Il Generative Design e la nuova frontiera della progettazione19 Febbraio 2021Il Generative Design e la nuova frontiera della progettazione

Fra i tipi di arte generativa: il Design computazionale

La nuova frontiera della progettazione prende il nome di generative design, che nasce dall’idea di usare l’intelligenza artificiale – quel ramo della computer science che studia lo sviluppo dei sistemi hardware e software capaci di perseguire autonomamente dei compiti, prendendo decisioni solitamente affidate all’uomo – a supporto del progettista.

Il Generative design può essere applicato teoricamente a qualsiasi tipo di processo ideativo: la sua produttività è, però, maggiore nel caso della progettazione architettonica, in termini di fattibilità tecniche-economiche. I professionisti dell’architettura si stanno applicando sempre di più alla ricerca scientifica legata alla progettazione digitale. Per computational design si intende, quindi, un nuovo approccio che vede la sostituzione della rappresentazione del progetto, sia esso un oggetto o un edificio, con la sua simulazione: la progettazione dei singoli oggetti si sta muovendo verso l’uso di sistemi integrati e complessi. Se il lavoro dell’architetto era precedentemente relegato all’intuizione e all’esperienza, nel 21° secolo può contare sui linguaggi di programmazione.

Questo nuovo metodo di lavoro consente di velocizzare e ottimizzare i processi di ideazione e creazione. Riguardo a quest’ultimo punto potrebbe sorgere il dubbio che la fantasia del progettista venga sopraffatta dall’efficienza di un algoritmo. In realtà al designer spetta il compito di impostare gli obiettivi e i vincoli relativi al progetto, che saranno poi analizzati dal computer tramite gli algoritmi. A quel punto verranno generate dal computer stesso migliaia di opzioni e prestazioni, senza che questo comporti la passività del progettista, il quale, a sua volta, ha il compito di valutare le alternative o modificarle.

Generative Design fra progettista e AI

Esiste, quindi, una forte sinergia fra il progettista e l’intelligenza artificiale: la creatività del designer non viene soppressa, anzi viene proprio incentivata grazie all’ideazione di un grande numero di possibilità e opzioni da sperimentare ed esplorare.

Nel Generative design, come in genere nell’arte generativa, l’obiettivo è il processo e non solo il risultato finale. L’attenzione del progettista è rivolta all’iter della progettazione, al controllo del processo. In una fase di trasformazione e innovazione, in cui il designer non perderà il suo ruolo centrale, ma lo ridisegnerà in rapporto a nuove metodologie di lavoro, il modello non sarà più l’obiettivo finale, ma si tramuterà in laboratorio di analisi: verrà richiesto agli architetti di pensare a quale sia la migliore realizzazione in relazione alle condizioni e al contesto, non più di lavorare su questo o quello specifico progetto edile.

Le origini del CAD

Il Generative design è figlio dello sviluppo delle tecnologie CAD (Computer Aided Design) – ovvero le tecnologie della computer grafica a supporto del disegno tecnico – ed è perciò un nuovo approccio alla progettazione che prevede l’assistenza del computer nella creazione dei modelli su cui il designer desidera lavorare. La progettazione è accompagnata, successivamente, dalla produzione assistita da computer (CAM), che utilizza i dati della progettazione geometrica per controllare i macchinari automatizzati.

Il CAD ha avuto origine da tre diverse fonti, le quali evidenziano le sue operazioni di base: la prima riguarda il risultato dei tentativi di automatizzare il processo di creazione e redazione del progetto, con il vantaggio, rispetto ai metodi di disegno tradizionali, di poter correggere molto più rapidamente la modellazione al computer, tramite la modifica dei suoi parametri. La seconda fonte riguarda la verifica dei progetti tramite simulazione, e la terza fonte di sviluppo CAD riflette, invece, il risultato degli sforzi per facilitare il passaggio dalla progettazione alla produzione.

Oggi, l’evoluzione delle tecniche CAD si muove verso una piena integrazione tra il modello fisico e quello virtuale: il perfezionamento dei modelli virtuali costituisce un passo fondamentale nell’evoluzione del panorama industriale, il quale, grazie all’uso della simulazione ha potuto imparare a prevedere la risposta fisica del modello in determinate condizioni di produzione o uso.

Un altro dei vantaggi del design generativo è la capacità di consolidare le parti: dato che la progettazione generativa può gestire un livello di complessità impossibile da concepire per gli ingegneri umani, e che la produzione additiva – quel processo industriale impiegato per fabbricare oggetti partendo da modelli computerizzati, aggiungendo uno strato sopra l’altro – consente la fabbricazione delle geometrie complesse prodotte dagli algoritmi generativi, è possibile creare singole parti che possono sostituire parti assemblate e ciò consente di semplificare le catene di approvvigionamento e la manutenzione, ma anche di ridurre i costi di produzione. Infatti, grazie alle soluzioni di progettazione, simulazione e producibilità, il design generativo ha un impatto più grande rispetto al design tradizionale: esso riguarda l’intero processo di produzione.

La modellazione parametrica e gli algoritmi

Il designer che lavora con il design computazionale ha il compito di inserire dei dati, o dei parametri, all’interno di un software. Per questo motivo la modellazione computazionale viene anche detta modellazione parametrica: un tipo di modellazione tridimensionale che si basa sulla messa in relazione di varie componenti del modello tra di loro con quelli che vengono, appunto, chiamati parametri, che sono i valori numerici volti a definire una caratteristica dell’oggetto rappresentato. Parametrico, in questo specifico caso, è sinonimo di algoritmico: i software di modellazione parametrica sfruttano degli algoritmi matematici per descrivere i processi che, a loro volta, si traducono in modelli tridimensionali.

L’uso della modellazione parametrica per la progettazione consente di superare i limiti geometrici e ottenere soluzioni uniche: una volta definito il progetto dell’oggetto, se ne scrive la definizione parametrica precisando i codici dimensionali, quantitativi, materici, formali, su cui si agisce generando forme e idee del tutto inedite, producendo geometrie che con i comuni strumenti CAD sarebbero quasi impossibili da ottenere.

Collaborazione tra algoritmi ed ingegneri

Il processo del Generative design aspira di fatto a garantire una più efficiente collaborazione tra computer e utente, sfruttando algoritmi basati sui principi del Machine Learning, come gli algoritmi genetici.

Si tratta, infatti, di un processo di progettazione iterativo, dove il progettista definisce le variabili e i vincoli che poi formalizzerà nell’algoritmo, il quale, successivamente, agirà generando una certa quantità di risultati. Tale meccanismo si ripete fino al raggiungimento di un prodotto che soddisfi il progettista: l’intelligenza artificiale non può, allora, sostituirsi alla capacità critica e creativa dell’essere umano, essa è piuttosto uno strumento.

Morning Future scrive:

“Dalle ali degli aerei, alle protesi biomedicali passando per la texture di un particolare tessuto o la realizzazione di una particolare soluzione architettonica, i campi di applicazione del design generativo sono pressoché infiniti”

Gli spettatori di questa rivoluzione sono quella minoranza di ingegneri, designer e architetti che hanno avuto il coraggio di abbandonare il classico disegno per affidarsi alla progettazione digitale, la quale, per essere padroneggiata, ha però bisogno di uno scatto mentale: ora il lavoro va indirizzato verso la selezione dei corretti parametri da utilizzare per far emergere la forma. Oltre che a una buona dose di conoscenza matematica e geometrica, e – più in generale – delle competenze scientifiche, le caratteristiche più importanti per avvicinarsi a questa nuova pratica sono proprio la curiosità, la volontà di sperimentare e la predisposizione alla ricerca.

L’apertura di un nuovo panorama per il design consente di riflettere, infatti, sulla mutevolezza del ruolo degli esseri umani e dei computer nei loro svariati ambiti di collaborazione e contatto: nel corso della storia, l’uomo ha plasmato il mondo con il design, inteso proprio come tecnica e agire sul mondo. Ma ora che L’AI è superiore nell’assumere determinati ruoli all’interno del processo di progettazione, agli esseri umani spetteranno nuove mansioni.

In altre parole, in futuro, i progettisti lavoreranno di meno sulla progettazione, con lo scopo, invece, di supervisionare, guidare e impostare i parametri per i progetti computazionali.

Sorge spontaneo allora chiedersi come questo nuovo panorama modificherà la percezione del valore che viene dato alla “professione” del designer, e come, una volta data alle macchine maggiore autonomia di progettazione, verrà a trasformarsi la forma e il design degli oggetti che compongono il mondo reale.

Approfondimenti

cover image credit: The Met (Object: 208895 / Accession: 1997.518)