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24 julio 2013

Arquitectura, Ciudad y Sistemas Emergentes. - Bach. Arq. Jose Luis Reategui S.


El diseño es un proceso complejo no solo en el límite del momento, sino también por la gran cantidad de variables que conciernen en ella. Además de lo que significo el avance de las técnicas de asistencia computacional al diseño, hoy, se empieza a pensar en el modelo único de información del diseño, por el cual se incorporan todos los datos correspondientes al proyecto, evitando los muy frecuentes errores de interpretación comunes con las abstracciones bidimensionales, a través de métodos de fabricación por control numérico. 

Estas capacidades  propias de nuestro tiempo, cuestionan la conceptualización de la arquitectura como una práctica material, propiciada por la separación bidimensional (planos), antes arquitecto y constructor eran una sola entidad  lo que significaba que el diseño siempre estaba relacionado a las capacidades y posibilidades del hecho construido, y teniendo como principal instrumento de diseño la experiencia de construir.

Como resultado de esta manera de proyectar nos encontramos con la marcada separación de los componentes en la obra construida, con problemas de compatibilización, con costos de funcionamiento elevados, y con una baja complementación al medio ambiente, con el correcto funcionamiento de la red de materia y energía de la biosfera.

Los sistemas emergentes brindan un marco operativo y conceptual sobre cómo enfrentar estos problemas a través de procesos que involucran trabajar con múltiples variables en entornos multidimensionales y en evolución, teniendo como principal punto de partida el mundo natural, en especial los seres vivientes, considerados como  los mejores relacionados con el medio ambiente, capaces de optimizar sus recursos y sobre todo tener  la capacidad de  un elevado control sobre su configuración. 

La vida es capaz de organizar la materia y la energía de forma tal que forma parte del flujo natural de los ecosistemas, logrando niveles de eficiencia gracias en gran parte, a que construye desde niveles básicos de organización de la materia.



Sistemas emergentes

Como primera registro de la idea de emergencia lo encontramos en Aristóteles (350 A.C), “Para volver a la dificultad  que estuvo comenzando con respecto ambas a definiciones y a números, ¿cuál es la causa de su unidad? En el caso de todas las cosas que tienen muchas partes y en el cual la totalidad no es, por así decirlo, una aglomeración simple, pero el todo es algo más que las partes” 

El primer uso del término como tal, se encuentra en la obra de Lewes (1879):   “Toda resultante es o bien una suma o la diferencia de las fuerzas co-operantes; su suma, cuando sus direcciones son las mismas- su diferencia, cuando sus direcciones son contrarias. Además, cada resultante es claramente detectable en sus componentes, debido a que estos son homogéneos y conmensurables. 

No sucede lo mismo con emergentes, cuando, en lugar de añadir movimiento a movimiento mensurable medible, o cosas de un tipo a otros individuos de su especie, hay una cooperación de cosas de diferentes clases. El emergente es a diferencia de sus componentes la medida en que son inconmensurables y no pueden reducirse a la suma o la diferencia.”

Sistemas emergentes  en  Arquitectura.

Algunos Ejemplos del trabajo con este Marco Teorico, lo encontramos en el trabajo de algunos Arquitectos:
Weinstock, Michael.

La emergencia definida por Michael Weinstock (2010), “In the simplest commonly used definition, emergence is applied to the properties of a system that cannot be deduced from its components. Properties emerge that are more than sum of the parts. This is the oldest understanding of the word emergence, perhaps derived from Aristotle, the wholes have distinctive properties that emerge through the processes of successive interactions between different levels of organization and integration” (p. 150). 




En la más simple definición comúnmente usada, “emergencia” es aplicada a las propiedades de un sistema que no pueden ser deducidas de sus componentes. Las propiedades emergentes son más que la suma de las partes. Esto es la comprensión más vieja de la aparición de palabra, quizás extraída de Aristóteles, el todo tiene propiedades distintivas que surgen por los procesos de interacciones sucesivas entre los diferentes niveles de organización e integración.



Menges:
Mediante el uso de materiales naturales, lograr eficiencia llevando su conocimiento de estos a sistemas computacionales, mediante un proceso conocido como computación material como parte de Sistemas Materiales, que involucran aspectos como embriogénesis, evolución, y fabricación digital. 

Los sistemas materiales más que la utilización de un material especifico hacen referencia a todo un planteamiento teórico y conceptual que involucra aspectos como las características del material, la génesis digital, la fabricación y los efectos performativos de desempeño interno y externo.

Estos sistemas buscan acercarse a la capacidad del mundo vivo de poder controlar la materia y la energía, a través de las propiedades del material con el que se trabaja, siendo el método de  aproximaciones sucesivas por escalas y niveles de jerarquía los usados de forma más común, y el entendimiento de los patrones de configuración emergente que se obtienen. Estos sistemas consideran la importancia que tiene la fabricación y los procesos actuales relacionados a éstos, que intervienen de forma sustancial en el desempeño del sistema. 




Oxman:
Plantea los recursos del aprendizaje a través de Biomímesis, en últimas investigaciones dentro del MIT Media Lab, plantea el uso de sistemas de fabricación controlada por ordenadores, de deposición de material con densidad variable, en cierta manera lograr las capacidades de los sistemas materiales desde materiales transformados mediante control de los procesos de fabricación y generación.



Andrasek, Sanchez:
Plantea el uso de sistemas computacionales que involucran muchos tópicos de generación mediante herramientas de análisis, la idea de emergencia es usada en procesos que involucran agentes autónomos, 



Sistemas Emergentes en la Ciudad.



Sistémica.
La teoría general de sistemas plantea que la realidad está compuesta por múltiples entidades en compleja interrelación, en constante intercambio de materia y energía. Este concepto muestra que es necesario considerar variables de entrada, los  procesos de transformación de estos datos, y las variables de salida. Estas variables de entrada o “inputs” forman parte de la herencia de datos y pueden provenir de otros sistemas ubicados en niveles diferentes de jerarquía. 

Los procesos de transformación de datos hacen referencia a los criterios y flujos de trabajo en el que serán usadas las variables de entrada, a través de muchos enfoques o criterios de transformación.  Las variables de salida son el resultado de la transformación que mediante transformaciones en otros sistemas forman los nuevos inputs, generando procesos de retroalimentación.




Sistemas Urbanos. 
Los seres humanos no somos únicos en formar asociaciones de individuos, tampoco somos los únicos, ni los primeros, en propiciar sistemas que permiten la supervivencia y la permanencia de un determinado espacio físico.

Ejemplos como colonias de hormigas o bacterias, incluso nuestro cuerpo muestran determinadas características especiales, que aun la visión reduccionista de la ciencia no puede definir, hago referencia a las llamadas características emergentes. 


Componente Material de la Ciudad.

Una aproximación relacionada al desempeño de los seres vivos la ofrecen los sistemas materiales, que permiten obtener respuestas específicas a entornos específicos a través del entendimiento del material del que se constituye el sistema, en este caso el sistema urbano.

Permite además generar aproximaciones sobre la importancia del constituyente material en la construcción de una idea de ciudad, y como estos sistemas empiezan a formar parte de la interacción e interrelación de la ciudad con su medio transformado, a través del entendimiento de los flujos de materia, energía e información.

Agentes Autónomos, su relación al mundo físico y su comportamiento organizacional.

Los agentes autónomos son objetos computacionales generados a partir del entendimiento de sistemas conocidos como autómatas celulares, estos autómatas se basan en la comprensión de la información del vecino a través de reglas de transferencia de información básicas generando un estado interpretable por sus vecinos, produciendo de esta manera un flujo de datos rápidamente reconocidos como patrones dinámicos.

En el caso de los agentes autónomos el comportamiento organizacional involucra aspectos más complejos siendo necesario la comprensión de los diferentes niveles de relación y qué significado tiene éste en la determinación final de resultados y características.

Aproximaciones al Código.

Estructurar el pensamiento, Construcción de cuerpos conceptuales.

Para  usar estos sistemas emergentes, es necesario entender la construcción conceptual como un proceso de aproximación a la realidad, siendo importante construir  desde procesos analíticos. Esto obedece a entender el diseño como un proceso de investigación, como un proceso integral basado en búsquedas constantes, con objetivos e hipótesis definidas.




1. Embriogénesis: Hace referencia al proceso de desarrollo embrionario (proceso muy presente en organismos multicelulares), donde se pueden analizar los diversos niveles y etapas de desarrollo de las características que presenta una determinada especie. Hace posible también la comparación y establecer familias para determinadas características morfológicas. En relación al diseño permite establecer determinadas características topológicas con sus variables generando una valorización objetiva.




2. Mínimos Elementos, Máxima Diversidad: Se basa en la capacidad de la vida de generar elementos complejos a partir de la menor cantidad de elementos, a través del incremento de las relaciones que se formen, considerando las variables de  las transformaciones topológicas.




3. Jerarquía y Diferenciación: La jerarquía permite definir elementos o conjuntos de elementos en sus respectivos niveles de importancia dentro del sistema, propiciando variables de generación y sus respectivos niveles de importancia. Diferenciación permite generar un sistema basado en la especialización de funciones tanto a nivel local como a nivel regional, tomando como principal punto de partida los niveles de jerarquía presentes.



4. Mínimo Material, Mínima Energía, Máximo Desempeño: La vida como máximo exponente de eficiencia busca organizarse usando la menor cantidad de energía a través de máximo desempeño del sistema, gestionando el material y su organización. conocido por sus constantes experiencias en materiales y sistemas de organización basados en la búsqueda de la eficiencia o  form-finding.



5. Anisotropía: Este concepto poco presente en los edificios de la arquitectura del siglo XX, define que la respuesta a determinado condición de estimulo debe ser específica en función del medio en el que se produce, es así como pensar en un elemento único e irrepetible de configuración da lugar a una configuración de elementos con características variables que responden de forma específica incrementando los niveles de eficiencia.  .


6. Selección y Evolución: La selección muestra que determinadas características pueden perdurar si con ellos los individuos muestran capacidades que les permiten sobrevivir frente a condiciones internas de grupo y a las que se presentan desde su medio ambiente. Así como determinadas características pueden permanecer en el tiempo, también nacen algunas de forma aleatoria, estas características pueden cambiar y formar nuevas capacidades que permiten a los individuos tener ventajas sobre la anterior generación variando los recursos de información de configuración, el ADN. Estos dos procesos selección y mutación permiten a las especies responder de forma más adecuada a su medio ambiente.




Estos conceptos solo posibles de ser abordados con la  valiosa asistencia de los sistemas digitales, los cuales permiten la gestión y manejo de una gran cantidad de datos, algo no presente en la historia y que es propio de nuestro tiempo. Esta capacidad está muy vinculada al uso de códigos computacionales a través de métodos de construcción.

Dentro de las herramientas destinadas a brindar apoyo al diseño – CAD Computer-Aided Design, a la evaluación  - CAE Computer Aided Evaluation, y al modelado CAM Computer Aided Modeling, existen niveles de aproximación a estas herramientas, considerando:

El primer nivel la aproximación mediante caminos ya creados o “paths” que están disponibles en los botones del software que se use. 

En el segundo nivel es necesario un compromiso más grande con las ideas y sobre todo con el cómo generar el o los sistemas, tiene como característica principal el registro del proceso de diseño.

Y por último en un tercer nivel tenemos la creación de algoritmos escritos en su respectivo lenguaje computacional, que permite mediante estructuras básicas generar múltiples maneras de solucionar problemas, en niveles avanzados se incorpora conceptos como  física computacional y computación evolutiva.




Código Computacional. 

Crear Algoritmos: Los algoritmos como definición son una serie de pasos consecutivos y carentes de  ambigüedad que permiten la resolución de problemas, son usados para crear instrucciones de programación en lenguajes computacionales. Para crear estos algoritmos es muy importante la posición teórica y conceptual sobre el diseño.
Instrumentos: Las herramientas más usadas en el campo de la creación de algoritmos buscan ayudar a ordenar los diversos conceptos y criterios con el que cuente el diseñador. 


Pseudocódigo: Esta herramienta permite relacionar el lenguaje de uso común con el de los ordenadores, a través de estructuras de pensamiento y algunos criterios de sintaxis propios de esta herramienta. Conceptos como estructuras repetitivas o “bucles”, estructuras disyuntivas “if”, así como colección de datos “array”, y Objetos o clases.


Diagrama de Flujo: Permiten ordenar las estructuras del conocimiento a través de un método gráfico con formas definidas y con un significado normado, permite de forma rápida la creación de una idea de algoritmo.



Lenguajes  de Programación:
Corresponde a transferir el lenguaje común a lenguaje de maquina a través de un sistema, este sistemas con reglas especificas permiten la comunicación con el mundo digital.


Criterios Computacionales: pensar en criterios extraídos desde la teoría de la información genera una visión muy objetiva del diseño, pero con el trabajo en programación dirigida a objetos se pueden tomar conceptos de los sistemas emergentes que permitan el entendimiento y la interacción en diferentes niveles posibilitando características emergentes.

Esto a través de procesos propios de la computación aplicables al diseño:



1. Registro: El concepto de registro de los procesos de diseño en un entorno de computación hace referencia a la capacidad de poder guardar determinadas acciones y tener un registro de todo el proceso de diseño a través de flujos de datos, estructuras de datos y la capacidad de que los componentes generen relaciones.


2. Animación: Los procesos de animación permiten evaluar de forma rápida el comportamiento de los diferentes entes computacionales y su relación a múltiples factores provenientes del entorno, y otros entes computacionales.


3. Interacción: Permite el entendimiento de cuán importante es generar relaciones y su impacto en la generación de un diagnóstico o una conclusión en los diferentes niveles de aproximación.


4. Evaluación: La evaluación permite generar valores de desempeño y una vez incorporados al modelo digital generar respuestas basadas en datos científicos reales.

5. Selección, Adaptación y Evolución: Estos Procesos basan su capacidad en discernir y buscar  lograr un objetivo con un determinado valor, también conocido como computación evolutiva permite generar respuestas basada en conceptos cercanos a la selección natural del más fuerte y la evolución de estas repuestas en un proceso conocido como Form Finding.



Bibliografía.

Thompson, D’arcy (1980). Sobre el crecimiento y la forma. Madrid, España: H. Blume Ediciones.
Oxman, Neri (2010). Material-based Design Computation. Cambridge, USA: Massachusetts Institute of Technology.
Bar-Cohen, Y. (2006). Biomimetics: Biologically inspired technologies. New York, USA: Taylor & Francis.

Lesk, A. (2005). Introduction to bioinformatics. New York, USA: Oxford University Press.
Schumacher P. (2009). A new global style for architecture and urban design. Architectural Design, volume 79, pag. 14-23.
Weinstock, M. (2005). Self-Organisation and material construction. Architectural Design, volume76, pag.34-41.
Porras, E. (2012).Criterios de Organización Sistémica en Arquitectura. FAU, URP. Lima, Perú.
Porras, E. (2011). Organización y Sistemas Emergentes. FAU, URP. Lima, Perú.

Fuente. 
www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021929004004919

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