Směrem k biodigitální konvergenci

V polovině 19. století vyvolal růst měst, podnícený průmyslovou revolucí, naléhavé společenské a environmentální problémy. Města reagovala nároky, jež vyžadovaly množství zdrojů, vybudování centralizovaných sítí pro zásobování vodou, energií a bezpečným jídlem. Sítě měly rovněž umožnit obchod, usnadnit dopravu a udržovat pořádek. Měly také poskytovat přístup ke zdravotní péči a energii. Tento stav v podstatě přetrvává dodnes. Stále mnoho účastníků plánování ve svých úvahách o sociálně-technických systémech používá zjednodušené modely, které redukují společenské interakce pouze na pravidla a regulativy. V souvislosti s novými výzvami je nutné se zaměřit na sledování jemných způsobů chování nejen mezi lidmi či mezi lidmi a prostředím, ale i mezi lidmi, „stroji“ a prostředím.

Potřebné algoritmické nástroje dovolují studovat i miliardy individuálních směn, během nichž si lidé vyměňují myšlenky, peníze, zboží a další digitální stopy, které zaznamenávají náš život podle toho, jak se ubírá. Nástroje jsou schopny predikovat konkrétní lokality i pozemky, kde má docházet k rozvoji, a v daných místech plánovat stavby, jež obyvatelé potřebují. Na této úrovni jsou následně do algoritmického modelu přidávána další data. Výsledkem je virtuální prostorový plán zástavby, který může být dostupný z webové aplikace. Jedná se o datový zdroj dávající možnost komukoli se interaktivně vyjadřovat k designu plánu. Neignoruje chování lidských entit a ze sbíraných dat umožňuje objevovat atraktivity částí měst. Celý proces plánování od predikce rozvoje či úpadku až po návrh konkrétních staveb je tedy postaven na obyvatelích měst a na soudobé úrovni poznání. Systémy postupně získávají inteligenci. Algoritmy umělé inteligence, autonomní a humanoidní robotika, syntetická biologie či klonování představují jen několik pojmů formujících charakter společnosti.

Způsob uvažování o interpretaci prostoru se mění a roste význam práce s technologiemi, které jsou schopny prostřednictvím algoritmů UI generovat jakýkoli digitálně plánovaný objekt a mají schopnost strojů rozeznávat vzory, obrázky, slova i zvuky, učit se, zpracovávat informace do podoby autoprogramování i komunikovat jako my lidé. Všechna zařízení, jež používáme ke komunikaci, nakonec zcela zmizí a v budoucnu budeme možná zadávat pokyny telepaticky. Trendem není názorový a výrazový kolektivismus, ale individualismus jak v rovině ideové a tematické, tak při plánování, výrobě a provádění. Máme příležitost se o sobě dozvědět mnohem více na to, abychom mohli generovat kvalitnější sídelní společensko-sociální systémy nebo procesy od integrované výroby přes robotické systémy až po biodigitální konvergenci.

INTEGROVANÁ VÝROBA

Roste zájem o procesy inovativního plánování a stavění prostřednictvím generativního modelování založeného na principech topologické optimalizace i algoritmů UI. Je možné programu sdělit, co je třeba dělat a jakou výzvu řešit, namísto vytváření cadovského výkresu. Algoritmus je zkrátka hnací silou ve všech fázích plánování celků i architektury: od prvotního nápadu po koncept přes design konstrukce, stavebních komponentů, jejich vývoj, testování, ověřování, plánování výroby až po vlastní realizaci. Virtuální model se stává čím dál důležitější a dostupnost tohoto modelu začíná být klíčovým faktorem úspěšnosti integrovaného procesu výroby.

Flexibilita uspořádání umožňuje výrazné časové úspory, neboť se dají simulovat nejen jednotlivé fáze stavby, ale také chování jednotlivých komponentů pro různé designy tvaru a materiálu. Změny parametrů komponentů se provádí v simulaci, což výrazně krátí, zlevňuje a zpřístupňuje celý proces, protože samotná fyzická fabrikace a zprovoznění se realizuje až v případě, kdy je simulacemi ověřeno, že stavební komponent má odpovídající vlastnosti v požadovaných souvislostech. Aby bylo možno digitálně propojit všechny zmiňované procesy, je třeba aplikovat pojem virtuální dvojče. Nejen architektům a operátorům, ale i nástrojům poskytují všechny potřebné informace pro automatickou fabrikaci.

Smíšeným řídicím a výkonným systémům pracujícím na těchto principech se obecně říká kyber-fyzikální systémy a jejich prostřednictvím mohou komponenty na míru plánované architektury komunikovat mezi sebou navzájem. Mohou si „říct“ o zrychlení či zpomalení parametrů stavebněvýrobního procesu fabrikace nebo signalizovat nutnost své opravy. Komponenty s vestavěnými řídicími a obslužnými zařízeními mohou například pomocí RFID čipů distribuovaným způsobem „sdělit“ strojům, čím a jak mají být technicky i designově opracovány, zda automaty, roboty nebo aditivní výrobou. V současnosti se stále jedná o týmovou spolupráci, v krátkém časovém horizontu ale dojde k tomu, že všechny tyto úlohy zvládne nejprve jeden člověk a následně roboti.

ROBOTICKÉ SYSTÉMY

Rostou požadavky na vývoj stavebních systémů citlivých vůči životnímu prostředí, a proto bude nutné držet krok s rychlým vývojem v oblasti plánování, výroby i provádění a vyvinout nové adaptabilní systémy. Budou představovat nové možnosti fabrikace, která se bude spoléhat na autonomní komponenty, nikoli na různé a současně složité stroje. Na principu modulárních robotů se vyvíjí systémy a jejich modifikace řízené algoritmy UI, které budou schopny variantně transformovat modulovou strukturu na více cílových struktur, jež mohou sloužit rozdílným funkcím.

Design struktury, sám o sobě, nemusí být vyloženě specifikovaný, pouze její požadovaná funkce, a proto algoritmus sestavování potřebuje současně ovládat nejen sekvence struktury, ale i sekvence její dekonstrukce. Robotika pracuje se samoreplikujícími moduly, které mění svůj vlastní tvar díky přeskupování spojů svých komponentů. Problém plánování spočívá v určení sekvence pohybů, jež mění počáteční sestavu na plánovanou sestavu.

„Aby byla naše budoucnost skutečně udržitelná, potřebujeme dynamické struktury, které dávají stejně jako berou. Musíme stavět s přírodou přírodně, ne proti ní.“

Procesy samosestavování a samoreplikace představují nevyhnutelnou revoluci, která stojí před naším fyzickým světem. Naléhá na plánování a provádění stavebních systémů, abychom přehodnotili své pracovní procesy, ohlédli se zpět na to, co jsme se naučili z dat a počítačů. Třeba z důvodu, že potřebujeme realizovat architektury přesnější, větší či menší a s nízkou spotřebou energie.

Důvodem je vzrůstající síla algoritmů UI, rozšířená dostupnost algoritmicky řízené výroby a rostoucí komplexnost našeho zastavěného prostředí. Procesy stavění mohou být zásadně změněny díky inspiraci u živých systémů, které vytvářejí struktury daleko komplexnější a s větší informační kapacitou, než dokážou současné nejmodernější stavební technologie. Z důvodu ohleduplnosti k životnímu prostředí by takové systémy měly být složeny z modulárních robotů z adaptabilních přírodních materiálů a s předem naprogramovanými vlastnostmi tak, aby vyhovovaly rozmanitým měnícím se požadavkům od obnovy infrastruktury přes stavby, městské celky, artefakty až po výzkum vesmíru.

BIODIGITÁLNÍ KONVERGENCE

Roste povědomí o procesech, kterými jsou emergence, samoorganizace, samosestavování a samoreplikace, jež jsou intenzivně zkoumány i průběžně zaváděny a mají dalekosáhlé etymologické důsledky na jazyk architektury, urbanismu, designu i umění. V té souvislosti živé dýchající struktury, stavby a celky nemusí být v budoucnu tak vzdálené, jak by se mohlo zdát. Aby byla naše budoucnost skutečně udržitelná, potřebujeme dynamické struktury, které dávají stejně jako berou. Musíme stavět s přírodou přírodně, ne proti ní. Člověkem i přírodou inspirované výtvory jsou uspořádány stále na „mechanických“ principech, rozlišují konstrukci, materiál, technologické vrstvy a nejsou adaptabilní, natož autonomní. Jedná se o zacyklený proces orientovaný do minulosti, která probíhá mimo pokrokové směry postavené na biodigálních procesech založených na konvergenci nelineárního „vidění světa“, v němž je vše propojeno.

Ano, příroda funguje na „živých“ principech, nerozlišuje konstrukci a materiál, je adaptabilní i autonomní. Je nutné přijmout, že i v naší profesi dlouhodobě dochází k hlubokým změnám, které vyžadují pochopení mimo hranice oboru. Co kdyby naše budoucí stavby fungovaly jako symbiotické sítě? Co kdyby naše budoucí domovy byly živé? Otázkou zůstává, zda náš tradiční slovník a jazyk bude stačit na to, aby vyjádřil nové prostředí, které bude možná zpola vyrostlé a zpola vyrobené či zcela vyrostlé.

„Nyní vstupujeme do éry biologické revoluce, v níž se učíme číst a přepisovat kód života.“

Biodigitál jde dále než přístupy inspirované biologií. Týká se začlenění živých organismů jako základní složky systému, která mění hranice přirozeného a zastavěného prostředí, a proto vykazuje poptávku po datech živých systémů jaké představují lidé, živočichové, rostliny, houby a bakterie. Nástroj CRISPR s algoritmy UI přispívá k pochopení genetické exprese, jež se používá k modifikaci DNA existujících organismů za účelem vzniku částečných či zcela nových syntetických živých organismů. Manipulace generují hybridní formy života takovým způsobem, že by mohly proměnit způsob, jakým žijeme a jak se projevujeme jako druh. Již více než polovinu století prožíváme ve věku mikročipů, počítačů, internetu a algoritmů UI. Nyní vstupujeme do éry biologické revoluce, v níž se učíme číst a přepisovat kód života. Nabyté vědomosti mohou zásadně proměnit nejen náš život, ale i zefektivnit nástroje a procesy pro plánování směrem k cirkulárnímu fungování Země.

Fotografie byly vybrány redakcí.