Hesaplamalı ve Dijital Bir Form Üretim Yöntemi: Metamorfik Mimarlık

Abstract

Metamorfoz farklı bir forma dönüşmek, görünüşünü veya karakterini çarpıcı şekilde değiştirmek anlamına gelmektedir (Merriam-Webster, 2005). Metamorfik form üretimi, anahtar şekil animasyonu, bir sınırlayıcı kutu (kafes deformasyonu), spline eğrisi, koordinat sistemi ekseni veya düzlemlerinden biri kullanarak modelin çevresindeki modelleme alanının deformasyonları ve bir seçili bir yol boyunca hareket ederken deforme olan bir objeyi ifade eden yol animasyonu gibi çeşitli teknikler içeren bir mimari üretim yöntemidir. Metamorfik mimarlık Kolarevic (2000b) tarafından hesaplamalı ve dijital mimarlık yöntemlerinden biri olarak tanımlanmıştır. Hesaplamalı tasarım günümüzdeki kavramsal anlamını 1960’ların modernist düşünce ve keşiflerinin etkisiyle kazanmıştır. Bilgisayarın tasarımda kullanılmaya başlanması hesaplama özelliklerinden faydalanılmasını sağlamış ve bazı uygulamalar hesaplamalı tasarım olarak adlandırılmıştır. İlk olarak yapay zekâ, sibernetik, endüstriyel tasarım, film ve müzik endüstrisi gibi alanlarda kullanılmıştır (Akipek ve İnceoğlu, 2017; Papamichael ve Protzen, 1993; Simon, 1969; Wiener, 1948). Üretim tesisleri gibi fiziksel tesisler için mekansal konum modellerini optimize etmek amacıyla sezgisel (heuristic) yöntemler kullanan algoritma tabanlı bir sistem olan CRAFT, ilk uygulamadır (Armour ve Buffa, 1963, 1963). Ivan Sytherland’ın tasarım çeşitliliği, kısıtlamaları ve parametrik örnekler hakkındaki düşünceleri mimaride hesaplamalı tasarıma geçişi etkilemiştir. Sytherland ayrıca 1963 yılında CAD (bilgisayar destekli tasarım) araçlarının atası olan Sketchpad programını tanıtmıştır (Sutherland, 1963; Ahlquist ve Menges, 2011). Mimarlık ve hesaplamalı tasarımı birleştiren ilk girişimler 1970’lerde yapılmıştır. 1980’li yıllarda hesaplamalı tasarım CAD (Bilgisayar Destekli Tasarım) ve BIM (Yapı Bilgi Modellemesi) destekli tasarım araçlarının ticarileştirilmesi sayesinde mimaride tanınır ve kullanılır hale gelmiştir (Koutamanis, 2005). 1990’lı yıllar boyunca tekrarlayan görevlerin otomasyonu sağlaması mimarların üretkenliğini artırdığından CAD yazılımlarının popülaritesi oldukça artmıştır. 2000’li yıllara gelindiğinde ise mimari tasarımda uygulanan bu 167 teknikler taslak görevlerin otomasyonunu aşmıştır (Terzidis, 2004). Son zamanlarda ortaya çıkan tasarım yaklaşımları; bina simülasyonları, evrimsel optimizasyon ve yeni üretim yöntemleri gibi farklı hesaplama tabanlı teknikleri tasarıma entegre etmektedir (Oxman, 2017). Hesaplamalı tasarımın zaman içinde görülen popülerleşme serüveni geleneksel tasarım süreçlerinde bir dönüşüme sebep olmuştur. Eski tasarım anlayışı süreç içinde manuel taslak çizimlere dayanmaktaydı. Günümüzdeki hesaplamalı tasarım kavramı ise eski mimari tasarım kabullerine ve meslek pratiklerine meydan okumakta ve onları yenilemektedir (Rocker, 2006). Hesaplamalı tasarım yaklaşımı ve dijital araçların gelişimi ve kullanımlarının artışı birbirine paralel olmuştur. Bilgisayar programları gibi dijital araçların kullanımı genel anlamda dijital tasarım, tasarımı geliştirmek için hesaplama kullanımı hesaplamalı tasarım olarak basitçe adlandırılsa da bu iki kavram süreç içinde iç içe geçmiştir. İki yöntemi birbirinden ayrı değerlendirmek mümkün değildir. Hesaplamalı tasarım konusunda iki bakış açısı mevcuttur. Kimi yazarlar tasarım çözümleri geliştirmek için CAD programları gibi dijital araçların kullanımına dayanan bir yaklaşım olarak görürken (Alfaris, 2009; Knight ve Stiny, 2015; Stiny ve March 1981), kimileri ise tasarım sürecinde bilgisayarın tüm kabiliyetlerinden faydalanan bir uygulama olduğunu düşünmektedir. Hesaplamalı tasarım, bilgisayarı elektronik çizim tahtaları olarak kullanmanın yanında, bilgisayarın hesaplama yeteneklerinden tam olarak yararlanan dijital araçları kullanarak nihai sonuca götüren bütünsel bir süreç şeklinde tanımlanmaktadır (Albayrak, 2011; Cagan ve diğerleri, 2005; Humppi, 2015; Oxman, 2017; Peters, 2013; Terzidis, 2006). Dijital mimarlık ve tasarımı, tasarım çözümleri geliştirmek için CAD programları gibi bilgisayar temelli araçların kullanıldığı, tasarım kararlarının eskiz üzerinde değil, bilgisayar üzerinde üç boyutlu ortamda alındığı bir yaklaşım olarak görenler olduğu gibi (Turan, 2009; Marx, 2000), dijital olanakların mimarlıkta yalnızca görselleştirme için temsili biçimde kullanımının ötesinde hesaplamaya dayalı üretken süreçler olarak form oluşumu ve dönüşümü için faydalanılan bir yöntem olarak tanımlayanlar da vardır (Kolarevic, 2003). Hesaplamalı ve dijital mimarilerin, tasarım problemine yaklaşımlardan ikisi tümdengelim ve tümevarım olarak nitelendirilebilir. İlkinde sonucu bilinen bir nesneye dönüşüm uygulanmaktadır. İkincisinde ise belirli bir sonuç elde etmek için verilerden bilinmeyene ulaşma söz konusudur (Chokhachian, 2014). Metamorfik form üretim yöntemlerinde de bu durum geçerlidir. Tasarlanmış geometriler üzerinde yapılan burkma, burma, modelleme alanı deformasyonu gibi topolojik olarak değişme olmadan yapılan örnekler tümdengelimsel; anahtar şekil animasyonu, dönüşüm gibi 168 üretken sistemlerin kurulumundan sonra tasarımcının aktif form üreticisi olmak yerine sonuç ürünleri seçen bir editör rolü üstendiği örnekler tümevarımsal yaklaşımlardır. Dijital modelleme yazılımları, bir tasarımcının zaten tasarlanmış bir geometrinin biçimsel potansiyelini daha fazla araştırmak için kullanabileceği zengin bir dönüşüm repertuvarı sunar. Elde edilen sonuç ürün deformasyondan önceki formla topolojik olarak aynı özelliktedir. Topoloji kavramı mimaride formun oluşumu ve dönüşümü için belirli bir potansiyele sahiptir. Matematiksel tanımına göre, topoloji, normalde boyut veya şekil değişikliklerinden etkilenmeyen, yani germe veya elastik deformasyonlar ile değişmeyen geometrik formların içsel, nitel özelliklerinin söz konusu olduğu bir kavramdır. Örneğin bir kare ve bir dikdörtgen topolojik olarak eşdeğer kabul edilebilir, çünkü kare sırasıyla bir dikdörtgene gerilerek deforme olabilir. Kare ve dikdörtgen aynı sayıda kenara ve aynı sayıda köşeye sahiptir ve bu nedenle topolojik olarak özdeş veya homeomorfiktir. Aynı topolojik yapı sonsuz sayıda formda geometrik olarak ortaya çıkabilir Tasarlanmış geometrilere uygulanan burkulma ve bükülme gibi basit, topolojik olarak değişmeye sebep olmayan dönüşümler, alternatif morfolojiler oluşturmak için özellikle etkili metamorfik mimarlık araçlardır. Metamorfik form üretimi için diğer teknikler arasında, bir sınırlayıcı kutu (kafes deformasyonu), bir spline eğrisi, koordinat sistemi eksenleri veya düzlemlerinden biri kullanılarak nesnenin etrafındaki modelleme alanının deformasyonları bulunur; bu şekilde, bir nesnenin şekli modelleme alanının geometrisindeki değişikliklere uygun olarak değişir. Yol animasyonunda ise, bir nesne seçilen bir yol boyunca hareket ederken deforme olur. Bilgisayar programları gibi sistemlerin kullanımı ile basit bir tarif ve belirleme kullanılarak karmaşık formların üretilmesi de metamorfik tasarım araçları arasındadır. Hesaplamanın gücünden yararlanan; tasarım varyasyonlarını, beklenmedik sonuçları ve mutlu kazaları içeren; gelişebilen ve evrilebilen otonom sistemler aracılığıyla yaratıcı sonuçlar elde edilmektedir. Anahtar şekil animasyonunda (keyshape animation), geometrideki değişiklikler anahtar kareler (keyframes) (anahtar şekiller (keyshapes)) olarak kaydedilir ve yazılım aradaki durumları hesap eder (Kolarevic, 2000a). Bu yöntemde, bir nesnenin farklı durumları (yani anahtar şekilleri veya anahtar kareler) zaman içinde ayrı noktalarda bulunur ve yazılım daha sonra enterpolasyon yoluyla aralarında düzgün, animasyonlu, zaman kodlu bir geçiş hesaplar. Enterpolasyon; en genel anlamda, verilen bir aralıktaki bilinen değerlerden faydalanılarak, bu aralık içinde bilinmeyen değerleri hesaplamaktır. Bu şekilde; hesaplama/gözlem/deneylerle elde edilen 169 veriler kullanılarak hesaplanması (gözlemlenmesi, deneysel olarak gerçekleştirilmesi) mümkün olmayan veya zor olan değerler bulunabilmektedir (Vatansever ve Doğalı, 2011). Bir tasarımcı, daha fazla gelişme için enterpolasyonlu durumlardan birini seçebilir veya enterpolasyonu, nesnenin geçişleri sırasında örneklerini üretmek için yinelemeli bir modelleme tekniği olarak kullanabilir, yani nesne bir durumdan diğerine dönüşür. Metamorfik mimarlıkta özellikle ilginç bir modelleme tekniği de, “taban (base)” ve “hedef (target)” nesnelerin biçimsel niteliklerini birleştiren bir dizi hibrit form üretmek için farklı formların harmanlandığı dönüşüm (morping) tekniğidir (Kolarevic, 2003). Oldukça uzun bir tarihi geçmişe sahip hesaplamalı tasarım kavramı bilgisayar teknolojilerinin gelişmesiyle bilgisayarın hesaplama kapasitesinin kullanılması sayesinde ileri gitmiştir. Bu teknolojilerin sağladığı dijital araçlar da form üretiminde kullanılmıştır. Bu çalışma hesaplamalı ve dijital mimari tasarım yöntemlerinden biri olan metamorfik form üretimi ile ilgilidir. Yapılan literatür taramasında metamorfik mimarlık kavramı ile ilgili en kapsamlı araştırmayı Branko Kolarevic’in yaptığı görülmüştür. Bu çalışmada metamorfik mimarlığın tanımı üzerinde durularak son dönem metamorfik tasarım yöntemi kullanılarak tasarlanmış mimari örneklerin incelenmesi amaçlanmaktadır.