EmDeplo morphogenesis

Abstract

These thesis will argue about the importance of Dynamic Parametric Architecture versus Static Parametric Architecture. Describing the architectonical and the algorithmic context within which the Emergency Deployable System emerged, it will be discussed the importance of adaptability as the missing concept of parametric architecture. Developing the concept of Human Oriented Parametric architecture, it will be discussed the need of implementing time as the lost parameter in current design techniques. Using the media-tic building, of the Spanish architect Enrique Ruiz Geli, as an example of a current design that tries to implement new technologies and parametric ideas in its design process, it will be explained the idea of the need of the building of working with the environment, not defending against it as the basis for a good adaptability. Geli¿s design is currently using 104 Arduino chips for an individual control and performance of the 104 ETFE pillows of the building façade. Through the creation of a virtual stimulus-reaction model of the system façade versus a model in which machine learning have been implemented for a better environmental performance, the efficacy on insulation of both models will be compared. Morphogenetic processes idea will be discussed through also the principle of an adaptable membrane, as the thought solution for future architecture design processes improvement. A model implementing a unique Arduino on the façade, will control the performance of the façade patterns, through, an Artificial Neural Network that will decide the kind of scenario the building is in, activating a Genetic Algorithm that will optimize insulation performance of the ETFE pillows. The final virtual model will be able to obtained the goal proposed, for this thesis, a homogeneous temperature in all the spaces of the building of 22ºC. The maximum thermal optimization obtained, nevertheless, appears if the opening of the pillows is free within and interval of 0 and 1 m thickness. The constrains of the opening of the ETFE pillows to three positions, will be demonstrated more effective than a just stimulus-reaction behaviour, but also, much less effective that an unconstrained façade system. The EmDeplo System will work with a Global behaviour, pattern performance of the façade, but also with a local behaviour for each pillow, giving the option of individual sun shading control. Machine learning implementation will give the façade the possibility to learn from the efficacy of its decisions through time, eliminating the need of an on-off behaviour for defending against the environment. Instead it will work with it, adapting to it, and evolving with its variabilities.

Esta tesis debatirá la importancia de la Arquitectura Paramétrica Dinámica versus la Arquitectura Paramétrica Estática. Describiendo el actual escenario arquitectónico y algorítmico dentro del cual el "Emergency Deployable System" emergió, será debatida la importancia de la adaptabilidad como el concepto perdido actualmente en la arquitectura paramétrica. Desarrollando el concepto de "Human Oriented Parametric Architecture", será discutida la necesidad de implementar el tiempo como el parámetro perdido en los actuales procedimientos de diseño. Empleando el edificio Media-Tic, del arquitecto español Enrique Ruiz Geli, como un ejemplo de un diseño actual que intenta implementar nuevas tecnologías e ideas paramétricas en su proceso de diseño, será explicada la idea de la necesidad del edificio de trabajar con el entorno, no de defenderse contra él, como base para una buena adaptabilidad. El diseño de Geli usa 104 chips Arduino para un control y comportamiento individual de los 104 cojines de ETFe en su fachada. A través de la creación de un sistema virtual estimulo-reacción de la fachada versus un modelo virtual en el cual el aprendizaje de máquinas ha sido implementado para un mejor comportamiento ambiental, la eficacia de ambos modelos será comparada. La idea de los procesos Morfogenéticos será discutida a través del principio de una membrana adaptable, como la solución propuesta para la mejora futura del proceso de diseño arquitectónico. Un modelo implementando un único Arduino en la fachada, controlara el comportamiento de los patrones de la fachada a través de una Red Neuronal Artificial que decidirá el tipo de escenario de entorno en que el edificio se encuentra, activando un Algoritmo Genético que optimizara el aislamiento térmico de os cojines ETFE. La maqueta virtual final será capaz de llegar a la meta propuesta para esta tesis doctoral, una temperatura homogénea en todos los espacios del edificio de 22ºC. La máxima optimización térmica obtenida, sin embargo, aparece si la posibilidad de apertura de los cojines ETFE es libre en un intervalo entre o y 1m de espesor. La reducción de las posibilidades de apertura de los cojines a tres posiciones únicamente, será demostrada como una posibilidad mejor que el comportamiento estimulo-reacción, sin embargo, mucho menos efectivo que una posibilidad de apertura de rango libre. El sistema EmDeplo funcionara con un comportamiento global, la variabilidad del patrón de la fachada, pero también con un comportamiento local, el de cada cojín ETFE, dando la opción de un control de sombra-sol individual. El aprendizaje de máquinas implementado dará a la fachada la posibilidad de aprender de la eficacia de sus decisiones a lo largo del tiempo, eliminando la necesidad de un comportamiento on-off para defenderse del entorno. En lugar de esta defensa, trabajara con él, adaptándose a él, y evolucionando con su variabilidad.