Architektura MuratorKrytykaInterfejs mózg-komputer w projektowaniu architektonicznym

Interfejs mózg-komputer w projektowaniu architektonicznym

Polski start-up Designbotic pracuje nad wykorzystaniem elektroencefalografii w dziedzinie projektowania architektonicznego. Właśnie udało się im wykonać z sukcesem interfejs, który pozwala na bezbłędne sterowanie modelem budynku przy pomocy fal mózgowych. O wstępne podsumowanie badań poprosiliśmy architekta Kacpra Radziszewskiego, współzałożyciela Designbotic.

Interfejs mózg-komputer w projektowaniu architektonicznym
Urządzenie pobiera aktywność fal mózgowych i jest w stanie rozpoznać, które obszary w danym momencie są aktywne; fot. Designbotic

Mózg człowieka nadal stanowi zagadkę dla naukowców. Jego aktywność i budowa są ciągle eksploatowane. Pomimo braku zrozumienia dokładnego funkcjonowania 86 miliardów neuronów budujących mózg, na przestrzeni ostatnich dziesięcioleci wytworzyliśmy szereg metod, które umożliwiają jego pomiar. Jedną z najpopularniejszych jest elektroencefalografia (EEG). Badanie pozwala na pomiar aktywności neuronowej, dzięki zastosowaniu zbioru elektrod rozmieszczonych na czaszce człowieka. To z kolei umożliwia pełniejsze zrozumienie, jak funkcjonują poszczególne obszary mózgu. Wraz z miniaturyzacją podzespołów i rozwojem komputerów, możliwe jest budowanie urządzeń do pomiaru fal mózgowych, które dostępne są komercyjnie wraz z odpowiednim oprogramowaniem.

Elektroencefalografia a projektowanie miast

W jaki sposób możemy wykorzystać tego typu technologię? Pierwszą metodą jest mierzenie aktywności mózgu i interpretowanie jej jako stanów emocjonalnych. Wyobraźmy sobie pracownika w przestrzeni biurowej, który korzysta z takiego urządzenia. W ciągu dnia wykonuje telefony, jest skupiony, poświęca czas na krótki odpoczynek, czy też z powodu zmęczenia jego koncentracja opada. Urządzenie do pomiaru EEG może rejestrować aktywność neuronową z dokładnością do jednej dziesiątej sekundy. Zarejestrowane dane, po interpretacji przez program pozwalają na pomiar stanów emocjonalnych. Po rejestracji dnia pracy, jesteśmy w stanie odtworzyć, jak wysoki był jego stan skupienia, w których odcinkach czasu poziom stresu przekraczał akceptowalne normy lub które zadania wywołały w nim ekscytacje. Tę samą sytuację możemy zmierzyć na przykład w odniesieniu do mieszkańca konkretnego miasta. Dzięki pomiarowi funkcjonowania mózgu, możliwy jest wgląd w jego reakcję na rozwiązania przestrzenne, warunki oświetlenia lub poziom hałasu. Mierząc i analizując dane, jesteśmy w stanie odpowiedzieć na pytanie, jaki wpływ na zdrowie człowieka ma projektowana przez nas przestrzeń.

Interfejs mózg-komputer w projektowaniu architektonicznym
Narzędzie pozwala na bezbłędne sterowanie modelem budynku przy pomocy fal mózgowych nawet do 30 kolejnych komend; fot. Designbotic

Komunikacja mózg-komputer

Drugim rodzajem zastosowania pomiaru EEG jest interfejs mózg-komputer. Choć koncepcja komunikacji mózgu z komputerem wydaje się futurystyczna, sam proces jest bardzo prosty. Istnieje wiele metod, które to umożliwiają. Postaram się przedstawić tę, dzięki której udało nam się z wysoką precyzją kontrolować model trójwymiarowy budynku.

Zanim wykonamy jakąkolwiek czynność, jest ona wcześniej zaplanowana przez nasz mózg. Dzięki współcześnie rozwijanym narzędziom, jesteśmy w stanie zarejestrować, jak wygląda aktywność mózgu w trakcie wykonywania konkretnych czynności.

Aktywność neuronowa każdej z osób nieznacznie się różni oraz nie jest to jedyna czynność, jaką wykonujemy w danym momencie (równolegle reagujemy na światło, jesteśmy zmęczeni albo na przykład rozmawiamy z drugą osobą). Dlatego, zanim uda nam się do aktywności neuronowej przypisać konkretne zadanie, musimy „nauczyć” program je rozpoznawać. Ten proces nie jest jednak skomplikowany. Wykonujemy daną czynność, dla przykładu zwiększenie liczby kondygnacji, wielokrotnie na ekranie komputera, natomiast program rejestruje i uczy się, jak wówczas zachowuje się nasz mózg . Powtarzając daną funkcję wielokrotnie, możemy pozwolić programowi na „odkodowanie” z zapisu mózgu, co właściwie wykonywaliśmy w danym momencie. Raz nauczony program umożliwia wysyłanie sygnałów do komputera. Wystarczy, że wyobrazimy sobie daną funkcję, jednak zamiast wskazać ją przy pomocy myszki lub klawiatury, pozwalamy komputerowi na odszyfrowanie naszych intencji. W zaprezentowanym przykładzie nauczyliśmy program zwiększać, zmniejszać lub pozostawić bez zmian liczbę kondygnacji. Natomiast wysyłane przez program komendy połączyliśmy z popularnym wśród architektów oprogramowaniem Revit operującym w technologii BIM.

Interfejs mózg-komputer w projektowaniu architektonicznym
Obecnie zarówno Neuralink Elona Muska, jak i firma Kernel pracują nad alternatywnymi narzędziami o wysokiej jakości do pomiaru aktywności mózgowej, co dodatkowo zachęca do dyskusji w tym temacie; fot. Designbotic

Ewolucja projektowania architektonicznego

Narzędzie nie stanowi rewolucji w projektowaniu architektonicznym, które jest dużo bardziej złożone i wymaga precyzyjnego egzekwowania niezliczonych funkcji i poleceń, jednak jest pierwszym krokiem i dowodem na to, że wraz z rozwojem technologii pomiaru mózgu i algorytmów z zakresu sztucznej inteligencji, proces projektowy również może ewoluować. Być może w przyszłości, zamiast wykonywać komendy w oprogramowaniu, program sam będzie nas rozumieć i modelować na bieżąco to, co sobie wyobrazimy.

Współcześnie na rynku znajduje się kilka konkurencyjnych firm oferujących urządzenia EEG. Jednocześnie pozostałe i dokładniejsze technologie pomiaru są również rozwijane. Pozwala to przewidywać, że jesteśmy dopiero u progu możliwości, jakie oferuje nam przesyłanie sygnałów pomiędzy mózgiem a komputerem.

Wizualizacje 3D: przegląd programów do wizualizacji architektonicznej
Wizualizacje 3D: przegląd programów do wizualizacji architektonicznej Wizualizacje 3D należą dziś do podstawowych narzędzi komunikowania się architektów ze światem. Każdy autor chce pokazać swój projekt w jak najlepszym świetle. Współczesne technologie przychodzą mu z pomocą, oferując ogrom możliwości – wydruki 3D, animacje, wirtualne spacery, fotomontaże. Wszystko to mieści się w szeroko rozumianym pojęciu wizualizacji 3D. Michal Nowak, eksert wizualizacji architektnicznej i grafiki 3D, opisuje dla nas najlepsze programy do renderowania, przeznaczone zarówno dla amatorów, jak i zaawansowanych. Publikujemy krótki przegląd programów do architektonicznej wizualizacji 3D.
Konstrukcje przyszłości: rozmowa z Achimem Mengesem Interesują nas i fascynują lekkie konstrukcje. Lekkość niekoniecznie oznacza dosłowną wagę konstrukcji, ale także ślad środowiskowy, jaki pozostawia ona na planecie. Achim Menges, profesor uniwersytetu w Stuttgarcie i „architekt eksperymentujący”, opowiada Agnieszce Radziszewskiej o swoich poszukiwaniach technologii dla architektury przyszłości.
Prototypowy dom TECLA Dzięki zastosowaniu lokalnego materiału budynek jest projektem o prawie zerowym śladzie węglowym, a technologia druku 3D dodatkowo pozwala ograniczyć ilość odpadów – o prototypowym domu TECLA projektu biura Mario Cucinella Architects pisze Wiktor Kowalski.
Polski program do analizy chłonności działek Konsorcjum firm Designbotic i Roark Studio pracuje nad programem komputerowym, który będzie samodzielnie wykonywał analizę chłonności działek w wielorodzinnej zabudowie mieszkaniowej. Oprogramowanie oparte jest na optymalizacji z zastosowaniem algorytmów genetycznych oraz algorytmów sztucznej inteligencji.
Innowacje to nasza codzienność O rosnącym w Europie trendzie na termomodernizację, edukacji technologicznej i wyzwaniach, jakie stawia przed branżą budowlaną dzisiejszy rynek rozmawiamy z Małgorzatą Respektą-Paszkiewicz, menedżerem ds. Komunikacji B2B w firmie WIŚNIOWSKI.
Centrum Sztuk Performatywnych Yang Liping w Dali Skomplikowana tektonika dachu wymagała zaprojektowania kratownicy o unikalnej geometrii węzłów i dużej dokładności wykonania prefabrykowanych elementów. O technicznych aspektach realizacji Centrum Sztuk Performatywnych Yang Liping według projektu Studio Zhu-Pei pisze Wiktor Kowalski.
Westbeat. Innowacyjna architektura z Amsterdamu Wielkim zwycięzcą tegorocznej Amsterdamskiej Nagrody Architektonicznej jest Westbeat – pionierski budynek-hybryda, będący miejscem do mieszkania i pracy, mający dodatkowo własną, ale otwartą dla gości z zewnątrz przestrzeń publiczną, która może być wykorzystywana na różne sposoby.