Diseño generativo

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El diseño generativo , o diseño generativo , es un  enfoque para el diseño y diseño de un producto digital o físico (sitio web, imagen, melodía, modelo arquitectónico, detalle, animación, etc.), en el que una persona delega algunos de los procesos a tecnología informática y plataformas [1] .

En este caso, el diseñador , ingeniero u otro cliente no busca directamente una solución al problema, sino que describe sus parámetros y limitaciones al programa, después de lo cual crea (genera) opciones de solución que forman la visión del producto [2 ] .

A diferencia de las herramientas tradicionales de diseño e ingeniería, los sistemas generativos crean e inicialmente seleccionan soluciones de forma semiautónoma, lo que cambia la naturaleza de la interacción humana con el sistema: el programa no se percibe como una herramienta, sino como un participante de pleno derecho en el proceso creativo . un “ socio[3] .

Algunos sistemas generativos permiten al usuario reformular, corregir y refinar el problema a partir de resultados intermedios, y también autoaprender en el proceso de búsqueda de soluciones. [cuatro]

Historia

Ejemplos de creatividad generativa en la era anterior a la computadora

Las técnicas de creatividad generativa se utilizaron mucho antes de la invención de la tecnología informática. Conocido por muchos desde la infancia, el dispositivo generativo elemental es un caleidoscopio . [5] Un ejemplo de un dispositivo generativo anterior a la computadora más complejo son las cartas de adivinación y un adivino que genera pronósticos mediante la difusión: el uso de dispositivos generativos, según F. Galanter, es "tan antiguo como el arte mismo" [ 6] . En su opinión, los modelos generativos no están vinculados a ninguna tecnología, y los dispositivos generativos en la actividad creativa pueden no ser de alta tecnología y se encuentran incluso en culturas antiguas. Los dispositivos generadores y los algoritmos (por ejemplo, lanzar dados) son el "mecanismo" de muchos juegos; por ejemplo, en la India antigua había un juego de dados, que era la personificación del "principio creativo" de crear el mundo.

En la Edad Media, Llull creó un dispositivo generador mecánico (Ars), diseñado para responder a todas las preguntas: se cree que el mecanismo se basó en las ideas de la Cábala, según la cual todo el conocimiento posible sobre el mundo se agota mediante permutaciones, combinaciones. y ubicaciones de las letras del alfabeto hebreo - Ars fue diseñado para generar todas las combinaciones "significativas" de estos elementos primarios de conocimiento.

En 1751, W. Hayes inventó un método generativo para componer música para "los talentos más malos". [2]

Los experimentos más modernos de Ben Laposky, quien, a partir de 1952, creó imágenes asombrosas ("abstracciones electrónicas", "oscilones") utilizando un osciloscopio, también pueden atribuirse a prácticas de creatividad generativa anteriores a la computadora. [7] De hecho, Laposky inventó un “prefijo” que visualiza los parámetros de amplitud y tiempo de las señales eléctricas. Los experimentos de Laposky son interesantes porque fue uno de los primeros en visualizar los procesos y resultados de la creatividad generativa: el principio de visualización es uno de los principios fundamentales en el diseño generativo.

Historia moderna del diseño generativo

Dejando a un lado los artefactos, la historia del diseño generativo comenzó a mediados del siglo XX con la llegada de las primeras computadoras para crear imágenes.

El principio general de funcionamiento de los sistemas generativos y la interacción con ellos

Actualmente, los modelos generativos se basan en una impresionante base teórica y experiencia práctica. En primer lugar, hablamos de los denominados algoritmos evolutivos , que se basan en modelos matemáticos de los mecanismos de la evolución natural. Los siguientes métodos son ampliamente utilizados: autómatas celulares , fractales , redes neuronales , " vida artificial ", sistemas Lindenmeier (L-systems) , " caos matemático ", aleatorización, " ruido Perlin " y otros.

A pesar de la diferencia en los enfoques, hay una serie de etapas básicas de interacción del usuario con un sistema de diseño generativo:

  1. Formulación de tareas  : una descripción del resultado que el usuario pretende recibir. A pesar de que estamos hablando de obtener un resultado parcialmente aleatorio o un conjunto de resultados, la tarea básica está especificada.
  2. Configuración de parámetros  : de una forma u otra, el sistema recibe características a las que deben corresponder las soluciones generadas (esto puede implementarse en forma de cuestionario, asistente o panel de configuración).
  3. Generación  : el programa, basado en las condiciones dadas y los algoritmos integrados en él, "clasifica" las combinaciones y visualiza procesos y objetos. Los algoritmos proporcionan el "significado" de los objetos generados: por ejemplo, si el dispositivo generador es un sintetizador de melodías, los objetos generados deben reconocerse como melodías (y no como cacofonías).
  4. Selección de objetos  - el usuario evalúa las opciones generadas y selecciona la opción que le satisface. Si se han logrado avances impresionantes en la automatización en el campo de operaciones anteriores, entonces la evaluación se basa en habilidades humanas como el gusto y el sentido común, y están mal formalizadas, lo que sugiere que los sistemas generativos no reemplazarán a los especialistas [16] .

Aplicaciones y ejemplos de software

Diseño industrial

“El diseño generativo (generative design) es… un conjunto de nuevas herramientas de diseño automatizadas que se utilizan para optimizar la fabricación, reducir el peso del producto y ahorrar en los materiales utilizados. El resultado del uso de estas herramientas son piezas orgánicas e incluso de apariencia etérea que reducen el costo de producción”. F. Keene [8]

Uno de los sistemas de diseño industrial más conocidos en la actualidad es Autodesk Dreamcatcher [9] , que permite resolver problemas aplicados de diseño e ingeniería, teniendo en cuenta diversos requisitos de materiales, métodos de producción, eficiencia [17] : el usuario carga el diseño requisitos, el sistema encuentra muchas soluciones sintetizadas algorítmicamente y se las ofrece al usuario para evaluar o corregir la tarea.

Como ejemplos de la aplicación exitosa de tecnologías de diseño generativo con este y otros programas similares, podemos nombrar:

Diseño web

“Estas son herramientas que ayudarán a simplificar la construcción de la interfaz, la preparación de gráficos y contenido, así como la personalización del producto” (Yuri Vetrov, jefe del equipo de diseño del portal Mail.ru y autor del sitio web de algoritmos.design) [20]

Diseño gráfico y visualización de datos

Arquitectura

“No estamos pensando en diseñar un objeto específico, sino en el proceso de generar muchos objetos”. Habla sobre el cambio en el diseño arquitectónico "de objeto a proceso", que permite, "en lugar de crear un solo artefacto... con la ayuda de modelos computacionales, diseñar los procesos de creación de innumerables artefactos". (Michael Hansmeyer) [9] .

Las perspectivas de los enfoques generativos en la arquitectura y la construcción se asocian hoy en día principalmente con las tecnologías BIM [30] [10] . Las tecnologías BIM permiten crear modelos virtuales precisos de edificios que tienen en cuenta todos los parámetros arquitectónicos, de diseño, tecnológicos, económicos, operativos, domésticos y otros de un objeto. La experiencia del Reino Unido, donde la transición a las tecnologías BIM está prevista por la estrategia de construcción del gobierno del Reino Unido, adoptada en 2011, muestra que las tecnologías BIM pueden reducir el costo del trabajo de diseño en un 52 % y, debido al desarrollo de costos -Soluciones efectivas, reducen los costos de construcción en un 38%. [31]

Arte y entretenimiento

Perspectivas de aplicación y desarrollo

“Ya hoy, gracias a los métodos de creatividad generativa, hay una democratización de la creatividad en muchas áreas. Al reducir el intervalo de tiempo entre una idea y su implementación, la creatividad generativa acelera el surgimiento de nuevas... formas, funciones y estéticas. … Junto con las nuevas tecnologías …., la creatividad generativa anula por completo conceptos como producción, consumo, trabajo e innovación”. R. Peters y S. Winiger, "IA creativa" [10] .

Si bien existen áreas en la actualidad donde el diseño generativo se aplica y desarrolla de manera más activa, el enfoque en sí no se limita a ningún área de aplicación en particular.

Según F. Galanter, el término diseño generativo (creatividad generativa) “puede referirse a cualquier práctica artística donde el autor especifica un proceso: un conjunto de reglas del lenguaje, una máquina u otro dispositivo procedimental que se pone en acción con un cierto nivel de autonomía y que, en consecuencia, crea, en todo o en parte, una obra” [6] .

R. Peters y S. Winiger en el artículo "Creative AI" [10] identifican cuatro tendencias principales en el desarrollo de la "era generativa" (tendencias que, en su opinión, cambiarán el mundo):

  1. perspectiva generativa . “Por primera vez en la historia de la humanidad, podemos crear desde una perspectiva generativa combinada, una combinación de elementos de las perspectivas colectiva, individual y de la máquina. Esto nos permite traspasar los límites de la creatividad... y crear objetos completamente nuevos”.
  2. predicciones generativas . Las tecnologías generativas pueden predecir acciones y eventos, lo que permite a las personas "modificar aspectos del diseño según sus preferencias".
  3. Mercados generativos , donde la gente intercambiará modelos generativos. “Hoy hay mercados de alimentos… y en el futuro habrá mercados de recetas generativas para crear muchos artículos nuevos”.
  4. Producción generativa . Estos son sistemas generativos que se utilizan para crear objetos físicos (esta dirección está estrechamente relacionada con el desarrollo de la fabricación aditiva, un ejemplo de lo cual son las impresoras 3D).

Estética del diseño generativo

El uso generalizado del diseño generativo en el videoarte, la imprenta, el diseño web, la arquitectura, el interiorismo, el diseño de ropa y calzado, el mobiliario, etc. ha dado lugar a una estética especial. El uso de algoritmos y redes neuronales suele repetir la solución creada por la naturaleza, pero al mismo tiempo tienen esquemas más ordenados, predecibles y optimizados para resolver problemas específicos. Esta fusión de formas generalmente opuestas: "natural" y "tecnológico" da una sensación de extravagancia, un "hecho" especial. El uso del diseño generativo en productos de consumo a menudo atrae el interés de la audiencia, pero no siempre provoca el deseo de comprarlo, porque. se ve demasiado inusual y extraño.   

Notas

  1. VN Kanyaguin. Diseño industrial de la Federación Rusa: la posibilidad de superar la barrera del diseño. - Editorial de la Universidad Politécnica, 2012. - Pág. 37.
  2. ↑ 1 2 Metelik T.S. Método de diseño generativo y métodos de su implementación en diseño gráfico // Revisión de negocios y diseño: revista. - 2017. - T. 1 , N° 2 (6) . - S. 11 .
  3. Yuri Vetrov. Diseño algorítmico . Consultado el 12 de septiembre de 2017. Archivado desde el original el 12 de septiembre de 2017.
  4. Irina Cherepanova. Servicios sobre redes neuronales para ayudar al diseñador . Cossa (27 de julio de 2017). Consultado el 12 de septiembre de 2017. Archivado desde el original el 4 de septiembre de 2017.
  5. Yuri Ilyin. Arte generativo: cuando el artista quita las manos . Computerra (19 de marzo de 2013). Consultado el 12 de septiembre de 2017. Archivado desde el original el 12 de septiembre de 2017.
  6. ↑ 1 2 Galanter P. ¿Qué es el arte generativo? La teoría de la complejidad como contexto para la teoría del arte — Nueva York: Universidad de Nueva York, 2005.
  7. Arte digital en los albores de las computadoras . Mírame (26 de enero de 2009). Consultado el 12 de septiembre de 2017. Archivado desde el original el 12 de septiembre de 2017.
  8. ↑ 1 2 3 Philip Keen. El diseño generativo está creando una nueva era de productos de alto rendimiento . Isicad (27 de julio de 2017). Consultado el 12 de septiembre de 2017. Archivado desde el original el 12 de septiembre de 2017.
  9. ↑ 1 2 3 Hramkova E. Diseño: de crear cosas a diseñar el futuro (20 de marzo de 2011). Consultado el 12 de septiembre de 2017. Archivado desde el original el 23 de enero de 2022.
  10. ↑ 1 2 3 4 Roelof Peters, Samim Winiger Traducción: AIC. IA creativa . Revista CMS (12 de enero de 2017). Consultado el 12 de septiembre de 2017. Archivado desde el original el 12 de septiembre de 2017.
  11. Goodfellow Ene. Aprendizaje profundo. - Prensa DMK, 2017. - 652 p. - ISBN 978-5-97060-554-7 .
  12. Margaret Rodas. Una herramienta de publicación que crea sitios web con tecnología de IA . Por cable (10 de septiembre de 2014). Consultado el 12 de septiembre de 2017. Archivado desde el original el 12 de septiembre de 2017.
  13. Kaya Ismail. La red finalmente está aquí . CMS Critic (13 de septiembre de 2016). Consultado el 12 de septiembre de 2017. Archivado desde el original el 12 de septiembre de 2017.
  14. Peter O'Donovan, Aseem Agarwala, Aaron Hertzmann. DesignScape: diseño con sugerencias de diseño interactivo . Consultado el 12 de septiembre de 2017. Archivado desde el original el 11 de septiembre de 2017.
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  17. ^ "Enfoques de diseño de ingeniería impulsados ​​por el rendimiento basados ​​en herramientas de optimización de topología y diseño generativo: un estudio comparativo" . Revista de Ciencias Aplicadas . 2022.
  18. WANDA LAU. The Living y Autodesk aplican el diseño biónico a una partición de un Airbus 320 . Arquitecto (21 de enero de 2016). Consultado el 12 de septiembre de 2017. Archivado desde el original el 14 de agosto de 2017.
  19. TYLER KOSLOW. TOYOTA Y EL EQUIPO DE MATERIALIZE IMPRIMIRÁN EN 3D UN ASIENTO DE AUTOMÓVIL LIGERO . Industria de la impresión 3D (17 de septiembre de 2015). Consultado el 12 de septiembre de 2017. Archivado desde el original el 23 de octubre de 2016.
  20. Yuri Vetrov. "Exoesqueleto de diseñador": lo que el diseño algorítmico traerá a la industria . Vc.ru (20 de junio de 2016). Consultado el 12 de septiembre de 2017. Archivado desde el original el 23 de febrero de 2017.
  21. Vasili Sychev. Se enseñó a diseñar la red neuronal a partir de imágenes de interfaz . N+1 (30 de mayo de 2017). Consultado el 12 de septiembre de 2017. Archivado desde el original el 12 de septiembre de 2017.
  22. Resultados de la conferencia de IA: Microsoft AI Tools, IBM Bold Solutions, VisionLabs Smart Technologies, AI Startup Battle y más . Ciencia y Vida (28 de abril de 2017). Consultado el 12 de septiembre de 2017. Archivado desde el original el 4 de septiembre de 2017.
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Literatura

Enlaces