Evolutionary algorithms as a method for developing architecture design

O projeto de arquitetura é composto por diferentes variáveis que precisam ser constantemente negociadas, algumas delas envolvem situações contraditórias, aumentando a complexidade da solução do problema. Os algoritmos evolutivos correspondem a um conjunto de técnicas que contribuem para a solução desse tipo de problema, e que podem ser incorporados ao sistema generativo de projeto de maneira a potencializar a obtenção de melhores resultados. Para isso, foi necessário entender a teoria evolucionista e os seus principais mecanismos, a estruturação e a implementação dos algoritmos evolutivos no ambiente computacional, e a sistematização do processo de projeto como base para o desenvolvimento de um método evolutivo. Dessa forma, foi definido um quadro teórico composto pelos principais eventos e conceitos relacionados à teoria evolucionista, à computação evolutiva e à discussão na década de 1960 sobre a sistematização do processo de projeto como uma sequência operativa capaz de registrar o processo mental do projetista, e o método evolutivo de projeto de arquitetura, sendo apresentada a sua estrutura, os componentes e exemplos. Embora esse método tivesse sido implementado na arquitetura na década de 1960, foi verificado que as aplicações estavam bastante restritas, limitando-se a trabalhos acadêmicos em universidades específicas. O domínio de uma linguagem de programação e a falta de clareza e apropriação dos vocabulários, conceitos e técnicas desenvolvidas pela Computação Evolutiva dificultaram a sua implementação como método de projeto na arquitetura e urbanismo. Atualmente, existem recursos digitais que facilitam a implementação desse método de maneira simplificada sem perder a eficiência do método, justificando a sua retomada como um método de projeto pelos arquitetos e urbanistas. Dessa forma, os objetivos desta pesquisa foram os de organizar o conteúdo teórico dos algoritmos evolutivos de maneira a esclarecer a sua estrutura, o vocabulário, os conceitos básicos e os mecanismos que os envolvem, de definir como ocorre a sua relação com o elemento arquitetônico e com o método de projeto, da identificação de uma ferramenta computacional capaz de facilitar a sua implementação e o de apresentar situações concretas em que os arquitetos e urbanistas possam utilizá-los. Como resultado foi possível verificar que não existe dificuldade no entendimento do mecanismo evolutivo como possível recurso para o desenvolvimento de um método de projeto, mas sim, a necessidade de maior domínio sobre a ferramenta de programação que não estaria relacionada diretamente com o sistema evolutivo, mas sim, com a descrição algorítmica através de um código computacional de todo processo de projeto.The architecture design is composed by different variables that need to be negotiated, some of them involve contradictory situations, increasing the complexity of the solution. The evolutionary algorithms are set by techniques that contribute to obtain solutions for this kind of problems, and they also may be incorporated in a project generative system in a way that potentiate the best results obtaining. For this it was necessary to understand the evolutionary theory and its main mechanisms, the structuring and implementation of evolutionary algorithms in computational environment, and the systematization of the design process as a base of an evolutionary design method development. Thus, it was important to define a theoretical framework from the main events and concepts related to the evolutionary theory, the evolutionary computation and to the discussion in the 1960s about the systematization of the design process as an operative sequence capable of registering the mental process of the designer and the evolutionary design method on architecture with their components and examples. Although this method had been implemented in architecture in the 1960s, its application was quite restricted to academic works development in some specific universities. The necessity of the knowledge of programming language, vocabulary, concepts and techniques from evolutionary computation made the implementation difficult as a project method in architecture and urbanism. Currently, there are digital resources that facilitate the method simplified implementation without losing its efficiency, justifying its resumption as a design method by architects and urban planners. Moreover, the objectives of this research were to organize the content about evolutionary algorithms, clarifying its structure, vocabulary, basic concepts and the involved mechanisms, to define its relationship with the architectural element and the project method, to identify a computational tool that facilitates the implementation and to present the real situations which architects can use them. As a result it was possible to validate that there is no difficulty in understanding the evolutionary algorithm as possible resource for the methodology development of a design, yet, the necessity to have more experience in the utilization of programming tool. This tool is not directly related to the evolutionary system, but with the algorithmic description through the computational implementation by any project codes