Mimarlıkta Voksel Devrimi ve Hesaplamalı Tasarım

Güney Kore'deki Yeosu Expo kapsamında 2012 yılında sergilenen Hyundai Motor Group Pavilion, ziyaretçilere hareketli beyaz duvarlardan oluşan Hyper-Matrix enstalasyonunu sunmuştu. Medya sanatı grubu Jonpasang tarafından tasarlanan bu kinetik enstalasyon, bireysel olarak bilgisayarla kontrol edilen aktüatörlere bağlı binlerce 320 milimetrelik köpük küpten oluşuyordu. Küplerin dışa ve içe doğru hareket etmesiyle düz yüzeyler dalgalı peyzajlara, desenlere ve görüntülere dönüşerek fiziksel derinliğe sahip bir piksel alanı yaratmıştı. Bu deneyim, iki boyutlu ızgaradaki piksellerin üç boyutlu uzayda voksellere (volümetrik piksel) dönüşümünün somut bir örneğiydi.

MIT'deki Center for Bits and Atoms araştırmacıları, voksel potansiyelini daha da ileri taşıyor. Miana Smith ve Neil Gershenfeld liderliğindeki bir ekip, robotik yapı inşası için hafif kafes yapılı voksel birimleri geliştirdi. Birbirine kenetlenen bu birimler mekanik olarak kendi kendine hizalanarak küçük Modular Inchworm Lattice Assembler robotlarının (MILAbots) yapı üzerinde ilerlemesini, parçaları konumlandırmasına ve snap-fit bağlantılarını devreye sokmasını sağlıyor. Bu yaklaşım, büyük yapıların inşası için geleneksel olarak kamyonlara, vinçlere, iskelelere ve büyük şantiye mobilizasyonuna duyulan ihtiyacı sorgulatıyor.

Araştırmalar, bu yöntemin çevresel etkilerine de dikkat çekiyor. MIT'nin yürüttüğü çalışmalar, plastik, kontrplak ve çelik voksel sistemlerini geleneksel sistemlerle karşılaştırarak bazı senaryolarda yüzde 82'ye varan gömülü karbon azaltımları öngörüyor. Ancak sonuçlar, vokselizasyonun tek başına kendiliğinden sürdürülebilir olmadığını, malzeme seçiminin kritik önem taşıdığını da ortaya koyuyor. Sürdürülebilirlik, fiziksel olarak programlanabilir mimariye geçişin potansiyel bir sonucu olarak değerlendiriliyor.

Standartlaştırılmış parçalarla inşa etme geleneği kesme taş, tuğla, beton blok ve prefabrike bileşenlerle tarih boyunca var olmuştur. Voksel ise bu geleneğin en son tezahürü olarak karşımıza çıkıyor. Jianing Luo, Boyuan Yu, Yangzhi Li, Yi Shi ve Adam Fingrut tarafından geliştirilen Voksel tabanlı Modüler Mimari Tasarım Stratejisi (VMADS) araştırması, Tetris benzeri üç boyutlu voksel ızgarasına göre organize edilmiş yeniden kullanılabilir ahşap H şeklindeki blokları inceliyor. Geleneksel modüler inşaat ile VMADS arasındaki kritik fark biçim, malzeme veya yapım yöntemi değil; adreslenebilirlik yani her bir bileşenin bir bilgisayar tarafından bağımsız olarak erişilebilir ve kontrol edilebilir olmasıdır.

Karlsruhe Institute of Technology araştırmacıları, düzensiz geri kazanılmış ahşapları büyük yapısal bileşenlere dönüştürmek için uyarlanabilir bir robotik süreç geliştirdi. Benzer şekilde, kireçtaşı ocağı atıkları üzerine yapılan bir deneyde, düzensiz taş parçaları taranarak kuru istiflenmiş strüktürler elde edildi. Öte yandan, vokselizasyon son derece standartlaştırılmış bileşenlerle son derece özelleştirilmiş mimariler üretmek için de kullanılabiliyor. Küplerin ekrandaki pikseller gibi farklı konumlarda yer alması sınırsız konfigürasyon yaratılmasına olanak tanıyor.

Günümüzde bu deneylerin çoğu mobilya, bileşen ve küçük prototip yapı ölçeğinde kalıyor. Yangına dayanıklılık, dayanıklılık, yanal yükler, yapı kabukları, servisler ve yönetmelikler gibi büyük ölçekli inşaata dair çözülmemiş sorular araştırmacıların önünde duruyor. Mimarlar ve bilgisayar bilimcilerinin her ikisinin de "mimarlık" terimini kullanması, fiziksel bileşenlerin hesaplamalı olarak adreslenebilir hale gelmesiyle birlikte yeni bir kesişim noktası sunuyor. Mimarlar yalnızca fiziksel yapıları değil, aynı zamanda bunları yöneten bilgi kurallarını da tasarlamaya başlayabilir.