LEE- Mimari Tasarımda Bilişim Lisansüstü Programı

Bu topluluk için Kalıcı Uri

http://hdl.handle.net/11527/19394

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.
Designing and Testing a Virtual Reality Online Shopping Application

(Graduate School, 2021) Kılıç, Ekin ; Gül, Leman Figen ; 705424 ; Department of Informatics

E-commerce is the exchange of products and services over electronic platforms. Most transactions on the internet, from banking services to hotel reservations, can be considered as an e-commerce activity. Online Retail, E-Tailing or Online Shopping is a type of E-commerce in which the customers purchase finished products through websites and applications using devices such as computers, tablets or smartphones. With the improvement of the internet speed, the development of smart devices and these technologies becoming cheaper day by day; the online shopping method has been adopted by more and more customers over time. The number of online shopping sites, the number of businesses selling over the internet and the volume of online shopping are increasing every year. Also, it is predicted that these figures will continue to increase in the near future both globally and in Turkey. The COVID-19 pandemic has also been a catalyst for the growth and adoption of e-commerce and the online retail sector. In order to prevent the virus from spreading faster, governments have taken mass quarantine measures, imposed lockdowns and banned indoor public spaces temporarily but for a long time. During the lockdowns, people tended to shop online to meet their needs and online shopping methods have penetrated our daily lives more than ever. Even after the restrictions are removed, people are still hesitant to go to closed public spaces and physical stores because of contagion risk. E-commerce and online retail provide many advantages to customers. However, although the sector has been in our lives for a long time, it still has some unsolved problems. Since the sector already takes a big role in our lives and will continue to grow in the future, some steps should be taken to solve these problems. Thus, online customer satisfaction and service quality can be increased. According to customers, a very obvious problem in the sector is to buy products without seeing and experiencing them physically. While shopping online, customers examine products through photos. Photos do not allow customers to fully perceive the products or they may be misleading about a products texture, size or quality. The customers may encounter a product different from what they have expected after the delivery. Dealing with returns after such events reduces customer satisfaction and also causes a waste of logistics workforce. In order to overcome this negativity, some businesses considered using technologies that can offer a more realistic 3D experience instead of 2D interfaces such as websites and mobile applications, in the near future. Therefore, some companies and academic studies have produced prototype shopping systems using Virtual Reality and Augmented Reality technologies.
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.
Yeni fenomen algoritmalar: çekişmeli üretken ağların mimarlıktaki potansiyelleri üzerine bir araştırma

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021-07-13) Eroğlu, Ruşen ; Gül, Leman Figen ; 523171010 ; Mimari Tasarımda Bilişim ; Informatics in Architectural Design

Gün geçtikçe gelişen yapay zeka, hızla geniş bir araştırma alanına dönüşmektedir. Yapılan tez çalışması, işte tam bu noktada; son yıllarda oldukça gündemde olan yapay zeka yöntemlerini kullanarak mimari görsel üretim özelinde potansiyelleri araştıracaktır. Bununla birlikte, çalışmanın bir diğer vurgusu üretken modelleri eğitme sürecinde bilgisayarın görüntüleri nasıl anladığı ve oluşturduğunu anlamamızı sağlayacağıdır. Bilgisayarın nasıl gördüğünü anlamak, bunun potansiyellerini keşfetmek; bizi imaj üretiminin bir adım ötesine taşıyacaktır. Bu şekilde bu sistemlerin gelişmesinde rol alma olanağı verecektir. Tez, sırasıyla; veri biliminin Çekişmeli Üretken Ağlara kadar olan gelişimini açıklamakla birlikte bu gelişmelerin mimarlık disiplinindeki etkilerini anlatmaktadır. Çekişmeli Üretken Ağlar ile mimarlık alanında yapılmış çalışmaların açıklandığı literatürde kullanılan modellerden çeşitli Çekişmeli Üretken Ağların deney için seçilmesine karar verilmiştir. Farklı derecede özniteliklere sahip veri setlerinin, yapısal ve üretim döngüleri ile seçilen dört Çekişmeli Üretken Ağ, tezin ana bölümünü oluşturmaktadır. Bu ağlar ile yapılacak deneyler için kullanılan araçlar; Google Colab bulut ortamı ve Anaconda uygulamasındaki Jupyter Notebook arayüzünde Python programlama dili olarak seçilmiştir. Seçimde kullanılan modellerin bu programlama diline uygunluğu göz önüne alınmıştır. Sonuç olarak; deneyler sonucu üretilen imajların görsel potansiyelleri mimari perspektifte irdelenmiş, bulunan keşiflerden potansiyeller çıkarılmıştır. Bu bakımdan tezin yürütülmesi, denetimsiz bir derin öğrenme modelini andırmaktadır. Çalışma; açık kaynak paylaşımlı olan DCGAN, Pix2Pix, CycleGAN ve StyleGAN algoritmaları ile yine açık kaynak alınmış üç veri kümesi olan Ahameniş, Bauhaus ve Paladyan tarzı veri setleri çalıştırılarak başlamıştır. Deneylerde ortaya çıkan geri dönüşler ile yeni veri setleri oluşturulmuştur. Böylece deneylerde çeşitlilik sağlanmış, kontrollü değişkenler ile toplam 9 deney organize edilmiştir. Bu dokuz deneyde veri setleri öznitelik farklılıklarına ya da modelin ihtiyaçlarına göre değiştirilmiştir. Çıkan sonuçlar sezgisel olarak dolaylı nitel yöntemle değerlendirilmiştir. Mimarlık disiplinindeki tasarım ve üretim potansiyellerini arayan çalışma, bu gözlemler sonucu mimari görsel üretim anlamında hem stil transferi hem de form üretimi konularında keşifler ve bu keşiflerden potansiyeller açığa çıkarmaktadır. Sonuç olarak; araç olarak seçilen yapay zeka algoritmaları, mimarlık için yeni ilkeler, kurallar ve yollar oluşturma fırsatı vermektedir. Yapay zeka alanında bu algoritmalar gelişirken; buna açık olmak ve kullanım alanlarını ölçmek yeni bir düşünsel bakış açısı getirebilir.
Tarihi yapılarda yapı bilgi modeli uygulamalarının sistematik literatür tarama yöntemiyle değerlendirilmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021-08-25) Bastem, Sümeyye Sena ; Kanan, Çekmiş, Aslı ; 523181016 ; Mimari Tasarımda Bilişim ; Informatics in Architectural Design

Yapı bilgi modeli (YBM) mimari, mühendislik ve inşaat (MMİ) uzmanlarının bir tesisi verimli bir şekilde planlamasını, tasarlamasını, inşa etmesini ve yönetmesini sağlayan akıllı bir üç boyutlu (3B) modelleme sürecidir. YBM'nin yeni yapıların inşasında MMİ ve şantiye yönetimi alanlarına sağladığı katkılar paydaşların ilgilisini artırmış, mevcut ve tarihi binalardaki kullanımı üzerine çalışmalar yapılmaya başlamıştır. Böylece yeni binalar için kullanılan bu süreç, 2008 yılından itibaren mevcut ve miras binalarda kullanımı yaygınlaşmıştır. Tarihi yapı bilgi modeli (TYBM), miras binalarının korunması, projelendirilmesi, inşası ve yönetimi gibi aşamalarına katkıda bulunmanın yanısıra bu aşamalarda zamandan ve işçilikten tasarruf, verimliliğin ve doğruluğun artırması gibi faydalar sağlamaktadır. Miras yapılarının korunması sırasında veri eksikliği, belge ve arşivleme sorunları gibi sorunlarla karşılaşılmaktadır. Araştırmacılar, bu sorunları çözmek için TYBM'i geliştirmeyi ve böylece karmaşık ve kültürel açıdan önemli miras binalarını akıllıca belgelemeyi, yorumlamayı ve yönetmeyi amaçlamaktadır.YBM'nin miras yapılarına uygulanmasında kullanıcıların, yeni eğitim becerileri edinmeleri ve YBM ile TYBM arasındaki farklılıktan kaynaklanan temel zorlukları çözmeleri gerekmektedir. Bu zorluklar, TYBM'in uygulanmasında yeni araştırma alanları oluşturmaktadır. TYBM kavramı ve süreci ile ilgili son 12 yılda (2009-2020) yayınlanan çalışmalara ilişkin sistematik bir literatür taraması yapılmıştır. Sistematik derlemenin sonucunda TYBM süreci ve aşamaları hakkında toplam 194 birincil çalışma belirlenmiştir. TYBM'nin kullanım alanları ve faydaları; TYBM uygulaması sırasında gerekli olabilecek araçlar, yöntemler ve yazılımlar ve ayrıca karşılaşılabilecek olası zorluklar açıklanmaktadır. Bu derleme, TYBM sürecini kullanan araştırmacı ve uygulayıcılar için bir rehber niteliği taşımayı amaçlamaktadır. Tezin birinci bölümünde problem tanımlanmış, amaç ve kapsam açıklanmıştır. Aynı zamanda tezde kullanılan yöntemden bahsedilmiştir. Tezin ikinci bölümünde TYBM sürecinin daha iyi anlaşılabilinmesi için YBM süreci, mevcut yapılarda uygulanan YBM süreçleri açıklanmıştır. YBM sürecinde kullanılan yazılımlar ve karşılaşılan kavramlarda detaylandırılmıştır. Ayrıca TYBM sürecinin tanımlanması yapılarak bu süreçte karşılaşılan kavramlardan bahsedilmiştir. Tezin üçüncü bölümünde tezde kullanılan sistematik literatür tarama (SLT) yöntemi ve bu yöntemin aşamaları açıklanmıştır. Yöntemin açıklanmasından sonra TYBM için uygulanan SLT yöntemi aşamalı olarak detaylandırılmıştır. Tezin dördüncü bölümünde, yapılan SLT sonucunda elde edilen birincil çalışmalar referans alınarak TYBM süreci ve aşamaları açıklanmıştır. Bu başlık aynı zamanda süreç boyunca kullanılacak araçlar, yazılımlar, sonuç ürünün kullanım alanları, kullanım şekillerini açıklamaktadır. Tezin son bölümünde ise incelenen çalışma ve değerlendirin sonuçları tarıtışılmıştır. Sonuç olarak tezde TYBM sürecinin koruma ve restorasyon alanlarına süre, maliyet ve nitelik açılarından birçok katkı sağladığına ulaşılmıştır. TYBM sürecinin kullanımının yaygınlaştırılması, mimar, mühendis, arkeolog, tarihçi gibi bu alanda çalışanlara, mekan yönetimini sağlayıcılara, kullanıcılara birçok farklı faydalar sağlamaktadır. Uygulayıcı ve kullanıcıların yanı sıra TYBM, yapının yaşam döngüsünün uzaması ve bu süreyi verimli geçirmesi açısından önemlidir. Ayrıca bu süreçle birlikte kültürel miras yapılarının korunması üzerine bilincin artırması sağlanacaktır.
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.
Karmaşık bir sistem olarak mimari tasarım stüdyosu

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022) Lekesiz, Gülbin ; Gürer, Ethem ; 741447 ; Mimari Tasarımda Bilişim Bilim Dalı

Mimari tasarım stüdyosu mimarlık eğitiminin önemli bir parçasıdır. Stüdyonun dinamik bir süreç olması, zengin etkileşim ağlarının var olması, çeşitli aktivitelerin birlikteliğinden oluşması gibi özellikleriyle bir karmaşık sistem gibi davranması çalışmanın hipotezini oluşturmaktadır. Karmaşık sistem araştırmaları pek çok disiplinde yeni bakış açıları yaratmıştır. Eğitim konusunda da yapılan çalışmalara literatürde rastlanmaktadır. Bununla birlikte mimari tasarım stüdyosunu karmaşık sistem perspektifinden incelemek çalışmanın literatüre özgün katkısıdır. Çalışmanın amacı stüdyoyu karmaşık sistem olarak ele almanın stüdyonun verimliliğine etkisini değerlendirmektir. Öğrenci ve yürütücü etkileşimlerini içeren pedagojik yaklaşımın doğası gereği bunu nicel araştırma yöntemleriyle değerlendirmek zordur. Bu yüzden, bu çalışmada etkileşimleri gözlemlemek ve değerlendirmek için en uygun yöntem nitel araştırma yaklaşımı olarak kabul edilmiştir. Tezin birinci bölümünde çalışmanın amacı, motivasyonu, yöntem ve kapsamı açıklanmaktadır. Tezin ikinci bölümünde mimari tasarım stüdyosu sistematik olarak bileşenlerine ayırılarak incelenmektedir. Bir model oluşturmak için ilgili alanı sistem olarak kabul etmek yaygın bir yaklaşımdır. Stüdyonun elemanları; aktörleri, aktiviteleri ve ilişki ağları olarak ele alınmış ve bunlar literatür araştırmasıyla derinlemesine incelenmiştir. Tezin üçüncü bölümünde karmaşık sistem tanımı yapılmaktadır. Karmaşıklık kavramı tartışılmıştır. Ayrıca karmaşık sistemlerin özellikleri, örnekleri ve bu alandan üretilen verimlilik algoritmaları konu alınmaktadır. Tezin dördüncü bölümünde ise öncelikle eğitim ve karmaşık sistem arasındaki ilişki üzerine yapılan çalışmalar incelenmiştir. Ardından sırasıyla mimarlık eğitimi ve mimari tasarım stüdyosunun karmaşık sistem perspektifinde değerlendirilmesi literatür araştırması yöntemiyle sunulmaktadır. Bu inceleme karmaşık sistemlerin dört temel özelliği üzerinden yapılmaktadır: öz-örgütlenme, stigmerji, belirme ve adaptasyon. Tezin bu bölümünde etkileşim ve örgütlenme senaryolarını tartışabilmek için özgün bir diyagram dili üretilmiştir. Bu diyagramlarda stüdyonun aktörleri, ilişkileri, ortamı, sınırları ifade edilmektedir. Tez kapsamında Özyeğin Üniversitesi, Mimarlık Bölümü'ndeki dört farklı ikinci sınıf mimari tasarım stüdyosu vaka çalışması olarak incelenmiştir. Bu stüdyolar öncelikle süreçsel olarak aktivitelere parçalanmıştır. Her bir aktivite kendi içinde karmaşıklığı açısından değerlendirilmiştir. Saptamalar, etkileşim ve örgütlenme diyagramları aracılığıyla sunulmaktadır. Ardından tümevarım yöntemiyle bütünsel değerlendirmesi sunulmuştur. Bu bölümün sonunda karmaşıklığın stüdyo üzerindeki etkileri öğrenci, yürütücü ve bir bütün olarak sistemin bakış açısından değerlendirilmektedir. Son olarak ise tüm bulgular tartışmaya açılmaktadır.
Mimari tasarım eğitiminde strüktür bilgisini sanal ortam desteği ile geliştirme amaçlı bir model

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022) Özçelik, Nisanur ; Şener, Sinan Mert ; 776423 ; Mimari Tasarımda Bilişim Bilim Dalı

Günümüzde bilim ve teknolojinin gelişimi ile etkin bir hale gelen sanal gerçeklik teknolojisinin potansiyelleri, birçok alanda eğitim açısından değerlendirilmektedir. Eğitim, sanal ve sayısal teknolojiler ile birlikte giderek hızlanan bir dönüşüm ve gelişim içine girmiştir. Mimarlık eğitiminde de tasarım, tarih ve teknik dersler için bu dönüşüm üzerine çalışılmaktadır. Bu çalışmada, bu dönüşümün mimarlık alanında strüktürel eğitime katkı sağlayabilecek bir yazılım desteği önerisinin geliştirilebilmesi amaçlanmıştır. Çalışmanın gerekçesi, öğrencinin pasif ve kuramsal olarak öğrendiği mimarlıkta strüktür bilgisini, tasarım bilgisiyle yeterince bağdaştıramamasından doğan eğitim eksikliklerinin giderilmesidir. Çalışmanın amacı ise, öğrencinin strüktürel eğitim derslerinde öğrendiği strüktürel bilgiyi tasarımsal bilgisiyle entegre edebileceği bütünsel ve kapsayıcı bir sanal ortam önerisi geliştirmektir. Yapılandırmacı eğitim ve bilişsel gelişim teorilerinden yola çıkarak, mimarlık öğrencilerin sanal bir oyun ortamında, deneyip yanılma yoluyla eğitim ortamına aktif bir şekilde katılım gösterip kuramsal bilgiyi daha iyi kavramaları ve tasarım bilgisiyle bağdaştırabilmesi beklenmektedir. Bu doğrultuda mimarlıkta strüktür eğitiminin, öğrenim açısından var olan sorunları tespit edilerek, geliştirilmesi düşünülen ortam için sanal gerçeklik ortamının potansiyellerinden yararlanma olasılıkları araştırılacaktır. Giriş bölümünde çalışmanın amacı, kapsamı ve yöntemi kısaca anlatılmıştır. İkinci bölümde, öncelikle, sanal gerçeklik teknolojisinin eğitimde kullanımının önemi belirtilmiştir. İnsanların ürettikleri bilginin deneyimlerine dayandığını savunan yapılandırmacı eğitim ve öğrenmenin en iyi yolunun öğrencinin çok duyusal bir ortamda birbirleriyle ve eğitimcileriyle iletişim kurarak olduğunu söyleyen bilişsel gelişim teorileri araştırılarak sanal gerçeklik ve faydaları ile bağdaştırılmıştır. Seçilen ulusal ve uluslararası üniversitelerdeki mimarlıkta strüktür eğitimi müfredatları, verilen dersler özelinde araştırılmıştır. Bu üniversitelerdeki mimarlıkta strüktür eğitimini içeren dersler, işleniş şekilleri açısından incelenmiş ve karşılaştırılmıştır. Öğrencinin mimarlıkta strüktür eğitimi ile öğrenim ilişkisi irdelenmiştir. Daha sonra sanal gerçeklik teknolojisinin eğitime katkıları araştırılmış, bütüncül olarak eğitimde ve özel olarak mimarlık eğitiminde kullanımına dair örnekler ayrıntılı bir şekilde incelenmiştir. Bu veriler sonucunda mimarlıkta strüktür eğitiminin eksik yönleri keşfedilerek sanal gerçeklik teknolojisinin kullanımı ile fayda sağlanabileceği keşfedilmiştir. Ayrıca sanal gerçeklik teknolojisinin mimarlıkta strüktür eğitimi derslerinde etkili bir ders destek materyali olabileceği sonucuna varılmıştır. Bu bağlamda mimarlıkta strüktür eğitimi özelinde tespit edilen sorunların derlenmesiyle, geliştirilecek sanal ortam önerisi için bir altyapı oluşturulmuştur. Bu altyapının yapılandırmacı eğitim teorisi ve bilişsel gelişim teorileri ile bağdaşması öngörülmektedir. Üçüncü bölümde çalışmanın yöntemi tanımlanmıştır ve sanal gerçeklik teknolojisi incelenmeye başlanmıştır. Tarihi, sistem bileşenleri, arayüz tasarımı, yan etkileri, ve türleri şeklinde başlıklar altında sanal gerçeklik teknolojisi araştırılmıştır. Sanal gerçeklik teknolojisini ulaşılabilirliği tartışılmış ve sanal gerçeklik ortamlarında kullanılan arayüzler incelenerek önemi irdelenmiştir. Elde edilen bu bilgilerin önerilecek sanal ortamın yapılandırılma ve tasarlanması aşamasında faydalı olması beklenerek dördüncü bölüme geçilmiştir. Dördüncü bölümde çalışmanın amacı olan sanal gerçeklik ortamı önerisi geliştirilmiştir. Çalışmanın önceki bölümlerinde araştırılan ve irdelenen yapılandırmacı eğitim teorisi ve bilişsel gelişim teorileri, ulusal ve uluslararsı mimarlıkta strüktür eğitimi müfredatları ve eğitimde sanal gerçeklik uygulamaları göz önünde bulundurularak mimarlıkta strüktür eğitimi müfredatı için ders destek materyali olabilecek bir sanal ortam önerisi ve çerçevesi sunulmuştur. Burada öncelikle önerilecek olan sanal ortamın dersle ilişkisini belirlenmesi adına bir çerçeve belirlenmiştir. İkincil olarak arayüz tasarlanması başlığı altında kullanıcının sanal ortamda göreceklerinin açıklandığı fiziksel arayüz ve tasarlanan arayüzün kullanımını anlatan sayısal arayüzler açıklanmıştır. Sonrasında uygulamanın kullanılması planlanan gerçek dünyada ve dijital dünyadaki hareketleri tanımlanmıştır. Uygulamanın çalıma prensipleri açıklanmış ve etkileşimleri anlatılmıştır. Böylece önerilen sanal ortam çalışma kapsamında bitirilmiştir. Son olarak ise çalışmanın önceki bölümlerinde elde edilen veriler toplanarak bir sonuca bağlanmıştır ve çalışmanın kapsamına dahil olmayan ve ileride çalışmanın ilerletilebilmesi adına yapılabilecek gelecek uygulamaları ve çalışmaları üzerine tartışılmıştır.
Fraktal boyut ve lakunarite hesaplamaları ile parkların dönemsel analizleri ve değerlendirmeleri

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022) Ursavaş, Nazlı Bahar ; Çağdaş, Gülen ; 523171007 ; Mimari Tasarımda Bilişim Programı

Fraktal örüntüler, sonsuz döngüye sahip, karmaşık, matematiksel denklemlerle oluşturulan ve birbirinin tekrarı olan kurgulardır. Doğada kendiliğinden var olan veya farklı bağlam ve örüntüler ile oluşan bu yapılar, günümüzde dijital olarak matematiksel yapılarla oluşturulmakta ve farklı alanlarda kullanılmaktadır. Fraktal örüntülerin varolduğu alanlardan biri de yeşil alanlardır. Açık ya da yeşil alanlar günümüzde hızla büyüyen kentlerin estetik ve fonksiyonel eksiklerini tamamlamaktadır. Bu durumda kentsel mekan ögelerinden biri olan yeşil alanların ve onların değerlendirilmesinde aynı zamanda tasarımında kullanılan modeller önem kazanmıştır. Araştırmanın konusu olarak, bir yerleşim merkezinde kamu yararına düzenlenmiş ve bu şekliyle "park" olarak tanımlanan yeşil alanlar; karmaşık geometrik şekillerden oluşmaları, parçalı yapıları ve bazen de tekrar eden desenlere sahip olmaları nedeniyle fraktal özellikler taşımaktadır. Bu benzer özellikler dolayısıyla tezde, parkların fraktal geometri çerçevesinde ele alınması ve incelenmesi üzerine çalışılmıştır. Bu bağlamda kentsel sistemlerin bir parçası olan parkların fraktal boyut ve lakunarite hesaplamaları yönünden değerlendirmeleri ve analizlerine yer verilmiştir. Tez, öncelikli olarak bir literatür taraması içerirken bu literatür araştırmaları fraktallere ait olan kavram tanımlamaları ile başlamaktadır. Bu kavram açıklamalarını fraktal geometri ve ona ait başlıkların anlatımı takip etmektedir. Daha sonrasında fraktal boyut, lakunarite kavramlarına değinilmiş olup bu başlıklara ait hesaplama yöntemleri incelenmiştir.Bu çalışmalar kullanılacak olan hesaplamalı yöntem sonucunda ortaya çıkan verilerin değerlendirmesini desteklemek amacıyla ortaya konulmuştur. Tez çalışması kapsamında, fraktal geometrik analizlerde yer alan başlıca hesaplama yöntemlerinden biri olan "kutu sayma yöntemi" kullanılmış olup, bu yöntem sayesinde yeşil alanların objektif ve matematiksel verilere dayandırılarak karşılaştırılması için bir yaklaşım önerilmiştir. Birbirlerinden farklı özelliklere sahip olması göz önünde bulundurularak seçilen çalışma alanları (bulundukları konum, kapasite, hacim, hitap ettikleri nüfusun yoğunluğu vs. parametreler göz önüne alınarak), bahsedilen kutu sayma yöntemi ile gözeneklilik(lakunarite) ve fraktal boyut hesabı yapılması uygun görülmektedir. Bu hesapların yapılabilmesi için ImageJ programına ait olan Fraclac eklentisi ile çalışılmıştır. Google Earth ve Global Human Settlement Layer'dan elde edilen uydu fotoğraflarının iki boyutlu aktarımı ile hesaplamalar yapılmıştır. Bu haritaların iki boyuta aktarılmasının temel sebebi de kullanılacak olan programa ait algoritmaların iki boyutlu imajlar ile daha doğru sonuç vermesinden kaynaklanmaktadır. Bu doğrultuda İstanbul ilinin farklı lokasyonlarında bulunan ve çeşitli parametrelere göre seçilmiş olan dört adet park kullanılmıştır. Seçilen bu parkların zaman içerisinde değişen yapıları gözlemlenerek ortaya çıkan farklılıkların, gelişim ya da dönüşümlerinin değerlendirilmesi amaçlanmaktadır. Yapılan incelemeler sonucunda parkların dönemsel olarak çeşitlilik gösteren yapılarının fraktal ve lakunarite hesaplama yöntemleri üzerinden analizleriyle gösterilmesi hedeflenmiştir. Yapılan analizlerin grafiksel dökümü ile de matematiksel karşılaştırmalar için veriler oluşturulmuştur. Çalışma sonucunda ortaya çıkan verilerin değerlendirilmesinde fraktal analizlerin üstlendiği rol üzerinde durulmuştur. Bu çözümlemelerde kullanılan yöntemlerin söz konusu olabilecek yeni araştırma alanlarına katkı sağlayabileceği düşünülmektedir. Bu da bir kent ögesi olan yeşil alanların parçası olan parkların kullanıcılarından elde edilebilecek geri dönüşlerle yeni park tasarımları için veri oluşturabileceği öngörülmektedir.
Modular kinetic system proposal with responsive design approach for acoustic paneling systems

(Graduate School, 2022-02-23) Esirger, Suat Batuhan ; Kabakçıoğlu Özkar, Mine ; 523171011 ; Architectural Design Computing

The regular needs of people are dynamic as they had never been before, thanks to the rapid increase in technological developments. Architectural components are also affected by this dynamism with the integration of new computer and communication technologies into daily life. As a consequence, research and development on interactive and adaptive building elements became a rising trend in the architectural community. Moreover, in today's architecture, the computational approach has become a tool for designing intelligent spaces, rather than being a tool for designing ordinary spaces. Due to this trend, using algorithms, computations, and intelligent systems in designed environments became essential, considering that it is playing an undeniable role in the interactivity of a space. The most common reflection of interactivity on architecture is the "responsive" design approach. In today's world, there is a good quantity of building elements that are intelligent enough to respond to changing heat, sound, light, and humidity levels. Among them, exterior surface components are commonly subject to heat and light control. On the other hand, interior components are more related to sound-related inputs such as noise control and acoustic comfort. Auditory input is already a key element during the daily interactions of living beings, as it warns of impending danger. Followed by survival instincts, acoustic comfort becomes essential for both physical and mental health. Studies show that there is a significant amount of association between acoustical comfort and the well-being of living beings. Prolonged and repeated exposure to poor acoustic comfort, especially an uncontrolled noise environment, can cause anxiety, headaches, and many more stress-related health conditions. Therefore, it is a must-consider topic in both natural and man-made environments. However, we encounter acoustic discomfort often, and in its most common form called "noise". It is also a fact that as much as the noise causes health issues, aimlessly and excessively quiet acoustic conditions can lead to a feeling of detachment, considering the lack of background sound might cause disassociation from the related environment, leading to mental health problems in the following term. The conventional approach to deal with this problem is to add static, non-adaptive, sound-absorbing, or scattering materials to problematic space. Since there is multidimensional dynamism in space, design requirements should consult for the noise levels of various scenarios that can occur throughout the day, especially for multifunctional places. This thesis focuses on the research and development of sound-absorbing responsive panels as indoor system solutions.
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.
Rizobot: Collective form finding through swarm robotics

(Graduate School, 2022-12-16) Balcı, Ozan ; Alaçam, Sema ; 523201010 ; Architectural Design Computing

This study proposes a framework for performing form-finding studies using a swarm of mobile robots. During the development process of the proposed framework, 3 different case studies consisting of 5 experiments were conducted in order to observe the effect of different features on the capability of the swarm system. The term RIZOBot is proposed by the author. Two types of robots named RIZOBot-Mini and RIZOBot were used as agents in the case studies. Both of these robots are low-fidelity differential-drive mobile robots developed as part of this research. RIZOBot-Mini is a wheeled robot which is smaller and faster compared to RIZOBot, while RIZOBot is a tracked robot, consisting of a larger body and more powerful motors. The robots in question have a hardware and software infrastructure that can be equipped and operated with different actuators to conduct various research on swarm systems. In the first case study of the research, the potential of swarm robotics in experimental artwork was examined. In this context, 4 RIZOBot-Minis equipped with different coloured inks to perform drip painting were used as agents. Operating with a semi-central system, the robots took a predefined trigonometric equation as a defined route and manipulated that route by interacting with each other. Robots moving on a bordered white canvas, left their traces on the canvas by drip painting during the experiment. At the end of the experiment, the effect of the robot-robot interaction feature on the swarm was observed through these traces. In the second case study, form studies were carried out by drawing action on a swarm of zone-sensitive mobile robots. In the proposed system, 4 RIZOBot-Minis equipped with different coloured markers were used as agents. The robots sensed the light intensity at their location with the light sensor they have and exhibited different movement behaviors depending on the measurement results. In the study consisting of two experiments, the first experiment focused on the robot-environment feature, while the second experiment proceeded through robot-robot communication. In the first experiment, robots moving in an area with light and dark zones demonstrated two different movement patterns according to the area they were in. In the second experiment, the swarm aims to find the brightest spot in the area by communicating with each other. Robots constantly perform light sensing and compare their measurements with each other. The robot with the highest reading oscillates around itself in the same location, while the rest of the swarm continues to search for a brighter spot. Thus, agents which do not have any localization feature, collectively find the brightest spot in the given area. In both experiments, the robots drew their traces on a white canvas with markers. After the experiments, these traces were examined and the behavior of the swarm of RIZOBot-Minis was observed and analyzed. In the last case study of the research, form-finding studies were carried out in an outdoor environment using a swarm of 4 robots which perform adding/pouring action. In the study, 4 RIZOBots, each of them having a tank full of granulated sugar and anozzle that can be opened and closed, were used as robots. The study consists of two experiments. In the first experiment, the robots aim to find one light source placed on the sand floor in the given area and gather around it. The first RIZOBot that finds the light source terminates its movement, broadcasts infrared signals from its transmitter unit and calls the rest of the swarm. Learning that the light source is found by another robot, the rest of the swarm follow the transmitted signals with their receiver unit by using the localization feature and aim to reach the light source. Meanwhile, the RIZOBots following the signal open their nozzles and pour sugar on the ground during their movements. Each RIZOBot that reaches the light source imitates the first robot that finds the light and amplifies the emitted signal. In the experiment focusing on the robot localization feature, the experiment ends when the entire swarm reaches the light source. In the second study, two light sources are placed on the sand floor and RIZOBots seek these light sources. After the 2 robots from the swarm find these sources, they emit infrared signals as in the first experiment. The rest of the swarm randomly selects one of the two robots that find the light and follows its signals to reach it. RIZOBots, reaching one of the robots that find the light, takes the other robot as a new target, and moves towards it by pouring sugar on the sand. Changing their destination with the other robot as they arrive at each one, RIZOBots constantly move between the two light sources and leave their traces on the ground. The experiment ends when the sugar in the tank of the robots runs out. Robots, which distinguish two different signals with the robot-robot recognition feature, create a 2.5-dimensional form on the sandy ground with the movement traces they leave between two light sources. At the end of the two experiments, the forms created on the sandy ground were documented and analyzed. In the proof-of-concept study, which consists of the aforementioned 3 case studies, the form-finding potential of a swarm of mobile robots is examined through certain features with both swarm and hybrid control architectures, and a framework is proposed in line with these examinations. Preliminary results show that the proposed framework enables indirect user-swarm interaction and has the potential to act as a co-designer rather than just a tool in the early phases of architectural design.
Robot kol ile doğal taş işleme için bir çerçeve önerisi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023) Körükcü, Berfin Aybike ; Şener, Sinan Mert ; 834149 ; Mimari Tasarımda Bilişim Bilim Dalı

Tez çalışması, robot kol ile taş işlemede endüstriyel örtük bilgiden destek alan bir çerçeve sunmayı amaçlamaktadır. Robot kol ile doğal taş işleme süreci gerçek zamanlı bir programlama ortamında simüle edilerek, malzeme, form ve operasyonların karmaşık etkileşimlerini sanal olarak prototipleyebilmek hedeflenmiştir. Sonuç olarak, bu tez çalışması, robot kol ile doğal taş malzemenin işlenme sürecini araştırarak tasarımcıların, bu alanda yetkinlik kazanmalarını desteklemeyi ve mimari tasarımda doğal taş malzeme kullanımına dair yeni fırsatları keşfetmelerini amaçlamaktadır. Tezin ilk bölümünde çalışmanın konusu, amacı, kapsamı ve yöntemi detaylı olarak açıklanmıştır. Özellikle dijital fabrikasyon araçlarının ve düşüncesinin mimari tasarım ve üretim süreçlerini kökten değiştirmiş olduğunun üzerinde durularak, 3 eksenli sac ayağı (malzeme-yazılım-donanım) kurgusuna uygun olacak şekilde, odaklanılacak malzeme olarak seçilen doğal taş malzeme ve uygulama alanı olan mimari tasarım çözümlenmesine dair sorular bu bölümde cevaplanmıştır. İkinci bölümde, dijital fabrikasyon araçlarının tarihi gelişiminden başlayan ve bu gelişimi mimari tasarım alanındaki hesaplamalı tasarım düşüncesiyle birleştiren bir anlatım yer almaktadır. Bu kurguyu destekleyen nitelikte mimari tasarım alanındaki dijital fabrikasyon örneklerinden bahsedilmiştir. Ardından anlatımın araştırmanın konusu olan robotik fabrikasyona doğru genişlemesiyle, robot kolların bu gelişim sürecindeki yeri ve mimarlık ile olan ilişkisi belirlenmiş, çalışma mekanizmaları, yetenekleri ve kapasiteleri incelenmiştir. Araştırmanın üçüncü bölümü, araştırma konusunu desteklemek amacıyla doğal taş işleme ile başlamıştır. Araştırma yöntemini oluşturan simülasyon aracından bahsedilmiştir. Ardından robotik fabrikasyona dair gelişmelerin taş işleme ile kesiştiği örnekler incelenmiş ve çalışmanın literatürdeki yerini vurgulayan bir derleme sunulmuştur. Çalışmaların genelinde, doğal taş malzeme ile robotik işleme tekniklerini sistematik olarak sınıflandıran ve yapı sökümüne uğratan hesaplamalı araştırma sayısının oldukça az olduğu keşfedilmiştir.
Integrating a scale transition system into the scan-to-HBIM process

(Graduate School, 2023) Öztürk, Berkay ; Özkar, Mine ; 810052 ; Architectural Design Computing Programme

Historic Building Information Modelling (HBIM) has emerged as an important tool for documenting, analyzing, and managing historic buildings. HBIM involves the creation of digital models that represent the physical, geometric, and semantic information of historic buildings, enabling researchers, architects, and engineers to explore and study these structures in detail. Seljuk Architecture is a significant example of historic architecture in Türkiye, and its ornamental details have been of great interest to researchers and architects alike. This thesis focuses on the development of a scale transition system in HBIM for Seljuk Architecture examples in Konya and Kayseri, Türkiye. The aim is to provide a comprehensive approach to capture the ornamental details of the interiors of these structures and to represent them in different levels of detail in HBIM models. The research consists of two main parts: photogrammetry modelling and scale transition system development. In the first part, photogrammetry models of the Seljuk Architecture examples with brick patterns in their interior surfaces of domes and plain walls in Konya and Kayseri were created, and a filtering method was developed to extract the interior ornaments made out of bricks. The resulting models were used to understand the ornamental details' intricacies and develop a systematic approach to represent them in HBIM. In the second part, a scale transition system was developed using Rhinoceros/Grasshopper software to represent the different levels of detail in HBIM models. The system enables the representation of Seljuk Architecture examples in Konya and Kayseri at different scales, from a mass model to a detailed and textured model with structural information. The script developed in Rhinoceros/Grasshopper software was integrated with the BIM software Revit to create a seamless workflow. The photogrammetry models created in the first part of the research revealed the intricacies of the ornamental details of Seljuk Architecture examples in Konya and Kayseri, and the filtering method developed for interior ornaments made out of bricks proved effective. The scale transition system developed in the second part of the research provides a comprehensive framework for representing Seljuk Architecture examples in Konya and Kayseri in different levels of detail. The system enables the representation of Seljuk Architecture examples in Konya and Kayseri at different scales, from a mass model to a detailed and textured model with structural information. The script developed in Rhinoceros/Grasshopper software was successfully integrated with the BIM software Revit, creating a seamless workflow. The research results demonstrate the effectiveness of photogrammetry in capturing historic structures' ornamental details and the importance of developing a systematic approach to represent them in HBIM models. The scale transition system developed in this research provides a comprehensive framework for representing Seljuk Architecture examples in Konya and Kayseri in different levels of detail. The system can represent other historic structures with intricate ornamental details, providing a model for researchers and architects interested in studying historic architecture. This thesis contributes to the field of HBIM by providing a comprehensive approach to capturing and representing the ornamental details of historic structures and by developing a scale transition system that enables the representation of different levels of detail in HBIM models. The research has demonstrated the effectiveness of photogrammetry for capturing the ornamental details of historic structures and the importance of developing a systematic approach to represent them in HBIM models. The scale transition system developed in this research provides a framework for representing Seljuk Architecture examples.
Performative analysis and design of a responsive gyroid shading system for façades

(Graduate School, 2023) Tutucu, Deniz ; Gürer, Ethem ; Architectural Design Computing Programme

The design of building envelopes, which are the structural elements that passively affect the energy performance of buildings, is important for reducing energy consumption and carbon emissions. The building skin makes up a significant portion of construction costs and can have a significant impact on operating costs. Solar control systems can be incorporated into building envelope design to make use of natural daylight source and improve the energy efficiency of buildings. This is particularly important in light and thermal energy concerns and the high energy consumption of buildings. Natural light from the sun, or daylight, can be used to reduce the need for artificial lighting in buildings. The windows in an architectural façade allow natural light to enter, which can help to lower energy consumption for heating, cooling, and lighting. The amount of daylight a building receives can depend on its location, the time of year, and the weather. The facade is the front of a building and serves as a protective barrier against natural elements like heat, cold, wind, and rain. It is a transition zone between the interior and exterior and allows natural light to enter the interior spaces. The facade is visible from the street and has aesthetic value. It also supports the weight of its own and other building components. Its main function is to protect the building from environmental factors and provide visual communication between the indoor and outdoor spaces. As a result of the relation between daylight and architectural façade, sun shading systems, a sub element of façade, have emerged. When the direct natural daylight coming from the outside of the facade is uncontrolled, it can cause overheating and glare problems of the interior. However, in cases where it is less than necessary, it also causes problems in indoor use quality. For this reason, the existing sunshade types have been examined and a sunshade form that can be used instead of the traditionally used horizontal and vertical louvers, which has features from both, has been studied. The main problem to be solved in this study is that the traditionally used horizontal louvers on the south façade and the vertical louvers positioned on the east and west façade do not provide the necessary shading when used interchangeably. Instead, a solution to this problem was found by proposing a responsive facade system by using the Gyroid surface, which contains both cross sections at the same time. Thus, by using a single form on the façade, providing protection both in the south and in the east and west has been the main goal. Therefore, in this study, this parametric sunshade produced for the facade was requested to work responsively with certain contexts. Since the main target is shading, the sun position was chosen as this attractor context in the study. The study began by reviewing examples and design criteria for shading systems used to meet the need for indoor shading. The research focused on daylighting, including the positive and negative effects of uncontrolled daylighting. The architectural façade was then defined and its main role, the importance of energy efficiency, and the design parameters of an energy efficient façade were discussed. At the end of first part, the study looked at various classifications of sun shading elements and proposed a new classification by combining elements from different systems. This classification divided shading systems into natural and artificial elements, with artificial elements further divided into fixed and adjustable. The different types of sun shading elements were then examined as individually. In the second phase of the study, the parametric modeling method was employed to design a responsive Gyroid sunshade system using the Grasshopper environment. Three different geometries obtained by repeating a basic unit at three different angles among triply periodic minimal surfaces are discussed. These geometries considered are Schwarz D, Gyroid and Schwarz P surfaces, respectively. Bonnet angle values of 0, 38.01 and 90 degrees, respectively, were used in the formation of these surfaces. In Grasshopper software, the mathematical equations of these geometries are produced as geometric surfaces. Then, the cross-section of these three surfaces was taken and the work was continued with the Gyroid surface, which gives both vertical and horizontal sections. The tessellation system, which allows for the periodic repetition of the Gyroid surface, was also introduced. Among the two dimensional and three dimensional tessellation methods introduced, the bounding box of the Gyroid surface, which is a unit cube, is taken into account and the three dimensional cube tessellation form is used. With this chosen form, a structural system has been proposed in which responsive Gyroid surfaces will be placed. The edge length of each unit cube of the structural system is defined as a parameter under the Grid Size. In this way, it is planned to construct a grid system with an appropriate repetition in the dimensions of the façade. This system will be included in the facade from the outside and will perform the deformation from the corner points of the Gyroid surface with the rings it contains. An attractor point for deformation was determined. First of all, the location of this attractor point is the back surface of the facade. From this position, a deformation is defined that pulls the front surface of the façade. This defines a deformation with a radius of 2m and reducing the facade thickness to 5cm at the center of the deformation. The goal was to define an attractor point that would adjust the thickness of the facade based on the position of the sun but it has also been studied that there may be different contexts. These other contexts can be listed as follows. By providing a point deformation, deformation can be achieved with a point centered circle. Here, the main effect can be briefly summarized as a complete deformation in the center of the circle, while it is approximately zero at the edges and zeroing at the edges. A Curve positioned on the façade can be considered as another attractor. Again, by determining an offset value from the curve center, the area to be deformed can be defined. Also in here, the deformation will be reset gradually from the center to the offset edges. While determining the context, user defined or natural data can be used. With an interactive screen to be set up indoor space, the deformation of the facade is left to the user's definition, and the interior user can decide on the point or curve position that affects the facade. Or this system can be connected to an external factor that provides a constant data. For example, the sun position used in this study can provide daily and annual data, and the movement of this deformation point on the facade may vary according to the sun position. Again, if there is a landmark outside, the point on the façade can be selected accordingly in order to direct the view of those inside to this landmark. In the third stage of the study, the responsive Gyroid sunshade system, which had been developed using the Grasshopper environment, was subjected to various constraints and analyzed for annual sun exposure and outdoor views. The system was limited to be tested on a rectangular facade surface of 360cm in height and 720cm in width, which is the common measurement for the grid dimensions of 30cm x 30cm, 60cm x 60cm, 90cm x 90cm, and 120cm x 120cm. The thickness of the three dimensional Gyroid surfaces within the grids was varied between 10cm and 30cm. Although it has any value in this range, it has been restricted in terms of operation and has been tested at the extreme and middle values as 10cm, 20cm and 30cm. The facade was tested in five different configurations: undeformed, deformed, with different room typologies, with traditional horizontal louvers, and with traditional vertical louvers. The analysis was conducted on the south and west facing facade only, resulting in a total of 120 different scenarios. The annual sun exposure analysis produced the following results. In the undeformed facade without a responsive system, increasing the thickness from 10cm to 30cm resulted in more shading to indoor space. On the other hand, increasing the size of the grid structure on the facade led to more daylight entering the interior by the gaps from the Gyroid unit and reduced shading. The deformed, responsive facade system showed an increase in direct daylight entering the interior as the facade thickness decreased. This indicates that the responsive system achieved shading within LEED standards while also allowing for more daylight to reach the interior space. The Gyroid sunshade design performed better than traditional horizontal and vertical elements at the same facade thickness, especially when compared to horizontal louvers, which are recommended for south facing facades. The gyroid sunshades provided the best shading in all dimension values and façade direction. The results of the analysis of different types of test rooms showed that changing the space geometry at constant facade thickness and grid size values resulted in varying levels of annual sun exposure. It was found that increasing the indoor height resulted in more annual sun exposure. Moreover, adding a mezzanine with a height of two floors to the interior space resulted in more direct daylight exposure. Overall, it is important to consider the impact of space geometry on annual sun exposure when designing a building, as well as the use of responsive systems and other techniques to control the amount of light and heat entering the interior. The view analysis results indicated that the responsive system using the undeformed gyroid shading geometry resulted in a lower quality view percentage when compared to traditional horizontal and vertical louvers. Specifically, the quality view percentage increased as the grid size and facade thickness increased, ranging from 1.54% to 16.67%. In contrast, traditional horizontal and vertical louvers almost always provided a quality view close to 100% in the same grid and thickness values. The responsive gyroid sun shading system had a lower quality view range instead of traditional horizontal and vertical louvers, with values ranging from 11.28% to 53.49%. These findings suggest that the responsive system using the deformed gyroid shading geometry may be a suitable choice for balancing the need for shading and preserving views, while traditional horizontal and vertical louvers may provide a higher level of view but potentially obstruct shading.
Computational charrettes: An early collaborative design method for computational design

(Graduate School, 2023) Ulusavaş, Mert ; Gürer, Ethem ; 523201009 ; Architectural Design Computing Program

Charrette is an education and collaborative design method that dates back to the 1800s, the École des Beaux-Arts. It is a quick drawing session that is centered on improvisation and bricolage. However, the definition of charrette has changed throughout the past few decades. According to Willis (2010), the new forms of charrette have been employed as a brainstorming technique in the early stages of collaborative design to forge consensus, establish the project vision, and begin the design process. This thesis proposes a new conceptualization of charrettes, "Computational Charrettes", that combines computational design with the early brainstorming characteristics of the new charrettes and the improvisational characteristics of the older ones. Thus, it can encourage experimentation, productivity, spontaneity, and innovation while acting as a collaborative computational design reasoning tool. The thesis aims to conceptualize a theoretical framework for Computational Charrettes and investigate the methods and tools that can support and arrange them. In order to establish the framework, the thesis investigates and links the two vital elements of Computational Charrettes, improvisation and brainstorming. The thesis explores tools, digital environments, and computational design methods to create a scene for improvisational performances during Computational Charrettes. The improvisations performed during Computational Charrettes quickly and intuitively express the objectives and goals of the team members, which expedites the design process and enables co-authorship. Since improvisation is all about attentiveness, real-time, and being in the moment, our hypothesis contends that it is only possible to provide an improvisational scene by discussing and presenting a post-phenomenological framework of improvisational acts, also due to the involvement of techné and technological context. With the aid of the post-phenomenological framework, the thesis investigates brainstorming stages and settings which can support improvisational reasoning and "making". The thesis examines the "integrated" and systematic formulation of the brainstorming stages and environments to respond to the holistic complexity of computational design together with conceptual design in an early design environment. Finally, the thesis aims to provide a charrette system and the protocols of this system based on the new conceptualization of the charrettes we suggested.

Gözat

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

Sayfa başına sonuç

Sıralama Seçenekleri