Parametrické modelování a fluidní geometrie

Příroda tvoří parametricky

Jděte na procházku do lesa, zastavte se uprostřed a chvíli pozorujte stromy. Navzájem jsou si velmi podobné, sdíllejí totiž shodný „zdrojový algoritmus“ přesto však nenaleznete dva stejné. V hlubokých houštinách kmeny vyrážejí vysoko za sluncem, na okrajích stojí mohutnější jedinci vzdorující poryvům větru a kořeny se všelijak přizpůsobují morfologii terénu. Sledujete jeden z nejdokonalejších výsledků parametrického designu – principu, který lze nalézt nejen v lese, ale prakticky v celé živé i neživé přírodě, ve všem okolo nás a v nás.

Rozvoj výpočetních technologií a digitálních přístrojů odhaluje na pomyslné mapě lidské tvorby neprobádaná místa, která je potřeba objevovat. Parametrický design otevírá cestu do těchto oblastí plných informované estetiky, biomimetických struktur, ale také optimálních a promyšlených řešení na všelijaké designové výzvy.

Computational? Parametrický? Generativní design?

V oblasti architektury a designu dnes pojmy „computational design“ „parametrické“ nebo „generativní“ modelování slýcháváme stále častěji. Protože není jednoznačné, co se za nimi skrývá, pojďme si to nyní stručně shrnout.

Computational design označuje metodu, ve které je designový záměr vyjádřen jakýmsi „receptem“ popisujícím cestu ke kýženému výsledku pomocí jednotlivých kroků. Na příkladu lesa je tímto návodem DNA skryté v semínku. Recept (algoritmus) říká: Začni klíčit, spotřebuj živiny, najdi vodu, vytvoř kmínek a větve, obal je jehličím… Kdyby však stromy rostly podle tohoto algoritmu, vypadaly by všechny stejně.

Parametrický je design ve chvíli, kdy výsledek určitého receptu (algoritmu) ovlivní různé proměnné (parametry). Předchozí příklad by tak vypadal například takto: Pokud teplota a vlhkost stoupnou, začni klíčit. Rychlost růstu přizpůsob množství živin. Vytvoř kořeny podle typu půdy a podzemní vody. Kmen směruj proti gravitaci a hlídej, aby těžiště neuteklo mimo osu. Výšku kmene nastav tak, abys dosáhl na slunce, ale zároveň vydržel stát ve větru…

Generativní design je dalším stupněm parametrického designu. Než pokaždé měnit jednotlivé proměnné (parametry) receptu (algoritmu) a posuzovat pokaždé výsledek (iteraci), je jednodušší popsat požadovaný výsledný stav a svěřit práci počítači. Ten dovede velmi rychle a efektivně posoudit nepřeberné množství alternativ a vybrat z něj řešení, která nejlépe odpovídají požadavkům. Na příkladu lesa by to znamenalo jakýsi božský režim, ve kterém by bylo možné říct: S minimální spotřebou živin vytvoř strom, jehož kmen bude co možná nejvíc rovný a dřevo co nejtvrdší, ale s co nejmenším množstvím suků.

Když si vyhledáte pojem „parametric design“ ve vyhledávači, spatříte mnoho fascinujících složitých tvarů přitažlivých svojí dynamickou estetikou. Celá paleta uplatnění je však mnohem pestřejší.

Zde je několik příkladů:

Geometrické vzory a ornamenty lze popsat pomocí algoritmu tak, že se přizpůsobí na různé podkladní povrchy: dvířka nábytku, grafiku tapety či 3D tištěnou vázu. Měřítko a intenzitu geometrie lze libovolně upravit pro jednotlivé případy.
Konfigurátory produktů. Proč limitovat zákazníka jednou nebo dvěma velikostními možnostmi, když je možné výrobek popsat parametricky a nabídnout tak flexibilní řešení pro jakýkoliv prostor či individuální potřeby?
Při modelování složitějších obkladů nebo fasádních prvků může parametrizace pomoci prověřit a nalézt vhodné řešení, optimalizovat jej z hlediska rozpočtu a připravit potřebná výrobní data během chvilky.

Každý architekt a designer ví, jaká je cena a náročnost různých variant nějakého návrhu. Prověřit více než pár možností většinou nedává ekonomický smysl. Pokud však záměr parametrizujeme pomocí algoritmu, najednou lze prověřit stovky a tisíce možných variant během několika minut, vybrat esteticky nejvhodnější řešení, přizpůsobit návrh novým výchozím podmínkám, optimalizovat výrobní náklady, připravit dokumentaci nebo například prozkoumat statické namáhání.

Parametrické modelování tak tvůrcům umožňuje vydat se na dříve těžko schůdnou cestu vstříc novému funkčněestetickému potenciálu.

Kdo je Petr Vacek?

Architekt se zaměřením na parametrizaci designu a realizaci složité geometrie. Kromě vlastní autorské tvorby Petr vyvíjí digitální nástroje, které zjednodušují proces návrhu tvarově komplexních projektů a jejich následného zhmotnění.

Do jeho portfolia patří optimalizace stavebních řešení založená na práci s daty, metody digitální fabrikace nebo vývoj byznysového modelu „mass customization“. Petrův interdisciplinární přístup propojuje umění, vědu a technologie na cestě k unikátnímu řešení.