На канале давно не появлялись новые материалы. Я сейчас готовлю диссертационное предложение. Это документ, который должен прояснить следующее. Описать более подробно нежели чем в предложение по области исследования, которое дается при поступлении на PhD область исследования. Дать подробности и план будущих экспериментов, которые нужно чтобы проверить предлагаемые гипотезы. И показать результаты предварительных исследований и экспериментов. Это довольно интенсивная часть работы, и я не нахожу пока сил переключаться на ведение канала. Поэтому в ближайшее время материалы будут появляться спорадически.

А вместо извинения посмотрите таймлапс нашей лаборатории. Так Давиде Шауман, директор лаборатории, замышлял её как адаптивное пространство, о вся мебель на ней мобильна, и может меняться в соответствие активностям. Это, кстати, часть теории, которая разрабатывается в лаборатории: связь пространства, людей и активностей, образующих зависимые события, которые в свою очередь создают ситуации, провоцирующие адаптацию.

Примерка фешн образов, очевидная и любимая тема для многих молодых стартаперов, когда-то у меня ученики в ИТМО придумывали сервис на эту тему. А вот тут можно попробовать забавную реализацию алгоритма примерки Kolors Virtual Try-On на Huggingface. Кидайте свои пробы в комментарии к посту.

Давно не виделись. Было много причин, и одна из главных — работа над докторской диссертацией оказалась куда интенсивнее, чем я ожидал (кто бы мог подумать).

В своём исследовании я разбираюсь, как можно оптимизировать эффективность и адаптировать использование пространства с помощью обучения с подкреплением. Моя тема находится на пересечении архитектурных исследований, операционных исследований (aka operations research) и искусственного интеллекта. Главная идея — учитывать взаимосвязи между пространством, людьми и процессами.

Это требует глубокого погружения в новые для меня области: теории адаптации зданий, моделирование распределения ограниченных ресурсов и серьёзную прокачку Python-навыков для создания вычислительной системы на базе обучения с подкреплением.

Почему это важно?
Многие здания испытывают постоянное давление меняющегося спроса на сервисы и внешних условий, например в здравоохранение и образование. Это приводит к неэффективному использованию пространства: страдает качество сервиса, падает бизнес-отдача, ухудшается самочувствие пользователей и персонала.

Всё осложняется тем, что процессы в зданиях связаны с пространством, ресурсами и людьми, у которых свои потребности. Пространственные и временные взаимосвязи создают эффекты, которые тяжело предсказать, особенно если речь идёт о составлении расписаний или балансировке множества метрик эффективности (пространственных, социальных и операционных). А если пространство ещё и многофункциональное или адаптивное — задачка становится совсем нетривиальной.

И вот тут появляется обучение с подкреплением (reinforcement learning) — подход, на котором построены многие ИИ: вычислительный агент через пробы и ошибки ищет наилучшие решения.

Это и есть суть моего исследования. Оно занимает почти всё моё время.
Но я хочу снова быть на связи и потому перенастрою канал: будем говорить больше про адаптацию и оптимизацию пространства, моделирование сложных сред и ИИ через призму обучения с подкреплением.

Если есть темы, которые хочется обсудить — пишите! Буду рад на них среагировать 🔥

Что нужно знать об адаптивности, устойчивости, изменениях и гибкости в архитектуре

Здания это не фиксированные объекты, а открытые системы, способные меняться. Это особенно важно в условиях климатических, технологических и социальных сдвигов, которые формируют новые сценарии использования пространств.

В профессиональной и академической литературе сформировался набор из четырёх взаимосвязанных понятий, описывающих, как здание взаимодействует с временем, неопределённостью и нагрузками.

Вот эти понятия:

1. Адаптивность (adaptability) — способность здания приспосабливаться к меняющимся требованиям: новым функциям, масштабам или техническим условиям. Это понятие объединяет разные формы архитектурного вмешательства и направлено на сохранение ценности здания во времени.

2. Устойчивость (resilience) — способность здания выдерживать экстремальные или нарушающие события (например, стихийные бедствия, энергетические кризисы) и продолжать функционировать. Устойчивость выражается в архитектуре через надёжность, избыточность, скорость восстановления и способность к обучению.

3. Изменения (changes) — это изменения в использовании здания, возникающие в процессе его жизни: рост плотности, новые пользовательские сценарии, нормативные сдвиги, эксплуатационные сбои. Именно такие изменения часто требуют адаптации или обновления.

4. Гибкость (flexibility) — способность к быстрым и многократным изменениям пространства без капитального вмешательства. Это локальные трансформации, происходящие на уровне мебели, перегородок или инженерной «начинки», которые позволяют зданию оставаться функциональным в условиях повседневных перемен.

Эти понятия не конкурируют друг с другом, а работают вместе характеризуя разные аспекты архитектурной реакции на изменение контекста.

⏭️ В следующих постах я рассмотрю каждый термин подробнее.

Адаптивность (adaptability) — это способность здания эффективно приспосабливаться к меняющимся требованиям своего контекста, тем самым сохраняя свою ценность в течение жизненного цикла.

Этимология слова adapt восходит к латинскому слову aptus начала XIV века, означающему «подходящий, приспособленный», и далее — к adaptare, что означает «соединять, приспосабливать». Через старофранцузскую форму adapter слово пришло в английский язык около 1610 года в значении «подгонять что-либо под определённую цель».

По определению Джеймса Дугласа, автора книги “Адаптация здания” , адаптация может принимать три основные формы:
1. Изменение функции (например, из склада в жильё);
2. Изменение размера (пристройка, частичный демонтаж);
3. Изменение характеристик (например, повышение энергоэффективности или капитальный ремонт).

Таким образом адаптация — это любое вмешательство, направленное на регулировку, повторное использование или обновление здания для новых условий.

Адаптивность в разных источниках может означать разные вещи:

Доступность (accessibility) — при описании создания доступных пространств для всех соответствующих стадий жизни и различных особых физических условий.

Открытая планировка (open plan) — отсылая к стратегиям универсальной планировки или открытого офиса, позволяющая компаниям делить пространство в зависимости от ее потребностей.

Ответная реакция здания (building responsiveness) — описывая интерактивные здания, изменяющиеся в реальном времени благодаря кинетическим системам в ответ на изменения окружающей среды посредством.

Здания, основанные на производительности (performance-based buildings) — для описания аспектов производительности здания, связанных с функциональностью и поддержанием подходящего назначения с течением времени, касающихся вопросов планирования, программы и людей.

Исследователи подчёркивают, что способность к адаптации является обобщающим свойством — она может включать как быстрые вмешательства, так и долгосрочные трансформации. В этом смысле адаптивность — зонтичное понятие, охватывающее широкий спектр стратегий.

Адаптивность — это не конкретная техника, а принцип, согласно которому здание проектируется или модернизируется с учётом его возможной эволюции. Она охватывает разные масштабы вмешательств — от небольших изменений в инженерных системах до полной реконверсии. Ключевой целью адаптивности является сохранение или наращивание ценности во времени. Это особенно важно для зданий с длительным сроком службы (больницы, университеты, музеи).

Прямо сейчас в Технионе идёт конференция Urban Environmental Intelligence 2.0. На неё можно зарегистрироваться и присоединиться онлайн https://lnkd.in/eDY9yBaH

Устойчивость (Resilience)

Очередное понятие тесно связанное с адаптивностью это Resilience. Resilience в архитектуре — это способность зданий переживать и адаптироваться к экстремальным или нарушающим событиям, таким как стихийные бедствия, климатические изменения или технологические сбои.

В архитектуре устойчивость (resilience) — это не только прочность конструкции, но и способность здания адаптироваться к непредвиденным условиям и продолжать функционировать. Не путать с sustainability, которая в русскоязычной традиции также переводится как устойчивость, но уже в контексте минимизации воздействия здания на окружающую среду. Устойчивость, в смысле resilience, тесно связана с адаптивностью, но фокусируется прежде всего на непредсказуемых, стрессовых воздействиях.

Пять принципов resilient-систем

Ниже — пять ключевых характеристик устойчивой системы и то, как они связаны с адаптивным проектированием. Эти принципы не только повышают устойчивость зданий, но и закладывают структурную основу для будущей адаптации — именно там, где архитектура работает не на момент, а на десятилетия.

1. Надёжность (Robustness)
Способность конструкции выдерживать внешние воздействия без разрушения или потери функций.
▻ Надёжная структура позволяет зданию переключаться между различными сценариями использования и нагрузки.
Примеры: усиление фундамента, жёсткий каркас, прочные перекрытия.

2. Оперативность (Rapidity)
Способность быстро реагировать на потребности или восстанавливаться после сбоя благодаря возможности перестроиться и стабилизироваться в новом режиме.
▻ Адаптивная архитектура ускоряет такие переходы.
Примеры: достаточная высота этажей (clear story height), позволяющая быстро менять функциональное назначение помещений.

3. Избыточность (Redundancy)
Наличие резервных мощностей или альтернативных путей функционирования в случае кризиса.
▻ Избыточность даёт системе гибкость при изменении условий и делает здания более адаптируемыми.
Примеры: резервные генераторы, фальшполы для прокладки новых сетей, использование возобновляемых источников энергии.

4. "Отражательность" (Reflectiveness)
Способность здания эволюционировать, подстраиваясь к изменениям среды и потребностей — не разово, а постоянно.
▻ Адаптивность в этом контексте — это не финальное решение, а механизм постоянной настройки.
Примеры: адаптивные фасады и оболочки, которые реагируют на климат (солнечные панели, жалюзи, дышащие материалы).

5. Пассивная выживаемость (Passive survivability)
Способность здания поддерживать минимально комфортные условия без внешних ресурсов — например, при отключении энергии.
▻ Пассивные меры улучшают климатическую адаптацию и устойчивость.
Примеры: зелёные крыши, двойное остекление, пассивное охлаждение, правильная ориентация, автономные системы на солнечной энергии.

DfD — Design for Disassembly (and deconstruction) (1/3)

Одной из любопытных стратегий устойчивой и адаптивной архитектуры является подход DfD — проектирование с учётом будущего демонтажа, разборки и повторного использования компонентов.

В рамках циркулярной экономики (circular economy) понятия разборка и деконструкция взаимодополняют друг друга очерчивая одну идею: здание должно быть спроектировано так, чтобы его части можно было безопасно извлечь, заменить и переиспользовать, а не сносить целиком.

DfD предлагает учитывать конец жизни здания уже на этапе проектирования и планирует то, что с ней будет после демонтажа. Это связывает этот подход с концепцией Shearing layers, о которой я уже тут рассказывал. DfD максимизирует повторное использование. Компоненты (от облицовки до инженерных систем) могут быть возвращены в цикл без разрушения или значительных потерь. Это также снижает экологический след, так как возможность повторной сборки означает меньше строительных отходов, меньше затрат энергии и сырья.

DfD и DfA (2/3)

DfD — это не просто про «разобрать здание», а про проектирование, которое признаёт непостоянство. Это стратегия архитектуры, ориентированной на смену эпох, арендаторов, технологий. И по замыслу архитектура созданная на этих прицепах должна быть способна не только адаптироваться и сопротивляться сбоям, но и спокойно разбираться и пересобираться во что-то новое.

DfD напрямую связано с концепцией DfA (Design for Adaptability). Исследователи отмечают, что DfD и DfA работают в паре. DfA позволяет зданию адаптироваться к изменениям: например, заменять перегородки или менять функциональные блоки. DfD делает эту замену технически возможной и дешёвой: снижает количество пересекающихся соединений, делает компоненты съёмными, независимыми друг от друга.