MİMARİ TASARIMDA YAPAY ZEKA -07: PROBLEMİN TANIMLANMASI VE SENTETİK VERİ ÜRETİMİ

Güncelleme tarihi: 27 Eki 2020

Literatür araştırmalarında da görülebileceği üzere mimari tasarımda yapay zekanın kullanımı aslında yeni bir fikir değildir. Ancak özellikle son on yıl içinde makine öğrenmesi ve yapay sinir ağlarının kullanıldığı makine öğrenmesinin bir alt dalı olan derin öğrenme tekniklerindeki gelişmeler mimari tasarımda yapay zeka kullanımını birçok farklı alt başlıkta geliştirmek için geniş imkanlar yaratmıştır.


Sahip olunan veya sentetik olarak üretilen büyük miktarda veri YZ uygulamalarını mümkün kılmaktadır. YZ’yı mimaride temel olarak yaratıcılığı modellemek veya simüle etmek amacıyla kullanabilmek tezin amaçlarındandır. İlk programcı Ada Loveloace “makineler yaratablir ama hiçbirşeyin orjini (başlangıç noktası – meydana geliş sebebi) olamaz” demiştir. Herhangi bir yaratıcı özerkliği veya özgünlüğü yaratıcı bir sisteme atfetmek için adaptasyon ve özdeterminizm gerekli görünmektedir. Günümüzde bu özellikleri birebir kural tabanlı olarak kodlamadan ancak büyük miktarda veriden kendi kendine öğrenen YSA kullanan sistemlere kazandırmak mümkün görünmektedir.


Mimaride vaziyet planı tasarımı nesnel ve öznel bir çok tasarım girdisine sahip bir süreçtir. Tüm proje sürecinde yatırım kararlarını en çok etkileyen aşamalardan biridir. Mimari projenin içinde bulunduğu çevre ile kuracağı ilişkinin ana esasları bu aşamada belirlenir. Yapının arsa ve çevre yapılarla ilişkisi, imar koşulları, mali imkanlar, ulaşım çözümleri, manzara, rüzgar, güneşlenme, inşai safhalar, programa dair uygulamalar gibi bir çok etmen tasarımcının üslubu ve içinde bulunulan kültürün de dahil olmasıyla vaziyet planı oluşumuna etki eder.

Mimari tasarıma etki eden etmenlerin bazıları sayısal verilere dönüştürülerek doğrudan analiz etme imkanı sunarken, sayılan üslup ya da kültür gibi bazı etmenleri günümüz imkanları dahilinde sayısallaştırabilmek henüz mümkün olamamakta ya da olsa da genelleştirme ve ölçekleme açısından sıkıntısı yaşatmaktadır.


Araştırma Modelinin Tanımlanması


1- Arsa Veri Seti

Mimari bir tasarım yaparken mesleki pratiğin getirdiği tecrübeye dayanarak ifade etmek uygun olur ki sayısal verilerin tarif edemediği ya da etmediği durumlarda tasarımcının uygun bulduğu çeşitli kabullerle projeyi ilerletmesi makul bir davranış olarak görülebilir. Bu bağlamda, gerek tez konusunun kapsamını çözümlenebilir bir düzeyde tutmak, gerekse lüzumsuz detaylarda kaybolmak yerine asıl meseleye odaklanabilmek adına evrişimli yapay sinir ağlarının vaziyet planı tasarımında kullanılabilirliğini araştırmak için problem ve çözüm uzayı aşağıdaki şekilde tanımlanmıştır:

· Araştırma, birbirine dik 4 kenara sahip, kenarların uzunlukları 50 m ile 150 m arasında değişen arsa biçimleri için geliştirilecektir. Arsalarda herhangi bir eğim bulunmayacak, düz oldukları kabul edilecektir.

· Problem çözümü teknik ya da fonksiyonel detaylarına inilmeden zemin katlar ticari, normal katlar ofis kullanımına ayrılmış yapılar uzayında araştırılacaktır. Araştırma konusu mimari ihtiyaç programının karşılanmasından ziyade mimari biçimlenişte EYSA’ların kullanılabilirliğini sorgulamak olduğundan mimari programa, üsluba, ulaşıma, yapı elemanlarına ve teknik detaylara dair ihtiyaçlar göz önünde tutulmamıştır.

· Arsaların 4 kenarının herhangi birisinde, ikisinde, üçünde ya da tamamında yol bulunabilir. Arsaların yol bulunan kenarlarının karşısındaki yapılaşma biçimi az katlı (yatay) biçimlenmiş ya da çok katlı (dikey) biçimlenmiş olmak üzere 2 biçimlenmeden birine sahip olacaktır.

· Vaziyet planı çözümlemesinde bu farklı yol ve farklı çevre mimari biçimlenişine bağlı olarak 80 farklı kombinasyon ve dolayısıyla bu sayıda çevresel durum ortaya çıkmaktadır.

· Arsa şeklini oluşturan kenarlar alt kenar, sağ kenar, üst kenar, sol kenar olarak isimlendirilmiştir. Bu kenarların bulunduğu kısımlarda yol bulunmasına göre arsa biçimi yol bulunan kenarların isimleri ile belirtilmiştir.

· Problemin tanımında arsa ve yapılaşma biçimlerine dair sınıflandırma listesi aşağıda yer alan tabloda görüldüğü gibidir.


VAZİYET PLANI SİSTEMATİĞİ VE SINIFLANDIRMA LİSTESİ
VAZİYET PLANI SİSTEMATİĞİ VE SINIFLANDIRMA LİSTESİ

· Aşağıdaki şekillerde örnek çevre verilerinin ifade edildiği 168.000 imajdan oluşan arsa veri setinden rastgele seçilmiş örnekler görülmektedir.




Problem uzayında çevre verilerini ifade etmek için üretilen grafiksel imaj dosyaları siyah-beyaz tonlarında üretilmiştir. Her bir imaj dosyası arsanın biçimini, hangi kenarında yol bulunduğunu ve yol bulunan kenarlardaki karşı komşulardaki yapılaşma biçimini (yatay veya düşey) ifade edecek şekilde düzenlenmiştir.


Her bir grafiğin orta bölümündeki geniş açık gri alan parsel alanını ifade etmektedir. Parsel alanı kenarındaki biraz daha koyu gri alan yol durumunu ifade etmektedir. Yol cephesindeki karşı komşu parseldei yapılaşma biçimini ifade eden tonlar ise koyu gri ton yatay yapılaşma, siyah ton ise düşey yapılaşma ifadesi olacak şekilde düzenlenmiştir.


2- Mimari Karar Kısıtları

Herhangi bir mimari tasarımda tasarımcının genellikle ilk yapacağı şey proje ile ilgili tüm verileri toplamak, derlemek ve üzerinde fikir geliştirmek olur. Tez kapsamında geliştirilen modelin bu minvalde bazı konuları otomatik bir şekilde çözümlemesi ve böylece mimari tasarım sürecinde YZ kullanımına dair anlamlı bir sonuç üretmesi hedeflenmektedir.


Önceki maddelerde tariflenen arsa özelliklerine çevre verileri ile uyumlu bir mimari tasarım yapabilmek için YZ modelinin hangi doğrultuda eğitileceğinin de belirlenmesi gerekmektedir. Genel olarak vaziyet planı tasarımında uygun bulduğmuz yaklaşım, mimarlık tarihi ve şehircilik ilkeleri ile de uygun olarak yapılaşmayı yol kenarında tutmak ve mümkün olduğunca çevreyle uyumlu olmak adına çevre yapılaşmanın yüksekliğine de benzer bir yapı karakterini oluşturmaktır.