Algoritmien avulla vaihtoehdot helposti esille

Rakennesuunnittelija voi vaikuttaa merkittävästi rakennushankkeen onnistumiseen. Tavallisesti rakennesuunnittelussa keskitytään optimoimaan enemmän rakenneosia eikä niinkään kokonaisia rakennuksia. Kun algoritmiavusteisia menetelmiä hyödynnetään laajasti suunnittelussa, voidaan helposti tuottaa suuri määrä vaihtoehtoisia ratkaisuja. Tämä tarkoittaa, että optimaalisin runkoratkaisu voidaan tunnistaa jo aivan projektin alkuvaiheessa.

Suunnittelun edetessä rakenneratkaisut tarkentuvat karkeista luonnossuunnitelmista millintarkkoihin valmistuskuviin. Koko prosessin ajan suunnittelija tarkastelee rakennuksen turvallisuutta, käytettävyyttä, kestävyyttä, energiatehokkuutta ja kustannuksia. Työtä ei tehdä yksin, vaan haasteita ratkotaan yhdessä eri suunnitteluosapuolien kanssa. Suunnittelutiedon joustava jakaminen ja hyödyntäminen nousee silloin tärkeään rooliin. Algoritmeista onkin tullut oivia apuvälineitä rakennesuunnittelijan työkalupakkiin.

Teknologiasta tehokkuutta vai tuplatyötä?

Suunnittelun helpottamiseksi on luotu monia ohjelmistoja ja työkaluja, ja teknologian yltäkylläisyys saattaa joskus turhauttaa. Teknologia ei saisikaan olla itsetarkoitus, vaan työkalu siinä missä kynä ja paperikin.

Rakennusala on perinteisesti kehittynyt hitaasti, mikä johtuu osin alan pirstaloituneisuudesta. Jos jokainen toimija kehittää vain omaa toimintaansa, jää kokonaisuus helposti vajaaksi. Sama ongelma näkyy myös suunnitteluprosessissa lukuisten erilaisten ohjelmistojen välillä. Eri hankeosapuolien, tiimien ja ohjelmistojen rajapinnat saattavat olla työläitä koko prosessin kannalta ja synergiaedut jäävät saavuttamatta. Teknisten sovellusten avulla tieto saadaan virtaamaan sujuvasti eri osapuolien välillä.

Ihminen ja teknologia – yhdessä ja paremmin

Algoritmiavusteinen suunnittelu tai kansainvälisemmin Computational Design on rakennesuunnittelun merkittävimpiä uusia teknologioita. Algoritmiavusteinen suunnittelu tarkoittaa rakennesuunnitteluprosessin ohjelmoimista tietokoneen ymmärtämään muotoon. Siinä suunnittelun fokus siirtyy geometriasta geometrian muodostavaan logiikkaan.

Kun suunnittelija määrittelee tarvittavat reunaehdot, voidaan tietokoneen laskentateho valjastaa monien vaihtoehtoisten ratkaisujen läpikäyntiin. Mikä tärkeintä: kun kone hoitaa toisteiset manuaaliset työt, ihmiselle jää enemmän aikaa luovaan, arvoa tuottavaan insinöörityöhön.

Kun kone hoitaa rutiinit, ihmiselle jää enemmän aikaa luovaan insinöörityöhön.

Digitaalisessa muodossa oleva tieto on algoritmisen suunnittelun ydin. Digitaalinen tieto on valmiiksi muodossa, jota tietokoneet ymmärtävät ja voivat käsitellä. Sen avulla suunnittelutieto linkittyy älykkäästi useiden eri ohjelmistojen välillä. Tämä vähentää suunnittelijan käyttämien ohjelmien määrää ja samalla manuaalisten virheiden todennäköisyyttä. Suunnittelutieto on parhaiten hyödynnettävissä, kun se on yhteisesti sovitussa muodossa.

Algoritmeja on hyödynnetty mm. Helsingin Jätkäsaareen nousevan Royal Park -pysäköintilaitoksen suunnittelussa. Sylinterin muotoisen, 8-kerroksisen pysäköintirakennuksenrungon muoto haastaa suunnittelijan erityisesti mallinnuksen osalta, ja pienienkin muutosten tekeminen on työlästä perinteisin menetelmin. Kun rakennuksen runko linkitettiin algoritmiavusteisesti tiettyihin lähtötietoparametreihin, pystyttiin mallinnuksessa helposti reagoimaan muutoksiin. Algoritmien ansiosta luonnossuunnittelussa voitiin arvioida ketterästi eri runkovaihtoehtojen toteutettavuutta ja kustannuksia.

Optimointi ei ole sidottu yhteen tekijään, kuten kustannuksiin, vaan tekijöitä voivat olla myös esimerkiksi käytettävyys tai hiilijalanjälki. Kun aloitat seuraavaa rakennushanketta, kannattaa pohtia algoritmiavusteisen suunnittelun hyödyntämistä – ihmisten välistä hyvää ja avointa yhteistyötä unohtamatta.

PS: Syventävä oppimäärä tekoälystä suunnittelussa kuullaan AI IABSE-työpajassa 25.-26.3. Helsingin Paasitornissa.

Kirjoittaja Petteri Karjalainen toimii A-Insinööreissä algoritmiavusteisen suunnittelun teknologiavastaavana ja toivoo avoimen yhteistyön lisääntymistä yli yritys- ja toimialarajojen.