MİMARİ TASARIMDA YAPAY ZEKA: EVRİŞİMLİ YAPAY SİNİR AĞLARININ VAZİYET PLANI TASARIMINDA KULLANIMI


MİMARİ TASARIMDA YAPAY ZEKANIN KULLANIMI

İnsanlık tarihi boyunca ilerleme icat edilen araçlara ve teknolojilere doğrudan bağlı olmuştur. Bilinen tarihin ilk aşamalarında çeşitli doğal maddelerin biçimlerinin değiştirilmesi, farklı parçaların birleştirilmesi vb. gibi yöntemlerle alet ve araç geliştirmekle başlayan insanoğlunun teknoloji serüveni bin yıllar içinde doğaya, enerjiye, maddenin yapı taşlarına, elektriğe, elektromanyetizmaya ve son dönemde bilginin kendisine müdahale etme kabiliyetine ulaşmıştır.

20. yüzyıl insanlığın ve yeryüzünün en çok değiştiği dönem olarak tartışmaya gerek olmayacak bir şekilde kayıtlarla sabittir. Bu değişimin birçok yönü bulunmakla birlikte kritik öneme sahip unsurlar zaman içinde somut olandan soyut olana doğru evrilmiştir.

20. yüzyılın başında ham maddelere erişim uğruna girişilen mücadeleler yüzyılın ortalarında enerjiye ulaşım amacına dönüşmüş 21. yüzyıl başında ise tüm mücadele bilgiye ulaşma ve bilgiyi kullanma temeline evrilmiştir.

Bu süreç içerisinde son iki yüzyılı kıyaslarsak geçen yüzyıl başında elektriğin kullanımının yaygınlaşmasının yaptığı etkinin benzerini içinde bulunduğumuz yüzyılda bilgi ve yapay zekâ teknolojilerinin yapacağını kolaylıkla öngörebiliriz.

1950’ lerde ilk modern bilgisayarın Alan Turing tarafından icadı ile başlayan hesaplama kapasitesindeki sürekli artış becerisi, yaygın iletişim ağı, sürekli artarak üretilen veri ve her geçen gün geliştirilen yeni algoritmik yaklaşımlar ile insanoğlunun bilgiyi anlama, işleme, değerlendirme ve kullanma konusunda kendisi ile yarışacak düzeyde bir zekâ üretme dürtüsünü her geçen gün beslemektedir.

Modern bilgisayarın ilk icat edildiği günden itibaren başlayan insan gibi zeki makineler üretme fikri aradan geçen süreçte çok büyük gelişmeler göstermiştir. İnsan zekâsına benzer bir zekâ yaratma düşüncesi insanoğlunun kendini ve çevresini anlama ve nihayetinde doğaya hükmetme serüveninin önemli bir istikameti haline gelmiştir.

İnsan beyni, zekâsı ve bilinci üzerinde henüz oldukça kısıtlı bir bilgiye sahip olmakla birlikte, bilim bilincin beyin ile kesinlikle doğrudan ilişkili olduğunu gösteren somut örnek ve deneylerle doludur. İnsan beyni tarafından üretilen zekânın benzerinin ve hatta daha gelişmişinin, geliştirilen makine ve yazılım sistemleri yoluyla yapay bir şekilde üretilmesi günümüz araştırmalarında oldukça önemli bir yere sahiptir.

Yapay zekâ çalışmalarının mimari tasarıma etkisinin nasıl gerçekleşeceği henüz cevaplanamamış sorulardan biridir. Mimarlık pratiğinin binlerce yıldır ihtiyaçların ve taleplerin çözümü için hem hesaplamalı işlemler ve hem de mimarın kişisel yorumu ve kültürün etkisiyle objektif ve sübjektif yönleri olan bir pratik olarak sürdüğünü göz önünde bulundurmak gerekmektedir. Bugüne kadar sanatı, sadece insana yakıştıran, insan doğasının bir yansıması, uzantısı hatta tamamlayıcısı olarak gören insanoğlu için, içinde sanatsal bir yön barındıran mimarlık pratiğinin, insana özgü organik yönleri olmayan bir yapay zekâ tarafından gerçekleştirilebileceğini kabul etmek acaba kolay olabilecek midir?

Yapay zekâ bilimi, keşifler çağındaki okyanuslar, uzak kıtalar, yalnız adalara benzer şekilde sürprizlerini ve gizemlerini barındıran, kâşiflerini bekleyen bir dünya gibi fırsatlar sunan, insanın aslında kendini keşfetmesi yolunda ilginç bir serüvendir. Geliştirilen uygulamalar, yapılan çalışmalar göstermektedir ki yapay zekâ teknolojileri geliştirildikleri ve bir ürüne dönüştürülebildikleri hemen her alanda insandan daha başarılı performans gösterebilmektedir.

Her gün çıkan yeni bir haberle bu başarılı performanslara bir diğerinin eklendiği, zamanın giderek daha hızlı aktığı bir çağda yaşıyoruz. Yapay zekâ algoritmaları ile oluşturulan uygulamalar tıptan savunma sanayine, satrançtan atletizme, kişisel pazarlamadan kitlesel pazarlamaya, havacılıktan denizciliğe, üretimden inşaata, finanstan eğitime hemen her alanda çeşitli fonksiyonları insandan daha başarılı, daha hatasız, daha hızlı ve daha geniş ölçekte hayata geçirmektedir.

Yapay zekâ, insanlık için bir fırsat mı yoksa bir tehdit mi olacağı üzerinde hem felsefi hem de popüler tartışmaların birlikte yürüdüğü nadir konulardan biridir. Yapay zekânın insanlık tarihinde görülmedik verimlilik artışı ve teknolojik sıçrayışlara gebe olmamızı sağlayacağı iddiaları ile birlikte yapay zekânın insanlığın sonunu getirecek tehlikeli bir yok edici silah olduğu iddiaları paralel seyretmektedir.

Mimari tasarımda yapay zekâ konusu, mimarlık mesleğinin karmaşıklığı ve genişliği dolayısıyla birçok farklı yönden ele alınmalı ve zaman içinde birikim yaparak gelişecek sistemler inşa edilmelidir.

Yapay zekâ çalışmalarının son yıllardaki ilerlemesi özellikle makine öğrenmesi alanında ve en yoğun olarak da bu alanının alt kollarından biri olan Yapay Sinir Ağları (YSA) yöntemleri üzerinde gerçekleşmektedir. Yapılan araştırmalara göre her yıl üretilen dijital veri miktarı bundan önceki tüm insanoğlunun tarihi boyunca ürettiği veriden fazla olmaktadır. Bu veri bolluğu her iki yılda bir kendini ikiye katlayan işlem gücü ve her yıl gittikçe artan araştırmacı ve araştırma kaynaklarının kullanımı ile yapay zekâ alanında büyük bir patlamanın eşiğine bizleri getirmiştir.

Yapay sinir ağları insan beynindeki nöral bağlantılar temel referans alınarak geliştirilmiş hücresel hesaplama elemanlarının (Perceptron - Algılayıcı) birbirlerine çeşitli şekillerde bağlanması ile oluşturulan, iç içe geçmiş lineer olmayan fonksiyonlardan oluşan kendi kendini optimize edecek şekilde programlanmış büyük bir fonksiyondur. Yapay sinir ağları işlem amacına bağlı olarak gözetimli, gözetimsiz ya da pekiştirmeli öğrenme yöntemlerinden birisi seçilerek programlanır ve eğitilir. Yapay sinir ağları özellikle büyük veri setleri üzerinde yer alan desenleri tespit eder ve bu desenlere uygun olarak hesaplanmak istenen probleme çözüm sunar. Hesaplanmak istenen çözümler genellikle tahmin, sınıflandırma, kümeleme, anomali tespiti gibi karar süreçlerinde doğrudan ya da dolaylı olarak kullanılan kritik görevlerle ilgilidir.

Tez kapsamında kullanılan Evrişimli Yapay Sinir Ağları (EYSA) görüntü işleme konusunda geliştirilmiş ağlardır. Birçok alanda kullanımına başlanan EYSA lar ile şoförsüz araçlar, hastalık tanıma yazılımları ya da güvenlik sistemleri geliştirilebilmektedir.

Tez kapsamında, yapay sinir ağlarının mimari tasarımda nasıl kullanılabileceği sorusu çevre verileri ile uyumlu vaziyet planı geliştirmek üzere sentetik veri üreterek ve Evrişimli Yapay Sinir Ağlarını kullanmak suretiyle bir sınıflandırma modeli geliştirerek yanıtlanmaya çalışılmıştır.

Bugüne kadar yapılan çalışmalar, YSA’ ların kullanıldığı Derin Öğrenme modellerinin başarıları için büyük miktarda veriye ihtiyaç duyulduğunu göstermiştir. Yapay Sinir Ağlarının eğitimi sürecinde en çok ihtiyaç duyulan şey modeli eğitmek için hazır duruma getirilmiş yığınla veridir. Bu nedenle tez kapsamında veri üretimi önemli bir aşama olarak ele alınmış ve farklı özellikler gösteren vaziyet planı şemaları, görsel bir programlama aracı olan Revit Dynamo programında bir yazılım geliştirilerek üretilmiştir. Bu üretilen vaziyet planı şemaları Evrişimli Yapay Sinir Ağı’ nın eğitimi için kullanılmıştır. Eğitimden amaç, modelin daha önce görmediği ama benzer özellikler gösteren vaziyet planı şemalarına eğitim sürecindeki öğrenme düzenine uygun cevaplar vermesini sağlayacak bir sınıflandırma işlemini başarı ile gerçekleştirmesidir.

Bu eğitim sürecinde eğitim için basit bir dikdörtgen parselin çevresinde bulunma ihtimali olan yol opsiyonları ve yolun bulunduğu karşı komşu parseldeki yapılaşmanın alçak ya da yüksek olmasına göre önceden sınıflandırılmış 80 farklı tip yapılaşma biçimi sentetik olarak üretilmiş ve etiketlenmiş binlerce farklı imajdan oluşan veri seti kullanılmıştır. Veri setinin %20’ lik bölümü doğrulama seti olarak ayrılmış ve modelin öğrenme başarımı ölçülerek sonuç gözlenmiştir.

Bu eğitim süreci sonunda elde edilen model ile vaziyet planı tasarımında 4 kenarlı dikdörtgen bir parselin çevresindeki yol durumuna ve yol cephesindeki karşı komşusunda bulunan yapılaşma tipine göre tasarım geliştirmekte kullanılabilecek bir model elde edilmiştir.

Tezin son bölümünde yapılan çalışma değerlendirilmiş ve mimari tasarım pratiğinde kullanılabilecek başka ne gibi uygulamalar ve geliştirilebilecek başka model önermeleri üzerinde durulmuştur. Benzeri çalışmalar ve uygulamalarla mimari tasarım pratiğinin gelecekte nasıl şekilleneceği, insan-makine etkileşiminin nasıl evrilebileceği üzerinde kestirimde bulunmaya ve başka araştırmacılara kaynak olabilecek problemlerin tespit edilmesine çalışılmıştır.


43 görüntüleme
İletişim

Adres : İstanbul

Tel     : +90 543 799 9633

email :  mimarmustafakemal@gmail.com

  • Siyah Pinterest Simge
  • Siyah Heyecan Simge
  • Instagram - Siyah Çember
  • Siyah Facebook Simge
  • Black LinkedIn Icon