Kendini organize etme/örgütlenme davranışı; açık, etkileşimli bir sistemin, herhangi bir dış sistemin müdahalesi olmaksızın düzene kavuşması olarak adlandırılır. Doğada sürülerin en iyiye ulaşmasında, bireylerin topluluk için en iyiyi bulması sonucu olarak karşılaşılan bu yaklaşım, bireyin kendi evrimi ve değişimi içerisinde, bütünün organize olması ve birbirleriyle/çevreleriyle etkileşim içerisinde olan birey/öğelerin sistemin en iyileşmesi için ortaya çıkardıkları davranışların bütünü olarak tanımlanabilir (Şekil 2.22).
Ekosistemde var olan ve aşağıdan yukarıya gelişen bu organize olma anlayışı, sistem içerisindeki bireylere ait basit kuralların, bütünsel bir karmaşıklık ve denge durumuna ulaşması ile son bulur. Karıncaların temel yemek bulma, koruma gibi davranışları hiçbir karınca tarafından bilinmemesine rağmen sürü halindeki karıncalarda bu tip problemlere çözüm üretme davranışı görülmektedir.
Şekil 2.22. Birey – popülasyon davranış ilişkisi.
Özörgütlü sistem davranışı kimya ve fizikte kendi kendine toplanma davranışı olarakta adlandırılmaktadır. Nano-teknolojinin temelini oluşturan bu yaklaşım,
27
sistemin parçalarının bütüne entegrasyonu için çekme-itme kuvvetlerinin etkileşimi için moleküler düzeydeki organizasyonu ele alır. Örgütlenme davranışında sürü zekasını örnek alan bir yaklaşım bilgisayar ağlarında da görülmektedir, özellikle “peer to peer” (eşe-eş bağlantı) algoritmalarının hepsi sürü optimizasyonu yöntemini kullanmaktadır. Sürü zekâsı, özerk yapıdaki basit bireyler grubunun kolektif bir zekâ geliştirmesidir (Bonabeau, Theraulaz, 2000). Sistemi oluşturan 2 temel davranış modeli bulunmaktadır:
• Stimerji: Sürüyü oluşturan bireylerin birbiri ile iletişim kurmaları ve etkileşimleri. Doğada bu süreç feromonlar(karıncalar ve termitler) ve belirli fiziksel hareketlerin (arılar) varlığı ile sağlanır. Sürüdeki her birey bilgiyi diğer bireylere aktararak bir bilgi birikimi oluştururur.
• Kendi kendini organize etme; bireylerin kendilerini düzenleme ve etkileşim sonrası “öğrenme” ve “örgütlenme” davranışı. Öğrenim süreci stimerjinin varlığı ile bireylerin diğerlerinin bilgisini edinmesi ile sağlanır. Örgütlenme davranışı ise sürünün içerisindeki öğrenme ve etkileşim süreçlerine paralel ilerleyen bir organize olma durumudur. Örgütlenme düzeyi sürünün içerisindeki bilgi birikimine ve iletişim becerisine bağlıdır.
Tasarım, belirlenen amaç doğrultusunda, kısıtlar ve sabitlerin sınırları dahilinde yapılan keşifsel bir aramadır (Archer, 1969). Tasarımcı tarafından gerçekleştirilen bu aramada, sürecin kendisinde doğadakine benzer adaptasyonlar ve deneyimsel örgütlenmeler gözlemlenmektedir. Özellikle yapay zeka ve etmen tabanlı sistemlerin kullanımı ile tasarımcının bu keşfindeki organizasyon yapısı, başlangıçta eklenen bazı kurallar/sınırlamalar/kıstaslar ile oluşturulabilir. Sistem kendi içindeki birey yada parçaların bilgisini sistemin kendisine adapte eder, bilginin devinimi için kullanır ve kararlı bir noktaya ulaşmaya çalışır. Alttan yukarı tasarım anlayışındaki bu süreç beliren/ortaya çıkan (emergence) bir durum olarak nitelendirilir (Maher, Kim, 2006).
Maher’e göre bu tasarım bilgisi kendini organize eden bir veritabanı gibi işleyerek tasarıma destekçi bir araç olarak kullanılabilir (Maher, Kim, 2006). Maher’in modelindeki yaklaşım, sürü davranışının temel konseptlerinden yola çıkarak, kendini organize eden bir tasarım ortamı yaratmak yönündedir. Basit davranışların tanımları basit kuralların sentezi ve evrimi ile gerçekleşir ve daha karmaşık
28
davranışların tanımları basit davranışlar ile yapılabilir (Mataric, 1995). Tasarımcının değişikliklerini adapte olma süreci, alttan başlayan kontrol ile tanımlanmış karmaşık davranışlar ile gerçekleştirilir, böylece basit etmenlerin oluşturduğu iç organizasyon genel sistemin temelini oluşturur (Maher, Kim, 2006). PTW Arhitects ve Arup’un ortak yürüttüğü Çin Uluslararası Yüzme Merkezi yarışmasında ödül kazanan tasarım, sabun köpüğünden esinlenen kabuk tasarımı ile göze çarpmaktadır. Cephe bölümlenmeleri, sabun köpüklerinin kendi içlerinde organize olarak formu oluşturması yaklaşımından yola çıkarak (birleşme, ayrışma, yok olma), otonom olarak modüllerin ortaya çıkmasından oluşmuştur.. Sabun köpüğündeki minimum yüzey alanı ile maksimum hacmi oluşturma yönelimi, “Water Cube” projesinin ana temasını oluşturmaktadır (Şekil 2.23). William Thomson tarafından 1887 yılında öne sürülen teoride eş hacimli düzgün sekizyüzlülerin (truncated octahedron), bir hacmi minimum yüzey alanlı çokgenlerle doldurmak için kullanılabilecek en iyi form olduğu öne sürülmüştür. Ancak Weaire- Phelan strüktürü olarak 1993’te literatüre geçen ve düzgün olmayan 14 yüzlü ve düzgün olmayan 16 yüzlü ile oluşturulan sistemin, düzgün sekizyüzlü ile oluşturulan formdan daha az alan kapladığını kanıtlayan teorem, çokgenlerin üretim açısından kolaylığı sebebiyle “Water Cube” projesinde strüktür geliştirme yaklaşımı olarak seçilmiştir (Kusner, Sullivan, 1996).
Şekil 2.23. Solda, sabun köpüğü form oluşumu; ortada düzgün sekizgen formu; sağda Weaire – Phelan strüktürü (Weaire, Cox, 2005).
29
ARUP tarafından geliştirilen CAD scripti ile cephede görülen her bir bölümlenme bir etmen olarak kullanılmış ve her strüktürün kendi içerisinde minimum kütleyi oluşturacak bölümlenmeyi oluşturması sağlanmıştır (Şekil 2.24). Program Bentley Microstation’da yazılmış ve üretken sistemin oluşumu ile Cephe modülleri ve taşıyıcılar oluşturulan ilk durumdan sonra, sistemin simülasyonu gerçekleştirilerek en optimize durum araştırılmıştır. 22.000 kirişten ve 12.000 bağlantı noktasından oluşan çelik küp, bu optimizasyon yöntemi sayesinde, %40 hafifletilmiştir.
Şekil 2.24. Üstte, Water Cube projesinin perspektifi; altta, cephe modüllerinin oluşumu (www.aia.org/SiteObjects/files/arup.pdf, 2008).
KCAP’nin Hollanda’nın Groningen şehrindeki bisiklet park alanı (Groningen Stadsbalkon) için gerçekleştirdiği öneri, öz-örgütlü sistemleri kullanarak geniş bir çatı örtüsünü ve bunu taşıyan kolonların yerleşiminden oluşmaktadır (Scheurer, 2005b). KCAP tasarıma başlarken karşılaştığı karmaşık durum, yüzü aşkın kolonun yerleşimini ve bisiklet park alanındaki parkurların yerleşimine göre iyileştirilmiş çözümü bulunmasını içermektedir.
30
Tasarım ekibi genel tasarım kriterlerini aşağıdaki gibi oluşturmuştur (Scheurer, 2005):
Hiçbir kolon dolaşım ve sirkülasyon alanlarını işgal etmeyecektir.
Her kolonun taşıma kapasitesi bağlı bulunduğu döşeme parçasının ağırlığı ve üzerindeki rekreasyon alanındaki yükten fazla olmamalıdır.
Kolonlar arası açıklıklar döşemelerin taşıma kapasitelerinin üzerinde olmamalıdır.
Alanın merkezinde bulunan kolon ve döşemeler cam bir örtüyü taşıyacağı için maksimum açıklıktan fazla aralığa sahip olmamalıdır.
Kullanılan kolon miktarı minimize/optimize edilmeli ve maliyet azaltılmalıdır.
Bu noktada tek bir kolonun tasarımı bütün kolonların durumlarını etkileyeceğinden ortaya çok sayıda ihtimal çıkmakta ve her ihtimalin teker teker değerlendirilmesi gerekmektedir. Bu tür problemler NP-hard problemler olarak nitelendirilmekte ve karmaşık bir problemin basit alt problemlere dönüştürüleme nedenine dayanmaktadır; birçok alt alternatif, olasılık barındırmaktadır. KCAP’ın kendini organize eden sistem yaklaşımını seçmesindeki sebep, her bir kolonun davranışının bütün sistemin yapısını değiştirmesi gerekliliğidir (Scheurer, 2005). Oluşturulan dinamik sistemde her bir bireyin (taşıyıcı kolon ve döşemeler) mevcut çevreleri ile ilişkileri sağlanmış, tasarlanacak yapının dolaşım şemaları bireyler için birer sınır olarak tanımlanmıştır (Şekil 2.25). Ayrıca kolonların optimum ara mesafeleri ve sınır noktalarındaki optimum kolon uzaklıkları mühendislik firması ARUP tarafından tayin edilmiştir.
31
Sistem içindeki her bir organizma/birey, kolon ve döşeme olarak tanımlanmaktadır, hem çevresi hem de diğer bireylerle ilişkilidir; kendi içerisindeki temel taşıma problemini çözerken diğer türlerle haberleşme ve etkileşim halindedir (stimerji). Sistemde oluşan etmenler aşağıdaki belirli davranışları sergilemektedir:
• Yatay düzlem içerisindeki herhangi bir noktaya hareket etme ve duzlem içerisinde döşeme ve taşıyıcı tanımlama
• Yatay sirkülasyon alanları ve rampa-merdiven gibi düşey sirkülasyon alanlarından uzaklaşma
• Komşu etmenleri optimum uzaklıkta tutma ve bunun için belirlenen min- max büyüklüğü koruma
Ayıca etmenler komşuluk ilişkilerinden doğan etkileşimde büyüme, küçülme, ayrışma ve yok olma davranışları gösterirler. Belirlenen maksimum boyutlarına ulaşan etmenler bölünme davranışı gösterirken, çevre kolonların etkileşim alanı sınırlarından doğan itim etmenlerin küçülmelerine yada yok olmalarına sebep olabilir. Bunlara ek olarak etmenler çevre kolonlarla etkileşime geçene yada maksimum boyutlarına ulaşana kadar büyümeye devam ederler. Bu etkileşim sürecinde etmenlerin amacı kendi optimizasyonlarını sağlamaktır (Şekil 2.26).
Şekil 2.26. Etmenlerin özörgütlü yapısı (Scheurer, 2005b).
Bu temel kuralların ardından, algoritması oluşturulan sistem Java dilinde kodlanmıştır. Her etmenin kendi organizasyonu ve dolaylı çevre etkileşimi, kolonların belirlenen minimum ve maksimumlardaki iletişimleri ve değişimleri ile simüle edildiğinde; sistem kendini organize eder ve karmaşıklıktan düzene doğru akan bir denge durumuna ulaşır (Scheurer, 2005a). Her etmen ulaştığı denge noktasında, dış çevrede herhangi bir değişiklik olmadığı sürece, sabit kalmaya
32
çalışacaktır. Bu noktada, yaya ve taşıt akslarının değiştirilmesi, taşıyıcı boyutsal kısıtlamaları, galeri boşluklarının yeri ve boyutları, gibi değişikliker sistemin yeniden organize olmasına sebep olacak ve sistem yeniden kendini organize etmeye çalışacaktır (Şekil 2.27).
Her ne kadar sistemin kararlılık noktası tek gibi görünse de, başlangıçta sistemin örgütlenme düzeyi karmaşıklıktan uzak olduğundan dolayı, rastsal olarak konumlanma ve ilk etkileşim sürecindeki ufak farklılıklar, ortaya çıkan sonucun birbirinden farklı olmasına sebep olmaktadır. Bundan dolayı başlangıç durumunun aynılığına karşın, algoritmanın yeniden çalıştırılmasında farklı sonuçlar ortaya çıkabilir (Scheurer, 2005b). Tasarımcının, sistemin her yeniden çalışmasında, belirlediği kriterler doğrultusunda oluşan yeni alternatifler ile karşılaşması olasıdır. Ayrıca sistemin gelişme evresinde parametrelerin değiştirilmesi, çevresel faktörlerde yapılacak değişiklikler, var olan sistemin örgütlenme-karmaşıklık seviyesini değiştirecek ve ortaya çıkacak sonucun rastsal olarak başlatılan ilk durumdan çok organize olmuş hali ile yeniden örgütlenmesine sebep olacaktır. Bo noktada oluşan ara ürünler üzerinden devam etme olanağı, simülasyonun belirli noktalarındaki müdahaleler ile tasarımcıya sunulmuş olmaktadır.
33