Neue digitale Technologien für Landschaftsarchitektur und -bau

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Überlagerung Sommerinsel mit 3D Modell. Abbildung: Nikolai Benner Luftbild/LOMA

Wie sind wir geschult? Bis vor Kurzem waren die planenden und bauenden Disziplinen aufgrund ihrer akademischen Ausbildung trainiert analoge Methoden und Techniken einzusetzen. Selbst mit der Einführung der Computer Mitte der 80er-Jahre des letzten Jahrhunderts folgten die Planungsmethoden und die zeichnerische Repräsentation den laufenden Iterierungsphasen des umzusetzenden Entwurfes.

Die aufeinander aufbauenden Detaillierungsschärfen folgten den Jahrhunderte alten Mustern der Baukunst - ein weiter Weg von der "Urhütte" zu "Studio Alchimia", aber immer manuell und überwiegend zweidimensional in der Darstellung. Wir beide, die in den 1990ern-Jahren studiert haben, durchliefen den mühsamen Paradigmenwechsel von analogen zu digitalen Methoden, von manuellen hinzu neuartigen Prozessen. Diese Neuartigkeit ist gekennzeichnet durch einen elastischen Gestaltungsprozess, einer Aufweichung der Planungsphasen und der Gleichzeitigkeit von Information. Aber auch durch "kollaterale Schäden", welche durch die zunehmende digitale Beschleunigung entstehen können. Der für uns alle schwierige Umgewöhnungsprozess wird weiterhin nicht einfacher. Wie schnell sich Technologien entwickeln, beschreiben wir anhand von zwei Beispielen und geben einen möglichen Blick in die Zukunft.



Geländemodell im GIS Programm. Abbildung: Wolff & Müller

Grasshopper/Rhino Eingabeparameter. Abbildung: McNeel/LOMA

Sommerinsel im Bau. Foto: LOMA

Rückblick - parametrische Methoden

Der nahtlose Übergang vom Entwurf zum Bauprozess wurde in dieser Größenordnung weltweit erstmalig im Landschaftspark Sommerinsel im Rahmen der BUGA 2019 in Heilbronn realisiert. Unser Büro hatte aber bereits 2008 einen sogenannten ripple park - prototype mit Hilfe der technischen Möglichkeiten der Software Maya (Autodesk) im Rahmen eines privaten, künstlerischen Auftrags generiert. Im Entwurfs- und Präsentationsprozess war es damals ein Quantensprung eine Technologie einzusetzen, welche eine große Variabilität und Formenvielfalt möglich machte. Die direkte Verknüpfung mit dem Bauprozess, mit dem Baggerfahrer, fehlte aber vollständig. Der Entwurf musste manuell und visuell vor Ort umgesetzt werden, was den Bau und die Bauüberwachung erheblich erschwerte. Das ripple park - prototype Projekt wurde digital begonnen und "archaisch" abgeschlossen.

Diese Problematik einer nicht durchlaufenden digitalen Kette konnte im Projekt für die BUGA 2019 beseitigt werden. Eine digitale Koppelung der verschiedenen Leistungsphasen war nun direkt umsetzbar. Komplexe Erdmodellierungen in größeren Maßstab konnten so beginnend mit digitalen Modellen - hier mit dem parametrischen Instrument Grasshoper/Rhino von Mcneel - bis zur direkten baulichen Übersetzung erfolgen. Exakt definierte digitale Schnittstellen machten das mit Hilfe satellitengestützter GPS-Systeme möglich. Die Geschwindigkeit der planerischen und baulichen Umsetzung hat alle Beteiligten überrascht. Die künstlerische Grundidee, der Verschmelzung einer Endmoränenlandschaft des Südens mit einer Dünenlandschaft des Nordens wurde mit einer analogen Konzeptskizze noch vorformuliert, der konkrete Entwurfsprozess konnte jedoch nur mit digitalen Mitteln fortgeführt werden. Die Modellierung der Landschaft war dabei nie "free style", sondern wurde streng regelbasiert (design with constraints) durchgeführt, im Rahmen eines engen formalen Korsetts. Für den landschaftsarchitektonischen Entwurf sind parametrische Modelle bestens für Formen mit gefestigter Vision geeignet. Die Arbeit der Entwerfer:in ähnelt vielleicht den Bewegungsbildern von Kitesurfer:innen, welche lernen mit den klaren Vorgaben von Ausrüstung, Wind und Wellen zu reüssieren.


Digitaler Designprozess ripple park – prototype. Abbildungen: LOMA

Ripple park – prototype. Foto: LOMA

Hallimaschmyzel auf Baumstamm. Foto: Thomas Frankenhauser

Generierung Topografie. Abbildung: LOMA

Gegenwart - generative Methoden

Für nicht gefestigte Visionen, mit einem größeren Grad an formaler Unschärfe, bieten sich im Entwurf generative Modelle an. Diese werden nicht mehr anhand von Parametern in eine gewünschte Form geschoben, sondern basieren auf den Prinzipien von Wachstum, Entwicklung oder schlichtweg Evolution. Man kann behaupten, dass in den Entwurfsprozess ein neuer Akteur einsteigt, der einem die Entwurfshoheit im Vorfeld entzieht und aus dessen unzähligen Entwurfsvarianten man nun sorgsam wählen muss.

Basierend auf der Grundlagenforschung zu biomorpher, agentenbasierter Modellierung von Madalin Gheorghe, einem jungen Programmierer aus Rumänien, und Anatolii Kotov vom Fachgebiet Digitale Entwurfsmethoden der BTU Cottbus entstand 2021 in unserem Büro ein Projekt, das auch für uns Neuland war. Das Ziel dieser entwurflichen Untersuchung war eine maximale Anzahl von Varianten zur Optimierung von fußläufigen Verbindungen im städtebaulichen Kontext. Zur Entwicklung von Topografie wurde Madalins "Physarum polycephalum Algorithmus" von uns mit den plastisch wirksamen Rhizomorphen des von Baumpflegern gefürchteten Hallimasch (Armillaria mellea) gekreuzt. Der im Entstehungsprozess erzeugte Verlauf und die topografische Form ist keineswegs zufällig, sondern folgen einem aufbauenden, evolutionär-optimierenden Prozess. Das Design ähnelt auch dem eines Pilzmyzels, dessen Stränge laufend in Richtung Nahrung wachsen. Der entwerferische Ansatz scheint geeigneter als die starren, analogen gezeichneten landschaftsarchitektonischen Wegeachsen, um unsere natürlichen Bewegungsflüsse abzubilden.

Eine formal-reduktionistisch geschulte Linienziehung ist bei diesem System nicht mehr möglich, diese bleibt dem digitalen Akteur überlassen. Schlussendlich aber, beschenkt mit einem Füllhorn an Varianten, entscheidet immer noch der Mensch über Selektion der bevorzugten Variante. Der Entwerfer gibt aber seine alleinige Federführung ab, eine gemischte Autorenschaft aus Mensch-Maschine beginnt zu entstehen.

Wachstumsalgorithmus. Abbildung: LOMA

Wachstumsalgorithmus. Abbildung: LOMA

Zukunft - Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI)

In Zukunft werden wir den Stift beiseitelegen. Wir werden eher von einem digitalen Akteur statt von Methoden oder Tools reden. Dieser Akteur wird die Rolle eines Diskussionspartners übernehmen. Das Berufsfeld "Architekt:in" als "Expert:in" wird generell auf den Prüfstand gestellt. Gestützt auf Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI) werden individuelle, evaluierte Lösungen erbringen und die künftigen Entwerfer werden zu Generalisten, vorgeschalteten Konzepterstellern, Bauherrenvertretern und Baubegleitern. Das Berufsfeld "Architekt-in" als "Expert-in" wird generell auf den Prüfstand gestellt. Auch Landschaftsarchitekten werden verbal und mit Textbausteinen mit Anforderungsprofilen für die KI auf der Suche nach der besten Lösung sein.

Möglich wird das durch neue Technologien, die mit exponentiell wachsenden, nun aber verarbeitbaren Datenbergen, besseren Lernalgorithmen und digitalem Wissenstransfer (Schnittstelle Text-Bild-Objekt) Arbeit leisten. Schrittweise bewegen sie sich von arbeitsunterstützenden bis hin zu arbeitsübernehmenden Maßnahmen. Diese Wirklichkeit ist in ersten Ansätzen ja bereits im kleinen Rahmen eingetreten (Autovervollständigung, Übersetzung, Roboterbewegungsabläufe, Spracherkennung, Wartungsprognose usw.).

Auch in der Landschaftsarchitektur werden in der Zukunft mehr Prozesse und Aufgaben mit Hilfe von KI erzeugt. Diese werden nicht mehr, über die derzeit noch akademisch legitimierten Module der Gestaltungsschulen, additiv und analog arrangiert. KI wird seine Gestaltung aus einem wachsenden Ozean an Bildwelten zu neuen Entwurfsbildern verschmelzen. Die im 20 Jahrhundert vorgenommene Auftrennung der Disziplinen Landschaftsarchitektur und Landschaftsplanung wird aufgehoben werden. Die Entwürfe von Freiräumen via KI hätten die Chance poetisch-komplex zu sein, versehen mit einer sozialen und ökologischen Dimension.

Bildgenerierung durch einfache Begriffseingabe. Abbildungen: Gaugan von Nvidia

Dieser Artikel erschien in der Ausgabe NEUE LANDSCHAFT 08/2021 .

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