Enabling and Measuring Complexity in Evolving Designs using Generative Representations for Artificial Architecture

As the complexity of evolutionary design problems grow, so too must the quality of solutions scale to that complexity. In this research, we develop a genetic programming system with individuals encoded as tree-based generative representations to address scalability. This system is capable of multi-objective evaluation using a ranked sum scoring strategy. We examine Hornby's features and measures of modularity, reuse and hierarchy in evolutionary design problems. Experiments are carried out, using the system to generate three-dimensional forms, and analyses of feature characteristics such as modularity, reuse and hierarchy were performed. This work expands on that of Hornby's, by examining a new and more difficult problem domain. The results from these experiments show that individuals encoded with those three features performed best overall. It is also seen, that the measures of complexity conform to the results of Hornby. Moving forward with only this best performing encoding, the system was applied to the generation of three-dimensional external building architecture. One objective considered was passive solar performance, in which the system was challenged with generating forms that optimize exposure to the Sun. The results from these and other experiments satisfied the requirements. The system was shown to scale well to the architectural problems studied.

Design thinking and the precautionary principle : development of a theoretical model complementing preventive judgment for design for sustainability enriched through a study of architectural competitions adopting LEED

Cette thèse contribue à une théorie générale de la conception du projet. S’inscrivant dans une demande marquée par les enjeux du développement durable, l’objectif principal de cette recherche est la contribution d’un modèle théorique de la conception permettant de mieux situer l’utilisation des outils et des normes d’évaluation de la durabilité d’un projet. Les principes fondamentaux de ces instruments normatifs sont analysés selon quatre dimensions : ontologique, méthodologique, épistémologique et téléologique. Les indicateurs de certains effets contre-productifs reliés, en particulier, à la mise en compte de ces normes confirment la nécessité d’une théorie du jugement qualitatif. Notre hypothèse principale prend appui sur le cadre conceptuel offert par la notion de « principe de précaution » dont les premières formulations remontent du début des années 1970, et qui avaient précisément pour objectif de remédier aux défaillances des outils et méthodes d’évaluation scientifique traditionnelles. La thèse est divisée en cinq parties. Commençant par une revue historique des modèles classiques des théories de la conception (design thinking) elle se concentre sur l’évolution des modalités de prise en compte de la durabilité. Dans cette perspective, on constate que les théories de la « conception verte » (green design) datant du début des années 1960 ou encore, les théories de la « conception écologique » (ecological design) datant des années 1970 et 1980, ont finalement convergé avec les récentes théories de la «conception durable» (sustainable design) à partir du début des années 1990. Les différentes approches du « principe de précaution » sont ensuite examinées sous l’angle de la question de la durabilité du projet. Les standards d’évaluation des risques sont comparés aux approches utilisant le principe de précaution, révélant certaines limites lors de la conception d’un projet. Un premier modèle théorique de la conception intégrant les principales dimensions du principe de précaution est ainsi esquissé. Ce modèle propose une vision globale permettant de juger un projet intégrant des principes de développement durable et se présente comme une alternative aux approches traditionnelles d’évaluation des risques, à la fois déterministes et instrumentales. L’hypothèse du principe de précaution est dès lors proposée et examinée dans le contexte spécifique du projet architectural. Cette exploration débute par une présentation de la notion classique de «prudence» telle qu’elle fut historiquement utilisée pour guider le jugement architectural. Qu’en est-il par conséquent des défis présentés par le jugement des projets d’architecture dans la montée en puissance des méthodes d’évaluation standardisées (ex. Leadership Energy and Environmental Design; LEED) ? La thèse propose une réinterprétation de la théorie de la conception telle que proposée par Donald A. Schön comme une façon de prendre en compte les outils d’évaluation tels que LEED. Cet exercice révèle cependant un obstacle épistémologique qui devra être pris en compte dans une reformulation du modèle. En accord avec l’épistémologie constructiviste, un nouveau modèle théorique est alors confronté à l’étude et l’illustration de trois concours d'architecture canadienne contemporains ayant adopté la méthode d'évaluation de la durabilité normalisée par LEED. Une série préliminaire de «tensions» est identifiée dans le processus de la conception et du jugement des projets. Ces tensions sont ensuite catégorisées dans leurs homologues conceptuels, construits à l’intersection du principe de précaution et des théories de la conception. Ces tensions se divisent en quatre catégories : (1) conceptualisation - analogique/logique; (2) incertitude - épistémologique/méthodologique; (3) comparabilité - interprétation/analytique, et (4) proposition - universalité/ pertinence contextuelle. Ces tensions conceptuelles sont considérées comme autant de vecteurs entrant en corrélation avec le modèle théorique qu’elles contribuent à enrichir sans pour autant constituer des validations au sens positiviste du terme. Ces confrontations au réel permettent de mieux définir l’obstacle épistémologique identifié précédemment. Cette thèse met donc en évidence les impacts généralement sous-estimés, des normalisations environnementales sur le processus de conception et de jugement des projets. Elle prend pour exemple, de façon non restrictive, l’examen de concours d'architecture canadiens pour bâtiments publics. La conclusion souligne la nécessité d'une nouvelle forme de « prudence réflexive » ainsi qu’une utilisation plus critique des outils actuels d’évaluation de la durabilité. Elle appelle une instrumentalisation fondée sur l'intégration globale, plutôt que sur l'opposition des approches environnementales.

Invention d'une paysagéité de l'interstitiel : contribution du discours architectural contemporain : le parcours de Peter D. Eisenman (1963-1988)

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

The intangible aspects of architectural spaces that influence human well-being

En utilisant des approches qualitative and quantitative cette thèse démontre que les aspects intangibles des espaces architecturaux influencent le bien-être humain. Le but est de faire savoir que les espaces intérieurs ont un impact sur le bien-être et que l’architecture peut être considérée comme une solution pour satisfaire les besoins des usagers. Dans la première étude, l’approche qualitative est explorée en utilisant la narration pour identifier les aspects intangibles des espaces intérieurs qui affectent le bien-être. Une discussion s’articule autour du Modèle de Réponses Expérientielles des Humains (Model of Human Experiential Responses to Space) et de son importance comme outil pour déterrer les caractéristiques environnementales qui influencent le bien-être et qui peut être utile pour les professionnels du design. Les résultats démontrent que 43 catégories sont interprétées comme étant des aspects intangibles et servent de canevas pour trois autres études. Les résultats démontrent que certaines caractéristiques environnementales similaires dans les résidences et les bureaux augmentent le sentiment de satisfaction et de bien-être. Dans la deuxième étude, une approche quantitative est explorée en utilisant les neurosciences et l’architecture afin de mesurer comment les espaces architecturaux affectent le bien-être. Le concept de neuroscience / environnement / comportement est utilisé où huit corrélats neuroscientifiques (Zeisel 2006) sont investigués afin de mesurer les effets du cerveau sur les espaces architecturaux. Les résultats démontrent que l’environnement peut affecter l’humeur, le niveau d’attention et le niveau de stress chez les humains et peut également augmenter leur performance. Les deux études contribuent aux connaissances que les caractéristiques environnementales affectent l’humeur et le niveau de satisfaction de la même façon dans les espaces résidentiels et dans les espaces de bureaux. Un bon environnement qui énergise les employés peut affecter leur performance au travail de façon positive (Vischer 2005).

Nature et paysage dans la littérature artistique et dévotionnelle à l'époque de la Contre-Réforme

À l’aide des écrits d’humanistes chrétiens, ayant exercé un contrôle sur la pratique des arts après le Concile de Trente, nous tenterons d’expliquer le développement du genre paysager en peinture. Le cardinal Federico Borromeo, Louis Richeôme ainsi que Jean Calvin figurent parmi les théologiens qui ont contribué à cette littérature chrétienne influente. Nous nous servirons surtout de l’historiographie récente afin de prouver le rôle essentiel joué par la pensée chrétienne dans le développement de la représentation de la nature en art. Prenant appui sur certaines études importantes, nous analyserons des exemples tant picturaux qu’architecturaux qui reflètent cette influence chrétienne sur la perception de la nature. Au préalable, nous tenterons de dresser un portrait de l’environnement culturel et religieux dans lequel ces humanistes chrétiens ont vécu et développé leur pensée. Notre objectif sera de prouver que l’humanisme chrétien a joué un rôle important pour l’essor du paysage à l’époque de la Contre-Réforme. Les sources contemporaines ainsi que leur interprétation par les historiens et les historiens d’art modernes permettront de mieux comprendre le rôle joué par la pensée chrétienne au sein de ce développement artistique.

Expérience hétérotopique du cinéma : approches théoriques et historiographiques du cinéma en salle

Nous exposons dans ce mémoire les principes qui fondent, au sein de la discipline des études cinématographiques, une conception théorique de la réception d’images animées reposant sur la modalité de consommation spécifique du cinéma en salle. Notre analyse d’un ensemble représentatif d’approches théoriques et historiographiques de l’expérience cinématographique permet de relever les principes qui orientent la conception de différentes formes de médialité conférées à l’expérience du cinéma en salle. Les théories du dispositif et du signifiant imaginaire de Jean-Louis Baudry et Christian Metz proposent une conception de l’expérience du cinéma en salle qui met l’accent sur les effets de transparence médiatique de certaines composantes des salles de cinéma sur les spectateurs ainsi que sur le caractère imaginaire, symbolique et institutionnel de ces médiations. La sémio-pragmatique de Roger Odin et l’approche historiographique de la New Cinema History telle que présentée par Robert C. Allen et Richard Maltby proposent une conception de l’opacité médiatique de l’ensemble complexe des effets de médiation sensorielle, relationnelle, sociale et économique de l’expérience du cinéma en salle et dont les spectateurs font l’épreuve sur toute l’étendue de ce type de site d’exploitation et sur toute la durée de son occupation spectatorielle. Au terme de notre analyse, les différents principes relevés permettent de formuler la notion d’expérience hétérotopique du cinéma pour désigner la conception de l’expérience du cinéma en salle qui caractérise la compréhension de la réception d’images animées dans le cadre des études cinématographiques.

Agricultural, architectural and archaeological evidence for the role and ecological adaptation of a scattered mountain oasis in Oman

The recent discovery of the monumental 5000 years old tower tombs on top of the up to 1850 m high Shir plateau has raised numerous questions about the economic and infrastructural basis of the agro-pastoral-piscicultural society which likely has constructed them. The scattered oasis settlement of Maqta, situated just below the towers in a rugged desert environment has therefore been studied from 2001 to 2003 to understand its prehistoric and present role along the ancient trade route which connected the inner-Omani Sharqiya across the southern Hajar mountains with the ocean port of Tiwi. Maqta consists of a central area with 59 buildings and 12 scattered temporary settlements comprising a total of about 200 semi-nomadic inhabitants and next to 900 sheep and goats. The 22 small springs with a flow rate between 5 and 1212-l h^-1 are watering 16 terrace systems totaling 4.5 ha of which 2.9 ha are planted to date palms (Phoenix dactylifera L.), 0.4 ha to wheat landraces (Triticum durum and Triticum aestivum) during the cooler winter months, 0.4 are left fallow and 0.8 h are abandoned. During a pronounced drought period from 2001 to 2003, the springs’ flow rate declined between 38% and 72%. Most of the recent buildings of the central housing area were found empty or used as temporary stores by the agro-pastoral population watching their flocks on the surrounding dry mountains. There is no indication that there ever was a settlement older than the present one. A number of Hafit (3100–2700 BC) and Umm an-Nar (2700–2000 BC) tombs just above the central housing area and further along one of the trade routes to the coast are the only indication of an old pastoral landuse in Maqta territory where oasis agriculture may have entered only well after 1000 AD. With this little evidence of existence during the 3rd millennium BC, Maqta is unlikely to have played any major role favouring the construction of the nearby monumental Shir tower tombs other than providing water for herders and their flocks, early migrant traders or tower tomb constructors.

New Architectural Models for Visibly Controllable Computing: The Relevance of Dynamic Object Oriented Architectures and Plan Based Computing Models

Traditionally, we've focussed on the question of how to make a system easy to code the first time, or perhaps on how to ease the system's continued evolution. But if we look at life cycle costs, then we must conclude that the important question is how to make a system easy to operate. To do this we need to make it easy for the operators to see what's going on and to then manipulate the system so that it does what it is supposed to. This is a radically different criterion for success. What makes a computer system visible and controllable? This is a difficult question, but it's clear that today's modern operating systems with nearly 50 million source lines of code are neither. Strikingly, the MIT Lisp Machine and its commercial successors provided almost the same functionality as today's mainstream sytsems, but with only 1 Million lines of code. This paper is a retrospective examination of the features of the Lisp Machine hardware and software system. Our key claim is that by building the Object Abstraction into the lowest tiers of the system, great synergy and clarity were obtained. It is our hope that this is a lesson that can impact tomorrow's designs. We also speculate on how the spirit of the Lisp Machine could be extended to include a comprehensive access control model and how new layers of abstraction could further enrich this model.

From architecturology to architecturological research

This paper presents a genesis of the French research field of Architecturology, from its creation to the current researches developed from it, at ARIAM-LAREA (National School of Architecture of Paris-la-Villette Laboratory of modeling for computer aids of cognitive activity of conception). Architecturology has been thought at the creation of French Schools of Architecture that has been initiated with the French movement of 1968 May. Its major aim is to build specific knowledge on architecture for learning architecture. The first book of the beginnings of this scientific field is “Sur l’espace architectural” written by Ph. Boudon and published in 1971. It’s currently constituted with a scientific systemic language and a paradigm that help to explain cognitive activity of design named by it, conception. This scientific language has been published in “Enseigner la conception architecturale: cours d’architecturologie” written by Ph. Boudon, Ph. Deshayes, F. Pousin and F. Shatz, and published in 1994 and in 2000, in “Echelle(s)” published in 2002 and which gathers different articles of Ph. Boudon and, in different articles of the team of LAREA - Ph. Boudon, Ph. Deshayes, F. Pousin, F. Shatz and C. Lecourtois. From this scientific language and the paradigm of Architecturology, I develop methods for extending the field of knowledge of this point of view by doing researches in architecture. These methods are gathered into the concept of Applied Architecturology. In 2005, LAREA has merged with a research team interested in Computer Aided Design, named ARIAM. To create ARIAM-LAREA, we have built a new research program on Computer Aided Conception where we use Applied Architecturology for 1) producing new knowledge on implications of Computer in cognitive activity of design and 2) developing new software to Support some operations of conception. This paper exposes my current research work and three theses that I co-lead at ARIAMLAREA on this object.

Researching and designing GREAT; the extremely condensed hybrid urban block

The fact that the hybrid building is an extremely condensed urban block which increases the city’s density and contributes to the public realm of the city – horizontally as well vertically - forms one of the key interests of this documentation, research and master studio work. The “ground scraper” is not only public because of the character of its plinth facing surrounding streets, but also in regard to its interior space that is partly accessible to public. As such the European hybrid building potentially extends the city’s public domain horizontally and vertically into the building’s interior and links the public domain inside and outside. Notwithstanding, the hybrid building due to its specific and unconventional character represents a truly urban architecture that was unfortunately often rejected in the name of ‘purity’ of form and function during the twentieth century. Or with other words, its rejection demonstrates the domination of the building’s plan opposed to the section. Today, new frameworks for the city, like the “compact city,” ask for innovative interpretations and designs of building types, worthy to be investigated and proposed. The architectural type of the hybrid building, (re)defines and expresses the relation between architecture and the city in a specific manner. To begin with, the city of Rotterdam forms the first test-case of the Hybrid’s project to document and discuss statements, such as “the hybrid building has a long- standing tradition within this ‘modern city”, “it is a machine for urbanity,” “it enlarges the city,” “it innovates because of its ambitiousness but also because of necessity,” “it combines to activate,” “it asks for extraordinary design intelligence and craftsmanship.” A special way of drawing is developed to document, analyse and compare historical and contemporary representatives of the species. The method includes panoply of scales ranging from the morphological arrangement on the scale of the city, the typologies of stacking diverse programs to the architectural features that establish the mutual relationship between the public space of the city and the interior of the building. Basically the features analysed within the series of drawings are also constitutional for (the success of) every future hybrid building.

Research by design : a research strategy

The idea of an expressive component in research is important to the architectural industry. The expressive element - the possibility of expressing the qualitative aspects of the world and adding something new to the existing through experiments and proposals - is characteristic for the field. All research environments, in the science tradition and in the humanities, have their characteristics. On the one hand, they live up to certain common scientific and methodological criteria - originality and transparency – and on the other hand, they have different practices, using different methods. Research is ‘coloured’ by traditions and professions, and research in architecture should be coloured too, taking into consideration that the practice of architects stretches from natural science and sociology to art and that the most important way in which the architect achieves new cognition is through work with form and space – drawings, models and completed works. Probably all good design is informed by some kind of research – research- based design. But can research arise from design?

Architecture & Research: a possible structure

This article results from three conferences organized by the research project titled “Architectural research framework” developed by the research center Architectural Lab – LabART – of the Lusófona University, and also by my personal experiences and dialogs with other members of the EAAE research committee. Architectural research always existed, but only recently some major questions have emerged, by the time that Europe started the last universitary reform on the 80’s. Two aspects are crucial in understanding the problematic that we are referring to. On the one hand we verify that the architectural teaching should maintain the articulation and close relationship between the theoretical and practical aspects. On the other hand, there is a need to confer academic degrees, as the MsC and PhD’s in the Faculties of Architecture. Inevitably, discussions began about the scientificity of architecture (its grounding), the types of research, methodological models, as well as on the evaluation criteria and the quality of research, or the relevance of the results. We will try to approach some of these discussions, and by the end, establish a basic structure that allows us to obtain an open model for research in architecture.

The informal museology

No matter how elementary the level of attention that is paid to contemporary Museology in Portugal, its multifaceted character should nevertheless be acknowledged. It is a site where concepts, attitudes and aims cross, translating not only museology’s general guidelines, but the role and the place that the different actors in the most diverse processes seek to occupy in society, in the affirmation of the shared right to a full citizenship. The different forms of museology that has developed throughout the country, in particular post April 25, vouchsafes the statement that, in parallel with State museums, there came to light hundreds of museological processes by initiative of the cultural and ecological associative movements, in addition to those of the reinvigorated autonomous power. There are tens of thousands of people who, in various ways - more or less elaborated or theorised - find in museology the privileged expression means on issues concerning so many heritages – historical, architectural, linguistic, archaeological or anthropological - within the context of the valorisation and identification of local specificities and competences.

Representing traumatic pasts at the District Six Museum

Using this metaphoric framework as a starting point, I would like to focus on the characteristics of the District Six Museum which extend its work beyond being that of representation (of traumatic memory). Representation signifies in some ways distance and separation, a telling of a story depicted for others. The work of the Museum is more akin to what could broadly speaking be described as ‘engagement’. Although this is word is much over-used, it nonetheless indicates more closely an embodied practice which invites personal insertion, empathy and emplacement. It includes a whole range of sense-making practices by those closest to the Museum’s story – the dispossessed ex-residents – who participate in the memorialisation practices of the Museum in both harmonious and dissonant ways. The architectural metaphor of this seminar is key to this approach, indicating a practice which is constructed and layered, fixed yet changeable. It speaks to a spectrum of activities related to the imperatives to develop as well as conserve – elements which are central to the Museum’s work in relation to the process of return and restitution. To signify the unfinished business of representation, the permanent exhibition is called Digging Deeper, a framework which allows for an always further uncovering of facts, meanings and perspectives.