Yapay zeka destekli mimari tasarımın kuramsal çerçevesi üzerine inceleme ve konut tasarımı önerisi

Abstract

Tarih boyunca mimari tasarım süreçlerinin gelişimi ve kapsamı teknolojik gelişmelerle paralellik göstermektedir. Gelişen yapay zeka teknolojisi mimarlık pratiğini hem üretim süreci hem tasarım süreci hem de araştırma alanlarında etkilemektedir. 2016 yılında Ian Goodfellow ve ekibi tarafından geliştirilen Üretken Çekişmeli Ağ (Generative Adversarial Networks (GAN)) algoritmaları sayesinde hem sanat hem tasarım alanında özgün sonuçlar üretebilen yapay zeka modelleri üzerine çalışmalar yapılabilmektedir (Goodfellow,v.d. 2016). Dijital tasarım yaklaşımlarında tasarım süreçleri, hem bilgisayara tanıtılabilmek hem de dijital ortamda mimari temsili sağlayabilmek adına uzun yıllar boyunca saydam kutu yöntemiyle formülize edilmektedir. Ancak tasarım paradigmalarının semantik süreçleri kara kutu yaklaşımında olduğu gibi günümüzde hala tam olarak tanımlanamamakta ve bu sebeple bire bir formüle dökülme çabası içinde olan yöntemler tasarım açısından tektip ve eksik kalmaktadır. Üretken Çekişmeli ağlar ile beraber mimari tasarımın semantik süreçleri de dijital olarak ifade edilebilmekte; hatta gelecekte yapay zekaların asistan olmanın ötesinde aktör olarak mimar rolüne geçme şansı doğmaktadır. Yapay zeka teknolojilerinin mimari tasarım süreçlerine entegrasyonunda mimari tasarımın semantik olmayan süreçlerinin de sistematik düşünce düzlemine oturtulması ve bu süreçte tasarım elemanlarının ve ilişkilerinin sınıflandırılması ve ek olarak bu metotların entegrasyonunda tasarım süreci paradigması açısından temellendirme problemleri gündeme gelmektedir. Bu çalışma kapsamında mimarın rolü, mimari süreçlerin tanımı, kapsamı ve teknolojik gelişmeler çerçevesinde tasarım aktivitesinin nasıl geliştiği, mimari elemanların kapsamının somut yapı elemanlarından ziyade yapı elemanlarının ilişkisine evrilerek yeni bir mimari tasarım girdisi olarak bilginin kullanımı incelenmektedir. Bütün bu gözlem sonucunda oluşturulan zeminde tek ailelik konut tipolojisine yönelik erken tasarım aşamasını desteklemek üzere bir mimari tasarım modeli önerilmektetir. Bu tez kapsamında önerilen modelin ilk aşaması olarak seçilen tipolojinin örneklerinin araştırılması adımı yapay zeka destekli algoritmalar kullanılarak gerçekleştirilmektedir. Güncel çalışmalar incelenerek yapay zeka teknolojilerinin bugüne kadar yapılan çalışmalardaki potansiyelleri ve eksikleri saptanarak önerilen yeni model içinde makine öğrenimi teknolojilerinin entegrasyonu üzerine önerilerde bulunulmaktadır. Çalışmanın ilk iki bölümünde mimari tasarım ögelerinin ve mimari ilişkilerin sınıflandırılması ve tanımlanması probleminin tarihsel gelişimi ele alınarak algoritma eğitiminde mimari tanımların ve sınıflandırmanın nasıl olacağına dair yaklaşımlar adına özgün bir çerçeve çizilmekte; bu çerçeveden yararlanılarak hesaplamalı tasarım teorilerinin gelişimi ve bunun yapay zeka destekli mimari tasarım süreçlerine etkisi incelenmektedir. İlk iki bölümde ele alınan incelemeler mimari tasarım aktivitesinin pozitif bilimler kapsamında ele alınması adına yapılan metodolojik çalışmaların bir benzerinin hesaplamalı tasarımın gelişim döneminde de görüldüğünü ortaya koymaktadır. Dolayısıyla yapay zeka destekli mimarlık süreci üzerine yapılan çalışmalarda da benzer bir metot ve çerçeve arayışı ön plana çıkmaktadır. Çalışmanın üçüncü bölümünde ise yapay zekanın bir uygulama alanı olan makine öğrenimi kapsamında Derin Evrişimsel Üretken Çekişmeli Ağ (DCGAN) algoritmalarının çalışma mantığı ele alınmakta; yapay zeka ve makine öğrenimi destekli mimari tasarım süreci üzerine yapılan çalışmalarda yer alan yaklaşımların potansiyel ve eksiklerini gözlemlemek adına güncel çalışmalar üzerine bir literatür araştırması yapılmaktadır. Mimari tasarım süreçlerinin sınıflandırılması ve tanımı; hesaplamalı tasarım süreçlerinin yapay zeka destekli mimari tasarım paradigmasına olan katkısı ve makine öğrenimi algoritmaları ile yapılan çalışmaların incelenmesi üzerine son bölümde yapay zeka destekli mimari tasarım modeli önerilmektedir. Bu modelin ilk basamağı adına ön çalışma olarak nitelendirilen bir öneri geliştirilmektedir. Geliştirilen öneride tipoloji olarak tek ailelik konut tipolojisi seçilmektedir. Ön çalışmada Vitra Çağdaş Mimarlık Serisinin Konut cildinde derlenen projeler derin evrişimsel çekişmeli üretici ağ algoritması için eğitim seti olarak seçilmekte, bahsi geçen projelerin iki farklı küme halinde planları ve fotoğrafları veri çoğaltma yöntemleri ile çoğaltılarak DCGAN algoritmasında eğitim seti olarak kullanılmakta ve sonuç olarak eğitilmiş algoritmadan özgün imajlar üretilmektedir. Üretilen imajlar arasında örüntüler keşfedilerek tek ailelik konut tipolojisi tasarımı için yapay zeka destekli kurallar dizisi oluşturmaya elverişli bir veri seti üretilmesi amaçlanmaktadır. Çalışmada önerilen geniş kapsamlı tasarım modelinin ilk basamağı olarak kurgulanan bu önerinin amacı, gelecekte yapılacak makine öğrenimi destekli tek ailelik konut tipolojisi araştırmalarına yönelik hem kavramsal hem de metodolojik bir temel niteliği üstlenmektir.