Evrimsel Tasarım Yakla şımları

Köklerini, hesaplamalı bilimlerden, tasarımdan ve evrimsel biyolojiden alan evrimsel tasarım, tasarımlar üreten bir süreçtir (Şekil 2.18). Bilgisayar destekli yazılımları, analiz yazılımlarını ve doğal evrimden alınan fikirleri birleştirir (Şekil 2.18) (Bentley, 1999).

Şekil 2.18 : Evrimsel biyoloji, hesaplama ve hesaplamalı bilimler ilişkisini gösteren diyagram (Bentley, 1999).

Şekil 2.19 : Evrimsel tasarım köklerini, hesaplamalı bilimlerden, tasarımdan ve evrimsel biyolojiden alır (Bentley, 1999).

Evrimsel tasarım yaklaşımları, insanlar tarafından kullanılan yazılım tabanlı

araçlardır. Bilgisayar tarafından gerçekleştirilen evrimsel tasarım, bilinçli bir tasarım

süreci değildir. Farklı tasarımlar üretebilen bir süreçtir sadece, ancak tasarımcının

yerini alamaz. Bu yaklaşımlar, tasarım problemi için bir çözüm kümesi (Şekil 2.20)

oluşturur, pek çok farklı fikir için tasarımcının bilgisini kullanarak çözümler üretir,

hatta yeni tasarım fikirleri oluşturur. Ancak evrimsel yaklaşımlar çok etkileyici

sonuçlar üretse de tamamıyla bağımsız ve otonom değillerdir. Tasarımın hangi

amaca hizmet edeceği, tasarım probleminin hesaplamalı ortama nasıl aktırılacağı

sorularına sadece tasarımcı cevap verebilir.

Şekil 2.20 : Bir tasarım problemi için oluşturulmuş çözüm kümesi (Bentley, 1999).

Doğal evrim, en iyi evrimsel tasarım sistemidir. İnsan tasarımları, karmaşıklık,

değildir. Doğadaki evrimsel tasarım çok yaratıcı ve mükemmeldir. Bu nedenle

evrimsel yaklaşımlar, pek çok farklı tasarım problemi için ilham vericidir. Doğadaki

evrimi mükemmel kılan; uygun genetik ve davranışsal adaptasyonlardır. Evrimsel

mimarlık, mimari form üretimi için doğadaki evrimsel modelleri temel alır (Frazer, 1995). Frazer, bu tasarım yaklaşımı ile ilgili olarak; ‘Mimari tasarım kararları, üretken kurallarla ifade edilir, bu sayede evrimleri ve gelişimleri hesaplamalı modeller ile hızlandırılabilir, test edilebilir’ yorumunu yapıyor.

Evrimsel algoritmalar, her aşamada evrim geçirerek, gelişerek çözüm kümeleri içinden en ‘uygun’ olanları bulmaya çalışırlar. 4 çeşit evrimsel algoritma vardır; genetik algoritmalar, evrimsel programlama, evrim stratejileri ve genetik programlama. Goldberg, evrimsel algoritmaları en esnek, en etkili ve kuvvetli algoritmalar olarak yorumluyor (Goldberg, 1989). Holland, bu özelliklerinden dolayı evrimsel algoritmaların, pek çok alanda problem çözmek için kullanımının yaygınlaştığından bahsediyor (Holland, 1992).

Genetik kodlar, evrimsel mimarlığın temelini oluşturur. En önemli özellikleri olan karakter dizisi benzeri strüktürleri, doğadaki kromozomlara benzetilebilir. Pek çok parametre, karakter dizisi benzeri bir strüktür olarak kodlanır ve değerleri üretim süresince değişir. Oluşan çok sayıdaki form arasından daha önceden belirlenmiş uyum kriterlerine göre seçim yapılır. Melezleme ve genetik değişime uğrayan parametreler ve seçilen formlar, yeni üretimlere en yararlı ve önemli olan özelliklerin geçmesini sağlar.

Evrimsel tasarım sürecinde parametrelerin değişmesi ve gelişmesi yeni çözüm

kümeleri üretir. Çözüm üretim sürecinde ‘en iyi’ aranır ve iyi olmayan seçenekler

sonlandırılarak çeşitli çözüm kümeleri oluşturulur. Şekil 2.21’de ev tasarımı için

oluşturulan çözüm kümelerini, seçilen ve sonlandırılan üretimleri görmekteyiz. En

iyi sonuçların oluşturduğu ‘çocuk’ lar, karakteristik özelliklerini küçük

değişikliklerle ebeveynlerinden miras alırlar; ardından çocukların ‘çocuk’ları olur,

uygun olmayan özellikler sonlandırılır ve bu süreç sonlandırılana dek devam eder.

Darwin’in Evrim Teorisine göre de, doğal evrimin en önemli 4 özelliği; üretim, miras, çeşit ve seçimdir. Evrimsel algoritmaların ise; süreci başlatmak, gelişim/evrim sağlamak ve sonlandırmaktır (Bentley, 1999).

Şekil 2.21 : Ev tasarımının, 4’lü kümeler halinde gelişen/ evrimleşen süreci. Daire içine alınmış olanlar, ebeveyn ve çocuklardır. (Bentley, 1999).

Genetik kodlama sürecinin en önemli özelliği dış kabuk formunun oluşumundan önce iç ilişkilerin kurulmasını sağlamasıdır. Bir diğer önemli özellik de; iyi tanımlanmamış ve çelişkili kriterlerin de var olması ve tüm kriterlerin işlenerek en ‘uygun’ olabilecek seçeneklerin üretilmesidir. Yapılı formun çevresi ile olan ilişkinin morfolojik ve metabolik olarak tanımlanması da bir diğer olumlu özelliktir (Kolarevic, 2000).

Evrimsel tasarım yaklaşımı; etkileşime açık, aşağıdan yukarı tasarım süreci için

uygun bir yaklaşımdır. Frazer’ın önerdiği evrimsel tasarım modeli form bazlı değil,

süreç bazlı bir yaklaşımdır. Evrim süresince fenotipler değil, genotipler geliştirilir (Arida, 2004). Evrimsel tasarım, tasarımlar üreten bir süreçtir ve ‘tasarımcı’ kimliği,

bugün kullandığımız anlamından farklı bir anlama sahiptir (Bentley, 1999).

Geleneksel metotlardan çok daha fazla tasarım ürünü üretebilmesi ve pek çok

parametreyi aynı anda kullanabilmesi, bu yaklaşımların farklı bir tasarımcı kimliğine

sahip olmasını sağlar.

‘Bilgisayarlar onlara tarif edilen işleri yaparlar. Bizler bilgisayarlarla programlar

aracılığıyla iletişim kurarız. Peki, bilgisayara, bizim tam olarak anlamadığımız bir

işlemi, sonunda ne üretileceğini bilmeksizin, kullanmasını tariflersek sonuç ne olur?

Bilgisayardan, tasarımları geliştirmesini istersek ne olur?’ diye soruyor Bentley

(Bentley, 1999). Evrimsel tasarım yaklaşımlarında bilgisayar, insan benzeri özellikler

kazanır, tasarımları geliştirir ve tasarım sürecine dahil olur. Bu süreç, bilgisayar

destekli tasarım olmaktan çıkıp hesaplamalı tasarım olmaya başlar.

Evrimsel tasarım yaklaşımlarının aşağıdan yukarı bir süreç içermeleri, tasarımın her aşamasında parametrelerin değiştirilebilmesine olanak sağlar. Süreç ve sonuç ilişkisinin önemli olduğu bu sistemde, herhangi bir değişiklik sonuca yansır.

Yukarıda da belirtildiği gibi, ilişkiler ve sürecin önemli olduğu bu yaklaşımın en önemli özelliklerinden biri de uyarlanabilir, değiştirilebilir ve geliştirilebilir olmasıdır. Rosenman, ağ yapıdaki bu sistemde, sınırların muğlaklaştığını, iç-dış, form-çevre arasında kesin ayrımlar olmadığını vurgulamaktadır (Rosenman, 2005). Dijital ve hesaplamalı teknolojilerin gelişmesi ile mimari tasarım için pek çok farklı yaklaşım ve tasarım ortamı oluşmuştur. Tasarım alanında, evrim süreçleri araçsallaştırılarak tasarım sürecinde kullanılabilecek modeller oluşturulmuştur. Evrimsel tasarım yaklaşımları, sonuç ürün odaklı olan tasarım süreçlerinin aksine çözümler kümesi oluşturan bir süreçtir. Bu özellik önceden tanımlı, sonuca yönelik bir süreç için olumlu sonuçlar vermezken, çözüm kümesi arayışlarında verimli sonuçlar üretmektedir. Sistemin aşağıdan yukarı yapısı, sürece her zaman müdahale edilebilmesini sağlamaktadır ki bu da tasarımcının sürece dahil olabilmesi yönünde olumlu bir özelliktir. Kendi teknolojilerini ve üretim ortamlarını oluşturan ve farklı tasarım önerileri ve süreçleri üreten yengilikçi tasarım yaklaşımları mimari tasarım ve süreçleri için ilham verici yaklaşımlardır.