Моя технофобия, или как я полюбил нейросети
Сейчас на повестке в архитектуре внедрение искусственного интеллекта как полноценного инструмента проектирования. И что говорить — современных архитекторов как впечатляет потенциал продукта компьютерной эпохи, так и последствия его появления для большинства специалистов в нашей области.
Первые мысли
Для руководящего состава архитектурных фирм, нейросети — это новый способ автоматизировать и оптимизировать производство документации любого рода, от стадии ранней концепции, вплоть до аналитики технического надзора уже построенных зданий. Особенности работы ИИ позволяют существенно сэкономить на кадрах, времени производства чертежей и другого рода проектных документов — смет, таблиц паспортов элементов строительства, схем инсоляции, транспортной доступности, и так далее.
Что касается рядовых архитекторов — для нас компьютер превращается из инструмента в конкурента. Наша тревога вполне понятна — ИИ сможет выполнять нашу работу практически идеально, ещё и быстрее нас. Какой будет судьба нашей профессии, лишённой в большинстве её процессов человеческого присутствия? Что будет с нами — теми, кто ещё не достиг индивидуального успеха, желающими получать опыт и расти профессионально, зарабатывать деньги в конце концов? А машине и денег не нужно, она не болеет и не просит премий или повышений — идеальный сотрудник. Правда, слава Богу, ломается и не умеет придумывать кардинально новые эмоциональные образы, разве что перерабатывать массивы имеющихся примеров и усреднять их.
Это будет наш первый фронт сопротивления в борьбе за своё место в проектных мастерских — человеческое воображение, и его, альтернативный машинному, потенциал. Черчение, моделирование, составление смет на строительство, разработка конструктивных и инженерных решений — всё это будет создаваться автоматически за доли секунды из скетчей на планшете. Уже сейчас, искусственный интеллект способен создать из плоского изображения, фотографии или рисунка, объёмную картинку, причём вполне детализированную в «слепых зонах» плоскостной графики, но вот последующая увязка и проработка решений технических на базе наброска — пока ещё только концепция.
Что-же до визуализаций? ИИ может как создавать рендеры, так и превосходно улучшать имеющиеся. Возможно, человеческий взгляд на вещи не потеряет свою актуальность, но вот работа с текстурами, уровнями и слоями, а также выставление света и параметров отображения будет делать искусственный интеллект. Он же будет выбирать самые удачные (с точки зрения числовых показателей и базы данных других визуализаций) кадры и ракурсы. Нужно больше деревьев и кустов на сцене для рендера — есть кнопка, или код для выполнения этой задачи. Нужно будет просто понимать алгоритмы работы с подобным инструментом, понимать области его творческого применения, и конечно — уметь им пользоваться. И тут не нужен будет больше штат специалистов, достаточно пары IT-шников и руководящего процессами художника-визионера. Однако код будет постоянно расти, и много где будут появляться плеши в развитии. В глубины кода доберется исправить пробелы только разбирающийся в устройстве нейросетевой специалист, который сможет как диагностировать проблему, так и исправить её. Результат впоследствии будут проверять тестировщики.
Возможен момент, когда из скетча творческого руководителя мастерской можно будет разработать как пакет готовых визуализаций, так и готовый набор документации по задуманному проекту. Такое вполне возможно на определённом этапе развития нейросетей и ИИ. Но это всё фантазии — пока что некоторые программы лишь имеют встроенные функции с использованием новых технологий.
Первые разработки
Такая программа, как Finch — способна создавать параметризированные модели, но с достаточно ограниченными возможностями формообразования и редактирования. Но важно в этом совместном предприятии архитекторов и программистов то, что рамки проектирования раздвигаются — программа, например, способна динамически менять оптимальные планировки под форму этажа, в зависимости от предустановленных параметров. Она же посчитает инсоляцию, составит графическую презентацию всей технической базы проекта, а также подскажет в будущем наилучшее решение конструктива здания. Но это больше инструмент параметрического проектирования. Нам же интересны примеры внедрения нейросетей, верно?
NVIDIA уже давно изучает возможности нейросетей, в том числе — в проектировании пространств, зонирования, а также создания чертежей по заданным эскизам. Пока что код может помочь лишь, дай Бог, при проектировании интерьера квартиры — рассчитать проценты площадей и поменять их распределение, добавить нужное количество проемов, предложить вариант расстановки мебели. Результат выглядит довольно печально, особенно на фоне Finch. Вернее будет сказать — не так захватывающе. Но потенциал у такого рода инструментов — использующих машинный анализ баз данных при проектировании, самостоятельно выбирая оптимальные решения — выше в разы.
Параметрическое моделирование и черчение известно нам фактически со времён Гауди, но на практике массовое применение началось в 90-х годах прошлого столетия. Фрэнк Гэри использовал специалистов в параметрике, на самой заре их появления, для строительства музея Гуггенхайма в Бильбао, ведь как-то нужно было стыковать и подрезать столь сложную геометрию титановых листов. До Бильбао — в танцующем доме в Праге, при проектировании витражной вставки. Но именно центр Гуггенхайма сделал Гэри звездой постмодернистской архитектурной сцены и «отцом» деконструктивизма. Далее же Гэри будет пользоваться параметрикой при проектировании других сложных фасадов — концертного зала им. Уолта Диснея (прямого самоцитирования, к слову), музея музыки в Сиэтле, небоскрёба Спрус-Стрит в Нью-Йорке, здания фонда Луи Виттон, и многих других своих объектов. Далее инициативу использования параметрики подхватили в бюро Захи Хадид, инженер-архитектор Сантьяго Калатрава, одиозный Патрик Шумахер, и другие знаменитые архитекторы и студии.
Но параметризм — это симптом появления цифрового черчения и объёмного моделирования. Нейросети же — это универсальный способ контроля за параметрами, на базе опыта и заданных условий. Такая вот технологическая чехарда, или матрёшка.
Давайте уже, после столькой информации, наконец-то пофантазируем вместе — что же нас возможно ждёт в архитектуре в будущем, и как она может выглядеть?
Взгляд в будущее
Технически, оптимальной связкой будет совмещение параметрики, нейросетей, искусственного интеллекта, промышленной 3D-печати элементов зданий и роботизации строительных работ. Такая технологическая модель позволит значительно сэкономить время, деньги и человеческий ресурс при строительстве, на начальном этапе, типовых сооружений. В перспективе — знаковых объектов. Оборонные комплексы развитых стран будут использовать такую связку с наибольшей вероятностью, так как на поле боя быстрое возведение фортификаций даёт значительное преимущество. Да и в мирное время подготовка к потенциальным конфликтам станет проще и быстрее.
Освоение и развитие удалённых территорий — вроде Сибири, Арктики — станет доступнее и безопаснее, особенно если механизмы автоматизированного строительства смогут выдерживать экстремальные температуры.
Инфраструктура существующих городов будет меняться в живом режиме на большой скорости — участки эстакад будут печататься за дни или недели, метро будет прокладываться до крайних участков агломераций мегаполисов. Типовые капитальные сооружения, вроде муниципальных проектов жилья, больниц, полицейских участков, школ, институтов и университетов, будут иной, оптимальной конфигурации, так как исключается человеческий фактор халатности при проектировании и в строительстве, а города, скорее всего, будут развиваться по параметрической градостроительной модели, созданной и обновляемой централизованным планировочным аппаратом.
Индустрия архитектуры типовых объектов усложнится до нецелесообразности человеческого вмешательства — новый всплеск модернизма обеспечен. Но формы этого модернизма будут новые, хоть и опирающиеся на старые стандарты ортогонального проектирования, чисто с функциональной точки зрения.
Частный сектор, возможно, движется по направлению к типовым проектам «с изюминкой», чтобы не как у соседа, но так же дёшево и подозрительно уютно — ведь все параметры дома рассчитаны на максимально благоприятный эмоциональный и физический эффект. Правда радости такие будут, очевидно, доступны не всем — удобства будут по подписке, гостиная будет по премиумной ставке, а на платиновом уровне вы получить двойной гараж и чердак. Всё это, конечно, условно.
Итоги
Что же будет с индивидуальной архитектурой, к которой мы так привыкли? Ничего, будет жить с большой долей вероятности. Но она станет такой роскошью, что большая часть населения Земли про неё просто забудет. Это будет миф о несказанных чудесах за воротами частных посёлков, о дворцах изысканных бионических форм, на манер модерна, или смелых деконструктивистких объёмов, на манер уже ар-деко или готики. Как когда-то в 2000-х мы обсуждали особняки в Голливуде или пресловутые Рублёвку и Барвиху — то-ли для потехи, то-ли из классового гнева.
Инвестиционно, результаты в сфере строительства станут предсказуемее для бенефициаров строительства. Площадки возведения зданий будут контролироваться централизованно, самым оптимальным образом с точки зрения экономии. Ресурсные затраты будут анализироваться на более ранних этапах проектирования, с учётом оптимизации логистики и возможных погодных условий. Будет меньше бардака, но больше возможностей для коррупционных схем — будет больше монополистов, за услуги которых нужно будет бороться любыми способами, так как человеческий «самострой» останется только в глубинке, инвестиционным потенциалом обделённой.
Для нас, специалистов в проектировании, есть и хорошие, и плохие новости. Архитектор станет более уважаемой персоной — как мастер управления нейросетевыми творческими результатами. С одним условием — нас станет меньше в десятки раз, если не в сотни.
Примеры использования ИИ и нейросетей из мировой практики / по версии SA lab
- Topi Tjukanov — географ из Хельсинки применил генеративно-состязательную сеть StyleGAN2 в создании проекта Mapdreamer: одна нейронка создаёт географические карты, а вторая проверяет их на реалистичность, чтобы узнать, способен ли искусственный интеллект заменить человека в картографии
- Нейросеть DALL-E умеет генерировать логотипы, иллюстрации и фото на основе текста
- Imagen от Google тоже умеет генеририровать изображения из текса, но выглядит мощнее: описания могут быть длиннее + корректное отображение текста
- Другая нейронка работает с фотографиями — с её помощью можно изменить освещённость, сделать из облачного дня солнечный или добавить красивый закат. Это удобно для обработки фотографий и рендеринга в архитектуре
- Нейросеть Instant NeRF от NVIDIA умеет трансформировать сет из фотографий в видео всего за несколько минут
- John Porral создал проект The bedroom script: программе можно задать контур жилья, она анализирует его и создаёт варианты планировок. Дальше планировки могут объединяться в целые квартиры и таким образом появляются жилые дома, отвечающие потребностям людей
- Проект Spacemaker от компании Autodesk — облачный софт, использующий нейронные сети для генерации кварталов. Архитектор загружает проект в облако и создаёт варианты, при этом итерации происходят за минуты, а не за дни или недели, как это обычно происходит в ручном проектировании при CAD-софтах. Над Spacemaker работает архитектор Stanislas Chaillou, который в ранних экспериментах использовал генеративно-состязательные нейросети Pix2Pix для создания планировок в разных архитектурных стилях
- Компания XKOOL в сотрудничестве с OMA создала софт, в который можно загрузить свой проект жилой застройки, исследовать и редактировать его с точки зрения климата и функционального баланса территории. Важный инструмент для девелоперов, способный существенно улучшить планирование
- Компания Lifeforms.io создаёт процедурные инструменты для проектирования персонажей, fashion-проектов и архитектуры в цифровой среде
- Художник Refik Anadol, работающий в сфере экспериментальной архитектуры, с помощью искусственного интеллекта может превратить дуновение ветра в визуальный ряд и нанести его на архитектурный объект, как на холст
- Архитектор Abhinav Mishra натренировал нейронные сети генерировать планы и фасады соборов.
- С 2018 года на платформе Minecraft проходит ежегодный турнир GDiM, на котором участники используют ИИ для генерации городов и поселений.GDiM - Generative Design in Minecraft - предлагает в игровой среде создавать возможные сценарии городского планирования
- Matias del Campo исследует возможность использования генеративно-состязательных нейронных сетей в архитектуре
- Daniel Bolojan исследует возможности использования искуственного интелекта в практике архитектора. В противовес традиционному методу сознания с "чистого листа", архитектор предлагает изначально создавать множество вариантов, из которых отсекать ненужные
- Архитектор Abhinav Mishra натренировал нейронные сети генерировать планы и фасады соборов.
- С 2018 года на платформе Minecraft проходит ежегодный турнир GDiM, на котором участники используют ИИ для генерации городов и поселений.GDiM - Generative Design in Minecraft - предлагает в игровой среде создавать возможные сценарии городского планирования.
- Matias del Campo исследует возможность использования генеративно-состязательных нейронных сетей в архитектуре.
- Daniel Bolojan исследует возможности использования искуственного интелекта в практике архитектора. В противовес традиционному методу сознания с "чистого листа", архитектор предлагает изначально создавать множество вариантов, из которых отсекать ненужные.
- Исследователи из университета Иллинойса для создания нового материала применили нейросеть, которая перебирала разные формулы бетона и создала более прочный и экономически выгодный бетон, который сейчас проходит тесты.
- Акшов Э.А. / Использование вычислительного проектирования и искусственного интеллекта при моделировании архитектурных объектов / AMIT / 2023
- Мутафов В.Р. / Архитектурно-коммуникационная инфраструктура – новая концепция развития коммуникационной среды жизнедеятельности человека / Инновации и инвестиции / 2023
- Абдуллаева И.М., Рахмонова И.Б. / Значение искусственного интеллекта в формировании современного города / Мировая наука / 2022
- Аламир Х.С., Заргарян Ю.А., Заргарян Е.В. / Модель прогнозирования транспортного потока на основе нейронных сетей для предсказания трафика на дорогах / Известия Южного федерального университета. Технические науки / 2021
- Гордонова Н.В. / Применение искусственного интеллекта и нанотехнологий в инвестиционно-строительной сфере России / Вестник НГУЭУ / 2021
- Газаров А.Р. / Преимущества использования искусственного интеллекта в сфере строительства / Известия Тульского государственного университета. Технические науки / 2020
- Шиллер А.В. / Место этической системы в архитектуре искусственного интеллекта / Вестник Томского государственного университета / 2020
- SA lab / https://vc.ru/design/455975-sobrali-20-neyronok-kotorye-pomogayut-arhitektoram-i-prosto-prikalyvayutsya / vc.ru / 2022
- Алина Ч. / Дом который построил код / SA lab