コンピュータ支援設計が導入されて以来、建築は新たな高みに到達した。
今やアルゴリズムは、新しい設計を提示し、洗練させ、さらには生み出すまでになっている。
手作業で間取り図を描く代わりに、アルゴリズムによる設計では、パラメータを入力すれば、コンピュータが建物の形状を生成できる。
認知症患者の体験を向上させる配置で、介護施設の設計にアルゴリズムが用いられている。
1980年代後半から1990年代にかけて、巨大な塊状の建築物が世界各地の都市のスカイラインに現れ始めたとき、それは異星人の侵略ではなく、建築設計の実務にコンピュータが与えた影響を示すものだった。
コンピュータ支援設計（CAD）のおかげで、建築家は定規や分度器の制約から解放され、有機的な新しい形状を試すことができるようになった。その結果生まれたのが、フランク・ゲーリーによるビルバオのグッゲンハイム美術館や、フューチャー・システムズによるバーミンガムのセルフリッジズ百貨店などの、有名な曲線的な建築物である。
今日、コンピュータは再び建築物を変えようとしている。今回は、新しい設計を提示し、洗練させ、さらには生み出すことのできるアルゴリズムによってである。より奇抜な形状はほんの始まりにすぎない。アルゴリズムは現在、部屋のレイアウト、建物の施工、さらには利用者のニーズに合わせた経年変化の最適な方法を導き出すこともできる。こうして、アルゴリズムは建築家に、自らのアイデアを実現し改善するための、まったく新しい道具一式を与えている。
基本的なレベルでは、アルゴリズムは、設計、施工、そして建物の利用に関する網羅的な情報を提供するための強力なツールとなりうる。BIM（ビルディング・インフォメーション・モデリング）は、かつては別々に管理されていた建築、エンジニアリング、施工にわたるデータを、包括的なソフトウェアによって標準化し共有する。これにより、発注者から請負業者に至るまで、建物の誕生に関わるすべての関係者が、同じ3Dモデル上でシームレスに協働できる。
さらに最近では、新しいツールが、この種の情報とアルゴリズムを組み合わせ、建築プロセスの各側面を自動化・最適化し始めている。その範囲は、法規制の解釈や構造評価の計算の提供から、調達をより精密にすることまで多岐にわたる。
アルゴリズムによる設計
しかしアルゴリズムは、設計段階においても役立つことがある。既存および計画中の建造物に潜む規則性を明らかにすることで、建築家が建物の利用方法を理解する助けとなる。これらは空間的・幾何学的特性（公共スペースと私的スペースの比率や建物の自然な通風など）として現れることがある。また、利用パターンとして、どの部屋が最も多く、また最も少なく使われているかを示すこともある。
あるいは、これらは視覚的・物理的な関連性として現れることもある。建物内のどの地点から何が見えて何が見えないかを示し、建物内の人の流れを予測することを可能にする。これは公共建築物の出入口を設計する際に特に重要で、サービスや避難経路を最適な位置に配置できる。
アルゴリズムはまた、設計者が、そうでなければ実現不可能かもしれない形状や配置を考え、生み出す能力を拡張するためにも用いられる。設計者が自らの直感や好みに従って間取り図を個人的に描く代わりに、アルゴリズムによる設計を用いる建築家は、ルールとパラメータを入力し、コンピュータに建物の形状を生成させる。これらのアルゴリズムは、進化やフラクタル（同じ形が、より小さな尺度で繰り返し現れる形状）といった自然界の発想に着想を得ることが多い。
これら3つの用途（複雑な情報の管理、パターンの発見、新たな空間配置の生成）を組み合わせることは、建築環境を真に改善する私たちの能力を大きく変える、次世代のアルゴリズムによる設計を意味する。例えば、ザハ・ハディド・アーキテクツは、その特異な曲線的建築でalready知られているが、アルゴリズムを用いて自動的に検証し、数千通りの内部レイアウトの選択肢を配置を見つけている。これは、不規則な形状の建物が法外に高価になることを防ぐための、ファサードパネルの配置である。
アルゴリズムは、新規性のある建築物にも不可欠である。例えば、V&A博物館のフィラメント・パビリオンは、構造、環境、来館者の利用データに応じて時間とともに適応してきた。今日では、アルゴリズムはCOVID-19パンデミックに対応したオフィスの配置さえ生成しており、安全な社会的距離を保ちながら、建物内でより多くの従業員が働けるようにしている。
自己組織化するレイアウト
私と同僚は最近発表した。これは、認知症患者の体験を向上させる最適な配置で各居室を配置し、介護施設の自己組織化する間取りをアルゴリズムがどのように生成できるかを示したものである。これを実現するため、私たちは3種類のアルゴリズムを組み合わせた。それぞれ、アリのコロニー、脳に基づく人工知能システム、そして群衆のモデリングに着想を得たものである。
私たちは、多数の先行研究やプロジェクトに基づく設計基準に従うようアルゴリズムを構築し、それらを、アルゴリズムが従うべき4つの主要なルールにまとめた。建物は、与えられた最大規模のユニットに分割されなければならなかった。また、各ユニットには、利用可能な機能的な台所、他の用途に使われない食堂、そして多様な規模の複数のラウンジまたは活動室が備わっていなければならなかった。
その結果、介護施設の新たなレイアウトが生まれた。居室と共用スペースを、入居者が施設内を移動する距離ができるだけ短くなるよう、最も効率的に配置したものである。これは、適切なアルゴリズムの組み合わせと、何より設計者の入力により、そうでなければ膨大な手間を要する、あるいは実現不可能かもしれない自己組織化された設計を生み出せることを示している。
一部で悲観的に予測されてきたように建築家に取って代わるのではなく、アルゴリズムは建築設計者にとって重要なツールになりつつある。これは、大学院課程、研究センター、国際的な企業において、この技術の存在感が増していることに表れている。設計者が機械学習や人工知能の活用に投資する動きが、ますます多く見られる。建築における。
コンピュータ科学と技術の進歩は指数関数的に進んでいるため、アルゴリズムによる設計が将来どのように進化し、建設業界がどのように変わるかを今想像するのは難しい。しかし、建物において目に見えないものを見る能力と、思いもよらないものを設計する能力を高める標準的な手段として、アルゴリズムの利用が間もなくなることは確実に予測できる。
