Simulationsbasierte Parametrische Semiologie

Architektur und Städtebau ordnen soziale Prozesse durch semantische Assoziationen ebenso wie durch räumliche Trennungen und Verbindungen. Die gebaute Umwelt funktioniert durch ihr optisches Erscheinungsbild, ihre Lesbarkeit und die damit verbundene Fähigkeit, der menschlichen Kommunikation einen entsprechenden Rahmen zu geben. Sie leitet fühlende, sozialisierte Wesen, die immer komplexere urbane Orte aktiv verstehen und navigieren müssen. Als kommunikativer Rahmen ist jeder gestaltete Raum selbst eine Art der Kommunikation, als Grundvoraussetzung für alle Kommunikationen die in ihm stattfinden. Im herkömmlichen Entwurfsprozess passt sich der Designer intuitiv an das historisch entwickelte semiologische System seiner gebauten Umwelt an. Das Ziel von Agent Based Parametric Semiology ist die Weiterentwicklung dieses Entwurfsprozesses, weg von der intuitiven Partizipation an einer bestehenden Semiosis, hin zu einer expliziten Entwurfsagenda, die den Entwurf eines großmaßstäblichen Architekturprojekts als Chance zur Entwicklung eines neuen, kohärenten Systems von Bedeutungen mit eigener Architektursprache wahr nimmt, die nicht auf altbekannte Codes des bestehenden baulichen Umfeldes zurück greift. Um diese semantische Ebene innerhalb des Entwurfsprozesses operationalisieren zu können, werden im Zuge des Forschungsprojekts agent based life process simulations entwickelt. Der semiologische Code wird im Hinblick auf die Verhaltensregeln dieser Agenten und auf Scipts, die von verschiedenen Umgebungsparametern ausgelöst werden, definiert. Dieses digitale Setup ist die Hauptinnovation des vorgeschlagenen Forschungsprojektes. Ziel ist es, innovative computerbasierte Simulationsmöglichkeiten zu entwickeln und so einen neuen Zugang zum Architekturentwurf zu eröffnen, der den Herausforderungen der heutigen vernetzten Gesellschaft gewachsen ist und letztendlich zu einer neuen Art der architektonischen Dienstleistung führen kann. In Zusammenarbeit mit führenden Experten auf den Gebieten der Crowd Simulation und der Tragwerks- und Baumaterialoptimierung sollen im Rahmen dieses Forschungsprojekts neue architektonische Zugänge und neue digitale Werkzeuge entwickelt werden. Die Forschungsarbeit soll in der Entwicklung von exemplarischen kreativen Entwurfsarbeiten gipfeln, welche die Leistungsstärke dieses neuen Zugangs und dessen möglichen Auswirkungen auf den zeitgenössischen Architektur- und Stadtentwurf aufzeigen. Das Forschungsvorhaben ist somit auch ein künstlerisches Projekt und eine Form von Entwurfsforschung. Dieses Forschungsprojekt wird von Patrik Schumacher, einer der führenden Experten auf den Gebieten des parametrischen Entwurfs und der architektonischen Entwurfsforschung, geleitet. Schumacher wird ein Team von erfahrenen Forschern anführen, die auf langjährige Erfahrung in der akademischen Forschung auf dem Gebiet der experimentellen digitalen Entwurfspraxis verweisen können.

Agent-based Parametric Semiology beschäftigt sich mit der Analyse, Simulation und Vorhersage von komplexen Raumnutzungsmustern in sozialen Räumen, um Leistungskriterien zu verstehen und zu entwickeln, die diese Räume und deren Ausstattung mit ihren Nutzern interaktiv verbinden. Das Ziel der Forschung ist die Entwicklung einer disziplinübergreifenden architektonischen Entwurfsmethode zur Entwicklung von Räumen mit hoher sozialer Performativität durch neuartige digitale Simulationen, in welchen menschliche Verhaltensmuster mit einem spezifischen semiologischen Kontext in logischen Zusammenhang gebracht werden. Um die semiologische Ebene des Raums im Entwurfsprozess selbst zu operationalisieren werden "agent-based life process simulations" entwickelt, die Aspekte aus den Bereichen agent-based modelling, crowd simulations und spatial statistics aufnehmen und zusammenführen. Der semiologische Code definiert sich dabei aus dem Zusammenhang zwischen den Verhaltensregeln der einzelnen Agenten und den Umweltelementen, welche diese auslösen. Das Problem menschliches Verhalten angemessen zu simulieren wurde durch die Entwicklung eines neuartigen digitalen Verhaltensmodells gelöst, das die Komplexität sozialer Interaktion auf zwei sorgfältig zusammengestellte kontextspezifische Parameter reduziert. Die Möglichkeit, Beobachtungen über die wechselseitigen Zusammenhänge zwischen Raumeigenschaften und Raumorganisationen und dem emergenten Verhalten von Nutzergruppen zu machen, ist das wichtigste Ergebnis der systematischen Entwicklung dieser Simulationen. Die entwickelten Algorithmen ermöglichen - durch die Erzeugung von interaction patterns, occupancy heat maps , path tracing und influence maps - die Messung der unterschiedlichen Leistungsfähigkeit verschiedener Raumkonfigurationen in Bezug auf deren Raumnutzungsmuster und Interaktionspotential mit den Usern. Bei der systematischen Analyse verschiedener Bürokonfigurationen zeigen die Resultate, dass verschiedene Objektpositionen in ein und demselben Innenraum die Anzahlt der sozialen Interaktionen beeinflusst, und den fraglichen Raum daher mehr oder weniger performativ machen. Die entwickelten Simulationen können diese Unterschiede in sozialer Performativität registrieren und können daher als Werkzeuge zur Raumanalyse verwendet werden. In Weiterentwicklung vom empirischen Zugang der Datenanalyse zu einem prädiktiven datenbasierten Zugang werden mathematisch statistische Prädiktionsmodelle entwickelt. In diesen werden Informationen von früheren ähnlichen Simulationen verwendet, um einen statistik-basierten Prödiktionsalgorithmus zu trainieren, um Raumnutzungsmuster für neue Raumkonfigurationen erfolgreich vorherzusagen. Daraus resultiert eine Weiterentwicklung des Tools von einem analytischen zu einem generativen Werkzeug, was letztendlich unser Verständnis über die gegenseitigen Wechselwirkungen zwischen dem Raum und dessen Nutzern zu vertiefen hilft. Unter Verwendung der entwickelten Simulationen und deren Ergebnisse ist es möglich, neue Erkenntnisse für den Entwurf von architektonischen Räumen mit signifikanten verbesserten performativen Eigenschaften und erhöhtem kommunikativem Potential zu entwickeln. Ebenso eröffnen die Resultate weiteres Forschungspotential. An diesem Punkt ist es schwierig den Grad an Realismus dieser Simulationen klar zu definieren. Dennoch ermöglicht der Vergleich verschiedener Simulationsergebnisse, die zeigen, dass einzelne Konfigurationen relative performative Vorteile gegenüber anderen haben, erfolgreichere Layouts zu identifizieren, selbst wenn die absoluten performativen Werte inexakt sind. Die Simulationsalgorithmen dienen so derzeit der Wahl der besten Raumkonfiguration, und nicht der exakten Vorhersage von performativen Werten.