Tag Archives: optimizare

Muchia

Graţie broşurii de prezentare a Pavilionului României (intitulat BOLT) la Bienala de la Veneţia 2008, am intrat în posesia unui concept interesant. DSC04460Broşura BOLT, sau pe numele desfăşurat: “În lumea înconjurătoare. Arhitectura dincolo de construcţie.”, mi-a picat în mână cu ocazia unei lansări de produse organizate de Autodesk  România, cândva, primăvara asta. În BOLT, am găsit detaliat un concept pe care, cu ocazia amintită, Dl. Şerban Sturdza l-a evidenţiat. Ideea surprinzătoare pentru mine era aceea de a încerca să observi ce se întâmplă la frontiera dintre structură şi exteriorul ei.

Tot în BOLT, Marian Zidaru, sculptorul, în articolul “ÎN AFARĂ ESTE ECOUL ÎNLĂUNTRULUI” zice că: “Sculptura modelează materia, creează plinul. Arhitectura modelează aerul, golul [...]“. Reţinem aşadar complementaritatea celor două elemente: plin – gol, sculptură – arhitectură. Dar, în afirmaţia pe care spuneam că am reţinut-o din speech-ul d-lui Sturdza, intervine un al treilea element care aparent strică echilibrul dualităţii pe care am accentuat-o anterior: limita. Este limita care stabileşte domeniul în care se manifestă plinul şi spaţiul dominat de gol. În fapt, limita, este singurul element care dă valoare plinului şi golului deopotrivă. Fără limită, nu am putea să numim nici plinul şi nici golul.

După cum vă amintiţi din articolele anterioare, optimizarea exact această limită o trasează: modifică frontiera dintre plin şi gol până când… ceva se întâmplă. Mai trebuie să accentuăm încă un element: aceată frontieră este trasată în algoritmul nostru în funcţie de tumultul tensiunilor interioare. Iată cum, titlul articlolului lui Marian Zidaru “ÎN AFARĂ ESTE ECOUL ÎNLĂUNTRULUI” , sintetizează foarte frumos esenţa metodei noastre de optimizare.


My first proposal @ Autodesk University 2009

Altiscad Optimizer®: Visual Exploration of Optimization in Autodesk® Robot™ Structural Analysis

Submitted: April 28, 2009
Class Description:
This class will introduce advanced optimization techniques using Altiscad Optimizer and Robot Structural.

Now, you have the opportunity to look at every step of the transformation of a structure to the optimum shape from an engineering perspective. For the first time in the case of optimizing software, you will learn how to visually explore the optimization. This perspective will give you extended possibilities to understand the evolution of a structure. You will find the benefits of parametric modeling inside Robot Structural together with parametric optimization techniques.

Track: Architecture and Building Design, Structural Design and Engineering

Industry: Building

Expertise: All Levels

Type: 90-Minute Class

Key Learning: Understand how to describe an optimization problem, Develop a workflow strategy to solve an optimization problem using Autodesk Robot Structural and Altiscad Optimizer, Describe a structural model using a custom API parametric modeler module, Describe and optimize parametric structures, Visually explore intermediate solutions revealed by Altiscad Optimizer

Audience: All levels of users of Robot Structural Analysis: structural engineers, designers

LT Relevant: No

Primary Software: Revit Structure

Other Software:

Tags: optimization, parametric modeler, Robot Structural, structural design

Other Autodesk Events: Yes

For Continued Education: No


Optimizare vs sustenabilitate

Prima percepţie pe care am avut-o despre termenul “sustenabilitate“, la un prim impuls de definire fără apel la dicţionare, a fost aceea de “optimizare“. De aici a pornit şi dorinţa de a explica mai bine relaţia dintre sustenabilitate – ca o nouă axiomă modernă – şi optimizare – ca tehnică esenţială în implementarea oricărui concept de construcţii sustenabile (mai precis, construcţii concepute pentru dezvoltare durabilă).

Apoi, am căutat pe ici pe colo şi am decis să public postul anterior Sustenabilitate. În comentariul primit de la cititorul nostru (aproape anonim), ni se sugerează indirect o pistă demnă de urmat: natură vs sustenabilitate. Consider deci că avem suficiente elemente ca să reluăm acest subiect.

Pentru început, haideţi să convenim asupra unei minime definiţii: sustenabilitate=dezvoltare durabilă, a construi sustenabil=a nu construi de mântuială.

Utilizând Optimizerul am descoperit că forma structurilor optimizate sugerează forme de structuri provenite din natură. Întrucât Natura ne-a arătat că ştie să găsească soluţii la orice tip de probleme, aceasta a fost şi rămâne cea mai mare sursă de inspiraţie pentru om. Orice exemplu am lua: curgerea unui râu într-o formă de relief, modificarea formelor de relief sub acţiunea condiţiilor climaterice, adaptarea/evoluţia speciilor (animale sau vegetale) indică prezenţa unei inteligenţe intrinseci a Naturii. Fără îndoială putem afirma că soluţiile pe care Natura le furnizează sunt optime în forma cea mai generalizată: ating unul sau mai multe obiective, satisfăcând simultan una sau mai multe constrângeri.  Dacă este privim din prisma durabilităţii, adică a timpului maxim/minim pe care o un fenomen-thing-entitate trebuie să îl consume, avem iarăşi exprimarea fără echivon a unui enunţ de problemă de optimizare. Cred că sunt suficiente argumente care indică faptul că în esenţă sustenabilitatea este soluţia unei probleme de optim.


Art & Engineering

Public pe blogul personal răspunsul meu la articolul cu acelaşi nume publicat de Dani Mocanu. Aşadar, citiţi-l pe acela întâi.

Definitia enunţată de Dani pare a fi atribuita lui Dr. A. R. Dykes – British Institution of Structural Engineers, 1976. Asta ca să restabilim adevărul istoric…

În ce mă priveşte, am evitat disputele pe tema “ba a mea e mai…” dintre arhitect şi inginer, considerând că ţin de un nivel nu foarte elevat de inteligenţă şi cultură. Am căutat să lucrez în compania arhitecţilor care au înţeles importanţa rolului fiecărui participant în derularea unui proiect. Este foarte adevărat că ierarhizarea legiferată a celor două bresle s-a transformat într-un avantaj pecuniar important pentru arhitecţi. Dar, înainte de a învinovăţi arhitecţii pentru această stare de fapt, cred că mai întâi ar trebui sa constatăm că este numai vina inginerilor că nu s-au (ne-am) organizat consistent. În fond, arhitectii nu au facut decât să îşi impună un anumit statut şi să profite de el. Nu văd nimic rău în asta.

Haideţi să restrângem discuţia la “contradicţia” arhitect-inginer, dar să nu uităm că mai sunt şi alte discipline implicate într-un proiect, cu rol deloc de neglijat.

Iată ce mi se pare într-adevăr tragic. Prevalându-se de calitatea de conducător de proiect şi de demiurg al unei structuri, de cele mai multe ori, aceştia neglijază în mod criminal rolul structurii de rezistenţă, structura fiind de cele mai multe ori o piedică în exprimarea conceptului arhitectural şi nu coloana vertebrală a acestuia. Astfel, la o primă analiză a unui partiu arhitectural, putem vedea cât de rupt de realitate sau dimpotrivă, cât de integrat este arhitectul în tema pe care o tratează sau cu locul unde doreşte să aşeze o structură. Cu siguranţă, cei mai mulţi ingineri, s-au întâlnit cu soluţii de arhitectură care excludeau structura de rezistenţă din planuri, aceasta negăsindu-şi locul decât cu sacrificii, cu compromisuri sau negocieri (ca să nu zic tocmeli, ca la piaţă). De aici a rezultat şi poziţia inginerului de inamic al arhitectului, de distrugător de “artă” şi “frumos”. Acestea sunt situaţiile în care structura de rezistenţă este un accident în proiect, toate elementele structurale încurcă, grinzile par că au fost proiectate special ca să dai cu capul în ele, iar stâlpii, desigur, sunt prea mari, prea în mijoc, prea peste tot.  Situaţia cea mai nefericită în aceste cazuri, este aceea în care arhitectul caută până găseşte inginerul care acceptă cele mai mari compromisuri şi cele mai mici preţuri. Şi atunci, imposibilul devine posibil şi inginerul bun este separat de inginerul rău. În acest caz clientul este o victimă: structura poate ascunde vicii de proiectare, este nejustificat de scumpă sau pur şi simplu nefuncţională.

Ca să fim corecţi până la capăt (sau măcar să încercăm), trebuie să recunoaştem că nu puţine sunt cazurile în care, în proiectare, inginerul este robul rutinei. Prea des inginerul alege soluţii clasice, considerate ca “sigure”, soluţii imediate, comode. În opinia mea, poziţia inginerului ar trebui să fie proactivă, sugerând soluţii, căutând tehnici, materiale şi tehnologii care să satisfacă pe deplin nevoia de expresie a arhitectului.

Până la urmă, soluţia finală trebuie să fie optimă din toate punctele de vedere: arhitectural şi structural. Un proiect bun face ca structura să fie de la început fezabilă, să se simtă comod în hainele formei arhitecturale. Structuristul va ajusta măsura şi va optimiza elementele iar arhitectul va corecta aspectul. Orice element forţat (arhitectural sau structural) poate duce la rezultate catrastofale (vizuale/estetice sau structurale/de rezistenţă). Cu riscul de a comite un sacrilegiu, îndrăznesc să spun că un proiect de arhitectură este defect dacă nu lasă loc unei rezolvări structurale elegante, dacă constrânge structura de rezistenţă. Las arhitecţilor dreptul la replică şi de a defini proiectele defecte dpdv structural.


Sustenabilitate

La o scurtă căutare pe google a definiţiei “corecte” a sustenabilităţii am găsit un articol interesant: TOP 10 Mituri despre Sustenabilitate!. Grozav! Apoi, încă unul: “Himera numită sustenabilitate“. Exemplele pot continua.

În fine, aici am găsit şi o definiţie la obiect, fără pretenţii: sustenabilitate [s.] = calitate a unei activităţi antropice de a se desfăşura fără a epuiza resursele disponibile şi fără a distruge mediul, deci fără a compromite posibilităţile de satisfacere a nevoilor generaţiilor următoare. Conferinţa mondială asupra mediului de la Rio de Janeiro din 1992 a acordat o atenţie deosebită acestui concept, care implică stabilirea unui echilibru între creşterea economică şi protecţia mediului şi găsirea de resurse alternative. Când se referă la dezvoltarea economică de ansamblu a unei ţări sau regiuni, este de obicei preferat termenul sinonim “dezvoltare durabilă”.

Cu promisiunea că nu cad în patima criticilor, remarc totuşi prezenţa în propria casă a unui număr impresionant de obiecte care ştiu exact că nu se încadrează în conceptul de dezvoltare durabilă: aspiratorul s-a stricat după mai puţin de 6 luni de utilizare (în fapt, nu s-a stricat, are un soi de bug-uri care mi-ar face dificilă prezentarea comportamentului acestuia la un service autorizat), LCD-ul a început să dea rateuri imediat după ieşirea din garanţie, smart-phone-ul se comportă ca aspiratorul (mai puţin partea cu aspiratul:)), cuptorul cu microunde prezintă şi el bug-uri cu o frecvenţă impredictibilă, dozatorul de apă a trebuit să fie reparat/înlocuit de 5 ori ş.a.m.d. Mica concluzie ar fi că, în totală opoziţie cu conceptul de “durabilitate”, practic toate obiectele de uz curent şi nu doar cele de uz curent, au prostul obicei de a se strica cu o precizie matematică în preajma expirării garanţiei. Adică: vrei nu vrei, ba ai să cumperi! Atunci, unde e sustenabilitatea?

Este evident că ideea de sustenabilitate vine în puternică contradicţie cu apetitul producătorilor (dar şi al consumatorilor) de a cultiva comportamentul orientat spre consum şi implicit profitul dobândit de pe urma acestuia. Poate chiar de aici a pornit şi ideea de a promova dezvoltarea durabilă în toate domeniile, din încercarea disperată de a limita efectele consumului resurselor de orice fel. Având în minte principiile capitalismului feroce, poate chiar ar trebui analizat progresul făcut de societate în general, în adoptarea sustenabilităţii.


Despre adevăruri redundante

“Un enunţ este adevărat prin ceea ce afirmă şi fals prin ceea ce neagă”. Nu mai ştiu unde am de unde am reţinut citatul.

Dintre întrebările cele mai stupide care mi s-au pus, într-un top virtual, aş plasa-o pe primul loc pe aceasta: “este evident că o structură cu formă cupoloidă este optimă din punct de vedere al deplasărilor, la ce bun să demonstrăm asta?”. Se întâmpla pe vremea când tocmai lansasem Optimizerul. Remarcăm pentru început lejeritatea cu care, într-o astfel de mirare, consemnăm “evidenţa” fenomenului. Întrebarea în sine conţine şi un dram de frustrare: oare ce văd unii atât de interesant în lucruri atât de banale?

Stadiul Iniţial

Stadiul Iniţial

O soluţie

O soluţie

Pentru a obţine o soluţie precum cea din imaginea a doua, am încărcat structura iniţială cu o forţă centrică verticală, orientată în jos. După câteva iteraţii, având ca obiectiv maximizarea rigidităţii, una din soluţiile obţinute de program, a fost minunata cupolă. E de prisos să vă spun cât de încântat am fost şi ce aşteptare înfrigurată am îndurat vreo 2-3 ani ca să ajung în acest punct. Obţinusem confirmarea supremă că algoritmul pe care îl implementasem în Optimizer funcţionează ireproşabil.

A determina un algoritm matematic oarecum abstract să reproducă fidel forme naturale banale mi s-a părut un lucru minunat. Dintre toate posibilele poziţii pe care nodurile reţelei de elemente finite le-ar fi putut ocupa, fiecare în parte şi toate împreună, ele se s-au aşezat “singure” sub forma unei cupole. Subliniez “singure” pentru că, în cazul unui algoritm generalizat, nu putem impune reacţia acestuia la cazuri pe care noi le recunoaştem ca fiind particulare.
Cea mai reuşită încercare de definire a optimizării, este comparaţia cu un orb care încearcă să escaladeze un munte. Acesta trebuie să ajungă pe vârf muntelui, sau cât mai aproape de acesta, fără să vadă însă dacă la o distanţă de câteva văi se află sau nu un alt pisc mai înalt. Ei bine, algoritmii de optimizare, tocmai această problemă încearcă să o rezolve: să atingă un obiectiv, îndiferent de forma funcţiei care guvernează fenomenul.
Între timp, am rulat tot felul de exemple, toate fiind evidente din punct de vedere a soluţiei. Aşa am căpătat certitudinea că pot utiliza Optimizerul în explorarea unor soluţii impredictibile, pentru probleme complicate, în care soluţia nu poate fi intuită, iar dacă aceasta este găsită cu greu poate fi demonstrată.


Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

Join 546 other followers