Vocabulário a ser definido exergia = métodos adotados em ecologia para determinar a sustentabilidade de um sistema qualquer emergia sopa inorgânica = o princípio da criação da vida na Terra signo lingüístico = palavra signo arquitetônico = artefato arquitetônico figuras de linguagem = (radicais + prefixos + sufixos) orientação a objetos = modelagem computacional que procura imitar como vemos o mundo 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 aquíferos) energia poluição saúde tratamento dos resíduos urbanização violência e terrorismo migração choque cultural guerra dos sexos (homossexualismo, lesbianismo, "produção independente") Filosofia de Platão A raiz desses problemas está na 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 A concepção do cosmos da ciência moderna Mostram o dinamismo inerente do cosmos, inclusive da Mãe Terra Físicos (Einstein, Ashtekar, Rovelli, Smolin, Hawking, Bohm, etc) Teoria integrada de ecosssistemas (4a. lei da termodinâmica) (Joergensen, Odum, Pillet, Lovelock = Gaia) Teoria da autoorganização (suas raízes se encontram em Aristóteles, o introdutor do método científico e que se opunha ás formas ideais e eternas de Platão) A concepção do cosmos dos índios e hindus Está em harmonia com a moderna concepção do cosmos. Problema científico e tecnológico Para os escandinavos, a segregação social ou a não-existência de cidades sustentáveis resulta do estado-da-arte do conhecimento científico e tecnológico Era da cidadania Participação de qualquer cidadão no processo de tomada de decisões Pergunta: Como criar uma ferramenta que permita a apreensão da complexidade organizacional da sociedade humana inserida no ecossistema urbano a qualquer cidadão? 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) racial cultural internacional (Primeiro Mundo x Terceiro Mundo) A contribuição da arquitetura e áreas afins (ergonomia, desenho industrial, ecotecnologia, etc) Paralelamente outras áreas auxiliam no eclodir da consciência da sustentabilidade urbana Deve contribuir com uma tecnologia que provoque a mudança de comportamento de modo a criar uma nova mentalidade baseada no respeito ao ser humano e 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 Definição de desenvolvimento sustentável Axel Dorscht do Institute for Human Conceptual and Mental Development (IHCMD) de Ottawa, Canada 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, 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. Modelo de ondas primárias, secundárias e terciárias para o planejamento e projetação de cidades sustentáveis (MOPST) Inspiradores da modelagem Alvar Aalto Peter Eisenman Maurits C. Escher Alvar Aalto é um arquiteto finlandês que representa a tendência orgânica da Arquitetura Moderna (o campus de Jyvaskyla onde assisti ao ECOOP'97 é projetado por ele). Procura levar em consideração as necessidades do ser humano em termos de conforto ambiental e ergonômicas. A aplicação de sua metodologia resulta em formas belas e orgânicas. O custo de uma arquitetura de alta qualidade é compatível com edifícios para habitação social!!!! Peter Eisenman, arquiteto conceitual pós-moderno influenciou-me no sentido de criar um modelo mostrando que a arquitetura pode ser considerada uma linguagem. Isso exigiria uma nova consciência geométrica conforme apregoava. Inspirada em Escher, artista gráfico holandês que pretendia ser arquiteto me levou ao estudo de tilings (ladrilhamento) e dos prototiles, grupos cristalográficos e a introdução de splines na projetação. O método do círculo de perspectiva de Willy Bärstchi A representação final desse nova consciência geométrica exigindo múltiplos pontos de fuga não é bem sucedida com os métodos de perspectiva tradicionais e exigiu a busca de um método que imitasse o processo cognitivo do artista ao desenvolver a perspectiva de um ambiente. O método de Bärstchi satisfaz essa exigência inclusive a nível de sombras e reflexos. MOPST É uma aplicação da teoria da catástrofe, semiótica, lingüistica e teoria dos grafos desenvolvido na dissertação de Mestrado. É centrado no ser humano. Figura 1. Natureza autopoiética Permite modelar o ecossistema urbano como um organismo único, uma entidade autopoiética que se distribui no tempo e no espaço através de partições recursivas que são concebidas semelhantemente estruturalmente para se adaptar ao todo. As partições em que o ecossistema é recursivamente dividido abrangem o conceito de planeta sustentável continente = através do método de EMERGIA mede-se o quanto um país preda os ecossistemas do outro em termos inclusive da moeda (ecodólares) país bio-região cidades sustentáveis bairros sustentáveis vizinhança sustentável ecocasa, ecoedifício A unidade fundamental do MOPST é o eco-sistema com hífen ou o objeto arquitetônico = signo arquitetônico = palavra Natureza hermenêutica Tem a natureza da linguagem enquanto jogo e diálogo. E à semelhança da linguagem que é construída a partir de um número limitado de figuras (radical + prefixo ou sufixo) que formam cada vez mais novos arranjos, pode-se construir um ilimitado número de signos. No processo do diálogo, chama-se aleatoriamente qualquer palavra permitindo a comunicação de idéias. Do mesmo modo, a partir de um número limitado de subeco-sistemas com hífen (=elementos do projeto arquitetônico = atividades, estruturas, conforto ambiental, instalações hidráulicas, etc) cujo alfabeto são os processos de interação do objeto arquitetônico com o meio ambiente e os processos do design pode-se construir um número ilimitado de signos arquitetônicos que vão contribuir para a projetação da cidade sustentável. Tratou-se amplamente dos processos de interação do objeto arquitetônico com o meio ambiente a nível do Mestrado. No doutorado trato principalmente dos processos do design ou modelagem geométrica a nível de tilings e grupos cristalográficos. A fina granularidade do MOPST Nível global (macrodesign e planejamento global) ecossistema urbano Nível local (microdesign e planejamento local) eco-sistema com hífen = signo arquitetônico = palavra subeco-sistema com hífen (atividades, conforto ambiental, etc) = figuras (radical + prefixo + sufixo) os processos de interação do objeto arquitetônico com o meio ambiente = alfabeto os processos do design Natureza da luz Natureza de partículas Natureza ondulatória Usar uma analogia homomórfica à estruturação do MOPST. Figura As Borboletas do Escher. Em primeiro plano o MOPST é centrado no ser humano representado pelas borboletas que permeiam o espaço todo. A natureza de partículas no caso artefatos arquitetônicos seriam representados pelos círculos. A unidade fundamental é o círculo portanto o eco-sistema com hífen Caracteriza a projetação. A natureza ondulatória seria representada pelas circunferências coloridas. As asas das borboletas = processos As asas brancas = processos do design As asas coloridas = processos de interação do objeto arquitetônico com o meio ambiente Os subeco-sistemas com hífen ou os elementos do projeto arquitetônico são representados pela intersecção das circunferências coloridas dentro do círculo. A natureza ondulatória do MOPST pode ser avaliada através das mudanças na configuração do ecossistema ou dos arranjos arquitetônicos gerados pelo MOPST como a soma das mudanças de exergias isoladas nos eco-sistemas com hífen. A exergia é definida como energia livre, isto é, a energia disponível ou energia livre do sistema relativamente ao meio ambiente. Expressa energia como uma medida (built-in) I intrínsica de qualidade. Mede a distância da sopa inorgânica em termos de energia. A exergia aumenta moléculas de argila argila tijolos tijolos ordenados em um cubo casa catedral Isso permite a fusão de projetação e planejamento representado pelo corpo da borboleta. A exergia aumenta no ecossistema se esse for estável e maduro não causando perturbações ao meio ambiente. O sistema nervoso do ecossistema urbano é dado pelos processos do design representados pelas asas brancas das borboletas e que se destacam formando anéis levemente ondulados. As antenas das borboletas representam a sua natureza hermenêutica onde cada processo interage com cada processo enviando mensagens. Caracteriza a mudança de paradigma baseada em algoritmos para o conceito unificador da interação, característico da computação hermenêutica. A intersecção das circunferências delimitam áreas no círculo onde se explicita a introjeção dos processos do design nos processos de interação do objeto arquitetônico com o meio ambiente. Atividades As ondas primárias dependem do espaço e do tempo e são descritas pelos seguintes processos: Homeostase: Uma atividade necessida um espaço e é limitada pelas medidas ajustadas às atividades. É a dimensão ergonômica e antropométrica. Continuidade: Seqüência de ações acopladas a diferentes situações. Detecta a ecologia do ser humano ao longo do ciclo de vida. Figuras da dissertação de Mestrado. Diferenciação: a transformação do lay-out das plantas baixas inclui a gama de necessidade de comunicação ou individualização. Chama o processo forma da forma para definir as plantas baixas. Redundância: Esse é o processo responsável pela fusão do design com planejamento. O conceito de espaço de externalidade definido por Galster como uma área sobre a qual mudanças ambientais iniciada por outros são percebidas como alterando o bem estar psicológico, ecológico ou financeiro que um dado indivíduo deriva de dada localização. Ondas secundárias Dependem apenas do tempo. Planos da função e da forma. Stratas: Substância da função. Forma da função Substância da forma. Apresenta dois aspectos: condições e qualidades. As condições se referem a relações abstratas no espaço arquitetônico evidenciadas através de grafos como articulação entre ambientes onde os nós são as peças e os arcos são as adjacências ou portas conectando duas salas. As qualidades se referem a relações que são geométricas tais como linear, curva, planar e volumétrica. Podem ser descritas através de grafos planares. Os grafos são o resultado natural da inspeção de stratas anteriores. Forma da forma. Linhas, planos e volumes são as formas exatas do ambiente específico. É regulada pela dimensão ergonômica do processo homeostase. Aqui se desenvolve a modelagem geométrica baseada em tilings e grupos cristalográficos. Computação hermenêutica O MOPST representa o modelo dependente do domínio constituindo o primeiro nível de um sistema baseado em conhecimento. 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 da implementação através de Blackboard, autômatas, etc 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. O mais novo subramo da programação orientada a objetos baseada em protótipos é que melhor capta essa mudança de paradigma. E assim através de uma linguagem baseada em protótipos tal como Self que tem a mesma natureza hermenêutica do MOPST o sistema baseado em conhecimento se restringe a dois níveis. No MOPST cada elemento ou processo se comporta com dinamismo e flexibilidade. Não são variações sobre um tema. As classes características do paradigma OO são úteis quando instâncias múltiplas de objetos similares permeiam o espaço do problema. Então compartilhar os atributos entre os objetos é fundamental. A independência de cada elemento ou processo sugere um objeto. Ver figura Cada objeto aceita ou delega tarefas ao outro. Cada elemento e cada processo é único. Não há necessidades para classes. Nenhuma taxonomia clara para as tarefas é definida. Portanto pouca necessidade para herança . Diferença fundamental entre linguagens baseadas em classes e linguagens baseadas em protótipos As primeiras exigem que se descreva o mundo com a maior precisão possível para se começar a implementação. As últimas o mundo vai se revelando aos poucos ao se tentar modelá-lo. É o mesmo método indutivo da física. 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 = outro membro da família. Novo paradigma em inteligência artifical: interação A noção radical de que sistemas interativos são máquinas para resolver problemas mais poderosas e expressivas que algoritmos é a base para um novo paradigma para a tecnologia da computação construída ao redor do conceito unificador da interação. (Peter Wegner - ECOOP'97). Computação hermenêutica É essencialmente o novo ramo emergente da informática. Procuram imitar os processos cognitivos humanos. A orientação a objetos baseada em protótipos é seu mais novo ramo. Os outros são: redes neurais algoritmos genéticos fuzzy logic design patterns Opõe-se a computação formalista majoritária. Metodologia adotada Objetivo: Dar uma pequena demonstração de como é possível gerar projeto arquitetônico por computador simulando os processos cognitivos do designer Demonstração Seleção de alguns processos do elemento atividade para INICIAR a projetação de um edifício de apartamentos para solteiros pertencentes à classe média. É um dos artefatos da vizinhança sustentável, e detecta um intervalo no ciclo de vida humana, cuja ecologia pretende-se modelar incluindo desde bebês a idosos. Para se completar o projeto é necessário percorrer todos os processos de todos os elementos do projeto arquitetônico. O grupo cristalográfico escolhido é o p4m. Mostrar a seqüência de figuras relativas aos grupos cristalográficos p4 e p4m e as do apartamento gerado por autocad. Modelagem geométrica por constraints A natureza dos grupos cristalográficos, dos grupos de similaridade, dos ladrilhos se afina com uma modelagem geométrica baseada em uma técnica de modelagem por constraints. Divide-se em 3 partes: esboço constraining = parâmetros geométricos (coordenadas, dimensões) constraints geométricas horizontal distância vertical perpendicular tangencial concêntrica adjacente coaxial Transformações geométricas: girar, refletir, transladar Solving A inteligência artificial sofreu uma mudança de paradigma para a modelagem interativa em vez de regras ou baseadas em lógica. Os sistemas interativos são fundamentados numa realidade externa mais exigente e rica em comportamento que algoritmos não interativos baseados em regras. Os objetos lembram seu passado e interagem com clientes através de uma interface de operações que compartilham um estado escondido. As operações de um objeto não são algoritmos porque sua resposta a mensagens depende de um estado compartilhado acessado através de variáveis de operações não-locais. As operações de um objeto retornam resultados que dependem de mudanças de estado controladas por ações externas imprevisíveis. Por exemplo conta bancária (depósito e retiradas). Sumário I. Parte. Desenvolvimento sustentável 1.Projetar e planejar cidades sustentáveis para o século XXI 2.Filosofia de Platão 3. A concepção do cosmos da ciencia moderna 4. A concepção do cosmos dos índios e hindus 5. Problema científico e tecnológico 6. Era da cidadania 7.A contribuição da arquitetura e áreas afins (ergonomia, desenho industrial, ecotecnologia) 8. Definição de desenvolvimento sustentável II. Parte.Modelo dependente do domíno Modelo de ondas primárias, secundárias e terciárias para o planejamento e projetação de cidades sustentáveis (MOPST) 1. Inspiradores da modelagem Alvar Aalto, Peter Eisenman e Maurits C. Escher 2. O método do círculo de perspectiva de Willy Bärstchi 3. MOPST - Natureza autopoiética, natureza hermenêutica 4. A figura Butterflies de Escher 5. Atividades III. Computação hermenêutica 1. Diferença fundamental entre linguagens baseadas em classes e linguagens baseadas em protótipos 2. Delegação 3. Novo paradigma em inteligência artificial: interação 4. Computação hermenêutica IV. Metodologia adotada 1. Modelagem geométrica por constraints: esboço, constraining, solving.