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7 de junho de 2021

O que é design generativo?

O que é design generativo?

E até onde isso pode nos levar?

O design generativo é um processo de design que usa IA para criar uma ampla gama de soluções e ideias para problemas complexos. Mas isso significa que as pessoas não são mais necessárias para projetar?

A IA dominará o mundo do design como o conhecemos? Vamos descobrir.

O design generativo é um processo de exploração de design que usa IA para criar uma ampla gama de soluções e ideias para problemas complexos. Mas essa tecnologia significa que as pessoas não são mais necessárias para projetar? A IA dominará o mundo do design como o conhecemos? Vamos descobrir.O projeto generativo é amplamente considerado a próxima fronteira do projeto auxiliado por computador.

Ele aproveita o poder da IA ​​para desenvolver iterações de design de alto desempenho e altamente sofisticadas que ajudam a resolver desafios complexos, como reduzir o peso do componente ou otimizar o desempenho e simplificar os projetos .

À primeira vista, pode parecer que o design generativo é usado apenas por engenheiros. Não é. A inteligência artificial no design é uma força que conquistou muitas indústrias criativas.

Mas não se preocupe, não há necessidade de obter o Matrix PTSD e não há necessidade de sentir que o aprendizado de máquina está assumindo nosso trabalho arduamente conquistado como designers. Explicaremos o que é design gerador, onde pode ser aplicado e (suspiro de alívio) quais são suas restrições.

Onde o design generativo é aplicado?

As restrições do algoritmo de IA aplicado é um conceito-chave no design generativo.

Para ajudá-lo a entender melhor o porquê, pense nisso. Digamos que você queira projetar um estádio. Mas você tem dois princípios de luta: você quer levar muitas pessoas ao seu estádio, mas também quer que todas elas tenham uma boa visão do jogo.

Em vez de reinventar o Coliseu e quebrar seu cérebro tentando projetar algo que se encaixe, há uma fórmula matemática muito simples que você pode usar para quantificar a qualidade da vista, que pode então ser colocada em relação ou oposição ao tamanho do estádio.

Portanto, com um sistema gerador em vigor, você pode colocar esses dois princípios em ação para encontrar uma solução de uma forma que as pessoas possam não ter visto ou pensado antes.

Se você está se perguntando ‘quando vou projetar um estádio?’ vejamos um exemplo mais prático. Digamos que você queira ladrilhar uma bancada com formato irregular e descobrir o design e a forma ideais de seus ladrilhos, para minimizar a quantidade de desperdício. É aí que o design generativo pode ajudar.

O design generativo tem aplicações quase infinitas, especialmente em contextos industriais, como a indústria de manufatura. Airbus, o famoso fabricante de aviões, usou um design generativo para reimaginar uma partição interna de sua aeronave A320.

Aproveitando o poder do software de design generativo, eles encontraram uma solução que economizou 45% do peso da peça, equivalente a 30 kg. Essa redução de peso significa que a aeronave usa menos combustível, o que, por sua vez, reduzirá a pegada de carbono da indústria de transporte aéreo em geral. Reduzir 30 kg por aeronave em toda a sua frota é equivalente a remover as emissões de 96.000 carros de passageiros a cada ano.Na indústria aeroespacial, a NASA usou um projeto generativo em uma sonda planetária de próxima geração que deverá atingir as luas de Júpiter e Saturno.

Para completar sua missão, a sonda precisa operar em temperaturas bem abaixo de zero e suportar níveis de radiação milhares de vezes maiores do que os que experimentamos na Terra. Com a ajuda da tecnologia de projeto generativa, a Nasa, juntamente com a Autodesk, apresentou uma solução de projeto que funciona bem sob todos esses parâmetros de projeto exigentes; uma solução que um engenheiro humano pode não ter sido capaz de imaginar, pelo menos não no mesmo período de tempo.

A Autodesk é uma das principais empresas de software generativo do mundo e não está apenas liderando o uso de design generativo no espaço. Veja o setor automotivo, por exemplo.

No evento da Autodesk University do ano passado, o Design & Manufacturing Keynote centrou-se em “Elevar”. Um conceito da Hyundai que está empregando tecnologia de design generativa para desenvolver um novo veículo com a capacidade de “andar”. Você leu certo. Um veículo que pode alternar entre as funções de direção e “caminhada” para alcançar terrenos que antes nunca foram considerados possíveis.

Embora um aplicativo de design generativo possa ajudar a conceituar soluções de design complexas, a impressão 3D é a tecnologia ideal para dar vida a essas formas intrincadas.

O que é design generativo?
Fonte da imagem: Autodesk

Tudo é melhor em 3D

Paradoxalmente, os algoritmos de design generativo geralmente criam formas altamente orgânicas que são essenciais para determinados tipos de aplicativos sensíveis ao desempenho.

Muitas vezes, esses modelos são impossíveis de fabricar com tecnologias de manufatura convencionais, como moldagem por injeção. Mas a impressão 3D e a manufatura aditiva abriram as portas.

Se você pensar sobre isso, design generativo e modelagem 3D são uma combinação perfeita. O PB&J da engenharia. O design generativo fornece à indústria 3D meios rápidos e flexíveis de produzir modelos tridimensionais de alta resolução de múltiplas iterações de design para um produto final de baixo custo.

Por meio de processos aditivos que permitem a deposição de camadas finas de materiais repetidamente, os fabricantes podem criar peças com qualquer tipo de material sólido, de plástico a resina (SLA) e até mesmo metal.

Esta treliça interna de uma sola projetada pela New Balance é um exemplo perfeito de como os designs orgânicos podem ser:

O que é design generativo?
Fonte da imagem: Fourtune.com

A impressão 3D e a manufatura aditiva desempenharam um papel importante no crescimento de soluções de manufatura generativas em todos os setores.

No entanto, seria enganoso afirmar que o design generativo está limitado apenas à impressão 3D. A tecnologia de aditivos é, na maioria das vezes, o método de produção ideal. Mas, em alguns casos, você pode fazer uso de métodos de fabricação mais tradicionais, como usinagem CNC, fundição ou moldagem por injeção, além da manufatura aditiva.

Então, quais são os benefícios, novamente?

Por um lado, temos exploração simultânea.

A maneira como o projeto generativo funciona é que o projetista especifica e insere todos os critérios para o projeto da peça, com base em parâmetros como peso, material, tamanho, custo, resistência e métodos de fabricação.

O software de projeto generativo usa algoritmos para explorar as possibilidades desses parâmetros, para gerar milhares de opções de projeto. Em seguida, o software alimentado por IA analisará cada projeto e determinará os mais eficientes.O design generativo é capaz de exploração, validação e comparação simultâneas de milhares de alternativas de design. Estes são avaliados pelo engenheiro ou designer, que faz a seleção final.

Então, é claro, temos o cronograma de design acelerado. Às vezes, o design tradicional pode ser como um jogo de navio de guerra. Você pode tentar o H3, e pode acertar ou errar. E então você tenta novamente. Com o design generativo, você pode avaliar todas as opções de uma vez. As empresas podem usar o design generativo para obter uma vantagem competitiva na aceleração dos produtos para o mercado.

Para determinar a geometria do design tão rapidamente, os algoritmos de design generativo usam diferentes abordagens, como:

Biomimética – uma prática que imita a natureza para resolver os desafios do design humano

Morfogênese – o processo pelo qual um organismo, tecido ou órgão desenvolve sua forma

Otimização de tipologia – frequentemente confundida com design generativo, entretanto, eles não são os mesmos. Mais sobre isso abaixo 👇

Otimização de topologia vs design gerador

A otimização da topologia é um método matemático que otimiza o layout do material dentro de um determinado espaço de design, para um determinado conjunto de restrições.

Também temos a otimização de dimensionamento nesse sentido, que trata de encontrar a forma que é ótima e minimiza custos ao mesmo tempo que satisfaz um determinado conjunto de regras.

Assim, uma vez que a forma é predeterminada, a otimização da topologia se preocupa com o número de componentes conectados que pertencem ou podem caber nessa forma.

Mesmo depois de defini-lo, a otimização da topologia e o design generativo ainda podem parecer semelhantes. No entanto, a diferença está no processo geral.

A otimização da topologia começa com um modelo projetado por humanos completo, criado de acordo com as cargas e restrições predeterminadas. E ele renderiza apenas um conceito otimizado para avaliação, baseado no conceito projetado por humanos. Não há ideação automatizada.

É aqui que ele difere do design generativo, que começa inserindo as restrições, que são então analisadas por uma IA, para determinar centenas ou milhares de conceitos topológicos.

Mas os números não são a única coisa que diferencia esses dois processos. O que a otimização da topologia não leva em consideração é que qualquer projeto desenvolvido por meios tradicionais é essencialmente tendencioso.Eles são basicamente a melhor estimativa do engenheiro de como resolver um problema. Isso representa uma grande ameaça para um sistema de design criado para uma sociedade diversificada. E não apenas isso, mas a mente humana está simplesmente mais inclinada a pensar em idéias semelhantes ao que foi feito até agora.

No design generativo, a IA não será afetada por vieses (pelo menos não tão diretamente) e pode explorar além do que podemos imaginar. Precisamos apenas ter certeza de que nossos atalhos, preconceitos e preconceitos pré-existentes não estão codificados em tecnologia de inteligência artificial.

A IA me substituirá como designer?

Primeiro, você precisa entender que o design generativo não é um fenômeno totalmente novo. As pessoas têm usado o design generativo desde os anos noventa. Mas nunca teve o nível de uso e aplicação em tantos setores diferentes que tem hoje. Portanto, a resposta simples para a pergunta é ‘não’.

Sem dúvida, o design generativo parece uma opção atraente. Em vez de ter um designer criando laboriosamente um punhado de conceitos, você pode usar um algoritmo para gerar rapidamente milhares de opções e pedir ao designer para escolher a melhor.

O designer deixa de ser o criador para se tornar o editor. O que há para não gostar? Bem, existem alguns problemas, na verdade.

Ao usar o design generativo, não existe um algoritmo pré-construído para gerar todas as opções de design. Os designers terão que criar seu próprio sistema do zero, o que não é pouca coisa.

Por esse motivo, muitas ferramentas de design generativas são restritas a um número limitado de questões de design ou apenas uma parte do processo de design. Assim, tornando esta etapa do projeto cara, desconexa e tediosa.

Além disso, quantidade não significa qualidade. Projetos generativos geram milhares de opções diferentes. Embora isso seja celebrado como uma virtude, há uma queda: os algoritmos não podem realmente distinguir boas ideias de más, a menos que você diga a eles o que é bom ou ruim. É aqui novamente que nossos preconceitos se infiltram.

Comparar as muitas, muitas opções que o sistema renderiza é outro desafio. É preciso uma pessoa muito habilidosa para fazer isso; e para complicar ainda mais as coisas, os humanos odeiam ter muitas opções. Estamos enfrentando o “paradoxo da escolha” aqui. Mais escolhas nos dão mais oportunidades de tomar a decisão errada, algo que tememos.

E vamos enfrentá-lo – designers (e pessoas em geral) não funcionam assim.O design generativo resume o processo de design em três etapas: briefing, ideação e decisão. Esta é uma simplificação grosseira do que os criativos realmente fazem.

Os designers não seguem um processo linear , e o design é realmente muito confuso. Não sabemos disso!

Verdade seja dita, há pouco conhecimento concreto sobre o design como um processo cognitivo, mas uma coisa é certa. A tecnologia não está aqui para nos substituir e provavelmente nunca o fará.

O processo de design generativo em si exige que um designer não apenas entenda e determine os parâmetros, mas também analise as melhores soluções no final. Uma IA simplesmente não tem a capacidade de entender o problema em si. Ele é executado com base no objetivo do design de entrada.

Embora sua mente possa enlouquecer imaginando do que uma IA é realmente capaz, no design generativo, há um foco em uma forma ligeiramente diferente de inteligência artificial: uma classe conhecida como “algoritmos de pesquisa”. O que não é exatamente uma rede neural capaz de aprender e se adaptar por si mesma.

A vantagem do algoritmo de busca é que ele não precisa saber nada sobre o funcionamento interno da peça que está sendo projetada. Ele projetará uma cadeira, sem saber fundamentalmente o que é uma cadeira.

Na verdade, esses algoritmos dependem de testes repetitivos em vez de soluções diretas. Portanto, o design generativo não resolve seu problema, mas explora o problema fora da caixa, por assim dizer. São os designers e engenheiros que precisam descobrir isso.

O design generativo pode ser criativo?

Claro que sim.

Agora que entendemos que não há nada a temer, vamos dar uma olhada em alguns exemplos inesperados de design generativo que farão você se apaixonar por ele. Ou pelo menos como amigo.

Aqui está um exemplo de pintura digital criada pelo coletivo parisiense Obvious, com a ajuda de inteligência artificial. Você consegue adivinhar por quanto foi vendido?

O que é design generativo?
Fonte da imagem: LiveScience

Ele foi leiloado por colossais $ 432.000 na Christie’s – a primeira casa de leilões a colocar uma obra de arte gerada por um algoritmo sob o martelo. A mesma casa de leilões que vendeu o NFT de $ 6,8 milhões de Beeple.

A Obvious criou o trabalho usando design generativo e informações de entrada de 15.000 retratos. Você pode literalmente ver o processo de design da IA. O retrato retrata um homem vestido com uma sobrecasaca escura com um colarinho branco liso aparecendo. Provavelmente, a parte mais interessante da obra de arte é o fato de ela ser assinada com a fórmula matemática dos algoritmos usados ​​para criá-la.

Outro exemplo é um conjunto de vasos e mesas de mármore criado pelo designer nascido no Iraque, Layth Mahdi. As peças apresentam lindas formas fluidas e superfícies onduladas que foram projetadas por uma IA e construídas por robôs reais. “O robô para mim atua como um escultor digital, muito flexível, mas preciso. Acredito que o futuro é colaborativo”, disse Mahdi em entrevista ao Dezeen.

O que é design generativo?
Fonte da imagem: Dezeen

Aqui está uma máscara impressa em 3D por Alessandro Zomparelli, que afirma que usar algoritmos de computador no design é como “esculpir com um novo material”. Como parte de seu projeto Carapace , a coleção consiste em uma série de máscaras sob medida, que são projetadas e impressas de acordo com a digitalização 3D do rosto do usuário. Portanto, cada máscara é projetada para um indivíduo específico.

O nome do projeto não é por acaso – carapaça é a parte superior do exoesqueleto de crustáceos (caranguejos) ou aracnídeos (aranhas). Alessandro Zomparelli desenvolveu seu próprio algoritmo para gerar padrões únicos nas máscaras com base nas microestruturas encontradas nas conchas dessas criaturinhas. Um exemplo perfeito de biomimética.

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Fonte da imagem: LinkedIn

Para mostrar a gama de design criado por um software generativo, vamos dar uma olhada em algo que usamos diariamente em nossas vidas.

Uma simples cadeira pode ser transformada em algo semelhante a uma obra de arte. Ao perguntar a um algoritmo generativo como os humanos podem descansar seus corpos usando uma ferramenta que utiliza a menor quantidade de material, o designer Phillipe Starck criou a primeira cadeira projetada por inteligência artificial.

O processo de design pareceu para Starck como se estivesse conversando com um algoritmo que pode examinar o problema com um novo olhar. Este é o resultado:

O que é design generativo?
Fonte da imagem: Fast Company

O design generativo é uma ferramenta com a qual você trabalha como designer? É o futuro ou apenas uma moda passageira? Deixe-nos saber o que você pensa nos comentários!

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