma, robot kodu oluşturma ve robotik üretim adımlarında, tasarım ve üretim ortamının dijital ikizi holografik içerik olarak gerçek dünya görüntüsünün üzerine eklenerek tasarımcıya sunulur. Bu sayede tasarımcı, üretim ortamıyla fiziksel ve sanal etkileşime girerek tasarım ve üretim adımlarını değiştirebilir ve bu süreçleri diğer tasarımcılar ile işbirliği içinde yönetebilir. Birinci bölümde endüstriyel robotların üretim süreçlerinde kullanılmasının üretim devrimleri ve üretim süreçleri üzerindeki dönüştürücü etkisine değinilmiş ve endüstriyel robotların sayısal üretim uygulamalarında insanlarla işbirliği içinde kullanılması konusuna yer verilmiştir. Bu bölümde tezin konusu ve kapsamı tanımlanmış, yapılan araştırmanın motivasyonu, amacı ve sayısal üretim alanındaki çalışmalara ve yöntemlere katkısı açıklanmıştır. Bilgisayar teknolojilerinin ve parametrik tasarım araçlarının tasarım ve sayısal üretim alanında kullanılmaya başlanmasıyla birlikte bu alanda yaşanan dönüşüm açıklanmıştır. İkinci bölümde parametrik tasarım kavramı, parametre kavramı, parametrik tasarım yaklaşımının ve parametrik tasarım araçlarının tarihsel süreçte gelişimi açıklanmıştır. Tezde, parametrik tasarım araçlarının karma gerçeklik ortamında kullanıldığı bir sayısal üretim yöntemi önerilmiştir. Tezde önerilen yöntemde uygulanabilecek parametrik örüntü örnekleri bu bölümde sunulmuştur. Ayrıca bu bölümde bir üretken sistem olan biçim grameri yönteminin başlangıç, dönüşüm ve sonlandırma kurallarının parametrik tasarım ortamında parametreler ile kontrol edilebileceği ele alınmış ve standart biçim grameri dönüşüm kuralının parametrik tasarım ortamında oluşturulan tanım dosyası örneği sunulmuştur. Üçüncü bölümde endüstri devrimlerinin tarihsel gelişimine yer verilmiştir. Bu bölümde Endüstri 4.0 üretim devriminin tanımı, özellikleri ve bileşenleri üzerinde durulmuş ve tez çalışmasında önerilen yöntemin Endsütri 4.0 üretim hedefleri ile yakınlığı konu alınmıştır. Dördüncü bölümde araştırmaya yönelik literatür çalışmasından örnekler sunulmuştur. Bu bölümde ilk olarak taş işçiliği ve ahşap oymacılığı gibi el becerilerinin bile endüstriyel robotlar ile yapıldığı çalışmalar sunulmuştur. Sonra, endüstriyel robotların sayısal üretim uygulamalarında insan-robot işbirliği ile kullanıldığı çalışma örnekleri ve karma gerçeklik araçlarının sayısal üretim alanında kullanıldığı çalışma örnekleri verilmiştir. Son olarak, hem karma gerçeklik araçlarının hem de endüstriyel robotların sayısal üretim alanında birlikte kullanıldığı çalışma örnekleri verilmiştir. Beşinci bölümde endüstriyel robotların sayısal üretim çalışmalarında kullanıldığı robotik fabrikasyon programlama yöntemleri sunulmuş ve ilk olarak çevrimdışı programlama yöntemi açıklanmıştır. Çevrimdışı programlama yönteminin iş akışı sunulmuş ve bir çevrimdışı programlama örneği olan Gramazia ve Kohler tarafından gerçekleştirilen Pike Loop Projesi'nde endüstriyel robot çevrimdışı programlama adımları açıklanmıştır. Daha sonra parametrik robot kontrol araçları ile endüstriyel robot programlama yöntemi sunulmuş ve bu yöntemin iş akışı açıklanmıştır. Brell-Cokcan ve Braumann tarafından geliştirilen KUKA|prc parametrik robot kontrol eklentisi kullanılarak gerçekleştirilen Steel Bull of Spielberg çalışması üzerinde parametrik robot kontrol araçları ile programlama adımları açıklanmıştır. Ayrıca, parametrik robot kontrol araçları ile programlama yönteminin çevrimdışı programlama yöntemine göre avantajları ve sayısal üretim alanında sunduğu yenilikler de bu bölümde açıklanmıştır. Altıncı bölümde tez çalışmasının yöntemi ve tez kapsamında yapılan çalışmalar açıklanmıştır. Tezde önerilen karma gerçeklik ortamında parametrik tasarım ve robotik fabrikasyon yöntemi açıklanmış; yöntemin iş akışı, bu yöntemde endüstriyel robot, parametrik tasarım yazılımı ve karma gerçeklik aracının rolleri açıklanmıştır. Tezde önerilen yöntemin gerçekleştirilebilmesi için beş ayrı yazılım geliştirme görevi tamamlanmış ve bu yazılım geliştirme görevleri bu bölümde açıklanmıştır. Tez çalışmasında kullanılan endüstriyel robot manipülatörünün, endüstriyel robot kontrol ünitesinin, endüstriyel robot el kumanda panelinin, robot programlama dilinin ve karma gerçeklik cihazının teknik özelliklerine bu bölümde yer verilmiştir. Karma gerçeklik aracı ve parametrik tasarım programı arasında kurulan REST API iletişimi ve endüstriyel robot ile parametrik tasarım programı arasında kurulan TCP API iletişimi için geliştirilen yazılımlar açıklanmış ve tez çalışması kapsamında bu donanımlar arasındaki iletişimlerin test edildiği strafor malzeme kullanılarak gerçekleştirilen bir endüstriyel robot tel kesme çalışması yapılmıştır. Yapılan çalışmanın parametrik tanım dosyası ve tasarım ürünü açıklanmıştır. Karma gerçeklik aracı üzerinden parametrik tasarım tanım dosyasının parametreleri değiştirilerek sonuçlar karma gerçeklik aracı üzerinden izlenebilmiş ve endsütriyel robot ile kurulan iletişim üzerinden robot kodu endüstriyel robota gönderilerek tasarlanan ürün tel kesme yöntemi ile üretilmiştir. Bu çalışma ile geliştirilen yazılımların doğru sonuçlar ürettiği test edilmiş ve doğrulanmıştır. Yazılım geliştirme adımları tamamlandıktan sonra bir doğal taş üretim atölyesinde önerilen yöntemin bir modeli oluşturulmuştur. Parametrik modelleme araçları kullanılarak biçim grameri yöntemiyle tanımlanan bir tasarım ürünü, karma gerçeklik aracı ve endüstriyel robot kullanılarak tez çalışmasında önerilen yöntem ile üretilmiştir. Yedinci bölümde üretim ortamından elde edilen değerlendirme ve gözlem sonuçlarına dayanarak, önerilen yöntem ve mevcut diğer yöntemler karşılaştırılmış ve bir özellik karşılaştırma tablosu oluşturulmuştur. Tezde önerilen karma gerçeklik ortamında parametrik tasarım ve robotik fabrikasyon programlama yöntemi, çevrimdışı programlama yöntemi örneği olan Pike Loop Projesi çalışması ve parametrik robot kontrol araçları ile programlama yöntemi örneği olan Steel Bull of Speilberg çalışması üzerinden diğer yöntemler ile karşılaştırılmış ve yöntemin avantajları, eksik yönleri ve sayısal üretim alanında yöntemin sunduğu yenilikler tartışılmıştır. Yine bu bölümde tez kapsamında yapılacak ileri çalışmalara yer verilmiştir. Sonuç olarak tez çalışması kapsamında, gerekli tüm yazılım geliştirme adımları tamamlanarak, karma gerçeklik ortamında etkileşimli parametrik tasarım ve robotik fabrikasyon yöntemi geliştirilmiş ve önerilen yöntemin bir modeli gerçek bir üretim ortamında oluşturulmuştur. Üretim ortamından elde edilen değerlendirme ve gözlem sonuçları ile çalışmada öne sürülen yöntem ve mevcut diğer yöntemler karşılaştırılmıştır.
Bridging knowledge across architectural heritage and digital fabrication technologies

(Graduate School, 2024-10-17) Hamzaoğlu, Begüm ; Özkar, Mine ; 523172001 ; Architectural Design Computing

This thesis investigates the integration of computational making approaches within architectural heritage studies by exploring workflows for customized digital fabrication toolpath generation, with a focus on case studies involving carved stone ornaments from selected monumental buildings in medieval Anatolia. Medieval Anatolian architectural ornaments reflect a rich design culture that merges craftsmanship with formal experimentation. On-site traditional construction, performed by skilled artisans, involves more than just executing predefined designs; it transforms abstract design ideas into a cohesive making process. The geometric decorative patterns have been adapted across various materials, such as wood, stone, brick, tile mosaic, and stucco, over an extensive geographical range. Despite the material variety, the diverse craft tools and methods used to create these intricate patterns remain under-examined, with most existing literature emphasizing their abstract geometric shapes rather than construction techniques. The literature on computational design is increasingly highlighting the importance of integrating materiality and craft knowledge into computational models, considering the act of making as a fundamental component of design ideation. While grammar-based techniques have been introduced and diversified methodologies, their application within heritage contexts is still limited and not fully developed. In the past two decades, digital fabrication has emerged as a new medium in cultural heritage, prompting new discussions on materiality. The focus of research is shifting from acquiring high-precision morphological data to emphasizing the accuracy and authenticity of materials and construction techniques, thus opening new avenues for exploration. Existing studies have predominantly utilized standardized prototyping methods designed for industrial mass production, which may not adequately capture the nuances of traditional craftsmanship. Consequently, further research is necessary to develop tailored fabrication technologies that offer deeper insights into historical construction techniques. While much experimental work on customized robotic stone-working has concentrated on technological challenges, integrating these advancements with the historical contexts and stylistic variations of stoneworking cultures holds significant potential. Bridging the gap between technology-driven and knowledge-driven research is crucial for effectively incorporating digital fabrication technologies into architectural heritage studies. Although accelerating processes and improving accuracy through automation are the primary aims of digitizing workflows, digital fabrication technologies also introduce systematization in architectural construction. Innovations in digital fabrication tools and software have enabled integrated data flows in architectural construction by allowing parametric fabrication toolpaths associated with geometric models and facilitating customized automation techniques. This thesis frames the emerging role of digital fabrication in architectural heritage research as formalizing construction knowledge and thus generating and conveying new layers of information about material forms and construction processes. The medieval stone-carved ornamentation styles of Anatolia are unique to the region yet remain inadequately documented. In the 13th century, Anatolia witnessed the emergence of a new aesthetic in stone ornamentation, distinguished by its plasticity and curvilinear forms. This distinctive style emerged from a fusion of the region's abundant stone resources and skilled masons with geometric pattern design traditions. It serves as an exemplary illustration of how materials and craftsmanship can drive the evolution of a specific visual style. Computational making approaches offer promising avenues to enhance our understanding of these understudied generative processes in crafts. In the two workflows developed in this thesis, formalizing the relations between part-whole relationships and subtractive actions enabled the identification of variations in stone carvings. The first case study employs a grammar-based approach with a focus on rule formalizations. The workflow involves transferring information from the making rules to parametric digital models. The outputs include digital representations of the carved shapes, newly generated boundary shapes, G-code for CNC milling, and simulations of the cutting tool movements. Three parametric models corresponding to the three types of rules were developed as custom user objects in the Rhinoceros-Grasshopper modeling environment. Consequently, making rule formalizations in the developed workflow are not merely representational but also actively inform the digital fabrication process. This case study proposes a novel application of making grammars in architectural heritage research, offering several key insights. First, making grammars provide a framework to analyze formal relationships among abstract shapes, material forms, and construction parameters. Formalizing making rules enables the integration of visual and spatial computation into the study of implicit formal relations between geometric compositions, tools, and crafting techniques in historical artisan traditions. In the context of specific medieval Anatolian stone carvings, rule formalizations made it possible to examine the interrelations among geometric patterns, cutting tool profiles, and cut depths. Additionally, combining making rules with shape rules introduces a broader range of outcomes within craft processes. Breaking down the construction sequence into computational steps also helps to distinguish historical stylistic variations, which partly stem from similar carving techniques. Ultimately, making grammars enable the formalization of processes through a multimodal language, recognizing the various layers of knowledge embedded in making. In the second case study, a holistic workflow is explored to facilitate a continuous data flow from photogrammetric survey data of historical stone ornaments to digital and physical parametric reconstructions. This approach involves developing two parametric models for robotic milling toolpath generation. The engraved column sample from the Hunat Hatun Complex serves as an example for modeling carved forms, drawing from the two-dimensional geometric patterns typical of the Anatolian Seljuk period. The spiral-fluted columns from the Karatay Madrasa, Sahabiye Madrasa, and Sultan Han illustrate the variations of three-dimensional forms that can emerge from similar design layouts when using different cutting orientations. Using a custom algorithm to calculate robotic milling toolpaths within a parametric modeling environment enables precise and integrated data flows to modeling historical structures. This approach makes it possible to uncover historical construction parameters embedded in ornamental variations from a specific era, something standard CAM methods cannot achieve. Adding a rotary mechanism as an external axis provided new insights into the formation of various spiral-fluted columns in the case study. Experiments adjusting cutting orientations by changing the angles between the rotary axis and the cutting tool on the cylindrical surface demonstrated that form-making evolves throughout the construction phase of medieval stone ornamentation rather than adhering to a pre-set design. The developed workflow uses KUKA|prc parametric robot control to generate and simulate robot toolpaths, enabling the exploration of multiple parameters, such as cutting orientation, geometric ratios, and tool attributes that affect material outcomes. Developing customized robotic fabrication not only achieves rapid, precise, and efficient fabrication but also transcends visual resemblance, conveying aspects of materiality, tactile qualities, and material behavior in historical structures. By programming robotic movements within widely adopted parametric software, the workflow integrates established optimization and accuracy-testing algorithms, enabling the validation of geometry and fabrication parameters based on actual material results. This system exemplifies how parametric robotic fabrication can systematize the modeling of historical stone ornamentation, providing measurable and comparable data on parameters and material outcomes.
Mimarlık eğitiminde farklı medyalar için bütünleşik bir model önerisi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2024-11-12) Takkeci, Mehmet Sarper ; Erdem, Arzu ; 523122001 ; Mimari Tasarımda Bilişim

Mimarlık tasarım stüdyoları, mimarlık eğitiminde kritik bir role sahip olan, teorik ve teknik bilgilerin uygulamaya döküldüğü platformlardır. Bu stüdyolar, öğrencilerin proje tabanlı, aktif öğrenme süreçleriyle karşılaştığı, yaratıcı ve eleştirel düşünmeye yönlendirildiği mekanlardır. Geleneksel tasarım stüdyolarının fiziksel alanları ve sosyal etkileşimleri, pedagojik yaklaşımların çeşitlenmesine ve derinleşmesine olanak tanır. Stüdyo ortamı, öğrencilerin farklı eğitim yaklaşımları ve öğrenme durumlarına maruz kaldığı, çeşitliliğin ön planda olduğu bir yapıya sahiptir. Bu yapı, açık uçlu ve geniş içerikli eğitim anlayışını barındırır. Öğrencilere sunulan "tasarım problemi", genellikle açık uçlu ve belirsizdir, bu da öğrencilerin kendi çözüm yollarını geliştirmelerini gerektirir. Öğrenme süreci, yürütücülerin pedagojik yaklaşımları ve geri bildirim oturumları üzerinden ilerler. Bu süreçte öğrenciler, bilgiyi içselleştirir ve becerilerini geliştirir. Stüdyo ortamının ve iletişim süreçlerinin pedagojik çerçevedeki önemi büyüktür. Stüdyo, öğrencilerin projeler üzerinde yoğunlaştığı, eşit katılım ve diyalogun ön planda olduğu bir alan olarak işlev görür. Bu ortamda öğrenciler, akranları ve yürütücülerle sürekli etkileşim içinde bulunur, bu da öğrenme deneyimlerini zenginleştirir. Stüdyo, gerçek veya hipotetik konular üzerinden kurulabilir ve öğrencilere çeşitli bilgi alanlarından yararlanma fırsatı sunar. Sosyal bir ortam olan stüdyo, öğrencilere bilgi ve becerilerini test etme ve geliştirme şansı verir. Stüdyo, öğrencilerin fikirlerini ifade etmeleri ve tartışmaları için uygun bir zemin hazırlar. Stüdyonun öğrenme yaklaşımı, problemi sorgulama aracı olarak görür ve işbirlikçi, çok katılımcılı bir ortamda gerçekleşir. Stüdyo, bilgi ve beceri geliştirmeyi teşvik eder ve "yaparak öğrenme" kültürünü destekler. "Mimarlık stüdyo kültürü" terimi, yaratıcılığı, işbirliğini ve eleştirel düşünmeyi teşvik eden bir öğrenme deneyimi ile karakterize edilir. Bu kültür, öğrencilerin tasarım önerilerini araştırdıkları, test ettikleri ve sundukları bir yerdir. Yaparak öğrenme odaklı eğitim, öğrencilerin çevrelerini anlamalarına ve yeniden düşünmelerine olanak sağlar. Mimarlık eğitimi, problem çözme odaklı geleneksel yöntemlerin ötesine geçerek, tasarım epistemolojisini yeniden düşünmeyi gerektirir. COVID-19 pandemisi, tasarım eğitiminin yapısında önemli değişikliklere neden olmuştur. Fiziksel etkileşim gereksinimlerinin zorlukları, çevrimiçi eğitim yöntemlerine geçişi zorunlu kılmıştır. Bu durum, stüdyo yürütücülerinin öğretme ve öğrenme yöntemlerini yeniden değerlendirmelerini gerektirmiştir. Çevrimiçi eğitim, fiziksel stüdyonun özelliklerini taklit etmeyi ve çevrimiçi alışverişleri kolaylaştırmayı amaçlamıştır. Fiziksel tasarım stüdyosu, mimarlık eğitiminin kültürel ve sosyo-mekansal bir parçası olarak, öğrencilerin akranlar arası öğrenmeyi teşvik eden bir ortam sağlar. Ancak, çevrimiçi ortama geçişle, bu akran öğrenme fırsatlarında eksiklikler gözlemlenmiştir. Çevrimiçi ortamda, fiziksel bir ortamın yokluğunda, yeni bir bağlantıcı pedagoji devreye girmiştir. Bu pedagoji, bilgi kaynaklarına bağlantı, akranlarla ağ oluşturma ve dijital teknolojilerin entegrasyonu üzerine odaklanır. Fiziksel stüdyolardan sanal ortamlara geçişle, geleneksel fiziksel tasarım stüdyolarının sunduğu zengin iletişim ve akranlar arası öğrenme fırsatlarını güçlendirecek yeni pedagojik stratejilerin düşünülmesi gerekmektedir. Oyun tabanlı öğrenme ve oyunlaştırma, çevrimiçi öğrenme bağlamında öğrenenlerin katılımını artırmada kolaylaştırıcı olabilir. Bu yaklaşım, öğrencilerin bilgi ve becerilerini etkileşimli ve ilgi çekici bir şekilde edinmelerini sağlar. Sonuç olarak, çevrimiçi öğrenme, fiziksel tasarım stüdyosunun imkanlarını güçlendirecek yeni pedagojik stratejilerin düşünülmesini gerektirmiştir. Bu durum, yaparak öğrenme süreçlerinde, akran katılımı ve işbirlikçi deneyimler yoluyla derin öğrenmeyi destekleyen bir stüdyo kültürünü teşvik etmeye yönelik çevrimiçi uygulamaların entegrasyonuyla ilgili olmuştur. Oyun tabanlı öğrenme ve oyunlaştırma, öğrenme sürecini iyileştirmede potansiyel taşır. Oyun tabanlı öğrenme, öğrencilerin etkileşimli ve ilgi çekici bir şekilde bilgi ve beceri edinmelerini sağlar. Oyun mekaniği, öğretme ve öğrenmeye entegre edilerek, öğrenciler arasında akademik performansı ve motivasyonu artırabilir. Böylece, oyun tabanlı pedagoji, çevrimiçi öğrenmenin zorluklarıyla ilgilenmek için kullanılabilir. Bu yaklaşım, deneysel stüdyo uygulamalarında ve oyun tabanlı stratejilerde kullanışlı bir strateji haline gelmiştir. Sonuç olarak, bu tez, oyun tasarım ilkelerinin ve pedagojik unsurlarının mimarlık stüdyosunun karmaşık medya ekosistemine nasıl entegre edilebileceğini araştırmaktadır. Oyun tabanlı öğrenme, mimarlık eğitiminde yeni bir pedagojik yaklaşımın parçası olarak değerlendirilmektedir.
A computational interpretative design model for exploring Iranian geometrical patterns

(Graduate School, 2024-12-26) Razzaghmanesh, Delara ; Gürer, Ethem ; 523182009 ; Architectural Design Computing

Geometry is one of the distinguishing characteristics of Iranian art and architecture. This valuable art is endangered because the original designers did not provide comprehensive documentation. To preserve this invaluable cultural heritage, designers must understand these geometrical patterns' underlying principles and rules. This knowledge will enable them to generate new patterns accurately and restore damaged ones. As the patterns are complex and contain many mathematical rules, generating them necessitates a transferable knowledge of computational methods. Today, with the development of technology, especially computer science, it is possible to draw complicated geometries, analyze existing geometries, and generate entirely new ones. This research explores the historical and cultural significance of Islamic geometrical patterns, with examples from Iranian architecture, analyzing their traditional design rules and their evolution through time. To address this, computational design techniques as a modern approach to reinterpret and expand the potential of geometric patterns are adopted. Iranian geometrical patterns are categorized into two layers of 2-dimensional and 3-dimensional patterns. From 2-dimensional patterns, some prominent patterns in Iranian architecture are analyzed and generated with computational design methods. The methodology involves identifying the underlying rules of these patterns. An algorithmic design method is employed to generate patterns by automating their intricate relationships and modular structures. This method allowed for the precise reproduction of selected patterns and experimentation with new configurations while adhering to traditional rules. In parallel, a graph-theory approach is introduced as a novel method for pattern generation. This method redefines patterns as networks of nodes and edges, offering a highly flexible and abstract framework for pattern design. The graph-based approach enables a generative and parametric workflow, allowing for more creative and complex variations. The study also compares the effectiveness of these two computational methods, evaluating their strengths and weaknesses. To evaluate these methods, a comparative study using the Analytic Hierarchy Process (AHP) with expert feedback is conducted. The results revealed that while algorithmic design is effective in maintaining traditional integrity, the graph-theory approach allows for greater creative freedom by breaking away from strict rule-based constraints. Both approaches not only faithfully reproduce existing patterns but also enable the creation of entirely new designs, contributing to the preservation and innovation of this valuable heritage. Building on this, the study extended the application of graph theory to explore its potential for generating 3-D patterns for future works. A 3-D Muqarnas was successfully designed using graph-theory algorithms, demonstrating the method's versatility and capability in creating complex, generative 3-D structures. This finding highlights the adaptability of graph theory in pattern generation, offering a robust framework for computational design. This work contributes to the growing intersection of mathematics, architecture, and computational design, offering new pathways for preserving cultural heritage while fostering creative exploration in the digital era. The dissertation shows that cultural heritage could be preserved with computational techniques and encourages designers to use computational tools and methods in their design. Yet, designers should search for ways to expand existing implementations by active participation.

Gözat

Çıkarma tarihi ile LEE- Mimari Tasarımda Bilişim-Doktora'a göz atma

Sayfa başına sonuç

Sıralama Seçenekleri