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Master's Dissertation
DOI
Document
Author
Full name
Gabriele do Rosario Landim
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2019
Supervisor
Committee
Sperling, David Moreno (President)
Araujo, André Luís de
Celani, Maria Gabriela Caffarena
Fabricio, Márcio Minto
Title in Portuguese
Programação para Arquitetura: linguagens visuais e textuais em Projeto Orientado ao Desempenho
Keywords in Portuguese
Design Computacional
Performance
Programação
Projeto Algorítmico
Projeto Orientado ao Desempenho
Abstract in Portuguese
A pesquisa está inserida no contexto do Design Computacional, área que explora a computação como uma ferramenta de projeto de arquitetura. Para declarar e desenvolver projetos, é comum a utilização de linguagens de programação visual. No entanto, limitações no uso de linguagens visuais são reconhecidas, como as restrições encontradas na flexibilidade e escalabilidade dos códigos. Para estender o acesso à métodos de resolução de problemas nesses sistemas, usuários frequentemente recorrem ao uso de linguagens de programação textual, que permitem a utilização de mais estruturas de controle. Ainda assim, é comum que arquitetos sejam induzidos a realizar mudanças nos processos para acomodar a falta de controle e resultados inesperados de projeto. Isso acontece em parte pela falta de clareza em como utilizar a programação e todo o potencial dos métodos computacionais. Além disso, há uma falta de evidências empíricas usando projetos reais de arquitetura que apoiem discussões sobre o futuro das ferramentas de programação para arquitetos. Esta pesquisa investiga a comparação entre o uso de linguagens de programação visual e textual e visa sugerir diretrizes para melhorar as interfaces de programação utilizadas atualmente na área. Para isso, realizamos análises baseadas em métricas de avaliação de linguagens de programação e nas Dimensões Cognitivas (GREEN; PETRE, 1996). Adicionalmente, exploramos como estudo de aplicação um Projeto Orientado ao Desempenho, o Vancouver Academic Building do escritório americano Perkins+Will. O escritório implementou inicialmente o projeto usando a linguagem visual Grasshopper, com o objetivo de otimizar o design de uma fachada explorando o equilíbrio entre aspectos de iluminância e eficiência energética. Reimplementamos o estudo de aplicação utilizando uma linguagem textual e o ambiente de programação Rosetta (LOPES; LEITÃO, 2011). À medida que procuramos solucionar a lacuna existente na comparação dos fluxos de trabalho entre linguagens visuais e textuais recorrendo a um projeto real, selecionamos este estudo de aplicação porque ele abrange um processo orientado ao desempenho em vez de um projeto apenas paramétrico. Existem diferenças fundamentais encontradas entre estes dois fluxos de trabalho em relação a estratégias de escalabilidade e fluxo de dados, pois o orientado ao desempenho requer mais estruturas de controle como iteração e recursão. Identificamos diferenças relevantes entre ambas as linguagens e o potencial no uso das textuais no aumento significativo da escalabilidade do código e do modelo; aumento da confiabilidade dos resultados de desempenho do projeto e maior controle e clareza do processo utilizado. Apontamos também para as qualidades de interação e expressividade inerente das linguagens visuais. A partir do cruzamento teórico-prático, indicamos diretrizes que compõem em que medida o uso preferencial de linguagens textuais e linguagens híbridas (que integram ambas) podem melhorar a confiabilidade do Projeto Orientado ao Desempenho, assim como a possibilidade de aplicar métodos mais claros e eficazes no desenvolvimento do Projeto Algorítmico.
Title in English
Programming for Architecture: visual and textual languages in Performance-Driven Architectural Design
Keywords in English
Algorithmic Design
Computational Design
Performance-driven Architectural Design
Performance-oriented Architectural Design
Programming
Abstract in English
This research is contextualized in the Computational Design field, an area that explores computation as an architectural design tool. To declare and develop projects, it is common to use visual programming languages. However, limitations in the use of visual languages are well known, such as the constraints found in the flexibility and scalability of codes. To extend access to problem-solving methods in these systems, users often resort to the use of textual programming languages, which allow the use of more control structures. However, it is common for architects to be induced to make changes to processes to accommodate the lack of control and unexpected design results. This happens partly due to the lack of clarity in how to use programming and the full potential of computational methods. In addition, there is a lack of empirical evidence using real architectural designs that support discussions about the future of programming tools for architects. This research investigates the comparison between the use of visual and textual programming languages and aims to suggest guidelines to improve the programming interfaces currently used in the area. To achieve this, we perform analyzes based on evaluation metrics of programming languages and Cognitive Dimensions (GREEN; PETRE, 1996). In addition, we explored a Performance-driven Architectural Design as a study case, the Vancouver Academic Building, from Perkins+Will. The office initially implemented the design using Grasshopper visual language to optimize the design of a façade by exploring the balance between aspects of illuminance and energy efficiency. We reimplement the case study using a textual language and the Rosetta programming environment (LOPES; LEITÃO, 2011). As we attempt to solve the existing gap in the comparison of workflows between visual and textual languages using a real project, we select this case study because it covers a performance-oriented process rather than a parametric design only. There are fundamental differences found between these two workflows in relation to scalability and data flow strategies since the performance-driven one requires more control structures such as iteration and recursion. We identified relevant differences between both languages and the potential in the use of textual ones in the significant increase of code and model scalability; increased reliability of project performance results and better control and clarity of the process. We also point to the inherent qualities of interaction and expressiveness of visual languages. From the theoretical-practical cross, we indicate the guidelines that make up the extent to which the preferential use of textual languages and hybrid languages (which integrate both) can improve the reliability of the Performance-driven Design, as well as the possibility of applying clearer and more effective methods in the development of the Algorithmic Design.
 
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Publishing Date
2019-09-09
 
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