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Flexible Design and Scripting: a computational tale in the Digital Era [part 3]

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The third part of “Flexible Design and Scripting: a computational tale in the Digital Era” tries to share a concept of the heuristic and pedagogical dimension of Flexible Design

If we considered scripting as a practice of discretization of “problems” in its “scientific” and “creative” components, it would not be difficult to convince ourselves that the algorithmic and parametric approach is actually the “transposition” of a concept proper to the design act, that is, the “semiotics of inference”. The transposition is that from the real realm to the digital one; while by “semiotics of inference” I intend, in the logical process of drawing conclusions from facts or circumstances (inference), the identification of the theoretical rules and methods (semiotics)  experienced through the programming languages integrated to advanced IT tools that “assist” the user/designer in solving problems strictly related to architecture and design.

Integrating the design act with the practice of scripting has a highly philosophical meaning if you think about the fact that you establish a “communication” between “the machine” and yourself through a new “language”. In this sense, I can argue by recalling complex concepts such as that pragmatics, semantics and syntactic. The first would include the set of researches concerning the relationship of signs (linguistic or other) with those who use them (and therefore the motivations, intentions, beliefs, cultural conventions, etc.1See “pragmatics” in Treccani vocabulary); a complementary concept to that of semantics, that is, in mathematical logic, as opposed to syntax, […], is the elaboration of an interpretation, and therefore of its meaning attributed to the formulas; more precisely, semantics determines the conditions for a formula to be true or false, and therefore allows for a rigorous definition of the concept of truth in logic2See “semantics” 2b in the Treccani vocabulary.
Therefore, resorting to the integration of these new languages in the design practice to enrich their logic and rigour, without bothering philosophy too much, would certainly imply the widening of the limits of own knowledge and, if what Ludwig WITTGENSTEIN affirmed is true, that:

the limits of my language constitute the limits of my world. All I know is what I have words for.

so, it becomes legitimate to expand the domain of relationships by structuring a selective and finalistic vision of the design process. Guido NARDI3professor and scholar of architecture technology at the faculty of architecture in Milan. Known among others, for having dealt with the theme of architecture technology and its relationship with industrialization processes in building construction. reminds us that the design act is something that must always be done in relation to a context and, therefore, knowing how to identify the structural elements to improve the understanding of the given problem’s domain. Therefore, it can be asserted the increased ability in systematizing the linking act between the founding elements of a given design challenge and these new languages, allows architects and designers to explore more deeply the multidisciplinary dimension of the given challenge. Downstream of the use of “new languages” the adjective “flexible” takes on a culturally valid meaning since in this discussion, as Guido NARDI argues, he wants to identify the heuristic cognitive dimension of the design act, not only technical-scientific, sociological or humanistic but, rather, the explicitly epistemological one typical of the technological design culture.
In operative terms, for instance, computer programming (schematization by modules and blocks of single instructions – diagrams) implies a constant need to be able to clearly define which input parameters come into play and which transformations must be subjected to in order to return, in output, expected parameters. The aforementioned VPL platforms also allow from a cognitive point of view to isolate and analyze the single nodes of the algorithms, thus favouring a very significant overall and detailed view.
Computer-based well educated designers can express design “flexibility” exactly in the way NARDI attributes to heuristics in architecture: that “difficult task of mediating between art and technique, between creativity and the regulatory system, the articulation of relations between shape, function and technique, the connections between sketch and detail project”4Euristica e Architettura in Massimo Bonfantini et altri, a cura di, La vita inventiva, Il Club Psòmega per Renato Boeri, Edizioni scientifiche italiane, Milano, 1998, pp,114-126..
Thinking about the project in a heuristic sense allows architects to focus on the etymological root that does not concern the meaning of “invention” but rather that of “finding”5Heuristic adj. [der. of the gr. εὑρίσκω «to find, to discover»] (pl. m. -ci). – In the scientific language, called hypothesis which is mainly assumed as the guiding idea in the research of facts, and of the research method itself thus conducted: in a broad sense, means of research. In particular, in mathematics, procedure and., Any non-rigorous procedure (of an approximate, intuitive, analogue, etc. strict. – Treccany Encyclopedia..

The heuristics is not the unveiling (from the Greek, aletheyein – AN) of a lost novelty, but the identification of a path, from time to time different, which guides and regulates the inventive process6Ibidem.

The result is a design that is able to attribute a cultural speculative depth to the scientific and creative process, definitely thanks to the “integrated visions” and to tools described so far. A renewed design capacity in feeding whole intellectual speculation pertaining to the philosophical modality of checking and seeking the “true”. In a logical way, throughout the abductive inference wisely faced by BONFANTINI, it is possible to identify the inventive domain of human action.

Ultimately, the flexible design finds its strength from the multiple recursive responses7Abduction, like induction, is not logically valid without external confirmations and, according to the American philosopher Charles Sanders Peirce, this condition is the one that most attributes experimental and increasing power of our knowledge to the inferential abductive way, making it, at the same time, the method most prone to errors. received from the outside and is able to recognize a valuable production process that “shifts” the overall vision of the project towards a dimension scientifically and logically proven as well as semiotically constructed.

As regards the “pedagogical” aspect, it is useful to refer to some of Robert AISH‘s observations highlights very clearly within the DesignScript article: origins, explanation, illustration8R. Aish, 2012. DesignScript: origins, explanation, illustration. Computational Design Modelling, pp.1–8..
DesignScript is a tool which in addition to the modelling capability, is able to influence the operator so much that it is also considered a pedagogic tool. A tool that would help pragmatic professionals in the transition to programming through the progressive acquisition of simple computer-science concepts applied to practical issues related to design. In practice, through the use of the tools in using computer constructs, a certain specific methodological awareness is acquired for planning and design.
Scripting, as to drawing for architectural design, takes on a comparable meaning in investigating and deepening knowledge about the shape, function and communication in order to increase the introspective quality of the architecture project.
The value of investigation consists of the designer’s ability to build his own geometric and logical context within which he can “discover” new suitable solutions and, at the same time, generate and analyze them with a certain autonomy. This modality is diametrically opposed to that one made by the computer-based design applications that enabled the designer to create models which represent finished designs (objects produced as a given form without process interactivity).
Extending the AISH’s reasoning about his DesignScript tool, it is possible to recognize how a flexible design can affect some fundamental factors of Design Thinking:

  • Explicit identification of the generative variables of the design;
  • Construction of logical and shape dependencies between variables and model geometry (often through long chains of relationships within complex flow charts);
  • Representation of the design obtained as the direct definition of measurable performative rules;
  • Through the variation/alteration of the variable factors, and of the logical dependencies, it is possible to understand and/or promote the genesis of further design solutions (as a didactic exercise);

Pedagogically, observing AISH, it is possible to see a substantial improvement in the learning curve of the designer-programmer through “new languages”. The graphs below describe clearly the statement proposed right now:

The learning curve of the different modelling/design modes

  1. For modelling by direct manipulation, the designer immediately obtains some interesting results for the modelling effort he makes, yet to change or refine or increase the complexity of the model may require an exhaustive amount of additional effort. Therefore the perceptive designer may search for a way to overcome the limitations of direct manipulation.
  2. For Associative or parametric modelling, the designer may have to initially make some more effort to create the first associative model (than he did with regular modelling). Although the initial results may be unimpressive, he is investing in an associative model with higher semantic value. Because of this investment in design logic the designers’ ability to change and refine that model becomes comparatively easy (compared to non-associative modelling). The designer is not just investing his time and effort but also has to learn new skills: in particular how to think associatively. However, the perceptive designer may recognise that some types of design logic are difficult to express in an associative modelling system, therefore the perceptive designer may search for a way to overcome the limitations of associative modelling.
  3. With scripting and programming, considerable time and effort may be expended apparently without much evidence of success. Nothing works until it all works, but then the complexity of the model and the ability to re-generate the model with radically different design logic appear more powerful than what can be achieved with associative modelling.

To be further explicit and omitting the direct-manual approach, and taking the use of node logic for granted, the “associative” approach means the control of the data flow based on dependencies between graphically explicit variables; while for scripting/programming, I mean an “imperative” approach, that is, the explicit control over the data flow through selective/cyclic constructs (for loops and if statements). In the latter case, it is well known that most of the applications that manage the data flow with node logic, allow the use of custom nodes in which the adoption of high-level programming languages such as Python is favoured, or object-oriented and multi-paradigm like C# (or others based on “events” like VisualBasic9VB is a programming language created by Microsoft in 1991, whose syntax derives from BASIC – VB).

Below, I would provide the graph that AISH proposed for his conference paper entitled: DesignScript: a learning environment for design computation presented at the Design Modeling Symposium 2013 in Berlin, to better clarify the fourth diagram in the previous image (last on the right).

Computational skills – Results complexity curve

This graph shows how the design integration of the three different modelling and design paradigms is able to trigger changes in slope not only operational but even in the level of cognitive depth of the problem being treated. In my opinion, the shift in slope basically due to the presence of the “imperative” approach in managing the data flow also represents the cognitive level of the technical problems that emerged in the design phase and were (hopefully) promptly resolved.

The paradigm shift, which has the direct consequence of a “flexible” design, is ultimately recognizable in an enrichment of the designer’s workspace who, wishing to linger further on the IT metaphor, is transformed into a multivalent space, into an Integrated Design Environment (IDE): a design development environment within which research and operations are constantly fueled by retroactive actions to refine the final product through an incremental and rigorous re-definition of the initial design intent.
The noble aspect of a design activity supported by information technologies implies a constant need to improve ourselves considering the high diffusion of a completely new concept of social interaction between man and machine. It is desirable to adopt a revised teaching method that makes the exchange of knowledge through IT platforms one of the main reasons for improving the transfer of skills in the cultural advancement of future architects and designers – the realization of this wish would represent a real opening for the evolution of all the professions involved in the technical fields relating to architectural design in the widest and most crossing way possible.

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Please if you want to cite this Research work (in publication phase) totally or partially, enter this DOI reference: 10.13140/RG.2.2.27158.29769

 

 

 


 

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Progettazione flessibile e scripting: un racconto Computazionale nell’Era Digitale [part 3]

 

La terza parte di “Flexible Design and Scripting: a computational tale in the Digital Era” proverà a condividere il concetto di dimensione euristica e pedagogica della progettazione flessibile

Se considerassimo lo scripting come una pratica di discretizzazione dei “problemi” nelle sue componenti “scientifiche” e “creative”, non sarebbe difficile convincersi che l’approccio algoritmico e parametrico è in realtà la “trasposizione” di un concetto proprio dell’atto progettuale, ossia, quello della “semiotica dell’inferenza”. La trasposizione resta quella dal piano reale a quello digitale; mentre per “semiotica dell’inferenza” si vuole intendere in questa trattazione l’identificazione delle regole teoriche e di metodo (semiotica) nel processo logico di trarre conclusioni da fatti o circostanze (inferenza), esperita attraverso l’uso “assistito” dei linguaggi informatici e degli strumenti IT avanzati, applicati alla risoluzione di problemi strettamente legati all’architettura ed al design.

Integrare l’atto progettuale con la pratica dello scripting ha un significato altamente filosofico se si pensa al fatto che ci si mette in “comunicazione” con “la macchina” attraverso un nuovo “linguaggio”. Si potrebbe argomentare in tal senso richiamando concetti complessi come quello della pragmatica, semantica e sintattica. Il primo comprenderebbe l’insieme delle ricerche aventi per oggetto la relazione dei segni (linguistici o altri) con chi li usa (e quindi le motivazioni, le intenzioni, le credenze, le convenzioni culturali, ecc.)[1], concetto complementare a quello di semantica, ovvero, in logica matematica, in contrapposizione a sintassi, […], l’elaborazione con la quale si attribuisce una interpretazione, e quindi un significato, alle formule stesse; più precisamente, la semantica determina le condizioni perché una formula sia vera oppure falsa, e quindi permette di dare una definizione rigorosa del concetto di verità in logica.[2]

Quindi ricorrere all’integrazione di questi nuovi linguaggi nella pratica progettuale per arricchirne la logica ed il rigore, senza scomodare troppo la filosofia, implicherebbe senz’altro l’ampliamento dei limiti della propria conoscenza e, se è vero ciò che afferma Ludwig Wittgenstein, che:

i limiti del mio linguaggio costituiscono i limiti del mio mondo. Tutto ciò che io conosco è ciò per cui ho delle parole

allora diventa lecito allargare il dominio di relazioni all’interno del quale strutturare una propria visione selettiva e finalistica del processo progettuale. Guido Nardi [3] ci ricorda che l’atto progettuale è qualcosa che va fatto sempre in relazione ad un contesto e, dunque, saperne individuare gli elementi strutturali migliora l’operazione di comprensione dello spazio del problema dato. Pertanto, attraverso questi linguaggi, si può asserire che l’aumentata capacità di sistematizzare gli elementi fondanti di un dato problema progettuale e il poterli concatenare, permette di esplorare la dimensione multidisciplinare del medesimo problema. A valle dell’uso dei “nuovi linguaggi” assume significato culturalmente valido l’aggettivazione “flessibile” in quanto in questa trattazione, come sostiene Guido Nardi, si vuole identificare la dimensione conoscitiva euristica dell’atto progettuale non solo tecnico-scientifica, informatica, sociologica o umanistica ma, piuttosto, quella esplicitamente epistemologica tipica della cultura progettuale tecnologica.

In senso operativo, ad esempio, la programmazione informatica (la schematizzazione per moduli e blocchi di singole istruzioni – diagrammi) implica una necessità costante di saper definire in maniera chiara quali parametri di input entrano in gioco e a quali trasformazioni dovranno essere sottoposti al fine di restituire, in output, parametri attesi. Le piattaforme di VPL su citate consentono anche da un punto di vista cognitivo di isolare e analizzare i singoli nodi degli algoritmi favorendo, così, una visione complessiva e di dettaglio molto significativa.

I progettisti educati all’uso del calcolatore possono esprimere la “flessibilità” progettuale esattamente nel modo in cui Nardi attribuisce all’euristica in architettura quel difficile compito di mediare “tra arte e tecnica, tra creatività e sistema normativo, l’articolazione delle relazioni tra forma, funzione e tecnica, le connessioni tra schizzo e progetto esecutivo” [4].

Pensare al progetto in senso euristico [5] consente di focalizzarsi sulla radice etimologica che non attiene al significato di “invenzione” ma piuttosto a quello di “trovare”.

L’euristica dunque non è disvelamento (dal greco, aletheyein – nda) di una novità perduta, ma individuazione di un percorso, volta a volta diverso, che orienti e disciplini l’operare inventivo [6]

Ne risulta una progettazione che è in grado di attribuire una profondità speculativa al processo scientifico ed a quello creativo grazie all’approccio e agli strumenti sino ad ora descritti. Una rinnovata capacità progettuale alla luce di queste strumentazioni e “visioni integrate” può alimentare tutta una speculazione intellettuale afferente alla modalità filosofica di verificare e cercare il “vero”, in senso logico, attraverso l’inferenza abduttiva sapientemente affrontata da Bonfantini, grazie alla quale è possibile identificare il dominio inventivo dell’agire umano.

In definitiva un’idea di flessibilità progettuale che, traendo la sua forza dalle molteplici risposte ricorsive ricevute [7] dall’esterno, è in grado di giustificare con forte probabilità la validità dell’intero processo produttivo che “sposta” la visione complessiva del progetto verso una dimensione scientificamente e logicamente dimostrata nonché semioticamente costruita.

Per quanto concerne l’aspetto “pedagogico” risulta utile far riferimento ad alcuni passaggi che all’interno dell’articolo DesignScript: origins, explanation, illustration [8], Robert Aish evidenzia con molta chiarezza.

DesignScript è uno strumento, tools, che oltre al compito lapalissiano di essere finalizzato alla modellazione, è in grado di influenzare l’operatore tanto da essere considerato anche come un pedagogic tools. Uno strumento che aiuterebbe le professioni basate sulla progettazione pragmatica nella transizione verso la programmazione attraverso l’acquisizione progressiva di concetti informatici semplici applicati a questioni pratiche legate al design. In pratica attraverso l’utilizzo pratico degli strumenti si acquisisce una certa consapevolezza metodologica specifica per la progettazione ed il design mediante costrutti informatici.

Lo scripting assume un valore paragonabile a quello del disegno per l’architettura, ossia un valore di indagine e di approfondimento di forma, funzione e comunicazione in grado di incrementare i livelli di introspezione del progetto stesso.

Il valore di indagine si esprime nella misura in cui l’approccio descritto consente al progettista che si avvicina alla progettazione “assistita” di costruire un proprio contesto geometrico e logico all’interno del quale egli è in grado di “scoprire” nuove possibili soluzioni di design e, al contempo, generarle e analizzarle con una certa autonomia. Questa modalità è diametralmente opposta a quella definita computer-based orientata al design “finito” (gli oggetti prodotti come forma data senza interattività di processo).

Estendendo il ragionamento di Aish condotto per il suo tool, DesignScript, è possibile riconoscere in che modo la progettazione flessibile possa incidere su alcuni fattori fondamentali del Design Thinking:

  • Identificazione esplicita delle variabili generative del design stesso (ovvero della progettazione);
  • Costruzione delle dipendenze logiche e di forma tra le variabili e la geometria costruttiva (spesso attraverso lunghe catene di relazioni all’interno di complessi flow chart);
  • Definizione di regole performative misurabili ed espressione diretta del design ottenuto;
  • Attraverso la variazione/alterazione dei fattori variabili, e delle dipendenze logiche, è possibile comprendere e/o promuovere la genesi di ulteriori soluzioni progettuali (come esercizio didattico);

Pedagogicamente, osserva Aish, è possibile riscontrare un miglioramento sostanziale della curva di apprendimento del progettista-programmatore attraverso i “nuovi linguaggi”. I grafici in basso descrivono molto bene l’asserzione appena proposta:

Curva di apprendimento delle diverse modalità di modellazione/progettazione

Si propone di seguito l’analisi dello stesso Aish:

  1. Per la modellazione mediante manipolazione diretta, il progettista ottiene immediatamente alcuni risultati interessanti per lo sforzo di modellazione che compie, ma per modificare, perfezionare o aumentare la complessità del modello può essere necessario uno sforzo aggiuntivo esauriente. Pertanto il “progettista tradizionale” può cercare un modo per superare i limiti della manipolazione diretta.
  2. Per la modellazione associativa o parametrica, il progettista potrebbe dover inizialmente fare uno sforzo in più per creare il primo modello associativo (rispetto alla modellazione diretta). Sebbene i risultati iniziali possano essere insignificanti, investire in un modello associativo significa investire in un modello con un valore semantico più elevato. A causa di questo investimento nella logica di progettazione, la capacità dei progettisti di modificare e perfezionare quel modello diventa relativamente facile (rispetto alla modellazione non associativa). Il designer non sta solo investendo tempo e fatica, ma deve anche apprendere nuove abilità: in particolare come pensare in modo associativo. Tuttavia, il “progettista tradizionale” può riconoscere che alcuni tipi di logica di progettazione sono difficili da esprimere in un sistema di modellazione associativa, pertanto egli può cercare un modo per superare i limiti della modellazione associativa.
  3. Con lo scripting e la programmazione, è possibile che si impieghino tempo e sforzi considerevoli apparentemente senza molte previsioni di successo. “Niente funziona finché non funziona tutto”, ma poi la complessità del modello e la capacità di rigenerare il modello con logiche di progettazione radicalmente diverse appaiono più potenti di quanto si possa ottenere con la modellazione associativa.

Per essere ulteriormente espliciti e tralasciando l’approccio diretto-manuale, e dando per assodato l’uso della logica a nodi, per approccio “associativo” si intende il controllo del flusso di dati basato su dipendenze tra variabili esplicitate graficamente; mentre per scripting/programmazione, si intende un approccio “imperativo”, ossia, il controllo esplicito sul flusso di dati mediante costrutti selettivi/ciclici (for loops e if statements). In quest’ultimo caso ormai è fatto noto che la maggior parte delle applicazioni che gestiscono il flusso di dati con logica a nodi, consentono l’uso di nodi personalizzati in cui si favorisce l’adozione di linguaggi di programmazione high-level come Python, oppure orientata ad oggetti e multi-paradigma come C# (oppure basato su “eventi come il VisualBasic [9] – VB).   

Di seguito il grafico che AISH ha proposto nel suo conference paper dal titolo: DesignScript: a learning environment for Design Computation presentato al Design Modelling Symposium 2013 a Berlino, per meglio chiarire il quarto diagramma nell’immagine precedente (ultimo a destra).

Curva Abilità computazionali-Complessità dei risultati

In questo grafico si nota come l’integrazione progettuale dei tre differenti paradigmi di modellizzazione e progettazione riesca ad innescare dei cambi di pendenza non solo operativi, ma addirittura del livello di profondità conoscitiva del problema trattato. Il salto di pendenza dovuto sostanzialmente alla presenza dell’approccio “imperativo” nella gestione del flusso dei dati, rappresenta a mio avviso, anche il livello conoscitivo delle problematicità tecniche emerse in fase progettuale e prontamente risolte.

Il cambio di paradigma, che ha come diretta conseguenza una progettazione “flessibile” è riconoscibile, in definitiva, in un arricchimento del workspace del progettista che, volendo indugiare ancora sulla metafora informatica, si trasforma in uno spazio multivalente, in un IDE ossia un Integrated Design Environment: un ambiente di sviluppo progettuale all’interno del quale ricerca e operatività sono costantemente alimentate da azioni retroattive di raffinamento del prodotto finale attraverso una incrementale e rigorosa ri-definizione dell’intentio progettuale iniziale.
L’aspetto nobile di un’attività progettuale supportata dalle tecnologie informatiche implica una costante necessità ad auto migliorarsi considerando proprio l’elevata diffusione di un concetto di interazione sociale del tutto nuovo tra uomo e macchina. É auspicabile l’adozione di una didattica rivisitata che fa dello scambio di conoscenze attraverso piattaforme informatiche uno dei motivi principali per migliorare il trasferimento di competenze nell’avanzamento culturale dei futuri architetti e designer – la concretizzazione di tale auspicio rappresenterebbe un vero e proprio spiraglio per l’evoluzione di tutte le professioni coinvolte negli ambiti tecnici afferenti alla progettazione architettonica nel modo più ampio e trasversale possibile.

 

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Please if you want to cite this Research work (in publication phase) totally or partially, enter this DOI reference: 10.13140/RG.2.2.27158.29769

 

 

References/Bibliografia
  • 1
    See “pragmatics” in Treccani vocabulary
  • 2
    See “semantics” 2b in the Treccani vocabulary
  • 3
    professor and scholar of architecture technology at the faculty of architecture in Milan. Known among others, for having dealt with the theme of architecture technology and its relationship with industrialization processes in building construction.
  • 4
    Euristica e Architettura in Massimo Bonfantini et altri, a cura di, La vita inventiva, Il Club Psòmega per Renato Boeri, Edizioni scientifiche italiane, Milano, 1998, pp,114-126
  • 5
    Heuristic adj. [der. of the gr. εὑρίσκω «to find, to discover»] (pl. m. -ci). – In the scientific language, called hypothesis which is mainly assumed as the guiding idea in the research of facts, and of the research method itself thus conducted: in a broad sense, means of research. In particular, in mathematics, procedure and., Any non-rigorous procedure (of an approximate, intuitive, analogue, etc. strict. – Treccany Encyclopedia.
  • 6
    Ibidem.
  • 7
    Abduction, like induction, is not logically valid without external confirmations and, according to the American philosopher Charles Sanders Peirce, this condition is the one that most attributes experimental and increasing power of our knowledge to the inferential abductive way, making it, at the same time, the method most prone to errors.
  • 8
    R. Aish, 2012. DesignScript: origins, explanation, illustration. Computational Design Modelling, pp.1–8.
  • 9
    VB is a programming language created by Microsoft in 1991, whose syntax derives from BASIC