Julkaistu lehdessä 2/2024 - Aine ja äly
Tekoäly on kestävyysloikan työkalu
Tekoäly voi hyödyttää arkkitehtia erityisesti silloin, kun suunnitteluprosessissa on paljon muuttujia, esimerkiksi uudelleenkäytettäviä rakennusosia eri lähteistä, näkevät Ron Aasholm ja Maija Parviainen.
Suurelle yleisölle tekoäly hahmottuu tällä hetkellä teksti- ja kuvapohjaisten työkalujen kautta, joita on mahdollista liittää myös osaksi arkkitehtisuunnittelun prosesseja. Arkkitehdeille tekoälyssä piilee kuitenkin potentiaali laajempaan suunnitteluprosessin tarkasteluun ja uudistamiseen, kun työkalut rakennetaan itse ja räätälöidään suunnittelua varten. Samalla dataa voidaan hyödyntää entistä laajemmin suunnittelun lähtötietona ja analysoida sekä arvottaa suunnitelmia.
Vakiintuneet kaupalliset suunnittelu- ja tietomalliohjelmistot pohjautuvat kaikki analogisten työkalujen imitoimiseen: piirrämme virtuaalisilla kynillä. Tekoälyyn perustuvat työkalut eivät omaa vastaavaa analogista esikuvaa, vaan ne toimivat vapaasti, uudella logiikalla.
Arkkitehdeille suunnattuja generatiivisia suunnitteluohjelmistoja tuodaan yhä enemmän markkinoille. Usein nämä ohjelmistot keskittyvät luomaan useita vaihtoehtoja tavanomaisista suunnitelmista, esimerkiksi uusia kaupunkialueita toistamalla asuntokehittäjän kannalta optimaalisten asuinkerrostalojen ratkaisuja. Parhaimmillaan ne tarjoavat mahdollisuuden vähentää suunnittelun liittyvää manuaalista työtä. Parametrisen arkkitehtuurin työkalupakista, erityisesti optimointialgoritmeista, on kuitenkin löytynyt vastaavia rakennuspalikoita jo pitkään. Entistä paremmin saatavilla olevat koneoppimisalgoritmit mahdollistavat näiden jatkokehityksen.
Voivatko arkkitehdin omat suunnitteluperiaatteet ja käytännöt kääntyä algoritmeiksi ja hyväksi havaitut suunnitteluratkaisut tekoälyn hyödyntämäksi dataksi?
Arkkitehdin tärkeä rooli tekoälypohjaisten suunnittelutyökalujen kehittämisessä onkin kysyä oikeita kysymyksiä ja luoda kriteerit ohjelmistojen kehitykselle. Ilman konseptiajattelun sisällyttämistä työkaluihin tekoälyn vaikutukset arkkitehtuurin laatuun lienevät marginaalisia, vaikka yksittäisen suunnittelijan tuottavuus voikin työkalujen myötä kasvaa.
Tekoäly ja uudet työkalut tulevat ensisijaisesti vaikuttamaan prosessiin, eivät muotoon tai tyyliin. Uusien työkalujen ei tule antaa heikentää suunnittelun laatua, päinvastoin – työkalujen tulisi olla rakennettu siten, että ne tukevat laadukkaan arkkitehtuurin kehitystä. Ammattikuntana meidän ei tule antaa tätä valtaa pois. Kun algoritmisia työkaluja rakennetaan, on purettava suunnitteluprosessi oletuksineen, arvoineen ja tulkintoineen osiin – on pohdittava, voivatko arkkitehdin omat suunnitteluperiaatteet ja käytännöt kääntyä algoritmeiksi ja hyväksi havaitut suunnitteluratkaisut tekoälyn hyödyntämäksi dataksi. Tekoälypohjaisten työkalujen kehittäminen voi auttaa meitä keskustelemaan tarkasti siitä, mitä oletuksia ja arvotuksia suunnitteluprosessi sisältää, ja mikä on laadultaan riittävän hyvää.
Samanaikaisesti tekoälybuumin kanssa joudumme nimittäin etsimään ratkaisuja haastaviin kestävyyskysymyksiin: planeetan kantokyky ei kestä jatkuvaa uudisrakentamista ja neitseellisten raaka-aineiden louhintaa, oli uudet asuinalueet suunniteltu tekoälyavusteisesti tai ei.
Studio MPRA:n kehittämä generatiivinen optimointityökalu sovittaa olevia runkorakennusosia arkkitehdin määrittelemiin rakennustyyppeihin ja luo niistä erilaisia massoitteluvaihtoehtoja. Kuva: Studio MPRA
Rakennusalan siirtymä kiertotalouteen uusine tiedonhallintatarpeineen sekä vähähiilisyyteen tähtäävät laskurit muodostavat kiinnostavan mahdollisuuden integroida dataa arkkitehtisuunnittelun prosesseihin, jotta voimme entistä paremmin arvottaa ja vertailla erilaisia suunnitteluratkaisuja. Koemme, että suunnittelutyökaluista on eniten hyötyä rakennus- ja purkuhankkeiden suunnitteluprosessin alkuvaiheessa, jossa tehdään merkittäviä päätöksiä liittyen esimerkiksi hankkeen runkorakenteeseen tai rakennusosien uudelleenkäyttöön karkeilla oletuksilla tai vajailla tiedoilla.
Algoritmien hyödyntäminen kannattaa tilanteissa, joissa on paljon prosessin aikana muuttuvaa, suunnittelun lähtötietona toimivaa dataa – esimerkiksi uudelleenkäytettäviä rakennusosia eri lähteistä. Olemmekin kehittäneet uudelleenkäytettävien rakennusosien hyödyntämiseen generatiivisen suunnittelutyökalun, joka käytännössä luo uusia korttelisuunnitelmia perustuen saatavilla oleviin runko-osiin ja määrittelemiimme suunnittelutavoitteisiin. Työkalu tuottaa erilaisia suunnitelmavaihtoehtoja, joissa on painotettu eri ominaisuuksia. Rakennusosatietojen muuttuessa myös suunnitelmia voi päivittää parametrisesti. Tavoitteena on luoda mahdollisia tulevaisuuskuvia siitä, mitä olevista rakennusosista voi tehdä, ja siten luoda niille arvoa jo ennen purkua.
Olemme antaneet demovaiheessa olevassa ohjelmistossamme tarkat raamit sille, minkä koemme olevan mahdollista minkäkin tyyppisessä hankkeessa, ja olemme määrittäneet, millaisilla parametreilla voimme luoda mielestämme laadukkaita suunnitelmia. Demo siis tuottaa konseptimme ja laatutavoitteidemme puitteissa väsymättä vaihtoehtoisia suunnitelmia. Vaikka työkalun kehittämisen tärkein tavoite oli helpottaa uudelleenkäytettävillä rakennusosilla suunnittelua, sen sivutuotteena syntyi ohjelmisto, joka luo korttelisuunnitelmavaihtoehtoja perustuen rakennustypologioihin ja omaan suunnitelmakirjastoomme.
Vastaava ohjelma voisi väsymättä haarukoida materiaalivirroista uusiin kohteisiin sopivia osia tai sovittaa oleviin rakennusrunkoihin uusia käyttötarkoituksia muuttuvien suunnittelutavoitteiden perusteella. Työkalujen teknologinen kehitys on tärkeää, mutta vielä kriittisempää on pohtia, millaisten ohjelmistojen kehittämiseen käytetään resursseja ja mitä nauloja näillä uusilla vasaroilla hakataan. Jos tyydymme automatisoimaan nykyisiä suunnitteluprosesseja sekä syöttämään algoritmin pureksittavaksi jo olevia suunnitelmia, pääsemme vain samaan lopputulokseen mutta entistä nopeammin. Tekoäly voi kuitenkin olla rakennusalan systeemisen muutoksen ja murroksen arkkitehdin työkalu. ↙
RON AASHOLM ja MAIJA PARVIAINEN työskentelevät arkkitehtitoimistossaan studio MPRA, joka tutkii algoritmisten työkalujen ja arkkitehtisuunnittelun suhdetta. MPRA:n hanke ”Älykäs suunnittelutyökalu purettujen rakennusosien hyödyntämiseen” on saanut tukea ympäristöministeriön Vähähiilisen rakennetun ympäristön ohjelmasta, jota rahoittaa EU.