Robot ja tema arhitekt
Müürileht, 14.04.2013
Veronika Valk
Kes? Süstemaatiline prototüüpija
Eesti Kunstiakadeemia arhitektuuriteaduskonna külalislektorite sarjas on astumas 2. mail üles Pariisis elav ja laiahaardeliselt üle Euroopa tegutsev prantsuse arhitekt Thibault Schwartz 1. Teda huvitab arhitektuuri suhe generatiivsete algoritmide ja automatiseeritud tootmisprotsessidega. Tihedas koostöös bürooga EZCT Architecture & Design Research 2 arendab Schwartz mitmeid riist- ja tarkvaralahendusi robotite abi kasutavatele ehitus- ja disainivõimalustele. Näiteks nn HAL-liides 3 ABB-robotite programmeerimiseks Grasshopperi 4,5 baasil on üks selliseid lahendusi, kus Schwartz on pööranud suurt tähelepanu tööstusliku tootmise strateegiate rakendamisele arhitektuuris. Schwartzi köidab süstemaatiline prototüüpimine, et ehitada valmis ja katsetada digitaalseid ruumilisi eksperimente. Hinnatud õppejõuna on ta õpetanud arhitektuuritudengitele robootikat nii Viini Tehnikaülikoolis (TU Wien) Austrias, UCLi (University College London) Bartletti koolis Suurbritannias, Berlage’i Instituudis (täna TU Delfti koosseisus) Hollandis ja Paris-Malaquais’s ning ENSCI koolides Prantsusmaal. Schwartz usub meeskonnatöösse ja hindab kõrgelt ülikoolide panust valdkonna arengus, kuid samas teab ta nii mõndagi ka ülikoolide omavahelisest tigedast võimuvõitlusest ja karmist konkurentsist…
Kuidas? Tee ise
Meie vestlus Schwartziga toimub pühapäeva pealelõunal, mil nad koos Philippe Moreliga parasjagu UCLi Bartletti arhitektuurikoolis algava töötoa 6 jaoks ettevalmistusi teevad. Arhitektid töötavad ju 24 tundi ööpäevas ja 7 päeva nädalas, nii et imestada pole siin midagi. „Tudengid avaldasid soovi töötada robotitega, kuid alustuseks palusime üliõpilastel endil seadmed valmis ehitada. Sealt edasi uurime koos nendega, mida selliste seadmetega teha saab. Metoodika avab õpilastele uusi viise, kuidas robootikat olemuslikult arhitektuuris rakendada: kuidas arendada antud inseneritehnika suunda nii, et arhitekt ei kasutaks olemasolevaid roboteid vaid dekoratiivsete lahenduste tootmiseks „illustratiivsetel” eesmärkidel, vaid on tuttav robootika köögipoolega ja oskab programmeerida masinaid nii, et see aitab kaasa arhitektuursete ideede arendamisele ja eksperimentaalsete ruumiliste objektide valmisehitamisele,” selgitab Schwartz. Teda hirmutab natuke see, kuidas robootika on muutunud arhitektuurikoolides niivõrd popiks, et seda võetakse iseenesestmõistetavalt ja enam ei seatagi nii väga küsimuse alla seda, milline on robootika mõju projekteerimisele, arhitektuurimõttele, arhitekti kontseptuaalsele tööle.
Automatiseeritud vahuvõlv. Üks-ühele robotiseeritud vahuplaadi koorik-konstruktsioon, mis koosneb 204 elemendist, igal neist 5 külge erinevalt painutatud. Varjualuse mõõdud on 2.4 x 1.6 x 2.8 meetrit. Kokku 3200 komponendi geomeetria ja ehitusroboti programmeerimine tehti Grasshopperi ja HAL tarkvaralahenduste abil. Foto ja mudelid: Thibault Schwartz
Kellega? Koolkonnad
Sama on rõhutanud ka näiteks Peter Testa ja Devyn Weiser Lõuna-California SCI-Arci arhitektuuriinstituudist 7, aga ka Fabio Gramazio (Gramazio & Kohler) Eidgenössische Technische Hochschule ehk ETH Zürichi arhitektuuriteaduskonnast, kes eelmisel kevadel Eesti Kunstiakadeemia arhitektuuriteaduskonnas loengut pidas8. Kuidas erineb Schwartzi vaatenurk näiteks SCI-Arci või ETH, Testa või Gramazio suundadest? „Juba eelarve mõttes on meie võimalused väga erinevad, kui võrrelda SCI-Arci või ETH-ga. Zürichis on robotipark oluliselt võimsam, ka robotid ise on palju suuremad. Nende robootikalabori maksumus ületab meie võimalusi viiekordselt, ka nende uurimisgrupp on oluliselt rohkearvulisem. Kuid sisulisest poolest rääkides pole „robot” meie jaoks kui valmis tööriist, mis on mõne konkreetse tulemuse saavutamiseks ette ära programmeeritud, vaid miski, millega mängida, miski, mida arendada. Tudengid peavad tundma nii katsetatava ehitusmaterjali omadusi kui mõtlema robootika tehnoloogilistele võimalustele, mida oma arhitektuurse idee elluviimiseks ise luua. Tudengi pakutav lahendus peab olema hõlpsalt transporditav, selles mõttes ülimalt optimeeritud ja ääretult tõhus ning maksma sealjuures ülivähe,” võtab Schwartz oma lähtekohad lühidalt kokku. Kiirprototüüpimise tehnikad seavad arhitektid täna vastamisi terve rea uute probleemidega, mida senine praktika ei tunne. Schwartz on alustamas järgmisel aastal doktoritööd kergkonstruktsioonide ja betooni valdkonnas, et senine töö kaante vahele saada, ja jätkab ka katsetusi juba suuremate masinatega ning paremates tingimustes. Millised on tuntumate arhitektuurikoolide erinevused õppekava osas? Kuidas hindab Schwartz robootikalaborite tekke mõju arhitektuuri tulevikule? „Seda on raske hinnata. Hetkel saab vaid eristada seda, kas pööratakse tähelepanu struktuurile ja konstruktsioonile või dekoratiivsele, graafilisele ja illustratiivsele,” lahkab Schwartz.
Mis? Käekiri
Sellised ehitusmaterjalid nagu kiudarmeeritud betoon 9 on meile tuntud küll juba 1970. aastatest, kuid pakuvad praegustele arvutustehnoloogia ja materjaliteaduse võimalustele uusi väljakutseid nende üha oskuslikumaks ja tõhusamaks kasutamiseks. Ka Achim Menges on rõhutanud [10], et ta püüab lahendada võimalikult palju probleeme nn passiivselt, näiteks materjalist ja selle omadustest ning keskkonnatingimustest lähtuvalt. „Ilmselt on kasulik mõelda siinkohal väljunditele, mis iseloomustavad üht või teist koolkonda. Näiteks kui SCI-Arc kasutab Maya liidest [11], mis baseerub animatsioonitarkvaral, ja nende väljundiks on visuaalselt kütkestavad animatsioonid robootika tulevikuvõimalustest, siis Menges, Tobias Schwinn jt uurivad oma spetsialistide tiimiga teatud kindlaid materjalide omadusi, kasutades koostöövõimalusi biotehnoloogide ja teiste inseneride või teadlastega, kellega Stuttgardis kõrvuti tegutsetakse. Seetõttu on ka meie väljund näiteks Mengesiga võrreldes teistsugune, kuigi uurimissuunad on põhimõtteliselt sarnased. Meie käekirja ja väljundeid määratleb programmeerimisega seotud külg: uurime robotist ja tema karakteristikutest lähtuvalt robotite programmeerimise võimalusi, seda alati mõne konkreetse ehitusmaterjali kontekstis, nii et sealt sünniks arhitektuuri uus kvaliteet,” võrdleb Schwartz. „Minu eesmärk on luua ehituskonstruktsioone, mitte dekoratiivseid viimistluspaneele kujundada. Oleme nii nagu Mengeski osalt materjalikesksed, kuid teistest printsiipidest lähtuvalt. Valitud materjal peab klappima roboti iseärasustega. Pühendume sellele, kuidas arendada robootikat nii, et komplekssete ehituskonstruktsioonide loomisel tekiksid uued võimalused.” Schwartz teab, et materjal võidab alati, vormigu teda inimene või robot.
Äsjalõppenud töötuba Bartletti arhitektuurikoolis Londonis, pildil üliõpilaste kavandatud ja ehitatud võlvjas sõrestikkonstruktsioon. Foto: Thibault Schwartz.
Edasi? Ärimudel
Näiteks ruumiliste sõrestikkonstruktsioonide robootikarakendused on olnud viimasel kümnendil tihedalt seotud arvutusliku mudeldamise plahvatusliku arenguga, kus arhitektuurile olemuslik geomeetriline mõtlemine on haaramas endasse üha enam ka agendil baseeruvat ja hübriidset, komposiidi- ja protsessipõhist lähenemist. Kas robotitootjad näevad Schwartzi töös potentsiaalset kasumit? Kas robotitööstus on tema tööst äriliselt huvitatud? „Tootjad on kahtlemata huvitatud programmeerimise poolest. Kui alustasin, siis oli mul kaks võimalust: kas tuua arhitektuur robootika juurde või viia robootika arhitektuuri juurde. Lahendused, mida kasutame, põhinevad arhitektide töövahenditel: need liituvad hästi arhitektide kasutatavate tarkvaralahendustega,” ütleb Schwartz ja esitleb samal ajal, kuidas oma mobiiltelefonist kõrvalruumis paiknevat robotit kalibreerida. Ehkki ruumilised arvutisimulatsioonid ja 3D-mudelid on täna nn parameetrilise projekteerimise nurgakiviks, siis robootika, mis pole seni arhitektuuris oluliselt esil olnud, avab nüüd uusi uksi. Schwartz toetub uute metoodikate loomisel Mathematica [12], RC5 [13] ja Grasshopperi lahendustele, et panna robotid tegema just seda, mida arhitekt soovib. Erinevalt roboti- ja ka nt keemiatööstusest ei kipu ehitusfirmad Schwartzi lahendustega kaasa tulema. „Nende puhul puudub paindlikkus, et viimase 50–60 aasta jooksul kujunenud ehitusvõtteid täielikult muuta. Nad küll näevad rakendusi, kuid uuendustega kaasnevad kulutused. Betooni koostises saavutatud edusammud nõuavad ka uusi seadmeid ja uutmoodi mõtlemist, kuidas selliseid ülivõimsaid materjale paremini kasutada, nii et kõik nende head uued omadused oleksid arvesse võetud,” arvab Schwartz. Huvitav, mida teeks Schwartz, kui tal oleks piiramatult ressursse, et oma ideid teostada? „Ehitaksin omale tehase,” tuleb kiire vastus, „mobiilse!” Selgub, et kolm aastat tagasi on Schwartz ühe sellise kokku- ja lahtipakitava robootikapõhise ehitusliini juba projekteerinud.
Mida? Raha eest seda ei saa…
Kõige enam on kogu loo juures vaja siiski arhitekti loovat mõtet – head ideed ruumi ja struktuuri kavandamiseks. Ja seda raha eest ei saa. „Minu eelis on see, et ma ei kuulu suurde teadusasutusse, kus peaksin ilmtingimata tsiteeritavaid artikleid kindlaks tähtajaks mõnes kvalifitseeritud teadusväljaandes avaldama, ega tööta ka robotitootja heaks, kel oleks vaja vastavalt ärihuvidele mõnd konkreetset rakendust. Olen vaba, et uurida seda, mis mind arhitektuuri puhul sügavuti huvitab,” on Schwartz õnnelik. „Puudub ka surve, mis kaasneb teatud reputatsiooniga, nii nagu see on näiteks Mengesil ja Stuttgardi koolil. Suuremad rahalised ressursid ei muudaks minu jaoks ses mõttes sisulise poole pealt eriti midagi, kuigi paremate võimaluste juures oleksid meie katsetuste mastaabid ilmselt suuremad. Küll aga huvitab mind see, kuidas luua niisuguseid robootikalahendusi, mis ei korda tänaseid manuaalseid ehituspraktika võtteid (andes robotile ülesandeid, mida täidab täna füüsiliselt inimene), vaid mis kasutavad robootika kogu potentsiaali. Mind köidab hüpotees, kuidas koopereeruda masinatega nii, et me ei asenda inimesi ehitusplatsil robotitega. Olemasolevat ehituspraktikat automatiseerides muudaksime tänase halva veel oluliselt hullemaks. Eesmärgiks pole seega mitte üha suurem automatiseerimine, vaid ehitusprotsesside kujundamine nii, et arhitekt on kõik (materjalid, komponendid, konstruktsioon, viimistlus jne) terviklikumalt läbi mõelnud,” teab Schwartz. Muidugi, sest vastasel juhul on arhitekt vaid nn legomeister, kelle ülesandeks on kataloogist valmiskomponente kokku kombineerida. Kuid võtkem või telliskivi: see on teatud mõõtudega seetõttu, et nii on aegade jooksul olnud inimesel mugav müüri laduda. Aga kui ladujaks on robot? Millised peaksid telliskivi mõõdud, müüriladumise metoodika ja võimalused sel juhul olema? Kas seesama robot toodab sealsamas ka tellise, mille ta müüri asetab? Arhitekt ei saa asendada tööstust, kuid ka tööstus ja tehnoloogia ei saa kõike arhitekti eest ära teha või tema eest ette ära otsustada. „Robot pole probleem, vaid ehitussektor. Robotid on olnud meie keskel juba viimased 40 aastat, kuid alati samas rollis. See-eest ehitusplats on koht, kus võiks robootikat tõesti uuenduslikult rakendama hakata. Näiteks autotootjad kasutavad roboteid ikka veel kui spetsialiseeritud masinaid, mis on loodud vaid ühe konkreetse ülesande täitmiseks etteantud tootmisliinil. Ehitusplats pakub aga võimaluse ühe ja sama roboti kasutamiseks paljude ülesannete täitmiseks erinevatel ajahetkedel ja protsessipõhiselt,” on Schwartz kindel.
1 – www.thibaultschwartz.com
2 – http://www.ezct.net/
3 – http://hal.thibaultschwartz.com/
4 – http://en.wikipedia.org/wiki/Grasshopper_3d
5 – http://hal.thibaultschwartz.com/
6 – http://www.bartlett.ucl.ac.uk/architecture/programmes/postgraduate/units-andshowcases/march-architectural-design/cluster5/2012-2013
7 – vt artiklit kultuurilehes Sirp, 09.11.2012
8 – vt artiklit kultuurilehes Sirp, 24.04.2012.
9 – ingl. „fiber reinforced high-performance concrete”
10 – vt artiklit kultuurilehes Sirp, 23.11.2012
11 – loojateks Brandon Kruysman ja Jonathan Proto, vt ka http://www.creativeapplications.net/tag/robotics/
12 – http://en.wikipedia.org/wiki/Mathematica
13 – http://en.wikipedia.org/wiki/RC5
