Introdução

Projetar e planejar cidades sustentáveis para o século XXI significa encontrar soluções para os problemas que a humanidade enfrenta: superpopulação, água (falta e poluição das águas superficiais e aqüíferos), energia, poluição, saúde, tratamento dos resíduos, urbanização, violência e terrorismo, migração, choque cultural e guerra dos sexos (homossexualismo, lesbianismo, "produção independente").

Esse desafio exige estimular a aproximação da pluralidade criativa nas idéias e temas científicos. O ecólogo paisagista e planejador J. Nassauer explicita essa possibilidade: We must be courageous in innovating around the conventions of our disciplines. We must dare to borrow from what is useful in the approaches and knowledge of our colleagues in the arts, social sciences, and physical and biological sciences. We cannot afford to be sidetracked into critiques of old, traditional paradigms. Rather we should move on to invent what works now [Nave95:51].

Mais ainda Bohm e Peat [Bohm87] mostram o alto custo pago em nossa criatividade científica e portanto no avanço do conhecimento científico por se apegar demasiadamente a paradigmas tradicionais que seriamente desencorajam a criatividade: These paradigms clearly involve the process of taking ideas and concepts for granted, without realizing that this in fact is going on. Since this process takes place as the mind attempts to defend itself against what it believes to be a severe disturbance, a paradigm tends to interfere with free play of the mind that is essential for creativity. Instead it encourages the process of playing false, especially in deep and subtle areas [Bohm87:52].

Para se entender o alcance da minha pesquisa, é necessário liberar nossas mentes de engajamentos rígidos e noções familiares de ordem, de modo a poder percebermos novas ordens escondidas por trás da aparente regularidade e do acaso que levou aos caos urbano a nível social e ambiental.

Na raiz desses problemas está a filosofia de Platão que concebe o cosmos como criado por um Demiurgo com forma humana e masculino e a Mãe Terra como um recipiente passivo levando à segregação da mulher e à degradação do meio ambiente. Portanto, à noção de que aquele que pensa (o Ego) está ao menos em princípio isolado e independente da realidade sobre a qual ele age e pensa. E a pergunta que se impõe é: Como perceber a existência como um todo, contendo pensamento (consciência) e a realidade externa experimentada pelos nossos sentidos e a que se pode experimentar pela transcendência dos mesmos?

As modernas teorias da ciência, filosofia e metafísica procuram harmonizar as noções gerais sobre a natureza da realidade com aquelas que se preocupam com a ordem total do universo, i.é., a cosmologia, enfatizando a necessidade de se permitir um relato consciente da consciência.

A minha dissertação de Mestrado Espírito, Energia e Informação: elementos essenciais do ecossistema urbano. Um estudo de linguagens descritivas que evidenciam os processos dinâmicos envolvidos no conceito de projeto ambiental [Lour88], financiada pela FAPESP foi estruturada baseada nessa moldura de concepção total da realidade. A conseqüência é corroborar a sabedoria da aproximação que está me levando à conclusão final da tese de doutorado em conformidade as expectativas delineadas na época.

Não seria possível ir contra o gradiente de atraso científico, tecnológico e artístico no campo da arquitetura, computação e matemática a nível internacional e de barreiras interdisciplinares surgidas sem a nítida percepção de que o indivíduo influencia a transformação dessas condições. Não há nada que resista a um esforço de concentração foi a primeira lei metafísica a ser assimilada, quando iniciei meus estudos de arquitetura em 1976 na FAUUFRJ.

E de fato a mudança de paradigmas na economia para o desenvolvimento sustentável a partir de 1987, na política para a noção de poder local, cidadania e organizações não governamentais onde ao menos 50% dos participantes são mulheres bem como as novas concepções na filosofia, ciência e a nova computação hermenêutica permitem criar uma ferramenta capaz de gerar biossistemas integrados tendendo a emissões zero de poluição e possibilitando a cada ser humano obter um pedaço de pão e Terra sem segregação de natureza alguma: intrageracional (homem x mulher), intergeracional (jovens x velhos), social (pobres x ricos), social, cultural e internacional (Primeiro Mundo x Terceiro Mundo).

O principal obstáculo nessa direção é o papel da linguagem que provoca a fragmentação do pensamento. A linguagem ocidental através da estrutura sujeito-verbo-objeto implica que toda ação ocorre num sujeito separado, e age num objeto separado. Isso leva à divisão da totalidade da existência em entidades separadas, que são consideradas essencialmente fixas e estáticas na natureza. Então novas formas de linguagem foram introduzidas onde o papel básico foi dado ao verbo ao invés do substantivo:

· o meu modelo de ecodesign intitulado O Modelo de ondas primárias, secundárias e terciárias (MOPST) para a projetação e planejamento de cidades sustentáveis tem a mesma natureza do chinês onde cada palavra é em potencial um verbo, podendo funcionar como substantivo, adjetivo ou advérbio de acordo com a colocação na frase (ver Canal Informacional [Lour88]),

· a linguagem de programação orientada a objetos baseada em protótipos SELF tem a mesma natureza hermenêutica do MOPST (introduzida no Primeiro Trabalho Programado A natureza hermenêutica do modelo de ecodesign e Self, uma linguagem de programação orientada a objetos baseada em protótipos em anexo)

· a linguagem descritiva formal elaborada através da teoria dos tilings (ladrilhamentos) e grupos de fita e cristalográficos (introduzidos no Segundo Trabalho Programado A natureza autopoiética da morfogênese urbana) permite a formulação de uma nova consciência geométrica que capta o dinamismo e flexibilidade de comportamentos verificados pela ecologia do ciclo de vida humana traduzidos em edificações diferenciadas de bebês a idosos.

No Memorial do Exame de Qualificação e na Sinopse da Apresentação Oral do Exame de Qualificação em anexos, introduzi a gravura Borboletas de M.C.Escher para ilustrar a complexidade organizacional do MOPST (slides 8,9,10 e 11).

Justificativa

Paralelamente enquanto outras áreas auxiliam no eclodir da consciência da sustentabilidade urbana, a arquitetura e áreas afins (ergonomia, desenho industrial, ecotecnologia, etc) devem contribuir com uma tecnologia que provoque a mudança de comportamento de modo a criar uma nova mentalidade baseada no respeito ao ser humano e ao meio ambiente.

Os sistemas desejados devem ser projetados de modo a elicitar o comportamento desejado independente das pessoas se engajarem na sua execução a princípio (página do Primeiro Trabalho Programado).

A definição de desenvolvimento sustentável que melhor capta a interação cosmos-natureza-consciência é a de Axel Dorscht do Institute for Human Conceptual and Mental Development (IHCMD) de Ottawa, Canada. Enfatiza que sustentabilidade não significa sustentar e continuar o caminho histórico e a direção do desenvolvimento mental e conceitual humano. Entender e organizar a existência humana no coletivo (Arquitetura Moderna). Compreender e gerenciar a existência humana além da mente e da realidade mental. Entender a natureza e condições além da experiência humana. Definir identidade, estabilidade, segurança e certeza além da mente e da realidade mental.

Desenvolvimento sustentável significa gerenciar e sustentar a existência humana num e como parte de um universo natural mutante e em evolução. Significa desenvolver a compreensão e habilidades para compreender, gerenciar e responder à experiência, percepções, sentimentos e realidade e condições mutantes satisfazendo as necessidades físicas básicas e mentais dos seres humanos em evolução para manter a estabilidade física e mental, o equilíbrio e a ordem.

Portanto ao se contribuir com uma proposta de um sistema baseado em conhecimento orientado a objetos baseado em protótipos para a projetação e planejamento das cidades sustentáveis que capta a enorme gama de comportamentos possíveis ao longo da ecologia do ciclo de vida humana e se traduz para o nível da forma através da proposta de edificações diferenciadas faz com que a humanidade atinja um estágio de evolução considerável a nível da projetação. Mais ainda, o micro (lar) e macrodesign (cidade) que respondem às reais necessidades humanas implicam em economia de energia e de materiais , respeitando o meio ambiente e imitando a natureza simulando condições de emissão de poluição zero.

O Terceiro Trabalho Programado Os processos da sustentabilidade urbana dá uma idéia geral dos tópicos de ecologia que devem ser abordados para se atingir essa globalidade.A estruturação do modelo de ecodesign incorpora operacionalmente essa abrangência toda quando estiver num estágio avançado necessitando de tempo e recursos humanos e computacionais invejáveis.

O desafio é mostrar como uma só pessoa contando com poucos recursos humanos e computacionais pode dar o primeiro passo nessa direção. Isso só é possível devido à natureza autopoiética e hermenêutica do modelo de ecodesign e de Self.

Objetivos

As atividades desenvolvidas durante o doutorado bem como os objetivos do estudo e da pesquisa e a bibliografia fundamental encontram-se bem caracterizados no Memorial de Qualificação e na Sinopse da Apresentação Oral do Exame de Qualificação em anexo.

Portanto vou passar à descrição do Plano de Trabalho a ser desenvolvido nos próximos seis meses para execução final da tese de doutorado de acordo com a exigência formulada pela banca examinadora.

Plano de trabalho

A projetação de uma unidade de vizinhança sustentável é o objeto do plano de trabalho nos próximos 6 meses. A desenhista ambiental Profa. Dra. Maria de Assumpção Ribeiro Franco sugeriu que a conclusão de tese fosse nessa direção para que a comunidade de arquitetos pudesse de fato entender a abrangência do trabalho. A solução da sugestão implicou num estudo mais aprofundado da teoria dos 17 grupos cristalográficos planos. Basicamente consiste em estudar as diversas maneiras em que esses grupos ocorrem como subgrupos um do outro. O único estudo mais aprofundado nessa direção é a tese de doutorado de W.O.J. Moser da Biblioteca da Universidade de Toronto que deve estar chegando ao Brasil nas próximas semanas.

Basicamente os dois grupos cristalográficos mais complicados p4m e p6m juntos contêm todos os outros grupos como subgrupos. Conforme explicado no Segundo Trabalho Programado em anexo as transformações geométricas básicas aqui são translação, reflexão num ponto ou meia volta ou rotação de 180° , reflexão, rotação e translação refletida. Vão atuar como geradoras. A composição delas define as relações. A definição abstrata dos grupos a partir de geradores e relações chama-se presentação de grupos. Assim o grupo fica perfeitamente identificado.

Vou exemplificar que o critério da beleza matemática para o desenvolvimento dessa modelagem geométrica é fundamental. Mas o verdadeiro inspirador de minha metodologia é Maurits C. Escher que levou o desenvolvimento dos tilings numa direção em que a liberdade de criação é total. O Segundo Trabalho Programado foi totalmente desenvolvido de acordo com sua aproximação. No entanto o aparato matemático desenvolvido na tese de doutorado de W.O.J. Moser [Mose57] intitulada Abstract groups and geometrical configuration na Universidade de Toronto, Canadá é que vai permitir a pronta implementação por computador. Os dois vetores inspiração e precisão matemática vão modelar a aproximação adotada.

O grupo cristalográfico mais simples é o p1 gerado por duas translações. Quaisquer duas translações independentes (ou vetores) X, Y no plano geram uma malha cujo grupo de translação p1 é definido abstratamente pela relação

XY = YX

Figura 1. O grupo p1 gerado por duas translações.

A região fundamental acima é um paralelogramo mas pode ser escolhida de infinitas maneiras. Se insistirmos que seja convexa deve ter um centro de simetria e poderá ser um paralelogramo ou um hexágono. Nesse caso temos três geradores X,Y e Z = X^-1Y^-1 para gerar o mesmo grupo na forma

XYZ = ZYX = E (figura 2)

Figura 2. O grupo p1 gerado por três translações.

Escher gerou regiões fundamentais na forma de cavalheiro e cachorro (figura 26 e 27 das páginas 47 e 48 do Segundo Trabalho Programado), etc.

Essa explicação é para mostrar que se deve visualizar a estrutura formal dos grupos cristalográficos em termos de uma concepção arquitetônica e utilizar a matemática como expressão básica do nosso conhecimento da realidade. A nova consciência geométrica para a projetação da unidade de vizinhança emerge em função da diversidade de comportamentos resultantes do estudo da ecologia do ciclo de vida humana. É essa consciência que deve orientar a criatividade. De fato, o aparato matemático vai permitir a organização e a transmissão do conhecimento, metodologia fundamental se quisermos gerar um software. No entanto, a maneira como os matemáticos tratam o tema é altamente inadequado ao artista. A introdução de splines (formas curvas) e a etapa em que o artista fica apenas sonhando e rabiscando papel é fundamental e deve ser imitada e incorporada à metodologia de desenvolvimento do software.

A analogia com a visão humana vai permitir ao leitor ter um insight de como o MOPST funciona. Os detalhes do que vemos acontecem numa pequena parte central da retina chamada fóvea. Se for destruída, então a visão detalhada é perdida, mas a visão geral, que provém da periferia da retina permanece. Mas se a periferia é danificada, enquanto a fóvea permanece intacta, mesmo os detalhes perdem todo o seu significado. A ciência está correndo o risco de sofrer um dano similar de sua visão ao por muita ênfase na matemática. Portanto o leitor deve se ater ao fato de que arquitetura não é um trabalho matemático, é antes de tudo inspiração, arte. E arte desabrocha como uma flor, não um produto. A calma, a paciência com que venho obedecendo à minha voz interior é fator de sucesso fundamental ao desenvolvimento desse software que procura simular o processo cognitivo do designer. Numa linguagem onde cada elemento é descrito pelos processos de interação do objeto arquitetônico com o meio ambiente e pelos processos do design (slide 9) atuando com o potencial de atuar como verbo é fácil perder o controle do global. Isso não ocorre devido à natureza autopoiética do MOPST e principalmente por esse modelo estar mergulhado numa concepção ampla do universo-natureza-consciência [Lour88].

Essa concepção se reflete na projetação de uma unidade de vizinhança sustentável que consiste de prédios de apartamentos para solteiros cujas necessidades de contato variam desde a individualização até a comunicação total. Os prédios serão projetados para o padrão de custos alto, médio e baixo. A saber:

Individualização

Custo elevado: Apartamentos para uma só pessoa, duplex, formas curvas, apartamentos em comum para hóspedes;

Custo médio: Apartamentos para uma só pessoa, apartamentos para hóspedes . As figuras do Apêndice 1 mostram um prédio de apartamentos projetado de acordo com a aplicação do grupo p4m caso seja transladado em duas direções.

Custo baixo: Apartamentos para uma só pessoa com cozinhas, áreas de serviço coletivas, apartamento para hóspedes utilizando a área coletiva.

Individualização se abrindo para a comunicação

Custo elevado: Apartamentos para duas pessoas duplex, escritório, formas curvas, apartamentos em comum para hóspedes;

Custo médio: Apartamento para duas pessoas, escritório, apartamentos em comum para hóspedes;

Custo baixo: Apartamentos para duas pessoas com banheiro e escritório individualizados, cozinha e áreas de serviço coletivas, apartamentos para hóspedes utilizando áreas coletivas.

Comunicação restrita

Custo elevado: Apartamento para duas pessoas, duplex, escritório com divisórias podendo ora criar ambiente isolado ora podendo se integrar à sala de estar, cozinha integrada à sala de estar, formas curvas, apartamentos em comum para hóspedes.

Custo médio: Apartamentos para duas pessoas, escritório com divisórias podendo se integrar à sala de jantar ou criar ambiente isolado, cozinha integrada à sala de estar;

Custo baixo: Apartamento para duas pessoas, cozinha e área de serviço e áreas de estudo e sala de TV em comum, apartamentos para hóspedes em comum, utilizando áreas coletivas.

Comunicação total:

Custo alto: Apartamentos para três pessoas com três quartos, duplex, escritório e sala de estar em comum, cozinha integrada à sala, formas curvas, apartamentos de hóspedes em comum;

Custo médio: Apartamentos para três pessoas com três quartos, escritório e cozinha integrados à sala de estar, apartamentos para hóspedes em comum,

Custo baixo: Apartamentos com três quartos para até 6 pessoas com área de serviço e cozinha coletiva, sala de estudo e de TV, apartamentos para hóspedes em comum, utilizando áreas coletivas.

A forma desses apartamentos encaixar-se-ão nos grupos derivados a partir do grupo p4m seguindo uma malha antes quadrada. Ou seja os subgrupos que se encaixam no grupo p4m. No Apêndice 1, o leitor pode entender essas relações de subgrupo.

Acredito que o treinamento para se executar formalmente as plantas baixas dos prédios de apartamentos da unidade de vizinhança para solteiros que constará dos equipamentos coletivos tais como praças para comunicação e individualização, piscina, quadras de esporte, sauna, boate, salão de festa, sala de música, barzinhos, etc permitirá numa próxima etapa o desenvolvimento de uma unidade de vizinhança sustentável que simulará a realidade tal qual é ou seja projetar-se-á para clientes que vão de bebê a idosos.

Além do software para projetar a unidade de vizinhança sustentável, uma parte da tese de doutorado versará sobre:

1) Teoria dos grupos de simetria isométricas no plano

2) Grupos de simetria generalizados: antisimetria e simetria colorida [Shub77]

3) Simetria de similaridade

4) Simetria conforme no plano e fractais [Jabl95].

O objetivo é fazer o leitor perceber a abrangência da teoria de simetria e o quanto se pode fazer para avançar a arte de projetação de espaços.

Metodologia

A metodologia adotada deve ter a mesma natureza do modelo de ecodesign [Lour94], [Lour97a]. O Modelo de Ondas Primárias, Secundárias e Terciárias para a projetação e planejamento das cidades sustentáveis representa o modelo dependente do domínio constituindo o primeiro nível de um sistema baseado em conhecimento. Está bem caracterizado nos slides 7 a 12 [Lour98] em anexo.

Um sistema baseado em conhecimento desenvolvido com as técnicas de inteligência artificial tradicionais apresenta três níveis de difícil conciliação num processo sem costura.

1) Modelo dependente do domínio

2) Modelo da linguagem computacional

3) Nível de implementação através de Blackboard, autômatas, etc

Iniciei meu plano de pesquisa na FAU em 1993 com essa técnica.

Para se desenvolver um processo sem costura em todos os níveis é necessário que a modelagem computacional tenha a mesma natureza hermenêutica do MOPST. Ou seja precisa simular o processo cognitivo do design que se baseia no conceito unificador da interação. Na implementação do MOPST há na realidade dois níveis principais representados pelos processos de interação do objeto arquitetônico com o meio ambiente e os processos do design que constitui a modelagem geométrica em si mesma. Esse nível permeia o processo do design como um todo A técnica de modelagem geométrica que mais se adequa ao MOPST é a modelagem geométrica por constraints.

Aqui também a modelagem tradicional consiste em três níveis:

1) Esboço a mão livre

2) Constraining = parâmetros geométricos (coordenadas, dimensões) e as constraints geométricas: horizontal, vertical, tangencial, adjacente, distância, perpendicular, concêntrica, coaxial e as transformações geométricas: girar, refletir, transladar.

3) Solving.

Dentro do contexto da inteligência artificial, o terceiro nível é representado pelo uso de regras ou lógica.

Felizmente a emergente computação hermenêutica [West97], [Grog97],[Lour97d] procura simular o processo cognitivo humano tal qual é se baseando no conceito unificador da interação. Assim tanto no sistema baseado em conhecimento quanto na modelagem geométrica por constraint, pode-se eliminar o último nível.

O principal salto que possibilitou a percepção da noção radical que sistemas interativos são máquinas para se resolver problemas mais poderosas e expressivas que algoritmos como base para um novo paradigma para a tecnologia da computação construída ao redor do conceito unificador da interação (Peter Wegner - ECOOP’97) foi a introdução de linguagens orientadas a objetos. Para se perseguir esse objetivo, a orientação a objetos começou a alterar o seu mecanismo de abstração principal as classes que reunem objetos com os mesmos atributos. A principal linguagem orientada a objetos que exerceu influência principal para a maior flexibilidade do paradigma orientado a objetos foi Beta [Mad93]. Trabalhei com Beta sob a orientação do Dr. Joergen Lindskov Knudsen do Departamento da Computação da Aarhus University, Dinamarca através de e-mail e do grupo de computação BETA nas páginas do WWW de maio de 1993 a dezembro de 1995.

O autor principal da linguagem Beta Ole Lehrman Madsen trabalhou nesse ínterim no grupo da linguagem Self. E de fato uma vez que no MOPST (figura ) cada elemento

Figura O modelo de ecodesign.

ou processo se comporta com dinamismo e flexibilidade, não são variações sobre um tema (cada grupo cristalográfico é único), compartilhar os atributos entre os objetos é fundamental.

De fato vimos que através da visualização dos grupos cristalográficos num nível de abstração mais alto, todos eles podem ser vistos como subgrupos dos grupos p4m e p6m. Portanto compartilhar os atributos entre os objetos é fundamental. No entanto, a independência de cada elemento ou processo sugere um objeto.

Em Self, uma linguagem de programação orientada a objetos baseada em protótipos cada objeto aceita ou delega tarefas ao outro. (referencias aos manuais, tutorial, etc).

Cada elemento e cada processo é único. Não há necessidades para classes. As classes caraterísticas do paradigma OO são úteis quando instâncias múltiplas de objetos similares permeiam o espaço do problema.

Nenhuma taxonomia clara para as tarefas é definida. Portanto, pouca necessidade para a herança.

A diferença principal entre as linguagens orientadas a objetos baseadas em classes e linguagens orientadas a objetos baseadas em protótipos é que as primeiras exigem que se descreva o mundo com a maior precisão possível para se começar a implementação e as últimas o mundo vai se revelando aos poucos ao se tentar modelá-lo. É o mesmo método indutivo da física.

A delegação é o tipo de herança aqui. Permite aos objetos compartilharem e internalizarem operações dos objetos ancestrais chamados protótipos.

O comportamento compartilhado por uma família de objetos é transmitido por um objeto separado que é o pai de todos os objetos, mesmo do protótipo e é chamado traits.Desse modo o protótipo é igual a outro membro da família.

Já temos implementado a etapa do esboço, que poderá ser avaliada através do diskette em anexo cujo conteúdo encontra-se no Apêndice 2.

Assim o plano de trabalho passou para a orientação na computação do único especialista em Self no Brasil Jecel Mattos de Assumpção Jr., pesquisador do Laboratório de Sistemas Integráveis da EPUSP. Esse está sendo executado através do software de Self, versão 4.0. Nesse laboratório conto com o apoio técnico do LSI conforme carta enviada pelo coordenador da Divisão de Sistemas Digitais Prof. Dr. Sérgio Takeo Kofuji.