Kütle tasarımı çalışmaları için yapay zeka tabanlı artırılmış gerçeklik

Abstract

Mimarlıkta kavramsal fikirlerin hızlı şekilde test edilmesi ve görselleştirilmesi için kütle çalışması yaygın olarak tercih edilmektedir. Geleneksel maket tasarımcının düşüncesini somutlaştırmasını sağlamaktadır; ancak bu yaklaşım malzeme tüketimi ve anlık değişime uygun olmama gibi sınırlar barındırmaktadır. Artırılmış gerçeklik (AG) teknolojileri, dijital içerik ile gerçek dünyayı birleştirme potansiyeliyle, tasarım süreçlerinde yeni bir deneyim alanı açmaktadır. AG, modellerin üzerine sanal içerikleri katmanlandırarak tasarım fikrinin görselleştirilmesini sağlamaktadır. Fakat mevcut AG uygulamaları, özellikle kütle maketi çalışmasında hedef izleme-takip kararlılığı, örtüşme problemleri gibi teknik zorluklara sahiptir. Bu nedenle, AG mecrasında kütle çalışmalarının mimari tasarım süreçlerine entegrasyonu hâlen sınırlı kalmaktadır. Bu çalışma, yapay zeka (YZ) destekli AG mecrasının mimari kütle çalışmaları üzerindeki etkisini incelemek; özellikle "MtAG-Malzeme tanımlı Artırılmış Gerçeklik" adı verilen bir YZ tabanlı AG tasarım mecrası aracılığıyla malzeme görünümünün dönüştürülmesinin tasarım keşfi ve etkileşime nasıl katkı sağladığını araştırmak üzere kurgulanmıştır. Çalışmanın temel hedefi, bu tür bir hibrit mecranın mimari tasarım sürecini nasıl zenginleştirdiğini anlamak ve mevcut AG sistemlerinin takip problemine yönelik bir çözüm sunmaktır. Literatür çalışmasında, AG ve yapay zekanın tasarım süreçlerine entegre edilmesine yönelik önemli çalışmalar sunulmuş; tasarım destek aracı olarak incelenmiş; mimari kütle çalışmalarındaki kısıtları belirginleştirilmektedir. Üretken Çekişmeli Ağlar gibi derin öğrenme modellerinin ise mimari görselleştirme ve tasarım fikirlerinin oluşturulmasında artan önemi; görüntüden görüntüye çeviri modelleri, görüntüler arasında stil veya içerik dönüşümlerini gerçekleştirebilme kapasitesi ile mimari tasarım verilerini yorumlama açısından sunduğu fırsatlar vurgulanmaktadır. Bu bağlamda, çalışmada, AG mecrasında kütle çalışmalarının sınırlayıcı yönlerini yapay zeka destekli görüntü çeviri modelleri ile aşma ve bu iki teknolojinin sinerjisini mimari tasarım pratiğine taşıma hedeflenmektedir. Çalışmanın odağında yer alan MtAG, derin öğrenme tabanlı görüntü dönüşüm modellerini (CycleGAN ve Pix2Pix) artırılmış gerçeklik tasarım ortamıyla birleştiren hibrit bir mecradır. Bu yapı, tasarımcıların kütle çalışmalarında malzeme görünümünü gerçek zamanlı olarak dönüştürmesine olanak tanımaktadır; böylece kullanıcılar fiziksel maketle çalışırken eşzamanlı olarak sanal malzeme alternatifleriyle de etkileşime girmekte ve tasarım sürecini çok katmanlı biçimde deneyimlemektedir. İlk olarak, dijital ortamda oluşturulan hacimsel modellerden sentetik görüntü kümeleri üretilmektedir. Bu görüntüler, farklı malzeme temsillerini içerecek biçimde kurgulanmakta ve GAN modellerinin eğitimi için kullanılmaktadır. CycleGAN tarafında eşleştirilmemiş veri kümeleri üzerinden malzeme dönüşümleri gerçekleştirilmekteyken, Pix2Pix modeli için karşılıklı eşleşen görüntü çiftleri hazırlanmaktadır. Eğitilen modeller daha sonra artırılmış gerçeklik ortamına entegre edilerek fiziksel kütle ile dijital malzeme temsilleri arasında anlık ve etkileşimli bir geçiş alanı oluşturmaktadır. Çalışma kapsamında gerçekleştirilen kullanıcı çalışması, toplam 40 tasarımcı ile gerçekleştirilmiştir. Tasarımcılar MtAG kullanarak belirlenen bir mimari tasarım problemi üzerinde 30 dakika çalışmıştır. Çalışmada, MtAG'in tasarımcıların düşünce süreçlerini, tasarım keşfini ve etkileşimini nasıl etkilediği sistematik olarak gözlemlenmiş ve değerlendirilmiştir. Kullanıcıların deneyimleri anketler ve ölçütler ile analiz edilmiştir. Bu değerlendirme süreci, nicel ölçümler ile nitel gözlem ve görüşmeleri bir araya getiren karma yöntem yaklaşımı üzerinden kurgulanmış; özellikle tematik analiz ile Apriori algoritmasının bütünleşik kullanımı sayesinde, kullanıcı geri bildirimlerinde ortaya çıkan kavramların yalnızca sıklıkları değil, birlikte görünme örüntüleri de incelenmiştir. Böylece çalışma, tasarım bilişinin değerlendirilmesine yönelik yapılandırılmış ve çoğaltılabilir bir yöntemsel çerçeve sunmayı amaçlamaktadır. MtAG, katılımcıların malzeme seçeneklerini kolayca değiştirmesine ve farklı tasarım varyasyonlarını hızlı biçimde görselleştirmesine olanak tanımaktadır. Bu durum, özellikle fiziksel maket ortamında mümkün olmayan dinamik ve hızlı iterasyon imkânı sağlamaktadır. Tasarımcılar, farklı malzemelerin kütle üzerindeki etkilerini AG mecrasında görsel olarak değerlendirebilmekte; bu süreç mekânsal algıyı ve tasarım kararlarını olumlu yönde etkilemektedir. Kullanıcılar ayrıca AG ortamının sunduğu etkileşimin tasarım sürecine yenilikçi bir katkı sağladığını belirtmektedir. MtAG performansı, AG ile yürütülen kütle çalışmalarındaki mevcut sınırlamaları azaltmakta; geleneksel uygulamalarda karşılaşılan etiket tanıma ve takip doğruluğu sorunları, YZ destekli görüntü dönüşümü sayesinde kısmen aşılabilmektedir. Sistem yalnızca tasarımcıların yaratıcı süreçlerini genişletmekle kalmamakta, aynı zamanda insan–bilgisayar etkileşimini zenginleştirerek daha bilinçli tasarım kararlarının alınmasına katkı sunmaktadır. Fiziksel malzeme tüketimini azaltması ise çevresel açıdan daha sürdürülebilir bir tasarım pratiği oluşturmaktadır. Bununla birlikte çalışma, yapay zekâ ve AG entegrasyonunun mimari tasarım ortamlarına daha etkin biçimde taşınabilmesi için gerçek zamanlı veri işleme, model eğitimi ve sistem entegrasyonu gibi alanlarda geliştirilmesi gereken yönlere de işaret etmektedir. Sonuç olarak bu çalışma, yapay zeka destekli AG ortamlarının mimari tasarım süreçlerinde önemli fırsatlar sunduğunu göstermektedir. MtAG mecrası, YZ destekli AG, kütle çalışmalarının dinamik, etkileşimli ve sürdürülebilir bir şekilde yürütülmesine katkı sağlamaktadır. Tasarımcıların yaratıcı süreçlerindeki çeşitlilik artarak; materyal görünümünü değerlendirme, mekânsal algı oluşturma ve tasarım kararlarını zenginleştirme gibi önemli alanlarda kullanıcı deneyimi olumlu yönde etkilemektedir. YZ tabanlı AG sistemleri mimarlıkta kütle çalışma pratiğinin ötesinde yeni bir tasarım paradigması sunmaktadır. Bu yaklaşım, hem akademik araştırmalarda hem de mimari pratiğin erken tasarım aşamalarında gelecekte daha geniş uygulamalara zemin sunmaktadır.