TY - JOUR A1 - Knecht, Katja T1 - Generierung von Grundriss-Layouts mithilfe von Evolutionären Algorithmen und K-dimensionalen Baumstrukturen N2 - K-dimensionale Bäume, im Englischen verkürzt auch K-d Trees genannt, sind binäre Such- und Partitionierungsbäume, die eine Menge von n Punkten in einem multidimensionalen Raum repräsentieren. Ihren Einsatz finden K-d Tree Datenstrukturen vor allem bei der Suche nach den nächsten Nachbarn, der Nearest Neighbor Query, und in weiteren Suchalgorithmen für beispielsweise Datenbankapplikationen. Im Rahmen des Forschungsprojekts Kremlas wurde die Raumpartitionierung durch K-d Trees als eine Teillösung zur Generierung von Layouts bei der Entwicklung einer kreativen evolutionären Entwurfsmethode für Layoutprobleme in Architektur und Städtebau entwickelt. Der Entwurf und die Entwicklung von Layouts, d.h. die Anordnung von Räumen, Baukörpern und Gebäudekomplexen im architektonischen und städtischen Kontext stellt eine zentrale Aufgabe in Architektur und Stadtplanung dar. Sie erfordert von Architekten und Planern funktionale sowie kreative Problemlösungen. Das Forschungsprojekt beschäftigt sich folglich nicht nur mit der Optimierung von Grundrissen sondern bindet auch gestalterische Aspekte mit ein. In der entwickelten Teillösung dient der K-d Tree Algorithmus zunächst zur Unterteilung einer vorgegebenen Fläche, wobei die Schnittlinien möglichen Raumgrenzen entsprechen. Durch die Kombination des K-d Tree Algorithmus mit genetischen Algorithmen und evolutionären Strategien werden Layouts hinsichtlich der Kriterien Raumgröße und Nachbarschaften optimiert. Durch die Interaktion des Nutzers können die Lösungen dynamisch angepasst und zur Laufzeit nach gestalterischen Kriterien verändert werden. Das Ergebnis ist ein generativer Mechanismus, der bei der kreativen algorithmischen Lösung von Layoutaufgaben in Architektur und Städtebau eine vielversprechende Variante zu bereits bekannten Algorithmen darstellt. T3 - Arbeitspapiere Informatik in der Architektur - Nr. 9 KW - Grundrissgenerierung KW - Multikriterielle Optimierung KW - Evolutionäre Algorithmen KW - K-d Trees KW - Computational Design Y1 - 2011 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20160822-26664 UR - http://infar.architektur.uni-weimar.de/service/drupal-infar/Arbeitspapiere ER - TY - JOUR A1 - Knecht, Katja T1 - Augmented Urban Model: Ein Tangible User Interface zur Unterstützung von Stadtplanungsprozessen N2 - Im architektonischen und städtebaulichen Kontext erfüllen physische und digitale Modelle aufgrund ihrer weitgehend komplementären Eigenschaften und Qualitäten unterschiedliche, nicht verknüpfte Aufgaben und Funktionen im Entwurfs- und Planungsprozess. Während physische Modelle vor allem als Darstellungs- und Kommunikationsmittel aber auch als Arbeitswerkzeug genutzt werden, unterstützen digitale Modelle darüber hinaus die Evaluation eines Entwurfs durch computergestützte Analyse- und Simulationstechniken. Analysiert wurden im Rahmen der in diesem Arbeitspapier vorgestellten Arbeit neben dem Einsatz des Modells als analogem und digitalem Werkzeug im Entwurf die Bedeutung des Modells für den Arbeitsprozess sowie Vorbilder aus dem Bereich der Tangible User Interfaces mit Bezug zu Architek¬tur und Städtebau. Aus diesen Betrachtungen heraus wurde ein Prototyp entwickelt, das Augmented Urban Model, das unter anderem auf den frühen Projekten und Forschungsansätzen aus dem Gebiet der Tangible User Interfaces aufsetzt, wie dem metaDESK von Ullmer und Ishii und dem Urban Planning Tool Urp von Underkoffler und Ishii. Das Augmented Urban Model zielt darauf ab, die im aktuellen Entwurfs- und Planungsprozess fehlende Brücke zwischen realen und digitalen Modellwelten zu schlagen und gleichzeitig eine neue tangible Benutzerschnittstelle zu schaffen, welche die Manipulation von und die Interaktion mit digitalen Daten im realen Raum ermöglicht. T3 - Arbeitspapiere Informatik in der Architektur - Nr. 6 KW - tangible user interface KW - simulation Y1 - 2011 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20160823-26740 UR - http://infar.architektur.uni-weimar.de/service/drupal-infar/Arbeitspapiere ER - TY - JOUR A1 - Knecht, Katja A1 - König, Reinhard T1 - Evolutionäre Generierung von Grundriss-Layouts mithilfe von Unterteilungsalgorithmen N2 - Das Unterteilen einer vorgegebenen Grundfläche in Zonen und Räume ist eine im Architekturentwurf häufig eingesetzte Methode zur Grundrissentwicklung. Für deren Automatisierung können Unterteilungsalgorithmen betrachtet werden, die einen vorgegebenen, mehrdimensionalen Raum nach einer festgelegten Regel unterteilen. Neben dem Einsatz in der Computergrafik zur Polygondarstellung und im Floorplanning zur Optimierung von Platinen-, Chip- und Anlagenlayouts finden Unterteilungsalgorithmen zunehmend Anwendung bei der automatischen Generierung von Stadt- und Gebäudegrundrissen, insbesondere in Computerspielen. Im Rahmen des Forschungsprojekts Kremlas wurde das gestalterische und generative Potential von Unterteilungsalgorithmen im Hinblick auf architektonische Fragestellungen und ihre Einsatzmöglichkeiten zur Entwicklung einer kreativen evolutionären Entwurfsmethode zur Lösung von Layoutproblemen in Architektur und Städtebau untersucht. Es entstand ein generativer Mechanismus, der eine Unterteilungsfolge zufällig erstellt und Grundrisse mit einer festgelegten Anzahl an Räumen mit bestimmter Raumgröße durch Unterteilung generiert. In Kombination mit evolutionären Algorithmen lassen sich die erhaltenen Layoutlösungen zudem hinsichtlich architektonisch relevanter Kriterien optimieren, für die im vorliegenden Fall Nachbarschaftsbeziehungen zwischen einzelnen Räumen betrachtet wurden. T3 - Arbeitspapiere Informatik in der Architektur - Nr. 10 KW - Unterteilungsalgorithmus KW - Layout, generative Methode, evolutionäres Verfahren Y1 - 2011 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20120509-16534 UR - http://infar.architektur.uni-weimar.de/service/drupal-infar/Arbeitspapiere ER - TY - JOUR A1 - Knecht, Katja A1 - König, Reinhard T1 - Automatische Grundstücksumlegung mithilfe von Unterteilungsalgorithmen und typenbasierte Generierung von Stadtstrukturen N2 - Dieses Arbeitspapier beschreibt, wie ausgehend von einem vorhandenen Straßennetzwerk Bebauungsareale mithilfe von Unterteilungsalgorithmen automatisch umgelegt, d.h. in Grundstücke unterteilt, und anschließend auf Basis verschiedener städtebaulicher Typen bebaut werden können. Die Unterteilung von Bebauungsarealen und die Generierung von Bebauungsstrukturen unterliegen dabei bestimmten stadtplanerischen Einschränkungen, Vorgaben und Parametern. Ziel ist es aus den dargestellten Untersuchungen heraus ein Vorschlagssystem für stadtplanerische Entwürfe zu entwickeln, das anhand der Umsetzung eines ersten Softwareprototyps zur Generierung von Stadtstrukturen weiter diskutiert wird. T3 - Arbeitspapiere Informatik in der Architektur - Nr. 15 KW - Automatisierung KW - Grundstücksumlegung KW - städtische Strukturen KW - Unterteilungsalgorithmen KW - Computational Design Y1 - 2012 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20160822-26730 UR - http://infar.architektur.uni-weimar.de/service/drupal-infar/Arbeitspapiere ER - TY - JOUR A1 - König, Reinhard A1 - Knecht, Katja T1 - Comparing two evolutionary algorithm based methods for layout generation: Dense packing versus subdivision JF - Artificial Intelligence for Engineering Design, Analysis and Manufacturing N2 - We present and compare two evolutionary algorithm based methods for rectangular architectural layout generation: dense packing and subdivision algorithms.We analyze the characteristics of the two methods on the basis of three floor plan sce- narios. Our analyses include the speed with which solutions are generated, the reliability with which optimal solutions can be found, and the number of different solutions that can be found overall. In a following step, we discuss the methods with respect to their different user interaction capabilities. In addition, we show that each method has the capability to generate more complex L-shaped layouts. Finally,we conclude that neither of the methods is superior but that each of them is suitable for use in distinct application scenarios because of its different properties. KW - Architektur KW - Informatik KW - Kremlas Y1 - 2014 UR - http://www.journals.cambridge.org/abstract_S0890060414000237 N1 - Paper is only available from the journal home page. SP - 285 EP - 299 ER - TY - BOOK A1 - König, Reinhard A1 - Schneider, Sven A1 - Knecht, Katja ED - König, Reinhard ED - Donath, Dirk ED - Petzold, Frank T1 - KREMLAS: Entwicklung einer kreativen evolutionären Entwurfsmethode für Layoutprobleme in Architektur und Städtebau N2 - Die im vorliegenden Buch dokumentierten Untersuchungen befassen sich mit der Entwicklung von Methoden zur algorithmischen Lösung von Layoutaufgaben im architektonischen Kontext. Layout bezeichnet hier die gestalterisch und funktional sinnvolle Anordnung räumlicher Elemente, z.B. von Parzellen, Gebäuden, Räumen auf bestimmten Maßstabsebenen. Die vorliegenden Untersuchungen sind im Rahmen eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Forschungsprojekts entstanden. KW - Grundriss KW - Evolutionärer Algorithmus KW - EDA KW - Entwurfssystem, computerbasiertes Planen, evolutionäre Optimierung, Grundrisse, generative Methoden Y1 - 2012 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20120509-16504 UR - http://infar.architektur.uni-weimar.de/service/drupal-cms/KremlasBuch SN - 978-3-86068-471-9 PB - Verlag der Bauhaus-Universität Weimar CY - Weimar ER -