Morfogênese na Arquitetura: Processo Computacional

Com o desenvolvimento do computador na segunda metade do século XX, as primeiras ideias de computação na Biologia evoluíram para abordagens de projeto generativo na Arquitetura e em outros campos. As teorias propostas por Thompson, Turing e outros e sucessores foram, então, absorvidas e implementadas no campo do projeto morfogenético5.

A compreensão desses princípios como estrutura conceitual fundamenta a transposição dos conceitos naturais para o ambiente artificial computacional, definindo uma analogia projetual capaz de gerar estruturas complexas, funcionais e de alto desempenho. Definida essa estrutura conceitual, um dos desafios de pô-la em prática é o desenvolvimento de métodos e ferramentas computacionais que possam tornar tal abordagem reproduzível e implementável (GOEL; MCADAMS; STONE, 2014), uma vez que a estrutura prática de projeto inspirados na natureza é aberta, não existindo processos normativos, convencionais ou especificamente estruturados e rígidos para tais práticas computacionais (HELMS; VATTAM; GOEL, 2009). Ao incorporar os sistemas generativos como ferramentas de processo de projeto, torna-se possível a arquitetos e pesquisadores abordar o projeto de inspiração biológica ao campo do projeto computacional.

O desenvolvimento de métodos computacionais e ferramentas generativas é uma pauta importante dentro da pesquisa científica em Arquitetura. Em 1995, o notório professor e pesquisador John Frazer publicou An Evolutionary Architecture, pela Architectural

Association School of Architecture de Londres, livro no qual se apropria de teorias

computacionais, como autômatos celulares e algoritmos genéticos, para investigar os processos generativos de formas arquitetônicas através de uma abordagem projetual baseada em processos presentes na natureza (SHARIF, 2010). A partir de 2000, no Massachusetts Institute

of Technology, o arquiteto Peter Testa, diretor e fundador do Emergent Design Group (EDG-

MIT), em parceria com demais arquitetos e cientistas da computação, iniciou as primeiras aplicações práticas, coordenando pesquisas que resultaram em ferramentas e softwares como o

MoSS, ou Morphogenetic Surface Structure (TESTA et al., 2000) e Emergent Design (TESTA

et al., 2001), ambas enfocando aspectos de morfologia, emergência, propriedades adaptativas da forma arquitetônica e organizações complexas. No mesmo grupo de pesquisa do MIT, uma outra ferramenta, chamada Genr8 (HEMBERG; O’REILLY, 2002; SHARIF, 2010), foi desenvolvida com a finalidade de aplicar conceitos de computação evolutiva no processo de projeto. Assim como teorizou Frazer, a abordagem do Genr8 se baseava em processos de crescimento e desenvolvimento, tal como aqueles existentes na natureza. Em 2004, Michael Hensel, Achim Menges e Michael Weinstock, fundadores e diretores do grupo Emergent

Technologies and Design da Architectural Association School of Architecture (AA) de

Londres, passaram a introduzir novos métodos técnicos para conceber, projetar e produzir arquitetura computacional de inspiração biológica explorando conceitos como emergência, projeto morfogenético e morfoecologias (SHARIF, 2010). Na mesma época de início do século XXI, o tema da morfogênese na Arquitetura virou uma pauta tão recorrente que a Architectural

Design (AD) publicou diversos artigos e até edições inteiras entre 2006 e 2012 especificamente

o assunto, tais como Material and Digital Synthesis (2006) por Michael Hensel e Achim Menges, Computing Self-organization: Environmentally Sensitive Growth Modelling (2006) por Michael Hensel, Programming Matter (2010) por Neri Oxman e Material Computation:

Higher Integration in Morphogenetic Design (2012) por Achim Menges.

Por ser uma abordagem de projeto por analogia que prioriza a representação do processo de projeto e minimiza reproduções visuais, a morfogênese arquitetônica questiona métodos tradicionais de projeto. Se por um lado ambos lidam com a prática material, por outro lado eles divergem quanto à relação entre formação e materialização. Ou seja, os métodos tradicionais de projeto arquitetônico não integram forma e material no momento de sua concepção, estabelecendo uma hierarquia de importância, onde há a priorização da representação da forma antes de sua materialização (MENGES, 2007; OXMAN, 2010). De forma diferente, o projeto morfogenético permite um alto nível de integração entre o desempenho e a otimização durante o processo de geração da forma6.

A sofisticação de ferramentas algorítmicas, generativas e evolutivas se encontra em constante desenvolvimento e aprimoramento, o que, no projeto computacional, representa um

crescente poder de processamento e mudança significativa no emprego da capacidade do computador ao instrumentalizar o comportamento complexo dos materiais e suas condicionantes de fabricação no processo de projeto (MENGES, 2009 apud AHMAR, 2011; DÖRSTELMANN et al., 2014), tornando viável um maior rigor de aplicação de sistemas generativos em metodologias projetuais que promovam a integração entre a geração da forma, a avaliação e o desempenho (OXMAN, 2006).

Uma estrutura prática bem fundamentada e consistente, do ponto de vista técnico e teórico, é definida por Menges (2008) (Figura 33). Atualmente coordenador do Institute for

Computational Design and Construction (ICD) do programa de mestrado International Integrative Technologies and Architectural Design Research (ITECH), Menges concentra sua

prática e pesquisa no desenvolvimento de processos integrados de projeto e fabricação, como o projeto morfogenético, a engenharia biomimética e a fabricação assistida por computador. Na literatura específica, nota-se que Menges, Hensel e Weinstock são os autores que mais discorrem sobre o projeto morfogenético, ou morfogênese computacional, enquanto método de projeto.

Menges sugere uma metodologia de projeto cujos resultados apresentam complexidade morfológica e qualidades de desempenho ambiental oriundas de um processo de projeto integrado de formação, materialização (MENGES, 2007), desenvolvimento e crescimento de forma adaptativa, gerando sistemas de organização complexa em função da interação sistemática entre capacidades materiais internas e forças ou pressões ambientais externas. Isto resulta em estruturas complexas e altamente funcionais, internamente organizadas através de séries sucessivas de subconjuntos propagados e diferenciados a partir dos quais as qualidades de desempenho do sistema surgem (MUELLER; NEWMANN, 2003 apud MENGES, 2011). Da transposição do modo de operação da morfogênese natural para a computacional, é necessário que se preservem as seguintes características principais dentro do processo de Figura 33: Estrutura prática de projeto morfogenético computacional formulada por Achim Menges.

Fonte 33: Elaborado pelo autor com base na leitura de MENGES, A. Computational Morphogenesis: Integral Form Generation and Materialization. Em’body’ing Virtual Architecture: The Third International Conference of the Arab Society for Computer Aided Architectural Design (ASCAAD). Alexandria, Egypt: The Arab Society for Computer Aided Architectural Design, 2007

projeto: priorização do material e de suas propriedades físicas, condicionantes de manufatura e fabricação, desempenho estrutural e ambiental, e conceitos de crescimento e desenvolvimento evolutivo do sistema (MENGES, 2007).