15
Archived Theses
0
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
In car theft security system by face detection
This thesis presents an innovative approach to Optimize Neural Networks for the sake of preventing cars thefts by utilizing biologic identification by deep machine learning. The proposed optimization technique leveraging the power of Yogi algorithm [43] adjusted with Nesterov Accelerated Gradient (Nesterov Momentum) [48] and weights averaging [42]. This approach can potentially enhance the performance leading to improved generalization, reduced overfitting, faster and enhanced convergence. The model employs a neural network architecture consist input layer (120, 120, 3) followed by hidden layers and followed by two prediction heads each one start with a Global Max Pooling with Rectified Linear Units (ReLU) and Dense layer with Sigmoid functions to perform facial Detection. A Siamese Network consists of three subnetworks trained to preform facial Recognition, this neural network uses a triple loss method, consists of three major components ( Embedding layer have three inputs each one followed by a neural network similar to ResNet50 architecture and output of Dense layer 256 units as a feature vector for the that input, A Distance layer subtracting the three Embeddings, And a Classification layer calculated the triplet loss function. Experiment held using Google Colab and the performance is evaluated through metrics such as regression losses, classification losses and IoU for the face detection neural network. And Loss, Accuracy and other positives and negatives calculations that evaluate the Siamese The results demonstrate the efficacy of the proposed method in terms regression and classifications tasks in Deep neural networks, which can be later used for providing a novel reliable solution for optimizing neural networks.
Yapı enformasyonuna dayalı barınak üretimi için model önerisi
Mimarlık pratiğinin yaşayan bütün canlılar üzerinde etkileri büyüktür. İnsanoğlunun, doğa koşulları ile baş edebildiği, kendisinin ve ailesinin mahremiyetini koruyabileceği, aynı zamanda sağlıklı, rahat, mutlu hissedebildiği, yaşanabilir güzel ve temiz bir çevrede barınma ihtiyacı her zaman var olmuştur. Ancak olağanüstü haller ile karşılaştığında bu ihtiyaçların karşılanmasında güçlükler ortaya çıkmaktadır. Güç şartlar altında barınma ihtiyacında ise birçok gereksinime ve yardıma ihtiyaç duyulmaktadır. Bu ihtiyaçlar çoğu zaman devlet imkanlarının da yetmeyeceği bir noktaya gelmektedir. Bu güçlüğün ortadan kaldırılması motivasyonu ile yola çıkılan tez çalışması, olağanüstü durumun belirmesinden itibaren ortaya çıkan barınma sorununun kolektif bir çalışma yöntemi benimsenerek, kullanıcı gereksinimleri göz ardı edilmeden, eldeki imkanların en etkili biçimde kullanılmasını amaçlayan bir yaklaşım öngörmektedir. Tez bağlamında önerilen model, afet sonrası geçici barınak imalatını bilgisayar ortamında tasarım araçlarının etkin kullanılmasıyla amatör bir yardımlaşma ile üretebilmeyi hedefler. Tasarımda ele alınan konuların geliştirilmesi aşaması nesnelerin soyutlanarak basite indirgenmesi sonucunda ortaya çıkan temsiller aracılığıyla yapılmaktadır. Bu soyutlamalar, mesleğinde uzmanlaşmış kişiler tarafından iletişim aracı olarak kullanılır. Tasarımın gerçeklenmesi ise bu iletişimler sırasında olmaktadır. Çalışma yöntemi, iletişimde ortaya çıkan bilgi kayıplarının ortadan kalkması ile daha verimli yapıların oluşturulacağı ön kabulü ile belirlenmiştir. Tez dört bölümden oluşmaktadır. İlk bölümde ele alınan konu geniş kapsamda incelenip sorunun tanımı yapılmıştır. Afetlerin ortaya çıkış biçimleri, sonrasındaki barınma biçimlerinin neler olduğu araştırılmıştır. İkinci bölümde geçici barınma aşamasında dünyada ve ülkemizde kullanılan barınak modellerinin incelemesi yapılmıştır. Ülkemizde gerçekleşen afetler sonrasında kullanıcıların ne gibi zorluklarla karşılaştığı, bu sorunlar karşısında ne gibi davranışlar sergiledikleri ortaya konmuştur. Bu araştırmalar, çalışma sonunda ortaya çıkacak olan modelin kullanılabilirliğinin kıyaslanabilmesi açısından önemlidir. Üçüncü bölümde kullanıcıların kendileri için ürettikleri barınma birimleri incelenmiştir. Bu incelemeler yardım amaçlı olan ve olmayan barınak tipleri üzerinden yürütülmüştür. Kendin yap temasının nasıl ortaya çıktığı, ne gibi çalışmaları içerdiği ve günümüzde algılanma biçimlerine değinilmiştir. Dördüncü bölüm ise tez çalışmasının kendin yap temasının bilgisayar ortamında tasarım yöntemleri kullanılarak nasıl deneyimleneceği aşamasıdır. Bu bölümde öncelikle çalışmanın yapılacağı ortam tanımlanmıştır. Tasarımda kullanılacak yapısal elemanların alfasayısal verilerinin neler olacağı anlatılmıştır. Barınakların yapım aşamasında kullanılabilme ihtimali bulunan malzemelere karar verilmiştir. Bu bilgilerin hangi aşamalar izlenerek programa aktarılacağı anlatılmış ve programa kullanılacak bilgiler girilmiş; veri tabanı oluşturulmuştur. Veri tabanından çağırılan malzemeler ile barınak kabuğu oluşturulma sistematiği ortaya konulmuş ve kullanılacak yapı bileşenleri oluşturulmuştur. Bu bileşenler duvar, döşeme, çatı ve temel kapsamında ele alınmıştır. Oluşturulan yapı bileşenlerinin kullanılması ile üç tip barınak modeli önerilmiştir. Ortaya konulan barınak modellerinin enerji kayıp kazançları ve gün ışığı kullanımları bağlamında performans analizleri yapılıp sonuçları çalışma kapsamında ortaya konmuştur. Ortaya konulan modeller ve performans analizleri üzerinden okumaları yapılan barınakların ve çalışma modelinin gelecek beklentileri, başka araştırmacılara hangi konularda ışık tutacağı belirtilmiştir.
Dans hareketi verilerinin sayısal ortamda forma dönüştürülmesi
Doğadaki her şey her an devinim halindedir. Devinim yanında durağanlık da hareketin bir türüdür; bu durumda hareket hayatın vazgeçilmez bir olgusudur. Günlük hayatta gerçekleştirilen bütün eylemler hareketlerden oluşmaktadır. Yaşamın her anında gözlemlenmekte olan hareket, birim zamanda konumda meydana gelen değişiklik, yer değiştirme olarak ifade edilebilmektedir. Canlılarda yer değiştiren beden parçaları ya da bedenin tamamı olduğu göz önüne alındığında, hareket bedenden ayrı düşülememektedir. Beden hareketlerin incelenmesi ve analizi çok uzun yıllar öncesine dayanmaktadır. Hareket analizi, hareketin meydana gelme sürecinin ele alınması, bedenin ve bedenle ilgili bir çok eylemin açıklanmasında önemli veriler sağlamaktadır. Bilgisayarın tasarım sürecine dahil olması ile beraber gerçek ortamdaki hareketlerin analiz ve deneyimleme süreçleri son yıllarda dijital ortamda da değerlendirilmeye başlanmıştır. Bir olayın, performansın, daha küçük ölçekte ise hareketin analizi, değiştirilmesi, deformasyonu ve tekrar türetilmesi gerçek ortamda deneyimlenemeyecek bir durum iken zamanın ve mekanın daha esnek, değişebilir olduğu sayısal ortamda mümkün olabilmektedir. Hareketlerin sayısal ortamda analizi ile hareket verilerinin elde edilmesi mümkündür. Bu veriler, sayısal ortamda gerçekleştirilen bir tasarımın ilk girdisi olarak ele alınabilir. Böylelikle gerçek ortamda sadece yer değiştirme olarak ifade edilen hareket, sayısal ortamda analiz sonrası bir çok farklı disiplin için tasarım öğesi olarak ele alınmaktadır. Gerçek ortamda bir eylem, onu oluşturan hareket parçalarının gerçekleştiği zamana ve mekana bağlı olarak tanımlanır. Sayısal ortamda ise hareketler mekandan ve zamandan ayrı olarak ele alınabilmektedir. Bu sebeple, sayısal ortamda hareketin doğrudan form olarak karşılığı yerine, sayısal ortamın sunmuş olduğu faydalar sayesinde, zamandan ve mekandan bağımsız elde edilen hareket parçaları ve hareket formları üretmek mümkün olmaktadır. Hareketin en yoğun olarak gözlemlendiği süreçlerden biri kuşkusuz ki dans performansıdır. Dans performansı, birbirleri ile anlamlı bir bütün oluşturacak şekilde ilişkide olan hareket parçalarından meydana gelir. Her hareket parçasının kendine özgü dinamiklerinin olduğu düşünüldüğünde dans performansında bu dinamiklerin art arda gelmesi hareket kompozisyonundaki çeşitliliğin oluşmasını sağlamaktadır. Bunun yanında hareket ve beden birlikteliği bütün eylemlerde olduğu gibi dansın da temelini oluşturmaktadır. Dans, bedenin üst düzeyde hareket ettiği alanlardan biridir. Dansçı kendini, bedeni ve bedeninde oluşan hareketler ile ortaya koyar. Dans süreci boyunca dansçı beden hareketleri ile boşlukta geometrik şekiller ve formlar meydana getirir. Beden hareketlerinin bıraktığı izleri araştırmak bir çok koreograf ve sanatçının ilgi alanına girmiştir. Beden ve beden hareketleri, mimarlık disiplini için de önemli araştırma konularıdır. Dans disiplininde olduğu gibi mimarlıkta da beden ve hareket yoğun olarak ele alınmaktadır. Mimar, tasarım sürecinde mekan kullanımı için kullanıcı gereksinimleri ve kullanıcı hareketlerini girdi olarak alır. Aynı şekilde bir mekan beden hareketleri ile deneyimlenir. Bu durumda mimarın beden ve beden hareketlerini iyi tanıması, analiz edebilmesi tasarlayacağı mimari öğenin başarılı sonuçlanmasına olanak sağlayacaktır. Mimarlık ve dans iki farklı disiplin olarak görülmesine rağmen, zaman ve mekanla ilgili tamamlayıcı bir ilişki sunar. Hem dans, hem de mimarlık görsel sanatların form bulmuş halidir. Mimarlık ve dans şekil ve form açısından aynı dili paylaşırlar. Her iki disiplin de kendilerini tanımlamak için katı cisimleri ve mekanı dönüştürür. Dans, hareket eden mimarlık, mekan ve zamandaki ritmik hareketler olarak tanımlanır. Bu kapsamda beden hareketleri ile etkileşimde olan dinamik mekanlar ve mimari formlar üretilmesinde dans verileri ele alınabilir. Tez kapsamında dans yoluyla hareketlerin meydana gelmesi, analizi, elde edilen verilerin mekan ve forma dönüşüm süreci üzerinde durulmuştur. Bunun için öncelikle beden, hareket ve dans üzerine araştırmalar incelenmiştir. Bu kapsamda özellikle modern dans üzerine yapılmış çalışmalara odaklanılmıştır. Mimarlık ve dans arası ilişkiler araştırılmış, mimarlıkta ve dansta mekan kullanımları üzerine çalışmalar incelenmiştir. Sonraki aşamada dans performansından hareket verilerinin elde edilmesi üzerinde çalışılmıştır. Bu kapsamda, hareketin sayısal ortamda ele alınması için öncelikle dansçı denek grubu ile çalışılmış, bu dansçıların hareketlerinin sayısal ortama alınması sağlanmıştır. Bunun için Kinect, Grasshopper ve Quokka ara yüzleri kullanılmış, hareket verileri eş zamanlı olarak sayısal ortamda elde edilmiştir. Bu noktada, dansçıların hareketleri dans performansı boyunca taranmış, her bir eklemde meydana gelen hareket verisi analiz süreci için depolanmıştır. Elde edilen verilere bağlı hareket modelleri üretilmiştir. Tez kapsamında ele alınan parametrelere göre hareket analizleri yapılmış, dansçılar arasında farklılaşan analiz sonuçları karşılaştırılmıştır. Dans hareketlerinin forma dönüşümüne, hareketin boşlukta bıraktığı soyut izler araştırılarak başlanmıştır. Bu kapsamda öncelikli olarak hareket taramaları ve bu taramalardaki hareket yoğunluğu ele alınmış, mekandaki hareket izi modellenmiştir. Her bir dansçı için oluşturulan hareket modelinin, dansçının sonraki hareketleri ile etkileşimde olması üzerinde çalışma yoğunlaşmıştır. Çalışmada ortaya çıkan formun dansçı ile birebir etkileşimde olması, beden hareketi dinamikliğinin üretilen forma da yansıması üzerinde durulmuştur. Bunun yanı sıra form üretiminde kullanılacak olan hareket verisi parametrelerinde değişiklikler yapılarak istenilen hareket deformasyonu ve hareket çeşitliliklerinin sağlanabildiği gösterilmiştir. Böylece dansın birebir forma dönüşümünün yanında aynı danstan farklı formlar elde etmek mümkün olmaktadır. Tez çalışması ile danstaki yoğun hareket kullanımlarının form olarak ifadesi, çizgi yerine bedenini kullanan dansçının hareketleri ile ortaya çıkartılmıştır. Dans hareketlerinin sayısal ortamda ele alınıp analiz edilmesi, form bulma arayışlarına cevap vermesi, tasarlanan formların beden hareketleri ile etkileşimli olması üzerinde durulmuştur.
Eskizi etkileşim şekli olarak kullanan öncül yazılımlar üzerine bir model önerisi
Bugün, yazılım ve bilgisayarlar, günlük hayatta yapılan haberleşme, çizim yapma, bir hiyerarşideki bilgiye ulaşma, hesaplama yaptırma gibi belirli bir yolu olan tekrarlı işler yanında, arkadaşlarla buluşma ayarlama, fotoğraf çekme, internet üzerinde arama yapma gibi, katagorilendirmenin veya isimlendirmenin anlamlı olmayacağı, hassasiyet kaygısı olmadan ve az aşamalı işlerde de kullanılmaya başlamıştır. İnternete her yerden ulaşılabilinmesini sağlayan teknolojik altyapı ve akıllı telefon gibi donanımlar, bilgisayarın her yere taşınabilen ve üzerinde karmaşık olmayan rutinlere sahip işler yaptırılabilecek bir araç kutusu haline getirmektedir. Bu tezin amacı bu basit araçlar kutusuna, yine günlük hayatta çokca kullanılan kalem ve kağıdı da, "ilişkili bilgi kaydetme" başlığı altında yorumlayıp bir yazılım biçiminde eklemektir. Eskizin birçok kullanım alanından birisi, düz yazı yazma veya bir şeyin resmini çizme gibi sonlu eylemlerin yanında, bir işe başlarkenki ilk planı yapmak, bir ortamda çalışırken o ortamın sunamadığı basit bir soyutlamayı çabuk şekilde kayıt altına almak gibi başka işlerle alakalı yardımcı bir araç olarak kullanılmasıdır. Örnek vermek gerekirse, bir müzisyen bir kayıt yaparken hoşuna giden bir tekrarın kaç tane olunca güzel olduğunu, o güzel olduğu şekilde kaydetmeden önce bir yere not alır, veya bir tasarımcı bir bardak tasarlarken aklına gelen ilk şekilleri hızlı biçimde çizer, daha sonra onları başka bir ortamda uzun uzun detaylandırır. Bu çalışma bu açıdan eskize bakıp, bu kabiliyetinin hangi bilgisayar fonksiyonlarıyla nasıl daha kuvvetlenebileceği hakkında öneriler yapmaktadır. Bunu yaparkenki kaygısı bu fonksiyonlara ulaşım şekillerinin, insanla eskiz arasındaki kesintisiz ve aşamasız direk ilişkisinin sekteye uğratılmamasıdır. Tez metni boyunca eskizin yukarıda bahsi geçen çerçevedeki nitelikleri anlatılacak, kağıt kaleme öykünen daha önceden yapılmış yazılımlar incelenecek, sonrasında çeşitli eskiz kullanım senaryolarında, nasıl yazılım fonksiyonlarının bu eylemleri nasıl kolaylaştırabileceği hakkında fikirler aktarılacaktır. Daha sonrasında bir yazılım modeli, kullanım şekli ve yazılım kurgusu anlatılarak önerilecek, bununla yapılabilecek çeşitli eylemler anlatılacaktır. Bu anlatım sıralı ekran görüntüleriyle, bazı fonksiyonların algoritmalarının anlatımıyla ve olası kullanım senaryolarının anlatılması yoluyla yapılacak, sonuç bölümünde de bu önerinin ne kadar amaçladığı noktaya ulaştığı sorgulanacaktır.
Yüksek binalarda asansör sistemi tasarımı için karar destek modeli
Especially in the last few decades, by the construction of mega tall towers, elevator systems have become a major constraint of a tall building design since it is the most important part of a vertical transportation system in buildings. Vertical transportation systems can be described as a system that contains the design of all passenger and goods circulation facilities and devices in a building, such as elevators, escalators and stairs. The vertical transportation strategy has a fundamental impact on the design of any building. In design process, number of vertical transportation elements and their locations are the preliminary decisions to specify the circulation pattern of a building that needs to provide users a comfortable means of transportation. The most important systems for vertical transportation in buildings are elevators. The goal in elevator system design is to move a specific number of passengers from the entrance floor to their destination floors with the minimum amount of waiting and travelling time, with minimum number of elevators by providing minimum core space, cost and using the smallest amount of energy. In other words, designers need to consider several factors affect the vertical circulation design to achieve an optimal elevator system solution. Yet, making decisions to achieve an optimal vertical transportation indicates an expert knowledge or research on existing buildings. Principally, the design of an elevator system is based on traffic analysis, which identifies the traffic requirements, elevator traffic calculations and the efficiency of an elevator system as well as the traffic control method. Traffic analysis are generally used to analyze the traffic flow of an existing or designed elevator system. Various methods and different commercial software have been developed for analyzing the elevator traffic of a building. Fundamentally, each method are using standard traffic calculations. While conventional methods are using analytical equations, advanced methods combines the analytical equations with complex computer models of simulations. With few exceptions, most of them are developed to analyze initially designed elevator systems to check the efficiency according to traffic requirements. In addition, traffic calculations are using for determining the required number of elevators in a building, based on a principle that designer picks a relevant speed and car capacity of elevators. Without any experience or expert knowledge, the decision of picking a rated speed for elevators becomes arbitrary The aim of this research is to establish a decision support model for elevator system design in tall buildings. The model named as a decision support model as it is conceptualized for giving support to architects in the planning and conceptual design stage of a tall building that helps designer to find optimum number of elevators, their speed and capacity without having any expert knowledge or experience. The proposed model is considered as part of a comprehensive system, which determines the optimum vertical transportation system for tall buildings including elevators, escalators and stairs. In this research, the elevator system, which is the major element of a vertical transportation, is examined. In the first chapter, the purpose and scope of the thesis is explained. In the second chapter, through the literature survey, elevator system design considerations are identified from the point of different profession's objectives, since it is assumed as a multi-objective procedure. In the third chapter, traffic analysis and design methods are introduced to identify the relation between analysis methods and elevator system design process. In the last chapter, the decisions support model for elevator system design in tall buildings, is introduced. The model implemented for office buildings under 40 stories and results are tested with an existing elevator simulator called Elevate. In conclusion part, all results are evaluated and suggestions for future works are considered for future development of the model. The model only comprise passenger elevators so; goods elevators and fire-fighter lifts are out of scope. Analytical traffic analysis method is used in the model through the conventional up-peak traffic calculations. The parameters affect the elevator system design are provided from previous field studies through literature survey and elevator kinematics are provided by lift companies. The model is implemented for tall office buildings as the traffic analysis calculations are coded for up-peak traffic conditions which is the determinant traffic pattern of an office building's elevator system. If complex analytical equations were added in the model for other types of traffic patterns, the model could also be implemented for different building uses. The model has a height limit of 40-storeys, because tall building more than 40-storeys need special solutions like sky lobby system. The model is developed using Rhinoceros 4, Grasshopper add-on. The reason of using the Grasshopper for the implementation of the model is to supply a medium for geometric relations and queries for further developments. For instance, the distance from main entry to the elevator lobby, efficiency of elevator configuration, fire regulations could be added to the model. The results of the model are transferred directly to the spreadsheet using an add-on, which connects Grasshopper to MS Office Excel file. In addition, results are tested with an existing elevator traffic simulation software called Elevate.
Yapı üretim sahasında robotik ve otomasyon sistemlerinin kullanımına dair bir model: Markobot
Bu tez çalışmasının amacı, yapı üretim sahalarında ortaya çıkan ve öngörülen sorunlara çözüm üretmek amacıyla robotik ve otomasyon sistemleri yardımıyla bir model tasarlanmasıdır. Bu bağlamda, tez yapı üretim sahalarında görülen bölme duvar, mekanik ve elektrik işlerini konu almıştır. Bu üretim kollarında ve ortak çalışmalarında ortaya çıkan sorunlar irdelenmiştir. Bu sorunlara bir çözüm önerisi olarak bir robot geliştirilmesi planlanmıştır. Önerilen modelin faydalanacağı sistemler ve teknolojiler irdelenmiş ve sonuç ürün olarak robotun tasarımı ön plana çıkarılmıştır. Tezin ilk bölümünde yapı üretim sahaları yani şantiyeler ve bu başlıklar altında yer alan üretimler incelenmiştir. İncelenen üretimler arasından teze kaynak oluşturan üretimler ayrıca irdelenmiş ve üretim esnasında ortaya çıkan sorunlar tartışılmıştır. Sorunların nedenleri gözlemlenmiş ve bu sorunlara çözüm olarak sunulacak modelin sahip olması gereken özellikler belirlenmiştir. Üretim kollarında ele alınan en büyük sorun ise üretim öncesi hazırlık süreci yani markalama süreci olarak ele alınmıştır. Markalama sürecinin geleneksel yöntemler yardımıyla yapıldığı çalışma ortamları incelenerek ortaya çıkacak sorunlar araştırılmıştır. Tezin ikinci bölümünde ilk bölümde varılan sonuçlar doğrultusunda önerilecek modele rehberlik edecek sistemler irdelenmiştir. Robotik ve otomasyon sistemleri ayrıca incelenmiştir. Ayrıca bu sistemler dahilinde ortaya çıkan örnek sistemler incelenerek üretilecek modele yönelik bir rehber oluşturulması amaçlanmıştır. Tezin üçüncü bölümünde ise üretilecek modele yönelik çalışmalar ve araştırmalar ele alınmıştır. Modelin sahip olacağı özellikler tek tek incelenmiştir. Ayrıca bu özellikleri sağlayacak sistemler ve teknolojiler de araştırılmıştır. Bu araştırmalar sonucu robotun fiziksel ve sanal ortamda temsili oluşturulmuştur. Ortaya çıkacak robotun sahip olacağı tüm özellikler tanımlanmıştır. Bunun yanı sıra yazılımsal olarak robotun sahip olması gereken altyapı tanımlanmıştır. Oluşturulması planlanan modelin bir simülasyonu yapılarak öngörülen sonuçlar ışığında değerlendirmelerde bulunulmuştur. Var olan üretim sistemleri üzerinden bir anket çalışması yapılmış ve sonuçlar irdelenmiştir. Ortaya çıkan sonuçlar ile simülasyon sonucu elde edilen veriler kıyaslanmıştır. Bu kıyaslama sonucu ortaya çıkan avantajlar ve dezavantajlar ele alınarak sonuçlara ulaşılmıştır. Markobot sisteminin öngörülen tasarımı dışında ise öngörülen potansiyel geliştirmeler ve oluşabilecek sorunlar karşısındaki çözümler de tezin üçüncü bölümünde yer almaktadır. Üretim aşaması gerçekleştirilemeyen sistemin kullanımı sonrasında ortaya çıkacak yeni çalışma ortamı yalnızca öngörüler üzerinden oluşturulmaktadır. Ancak elde edilen veriler ışığında geleneksel üretim yöntemleri yerine kullanılacak robotik sistemlerin pozitif yönde katkı sağlayacağı düşülmüştür. İncelenen örnekler dahilinde bu fikir kuvvetlenmiştir. Çalışan yardımıyla yapılacak üretimler yerine otomatize edilmiş sistemlerin pozitif yönde katkı yapacağı öngörülmektedir. Bu bağlamda ele alınan üretimler dışında da kullanılabilecek bu modelin yapı üretim sahalarında kullanımının yaygın olması beklenmektedir.
Jestlerin konuşma ile konuşmasız olarak şekillerin temsili için kullanımı üzerine mimarlarla bir çalışma
Conceptual design occupies a crucial place in architectural design process. Designers tend to quickly express, convey and externalize their design ideas to the external world. At the same time, they want to make them visible with the purpose of working on them. Thus, when these ideas became visible, architects could have the opportunity to think about, inspect and improve them. Using hands while explaining a spatial problem frequently can be observed in architectural statements and design communication, because of the rapid and intuitive nature of the hand motions-gestures. Gestures have a significant role in explaining spatial information very quickly and effectively, because they are spatial. Furthermore, gestures are very suitable mediums for expressing 3D representations, because they occupy a 3D space, and they are three-dimensional by nature. Accordingly, gestures have been studied in various fields, but particularly in spatial domain. Two of these fields constituted a source of motivation for this thesis. The first one is 'use of gesture in design communication' and the second one is 'gesture as input medium in HCI' (human computer interaction). In this thesis, -instructed- hand gestures that architects used in modeling a given set of shapes/configurations were investigated by an empirical study for exploring their gestural modeling behavior and understanding (1) how the shapes were modeled by gestures, (2) to what extent architects can represent a shape/form via gestures, (3) what shape/form information was conveyed via gestures and/or speech. This investigation was executed under two different circumstances, which are gesture-only and gesture-plus-speech. In the gesture-only circumstance, participants were requested to model sixteen shapes/configurations by using their gestures and were not allowed to speak. In the gesture-plus-speech circumstance, participants were requested to model another set of sixteen shapes/configurations with their gestures and were informed that they can speak if they like to. All of these studies' data were gathered via camcorders and observations were analyzed by segmenting to the protocols with regards to the gestures produced. In consequence of all these investigations, gestures, which were produced by the participants during the modeling process, were analyzed to seek answers to the research questions. During the analyses, some simple sketches of the represented shapes/configurations were also drawn while videotapes of the participants were being watched in order to seek whether the shapes/configurations can be fully captured from the videos. In these qualitative analyses, it was observed that architects generally exhibited some similar behaviors during the modeling of similar forms. Some participants generated gestural models, which contain all of the shape information holistically. If shape was not modelled as giving all the data about its' characteristic features, it was difficult to understand whole shape from the videos. It was observed that there were several gesture-speech mis-matches produced by the participants during the gestural modeling process where information given by speech was different than what was rendered by the hands yet in other cases, speech was often found to give complementary information about distance, size and/or measure of the physical models efficiently. Finally, a comment can be added that participants tried to find the correct word and to form a meaningful sentence mentally while generating gesture-speech models in the gesture-plus-speech phases. Because of this process, their hands hung in the air and they hesitated about the next motions of their hands. So, if speech was dysfluent, gesture was interrupted as well. However, in the gesture-only phases, a great majority of the participants' gestural models were more holistic, complete and fluent. As a result of these investigations and analyses, it can be suggested that gestural modeling via hand motions can be a representative and communicative medium between architects to a certain extent. Architects can model some primitive shapes with their gestures and they can be encouraged for using gestures in design communication for representing some primitive shapes. For the case of human computer interaction, with the technological developments in the near future, it might be possible to define some shapes/configurations to a computer system via gestures.
Yüksek enerji performanslı konut yapıları için BİM tabanlı bir açık kaynak bilgi sistemi modeli
Ülkemizin enerji bağımlılığı yüksek bir ülke olması ve üretilen enerjinin oldukça büyük bir bölümünün binalarda kullanılması önemli bir durum olarak karşımıza çıkmaktadır. Konutların da enerji tüketimi bu sorunun içerisinde büyük bir pay sahibidir. Bu durumun sonucu olarak son yıllarda gerek devlet inisiyatifleri gerekse özel sektörde enerji verimliliği yüksek yapı inşası ve işletilmesi üzerine olan ilgi hızla artmaktadır. Günümüz koşulları ile bu tür yapıların yapılması tasarımdan uygulamaya kadar bina yaşam döngüsünün her aşamasında farklı uzmanlıkları ve teknolojik kabiliyetleri gerektirmektedir. Uzmanlıkların ve danışmanlıkların maliyetlerinin yüksek ve az oluşu enerji verimliliği yüksek yapı tasarımı ve inşaatı konusunda ciddi bir engel oluşturmaktadır. Bina Bilgi Modellemesi (BIM), temel anlamda entegre tasarım ve proje teslim süreçlerini destekleyebilen ve mevcut bilgi teknolojilerine göre karşılaştırıldığında belirgin avantajlar sunan bir teknoloji, metodoloji ve süreçler bütünü olarak algılanmaktadır. Enerji verimliliği yüksek bina tasarımı konusunda kullanılan ve geçtiğimiz yıllarda oldukça yaygınlaşan BIM sistemleri, parametrik bileşenleri, otomasyon ve simülasyon özellikleri ile uyarlanabilirlik bakımından önemli avantajları içermektedir. Enerji verimliliği yüksek bina tasarımı ve yapımı konusunda açık kaynak yaklaşımlarının BIM yöntemleri ile birleştirilmesi, tüm bu süreçlerin yönetimi açısından büyük potansiyeller içermektedir. BIM tabanlı bir açık kaynak bilgi sistemi sayesinde özellikle küçük ölçekli mimarlık büroları ile geleneksel anlayışta iş modellerine sahip küçük ölçekli inşaat firmalarının bu önemli konuda bilgi ve uzmanlığa bilgi teknolojileri yardımı ile ulaşılabilir hale getirilmesi mümkündür. Önerilen model, enerji verimliliği yüksek konut binaları için önceden hazırlanmış, uyarlanabilir prototip BIM modellerinin geliştirilmesini, açık kaynak sistem altyapısının oluşturulmasını ve sınırlanmış örnek olay çalışmaları ile BIM tabanlı açık kaynak sistemlerinin potansiyellerinin değerlendirilmesini içermektedir. Bu çalışmada Autodesk Revit ana platform olarak kullanılmıştır. Geliştirilmiş olan süreç çalışmasında prototip ve türev tohum BIM modelleri yine Autodesk Revit yazılımının Green Building Studio analiz araçları ile simule edilerek belirlenen kriterler çerçevesinde değerlendirilmiştir. Bu simülasyonlarda BIM modellerinde verilen tasarım senaryolarına yönelik yapılan modifikasyonlar ile sonuçların değişimi ve uygunlukları incelenmiştir. Önerilen model, enerji verimliliği yüksek konut binaları için önceden hazırlanmış, uyarlanabilir prototip BIM modellerinin geliştirilmesini, açık kaynak sistem altyapısının oluşturulmasını ve sınırlanmış örnek olay çalışmaları ile BIM tabanlı açık kaynak sistemlerinin potansiyellerinin değerlendirilmesini içermektedir. Yapılan çalışma ve sonuçları ülkemizdeki inşaat faaliyetlerinin önemli bir bölümünü oluşturan konut yapılarında modifikasyon ve uyarlanabilir tohum BIM modellerin hazırlanmasını ve kullanımının mümkün olduğunu göstermektedir. Sonuçlar son derece basit ve net şekilde hazırlanmış bu modellerin ve beraberinde sağlanacak ön simülasyon ve maliyet verilerinin yüksek verimli bina tasarımı ve üretimi konusundaki uzmanlık ihtiyacını azaltması ve iş modellerinin değişmesi açısından yüksek potansiyele sahip olduğunu göstermektedir.
Çevre ile bütünleşen etkileşim: Oyunla öğrenmeye bir örnek
For a child, play is one of the most suitable ways to try the ideas and advance in knowledge without being controlled by grownups. In the absence of a limitation, every item and present environment become a proper medium in a child's mind and/or imagination. As children use their senses to interact with the physical world, by creating new interactions, our spaces could become the medium of today's playful learning environment. With the ability of being unprejudiced, children could use exploration and basic reasoning to amass inputs from the surroundings. Within this context, children naturally gain experiences by exploring and interacting without secondary thoughts in mind. This simple ability could contribute to the design of enhanced spaces, materials and objects embodying interaction for playful learning. From this understanding any environment and any object existing in the environment holds the potential of becoming the material of the play. The presence of technology can be always argued. With the power of computation, by using embedded systems, it is possible to enrich every material, accordingly every object and space. This enables spaces to increase their interactive affordances, leading a more unified relation between the physical and the digital world. The design of interactive environments is founded on the idea of building knowledge through manipulation and transformation of interactions. To provide a joyful sense and motivation, physicality and accordingly the interactions hold an important place in a child's learning process. The purpose of this thesis is to explore the potentials of embodied interaction within the space as a medium, which encourage children in their natural playful learning process with the help of technology enhanced environments with the isuues of use of technology for learning in free-play, interactive settings and space as a technology embedded medium. This thesis envisions an idea with the objective of generating a prototype of an interactive space, which is the result of literature as well as the author's observations and experiments. The prototype is developed through both physical and digital experiments regarding playful learning. The experiments were carried out in two phases. First, the preliminary setup (the analog phase), secondly, the interactive prototype. In the first phase, a physical experiment was conducted with two four years old children to observe the free play with/within the affordances and the limits of the environment. This study enabled the observation of the behaviours of participants in a free physical environment. In the second phase, the translation of physical data into digital is explored via experiments, which were carried out by the author with the results of the first phase. Also, the children from the preliminary setup participated in this experiment to play with the developed prototype. The aim was to collect data by analyzing the inherent actions of children and the process of making sense during play. As the physical experiments were dynamic systems by their nature, this aspect is represented in digital medium as well to visualize and analyze the potential advantages and deficiencies of such interactive environments for learning. For digital manipulations, Arduino is selected, since this medium is capable of transforming and representing analog data into digital and/or physical data. The focus of the research is to develop knowledge that is acquired from the both digital and physical experiments. The developed prototype basically captures and transforms the analog data into an interactive medium where children could use their reasoning for occurring representations in the process of playful learning. Consequently, the study aims to find one of many answers to the idea of creating spaces that encourage children in experiencing playful learning through interaction.
Performansa dayalı adaptif bina kabuğu tasarımı
"Adaptif mimarlık" çevresel etkenlerin mimariyi etkili bir şekilde biçimlendirerek, bina içerisinde bulunan kullanıcının da konforlu ve ideal şartlar altında yaşam sürdürmesini sağlamaktadır. Bunların yanısıra "adaptif mimarlık" çevrenin korunması ve sürdürlebilirlik açısından da önemlidir. Yaşadığımız mekanların sürekli olarak değiştiği dünyamızda, çevresel etkenler söz edilen değişimde büyük rol oynamaktadır. İklimsel farklılaşmanın sürekli olarak yaşandığı bölgelerde çevreye adapte olabilen binaların tasarlanması gerekmektedir. Değişen iklimsel tasarım parametrelerinin gözlendiği günümüzde Performansa Dayalı Adaptif Binalar giderek önemli hale gelmektedir. Çevresel etkenlere göre değişebilen performansa dayalı adaptif bina kabukları binadaki yaşam konforunu artırmakta, binanın sürdürülebilir olmasını sağlamakta, işletim maliyetlerini azaltmakta ve bina ömrünün uzatılmasında önemli bir çözüm önerisi olarak görülmektedir. Mimarlık disiplini günümüzde çok farklı disiplinlerle işbirliği yapmakta, tasarım sürecinde çok farklı yöntemler kullanılmaktadır. Performansa dayalı adaptif mimarlık bu yöntemlerin günümüzde en sık kullanılanlarından biridir. Mimarlık konularının pek çok değişkene bağlı olması bu konuların başta bilim, mühendislik ve sosyal alanlar ile birlikte irdelenmesi yaklaşımını ortaya çıkarmıştır. Tez kapsamında Performansa Dayalı Adaptif Binalar ile ilgili çeşitli tespitlerde bulunulmuş ve bu tespitler örnek analizleri üzerinde gösterilmiştir. Performansa Dayalı Tasarımdaki girdiler incelenmiş ve değerlendirilerek Adaptif Bina Kabuğu tasarlanması üzerindeki etkileri anlatılmıştır. Tezin önemli bir kısmını performatif mimarlık, adaptif mimarlık, pnömatik mimarlık gibi günümüz teknolojilerinin ve mimari yaklaşımlarının değişimine paralel olarak gelişen konular oluşturmaktadır. Tez kapsamında, hesaplamalı parametrik tasarım araçlarının, adaptif sistemlerin tasarım süreçleri üzerindeki etkileri yazar tarafından geliştirilen örnek proje çalışması ile açıklanmıştır. Önerilen projenin tasarım sürecinde parametrik tabanlı tasarım araçlarının, performansa dayalı adaptif ve pnömatik sistem ilişkisi üzerindeki etkileri de incelenmiştir. Farklı sistem, morfoloji ve geometrilerin oluşturulmasına yönelik yazılımlar ve yöntemler ile performansa dayalı adaptif ve pnömatik morfolojilerin kontrolünü sağlayan algoritmalara dair araştırmalar örnek proje kapsamında aktarılmıştır. Tez çalışması kapsamında kuramsal çalışmalar ve uygulama örnekleri değerlendirilmiştir. Kuramsal kısımda incelenen performatif mimarlık, adaptif mimarlık, pnömatik mimarlık, tarihte ve günümüzde, mimarlıkta nasıl yer buldukları, tasarım stratejileri ve örnek projeler gibi başlıklar altında incelenmiştir. Bu incelemelerin sonucunda çeşitli çıkarımlarda bulunulmuştur. Önerilen model ile üretilen adaptif kabuk tasarımının farklı mevsimlerde, gün içerisindeki farklı zaman dilimlerinde ve farklı yüzey şekilleri üzerinde uygulanması sonucu oluşan görseller ve bu görsellerin paralelinde oluşturulan çeşitli analizler kullanılarak sistemin nasıl çalıştığı açıklanmıştır. Sonuç ürünün verimli olup olmadığı izlenerek performatif bina kabuğunun ne tür parametrelere göre değişebileceği araştırılmıştır. Tez kapmında geliştirilen bilgisayar modelinde açık kaynak kodlu yazılımlardan da yararlanılmştır. Model önerisinde doğadan esinli yaklaşımlar kullanılmıştır. Bitki gözenekleri olan stomaların hareketleri incelenmiştir. Stomalardaki sistematik basınç değişimleri modelin geliştirilmesinde farklı bir benzetim tekniğinin uygulanmasına esin kaynağı olmuştur. Bu yaklaşım sayesinde bina kabuğunun ısıl konfor açısından optimizasyonu sağlanmış ve bu yöntem kullanılarak bina kabuğunun morfolojisini değiştiren çeşitli algoritmalar tasarlanmıştır. Modelin oluşturulmasında ve tasarlanan bina kabuğunun hareketinin sağlanmasında izlenen aşamalar bölüm içerisinde bulunan akış diyagramları ile anlatılmıştır. Tezin sonuç ve tartışma bölümünde ise adaptif mimarlık, performatif mimarlık ve pnömatik mimarlığın gelecek potansiyelleri ile değişen kullanım alanları ve geliştirilen modelin gelecek potansiyelleri anlatılmıştır. Bu bölümde ayrıca, gelecekteki mimari yaklaşımlar ve mimarlık anlayışı konusunda öngörülerde bulunulmuştur.
Olimpik havuz plan şeması tasarımında genetik algoritmaya dayalı bir model
İnsan genetiğinin çözümlenmesiyle birlikte biyoloji ve genetik alanında oluşan gelişmeler, beraberinde farklı disiplinleri de etkilemiştir. Bu disiplinlerden biri de mimarlık alanı olmuştur. Genetik mimarlık diye adlandırılan bu yaklaşım, mimari yapıların tasarım sürecini etkileyen kararların, gerçekte yaşayan bir canlı organizmanın gelişim sürecine benzer şekilde geliştiğinin öngörülmesidir. Genetik mimarlık yaklaşımı doğadaki evrimi örnek alarak bilgisayar ortamına aktarılan genetik bilgiler ve bu bilgilere dayanarak kullanılan algoritmalar ile yeni mimari plan kurgularının üretilmesi mümkün olmaktadır. Bu tez kapsamında yapılan çalışmadaki yazılımlar Darwin'in evrim teorisinden esinlenerek oluşturulan evrimsel hesaplama tekniklerinden biri olan genetik algoritma yöntemi kullanılarak, bilgisayar ortamında genetik algoritmaya dayalı olimpik ve yarı olimpik yüzme havuzu plan şeması geliştirilecektir. Olimpik ve yarı olimpik yüzme havuzlarının yerleşim planlarının daha etkin ve verimli kullanımı, onların tasarımına ve yerleşik düzendeki akış ilişkilerine bağlıdır. Bu ve benzeri tesislerin yerleşimindeki akış ilişkileri ve tasarım problemleri çözüm gerektiren problemlerdir. Bir arama ve optimizasyon yöntemi olan genetik algoritmaya dayalı yüzme havuzu salonlarının yerleşim planlarını oluşturmak için çalışma kapsamında öncelikle genetik algoritma kavramı hakkında bilgi verilmiştir. Genetik algoritmalarla ilgili mevcut literatür araştırması yapılmış ve çeşitli uygulama alanları incelenmiştir. Aynı zamanda genetik algoritmanın çalışma adımları, parametre seçimi ve fonksiyon optimizasyonunun mimari alandaki etkinliği, örnekler verilerek çalışma kapsamında belirtilmiştir. Bu çalışmalarda yeni bir tasarım oluşturmak ya da var olan bir tasarım iyileştirilirken seçilen parametre değerleri ile sonuca gitmek yerine genetik algoritma kullanılarak tasarımın her bir parçasını ele alıp iyileştirme sürecinin nasıl yapıldığı incelenmiştir. Tezin üçüncü bölümünde, olimpik ve yarı olimpik yüzme havuzları plan şemaları ve mekansal özellikleri araştırılmış, mevcut yapıların planları şematik hale getirilerek elde edilen verilerle çalışma kapsamında oluşturulacak model için örnek teşkil edilmiştir. Son bölümde önerilen modelin öncelikle akış şeması çıkarılmış, bu şemadaki adımlar takip edilerek bilgisayar ortamında modelin arayüzü oluşturulmuştur. Kullanıcı arayüzü kullanarak öncelikle yüzme havuzlarının mimari plan kurgusunun yapılacağı arazi seçimi için Google Map'ten yararlanılması öngörülmüştür. Arayüz programına Google map'in entegre edilmesinin iki ana sebebi vardır. Kullanıcının, modeli oluşturacağı alanı daha kolay belirleyebilmesi öncelikli sebebtir. Hem görsel olarak çalışma alanını görebilmekte, hem de belirlediği alanın koordinatları modele, doğru ve sağlıklı bir şekilde aktarılabilmektedir. Diğer sebeb ise, plan kurgusu oluşturulurken giriş akslarını belirlemektir. Kullanıcı uydu görüntüsü üzerinde ulaşım noktası ya da aksını daha kolay belirleyebilmektedir. Programın arayüzü ASP .NET ortamında hazırlanmıştır. Modelin uygulanabilmesi için öncelikle harita üzerinde belirlenen sınırların ölçüleri veri tabanına aktarılmakta ve belirlenen ölçüler içerisinde program arazi ölçülerini, havuz tipini ve seyirci sayısı gibi belirlenen kısıtlarla tasarımcıya en uygun yüzme havuzu yerleşim planını ve boyutlarını sunmaktadır. Geliştirilen model ile gelecekte tasarlanacak olimpik havuzların plan şemalarının daha sağlıklı ve daha hızlı bir şekilde üretilmesi sağlanacaktır.
Blokları işitmek: Çocuklar için sinestetik mekansal sistem önerisi
Children have more imaginative power than adults. They are able to transform objects and create related narrations in their daily expressions. When they match their cognitive and individual views, they interpret daily objects according to their own fiction. They see daily objects differently in their symbolic viewpoint rather than in their real function; therefore it is easy for them to transform functions. It is already known that children are active builders of their own mediums. Yet current technologies offer confined spaces that children cannot actively participate in. Even if these spaces have easy accessibility, they are mostly inadequate for interacting due to their definite purpose. Screen-based devices are commonly used for supporting children's active participation in educational environments but do not provide bodily or spatial experience. The tactile relationship is essential for children to understand the object and its permanency and to be aware of their environment. The thesis proposes a DIY (Do-It-Yourself) system that children can explore, imitate and through which learn. The system is for learning by doing in a multi-sensory environment where children are able to create their own rules and develop learning methods. As in synesthesia, the ability to perceive simultaneously two senses together, the proposed setup is devised to imitate the union of different senses and provides the user feedbacks in the interaction. The setup basically consists of blocks and an embedded interactive system with which children synchronously can create formal and musical combinations. The block size are thought in sizes that 8-10 years old children can easily grasp and the interactive system is able to fit in. Each block is described with a unique musical note that activates by touching the block. The experiments with blocks are conducted in the virtual environment to make further predictions. The process and the final products are modeled in the three-dimensional modeling program to examine which situations are created. Different formal situations and musical responses are investigated by adding, removing or repeating blocks. Therefore, both visual and audial feedbacks are considered constructive that enhance children's cognitive abilities.
Desen üretimi üzerinden tasarım düşüncesini öğrenme: Hesaplamalı bir çerçeve
Technology, culture and cross-disciplinary innovations continually reshape design medium, knowledge, models and methodologies. In parallel, the focus of learning how to design has been shifting to learning designers' reasoning procedures that embody perception, imagery and intuition. Pivoting on visual thinking as a fundamental design skill, this thesis illustrates a computational framework to pedagogically support visual reasoning and the ability to recall and retrieve. The proposed framework functions as a tool to transfer design knowledge in an exemplary construction of a two dimensional geometric pattern. The first exploration is to understand how a pattern construction, in the traditional compass-ruler method of the craftsmen, can be repeated. It primarily involves a deconstructive analysis to see familiar shapes, repetitions, symmetric arrangements and hierarchies of shapes. The designer-investigator intuitively creates the rules along with what is seen while seeing allows for new ways of thinking to emerge and ways of thinking filter what to see. The motivation behind this method of analysis is to find out any underlying operations to learn and the explication of what is essential (which abilities are required) for this transfer. Although explicit representations of tacit design knowledge may not be possible, the aim is to identify which visual thinking skills a designer should hold, learn or improve. The scope of the study is limited to the intersection of skills cited in the design thinking literature and skills that are found to be required in geometric pattern generation. In separate stages of the pattern generation process, divergent abilities such as shape perception, mental imagery, rule synthesis, and drawing, are activated in the designer's mind. Most of these abilities are dependent on each other. Yet, certain abilities are more evident in specific stages. In particular, in polygon generation stage, drawing is the main ability required for representation. However, imagery and perception help transform shapes, see emergent shapes and make the decision for the next move. The external representation of the exemplar design space contains algorithms for generating a pattern. The exploration in the thesis uses visual rules, part of the shape grammar formalism, for representing this design space, and the related analysis and synthesis. These representations also contain implicit knowledge about mental processes of a designer such as seeing, decision making, synthesizing, imagery and creativity. Without the perspective of visual reasoning, the rule-based system is barely limited to generating design products. With visual reasoning in focus, the thesis identifies the reasoning mechanisms and the complementary skills transferrable for learning or improvement.
Performans tabanlı tasarıma bütünleşik yaklaşım
Son yılardaki hızlı teknolojik gelişmeler hemen hemen bütün mesleki pratiklerin işleyişini ve algılanışını etkilemiştir. Bu değişimlerle birlikte, mimarlık pratiği ve mimarın rolü de radikal bir biçimde evrilmiştir. Hızlı teknolojik gelişmeler ve bilişim teknolojilerinin kullanımının yaygınlaşması ile dijital araçlar ve teknikler tasarımcının rolünü belirleyici birer faktör haline gelmiştir. Bilişim araçları, mimarın tasarım sürecinin ve tasarıma bakış açısının derin bir biçimde değişmesine sebep olmuştur. Vitruvius De architectura libri decem kitabında mimarlığın üç temel niteliğini firmitas(sağlamlık), utilitas(kullanışlılık), venustas(estetik) olarak tanımlamıştır (Rowland ve Howe, 1999). Daha sonraki mimarlık kuramcıları, mimarlığın analizi, değerlendirilmesi, anlamının tartışılması ve eleştirilmesi adına farklı yöntemler ortaya koysalar bile, Vitrivius'un tanımı günümüzde hala mimari ürünün eleştirilmesi ve incelenmesi adına geçerli bir temel sağlamaktadır. Buna rağmen, günümüz mimari tasarım pratiğinde, mimarların ve mühendislerin rolü keskin bir biçimde ayrılmıştır. Mimar, yapının biçim ve fonksiyon ("untilitas", "venustas") gibi özelliklerinden sorumlu hale gelirken, mühendis matematiksel "firmitas" sorumluluğunu üstlenmiştir. Günümüz mimarlık pratiğinde bilişim teknolojileri tasarımda önemli bir rol oynamalarına rağmen, performans verilerin tasarım süreci içerisinde düşünülmesi henüz yeterince yaygın bir anlayış değildir. Performans ve tasarımın ilişkisi, çoğunlukla bitmiş bir tasarım ürününün performansının bilişim araçları ile değerlendirilmesi şeklinde olmaktadır. Performansın geometrik olmayan yönlerini (ekonomik, çevresel, strüktürel vb.) henüz tasarıma dair kesin kararlar alınmamışken değerlendirmek, tasarım alternatiflerini ve sonuç ürünü etkileyip, tasarım sürecini değiştirebilir. Ayrıca, farklı disiplinlere ait bilgilerin entegre edildiği tasarım süreçleri, karmaşık problemlere getirilecek çözümleri daha tatminkâr hale getirebilmektedir. Bilişim araçlarının ayrışmış disiplinlere ait bilgileri bir araya getirmek amacıyla kullanılması, tasarım sürecindeki yaratıcılığı ve yenilikçiliği arttırarak süreci daha üretken bir hale getirebilir. Performansa dair değerlendirmelerin temel düzeyde bir hâkimiyetle tasarımcı tarafından tasarım süreci ile eş zamanlı ve küçük iterasyonlar ile yapılması, performansı biten bir ürünün değerlendirilmesi olmaktan ziyade tasarım kararlarını yönlendirici bir boyut olarak ele almayı sağlayarak bütünleşik süreçleri destekleyecektir. Tüm bu tartışmalar ve incelemeler ışığında ortaya bir sentez koyularak, var olan bilişim araçları kullanılarak bütünleşik bir tasarım önerisi yapılmıştır. Bu öneri anlatılanların sentez bir modeli olacak şekilde kurgulanmıştır. Ortaya koyulan sentez ile bilişim araçlarının ve farklı disiplinlere ait bilgilerin tasarım süreçlerine dahil edilmesi yaklaşımı, daha yaratıcı ve yenilikçi ürünlerin oluşturulmasına katkı sağlamakta ve süreçlerin üretkenliğini güçlendirmektedir. Öte yandan bütünleşik tasarım süreçleri, karmaşık karakteristik gösteren tasarım problemlerine getirilecek önerilerin üretilmesinde de avantajlı konuma geçmektedirler.
Doğadan esinli interaktif bina kabuğu tasarımı için örüntüye dayalı bir model
Mimarlıkta örüntü kullanımı, geçmişten bugüne tartışmalı olarak süregelmişse de, bilgisayar bilimi, yapay zeka ve biyoloji alanlarında, seriler ve tekrar eden biçimlerden oluşan diziler olarak örüntülerin kullanımı, bunların mimarlık alanında tekrar gözden geçirilmesine ve yeni bir bakış açısıyla ele alınmasına neden olmuştur. Alexander'ın 1977'de binanın üretimini, örüntülerin kurgulanması olarak açıklaması ile birlikte örüntünün mimariden dışlanması durumu, yerini örüntüyü mimarinin derinleşmesine katkı sağlayan bir öğe konumuna getirmesini sağladı. Bu yeni bakış açısıyla beraber örüntüler, örüntü kitaplarından kopyalanarak çoğaltılan biçimlerden ibaret olmaktan çıkarak nesnelerin ya da olayların özüyle doğrudan doğruya ilişkili algoritmalar olarak görülmeye başlanmıştır. Örüntülerle ilgili bu tartışma, yalnızca örüntü üretimi fikrinin terk edilerek örüntü tanıma (pattern recognition) fikrinin ön plana çıkarılmasıyla da yön değiştirmiştir (Castle, 2009). Bu sayede, doğada bulunan karmaşık sistemler incelenerek oluşumlarında etken olan kural dizileri ortaya çıkarılmıştır. Bu tez kapsamında, performansa ve iletişime dayalı bina kabuğu tasarımında kullanılabilecek, model kapsamında incelenen canlıların uyaranlara bağlı gösterdikleri değişimlerle analojik olarak ilişkilendirilmiş, örüntü tabanlı parametrik bir modelin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu sayede, örüntü tanımının iki boyutlu ve statik bir tanımı aşarak, üçüncü boyutu da kapsayan kinetik ve farklı yüzeylere uygulanabilecek parametrik bir zeminde tartışılması ön görülmüştür. Bu tez, teori ve uygulama olmak üzere iki bölümden oluşmaktadır. Teorik bölüm kapsamında ve tezin tarihsel arka planını oluşturan 2. bölümünde, örüntülere dair iki zıt koldan süregelen tartışma, Modern öncesi, Modern ve dijital dönem olmak üzere, birbirini takip eden süreçler kapsamında mimari örneklerle desteklenerek incelenmiştir. Bu tezin 3. bölümünde ise, örüntü tanımının düzen ve kaos tanımlarına bağlı olarak gösterdiği değişim açıklanmıştır. Sonrasında, örüntüler, doğal ve yapay örüntüler başlıkları altında incelenerek bahsi geçen kural dizileri biyoloji, kimya, matematik ve bilgisayar bilimlerinden faydalanılarak detaylı olarak açıklanmış ve bu diziler kullanılarak üretilebilecek bazı biyomimetik modellere ait algoritmalar ortaya konulmuştur. Doğadaki örüntülerin incelenmesi ve tanımlanmasıyla beraber biçimsel olanın arkasındaki fonksiyonellik ve malzeme bilgisi ön plana çıkmaya başlamıştır. Bu durum, makro ölçekten mikro ölçeğe kadar örüntülerin mimaride kullanımını etkilemiştir. Bu etkilenme, yani örüntülerin mimaride kullanımı, tezin 4. bölümünde;kentsel, strüktürel ve yüzey kaplama bölümleri altında, örüntünün kullanıldığı kısım ve ilgili örüntü sınıflandırmaları gözetilerek açıklanmıştır. Doğal örüntülerin bir bölümü olan, canlı organizmaların dış yüzeylerinde bulunan örüntüler; canlıların bulundukları ortama adapte olmalarını, çiftleşmelerini yani iletişim kurmalarını ve / ve ya avcılardan korunmalarını sağlarken mimaride bina cephesi ya da kabuğuyla ilişkilenmiştir. Canlıların dış yüzeylerindeki bu adaptasyonların anlaşılması, bina kabuğunun salt olarak iç ve dış ortamı ayırmaktan öteye geçerek dışavurum, uzlaşma ve performans aracı olarak görülmeye başlanmasını sağlamıştır. Bu sayede, bina kabuğu bitmiş bir nesne olarak görülmeyip uyaranlara bağlı olarak dönüşebilen bir sistem olarak algılanmıştır. Günümüzün dinamik dünyasında, değişim ve dönüşüm yani adapte olabilme yeteneği oldukça önemli hale gelmiştir. Analog olarak gerçekleştirilen örüntü üretme yöntemlerinin sayısal teknolojiler yardımıyla geliştirilerek duyarlı ve interaktif bir mimari öğe olarak kullanımı bu tezin ana omurgasını oluşturmaktadır. İncelenen çeşitli doğal ve yapay örüntü sistemlerinden, bu tez kapsamında, canlıların dış yüzeylerinde yer alan örüntü oluşumları ile dokuma örüntüleri kaynaştırılarak tezin 5. bölümünde detaylı olarak açıklanan bir model geliştirilmiştir. Model kapsamında incelenen canlılardan biri, değişen duygusal durumuna bağlı olarak deri rengini değiştiren bukalemundur. Eğer, bukalemun heyecanlı ise deri rengi daha sıcak renklere, aksi durumda ise daha soğuk renklere dönmektedir. Çok katmanlı derisi sayesinde, hem renk hem biçim anlamında deri değişimi sergileyen bir diğer canlı ise mürekkep balığıdır. Deri katmanlarında yer alan farklı yapıdaki hücrelerden olan kromatoforlar sayesinde mürekkep balıkları, gelen ışığın rengini değiştirerek yansıtmaktadır. Yani, eğer belirli bir renkteki kromatofor şişkin ise canlının derisine gelen ışık bu renge dönüştürülerek yansıtılır. Eğer bu hücreler sönük durumda ise, gelen ışık beyaz renkli hücrelere ulaşacağından beyaz renkte yansıtılır. Bu pigment benzeri yapıdaki hücreler, birer kas gibi çalışarak canlının bulunduğu ortama adapte olmasını sağlar. Bu tez kapsamında tasarlanan model, bahsi geçen canlılara benzer şekilde, iki katmanlı bir yapıya sahiptir ve altıgen bir ızgaranın başlangıç biçimi olarak seçilmesiyle geliştirilmiştir. Bu iki katmanlı yapı, dokuma örüntülerinde olduğu gibi örülü bir yapıya sahiptir ve mürekkep balığının dış yüzeyindeki katmanlar gibi kas sistemine benzer renksel değişimler göstermektedir. Model, çeşitli parametrik tasarım araçları kullanılarak güneş, insan hareketleri ve çevresel değişimler gibi belirli uyaranlara bağlı olarak değişim gösteren ve bina kabuğu, cephe elemanı ya da enstalasyon tasarımı ölçeğinde üretilebilecek örüntü tabanlı bir modeldir. Güneşin konumu, insan hareketleri ile değişen çevrenin örüntü karakterine bağlı olarak birçok sonuç ürün elde edilebilmesi bakımından üretken olan model, mimari anlamda "duyarlı interaktif mimarlık" olarak tanımlanmaktadır. Tasarlanan kinetik örüntü uyaranlara tepki verirken, bazen kamufle olma yani çevresiyle uyumlu olma, bazense belirginleşme ve çevresiyle iletişim kurma eğilimindedir. Tüm bu karakteristik değişimler, bahsedilen etkenlerin farklı kombinasyonları ile zenginleşmektedir. Tezin sonuç bölümünde, modelin potansiyelleri mimarlık ve sürdürülebilirlik anlamında tartışılmıştır. Modelin bina kabuğu, cephe ve enstalasyon tasarımı gibi farklı ölçeklerde ve biçimlerde uygulanabilirliği modelin mimari potansiyelleri arasındadır. Aynı zamanda; güneşin geliş açısının, insan hareketlerinin ve değişen çevre görüntülerinin bina kabuğu üzerindeki etkileri sonucu bina kabuğu, hem performatif hem de iletişimsel bir ara yüz tariflemektedir. Güneşe bağlı gerçekleşen adaptasyon, ısıl kazanç ve ışık kontrolü sağlarken insan hareketlerinin ve değişen çevresel görüntülerin veri olarak alınması ise, bina kabuğunun hem kullanıcılarla hem bulunduğu çevreyle dinamik bir ilişki kurmasına neden olmaktadır. Bina kabuğunun bulunduğu yere ve zamana bağlı, birçok biçim ve renge bürünerek farklı kimlikte dış yüzeyler tanımlaması da modelin parametrik yapısının bir sonucudur. Modelin uygulaması bağlamında ise, PVC esaslı malzemeler ile pnömatik modüllere entegre edilmiş LED sisteminin birleştirilmesi önerilmiştir. Bu sayede, geleceğe yönelik araştırmalarda, malzemenin mekanik ve elektrik sistemlerle birleştirilmesi ile yapının sürdürülebilirliği açısından sağladığı katkılar gözlemlenebilecektir.