Компьютерное моделирование, появившееся в архитектуре в середине 20 века, радикально преобразило отрасль, перейдя от ручных методов проектирования к цифровым инструментам.
Первое значимое развитие произошло в 1960-х годах с изобретением системы Sketchpad Айвена Сазерленда, которая заложила основу для компьютерно-ориентированного дизайна (CAD).
К 1980-м годам CAD-системы стали широко использоваться, а в 1990-х — 3D-моделирование, что позволило архитекторам создавать сложные формы и симулировать реальные условия.
Переход от аналоговых к цифровым методам проектирования
До компьютерного моделирования архитекторы полагались на ручные чертежи, перспективы и физические модели, что было времязатратным и ограничивало точность.
Цифровое проектирование началось с экспериментов, где примитивные компьютеры создавали чертежи и модели. Компьютеры того времени занимали комнаты и требовали обслуживания, но упрощали визуализацию.
Влияние цифровых технологий на архитектуру началось с появлением первых вычислительных машин, а как отдельное направление — с развитием компьютерной графики и САПР в 1960–1970-х.
Первые исследования автоматизировали чертежные операции, интегрируя традиционные методы в цифровую платформу. Термин «компьютерная архитектура» включал использование алгоритмов для оптимизации планировки. На ранних этапах компьютеры рассматривались как инструменты для ускорения традиционного процесса, а не как средство нового подхода к дизайну.
С появлением CAD в 1970–1980-х годах процесс ускорился: чертежи стали редактируемыми, ошибки легко исправлялись, а проекты — воспроизводимыми.
CAD, BIM и NURBS
Computer-Aided Design (CAD), или система автоматизированного проектирования, использует компьютерные технологии для создания, изменения, анализа или оптимизации архитектурного дизайна.
CAD повысил производительность архитекторов, упростил, ускорил и улучшил точность чертежей и моделей. Он позволил проводить предварительный анализ зданий с помощью трехмерных моделей и развивать параметрический дизайн, основанный на параметрах и отношениях между геометрическими элементами. Это способствовало созданию более сложных и органичных форм, невозможных для ручного проектирования. В это время также начали изучать вопросы информационного моделирования зданий (BIM), хотя термин получил широкое распространение позже.
Building Information Modeling (BIM) — это процесс создания и управления цифровыми моделями строительных объектов, охватывающий проектирование, строительство и эксплуатацию. BIM улучшает координацию, точность, сроки и стоимость проектов.
В 1980-х личные компьютеры сделали CAD доступным, позволив создавать 2D- и 3D-модели с учётом освещения, текстур и цветов.
Это сократило время на корректировки и снизило необходимость в канцелярской работе.
К 1990-м годам технологии вроде NURBS (Non-Uniform Rational B-Splines) позволили моделировать плавные кривые поверхности, что было невозможно вручную.
Архитекторы, такие как Фрэнк Гери, использовали этот метод для создания нестандартных форм, как в Guggenheim Museum в Бильбао (1997).
Компьютерное моделирование в Dassault Systemes' CATIA V3 сделало возможным сложную геометрию без чрезмерных затрат в этом проекте.
Улучшение симуляций и анализа
Компьютерное моделирование ввело инструменты для виртуального тестирования: структурные расчёты, анализ освещения, энергопотребления и даже акустики. В 1980–1990-х это позволило предсказывать поведение зданий до строительства, минимизируя риски и оптимизируя ресурсы.
Появление BIM в конце 20 века интегрировало данные о материалах, стоимости и эксплуатации, делая проекты более устойчивыми и экологичными.
Трансформация презентации и коммуникации
Раньше презентации ограничивались статичными рисунками. С 1980-х компьютерные рендеры позволили создавать фотореалистичные изображения и анимации, просматриваемые с любых углов.
К концу века это включало виртуальную реальность (VR) для иммерсивных туров, что улучшило взаимодействие с клиентами и инвесторами.
Архитекторы могли работать удалённо, сотрудничать в реальном времени и даже фрилансить глобально, что расширило рынок.
В 2000-х годах развитие компьютерных технологий и инструментов моделирования, таких как Grasshopper и Rhino, позволило архитекторам экспериментировать с алгоритмическим дизайном, создавая сложные формы. Компьютеры стали соавторами в проектировании.
Параллельно развивались технологии цифрового производства, включая 3D-печать и ЧПУ-фрезеровку, что позволило воплощать сложные модели в реальность, устраняя разрыв между дизайном и производством.
3D моделирование и виртуальная реальность (VR) в архитектуре
3D моделирование – создание цифровых трехмерных моделей объектов, включая здания. Виртуальная реальность (VR) позволяет пользователям погружаться в архитектурные проекты в масштабе 1:1, улучшая понимание и оценку дизайна.
Технологии помогают архитекторам и клиентам исследовать проекты до строительства, но имеют и недостатки:
· Высокий порог входа и сложность освоения программного обеспечения (Revit, ArchiCAD, Grasshopper и др.).
· Значительные временные и финансовые затраты на обучение.
· Недостаток квалифицированных специалистов.
Эти факторы замедляют внедрение технологий, особенно в мелких студиях и у индивидуальных практиков.
Машинное обучение и ИИ
С 2010-х годов исследования расширились на анализ больших данных, ИИ и машинное обучение для оптимизации и генерации концепций. Виртуальная и дополненная реальности стали важными в проектировании и презентации.
Активно развиваются вопросы устойчивого дизайна с использованием цифровых инструментов для анализа энергоэффективности и минимизации воздействия на природу.
Подробнее об ИИ в архитектуре:
Общие последствия для архитектуры
Креативность и формы: цифровые инструменты стимулировали «цифровой поворот» в архитектуре, позволив формы, недоступные без компьютеров, как в параметрическом дизайне (Заха Хадид).
Эффективность: сокращение цикла работ, снижение затрат и ошибок — проекты стали быстрее и дешевле.
Доступность: технологии демократизировали дизайн, сделав его доступным для малого бизнеса и фрилансеров.
Деиндивидуализация: развитие технологий привело к «смерти гения» — акцент сместился с индивидуального мастерства на коллективный труд и алгоритмы, а также повысило зависимость от софта.
В целом, компьютерное моделирование сделало архитектуру более инновационной, точной и интегрированной с технологиями, заложив основу для современных практик, включая ИИ и генеративный дизайн в XXI веке.
Однако, при дальнейшем развитии описанных технологий рано или поздно возникнет вопрос:
А нужен ли вообще архитектор, как звено процесса проектирования?
- Подробнее в статье: Влияние появления компьютерного проектирования на архитектуру Колганова Е.М., ИАиД
См. также: