TEXTO EXPRESION El dibujo como un medio para el diseño de Razonamiento Ellen Yi-Luen Do Facultad de Arquitectura Instituto de Tecnología de Georgia en Atlanta, GA 30332-0155 Mark D. Bruto Facultad de Arquitectura y Urbanismo de la Universidad de Colorado Boulder, CO 80309-0314 Investigamos las funciones de dibujo en el diseño y cómo, a partir de estas funciones, un entorno de dibujo computacional podría apoyar el razonamiento de diseño. Diseño, como todas las actividades de resolución de problemas, toma de decisiones implica Razonamiento, que expresan las ideas, la verificación y evaluación de las propuestas, y en última instancia, tomar acción. Para los diseñadores, el dibujo es un vehículo para el razonamiento diseño, y por lo tanto las marcas espontáneas hechas en papel durante bosquejar formar un registro parcial de pensar del diseñador. La mayoría de los diseñadores esbozar ideas de diseño primeros con un lápiz sobre papel: dibujo sigue siendo el medio más rápido y más directos para producir representaciones visuales de ideas. La ambigüedad de dibujo a mano libre permite múltiples interpretaciones y por lo tanto estimula la producción de más alternativas de diseño. Los actos vinculados de dibujo y mirando invitar diseñadores para reconocer nuevas interpretaciones de las alternativas que se proponen. Dibujando y mirando, los diseñadores encuentran analogías visuales, recuerdan ejemplos relevantes, y descubre nuevas formas basadas en configuraciones geométricas no reconocidos previamente en sus bocetos. 1. Pensar con un lápiz Las representaciones visuales tales como bocetos a mano alzada y esquemas conceptuales parecen jugar un papel importante en la resolución de problemas de diseño. Diseño razonamiento va acompañado de, y podríamos decir, incrustado en el acto de dibujar. Dibujar en papel y lápiz apoya la ambigüedad, imprecisión, y la formalización gradual de las ideas, así como la rápida exploración de alternativas. La importancia de Dibujo Muchos estudios han puesto de relieve la importancia del dibujo y pensamiento visual en el diseño. Por ejemplo, los bocetos son vistos como centrales para el diseño arquitectónico y sirven como "referencia" para ser utilizado, transformado, o participando en una composición más tarde (Graves, 1977). Graban una secuencia de diseño se mueve (Goldschmidt 1991) que reflejan una dialéctica sistemática entre dos modos de razonamiento: "ya" y "ver que". Dicho simplemente, el diseñador se involucra en una "conversación gráfica con los materiales de diseño" (Schon, 1992) o "tener una conversación con el dibujo" (Lawson 1994). La investigación sobre el pensamiento de diseño también sostiene que los dibujos apoyan el proceso de diseño. Por ejemplo, los dibujos son "medios principales del diseño del pensamiento" (Herbert 1993), que sirven para "dirigir, ordenar, clarificar y registrar las ideas" (Robbins 1994), o para preguntar acerca de las formas y las ideas de los edificios y espacios (Rowe 1987). Inteligencia Artificial en Diseño 96 Taller sobre Visual Representación, Razonamiento e Interacción en Diseño, junio de 1996, la Universidad de Stanford En "Dibujo y Cognición" van Sommers estudia la mecánica de preferencias de dibujo y dibujo (van Sommers 1984), examinando cómo la gente usa la velocidad, la presión y el grosor de línea para transmitir información semántica. En "Sketches of Thought", Goel (Goel 1994) argumenta que la "teoría computacional de la mente" tradicional (propuesto por Fodor y otros) no tiene en cuenta lo que los diseñadores hacen, y que la representación de dibujar soportes de diseño cognición en formas que más representaciones finitas y precisos no pueden. Larkin y Simon de "¿Por qué un diagrama es (a veces) por valor de 10 mil palabras" se compara con las representaciones simbólicas diagrama es (a veces) por valor de 10 mil palabras" se compara con las representaciones simbólicas esquemáticas, e identifica varias razones por diagramas pueden ser ventajosos para ciertos tipos de tareas cognitivas (Larkin y Simon 1987). Suwa y Tversky (Suwa y Tversky 1996) han realizado un estudio de diseñadores bosquejar para resolver un problema simple museo de arte. Se miraron la relación entre conceptos (como se identifica por "trozos" en los protocolos de revisión post-diseño verbales) y actos gráficas de esbozar. No parece haber acuerdo en que el dibujo tiene un papel importante en el apoyo de razonamiento del diseño. Sin embargo, poco trabajo hasta la fecha ha examinado este sentido en estrecha detalle. Puede llegar a ser difícil. Por un lado, el diseño parece emplear una gama de actividades muy diferentes de razonamiento, y por otra parte, los diseñadores emplean una gama de muy diferentes actos de dibujo. Sin embargo, el tiempo puede ser maduro para desarrollar un mapeo entre el razonamiento diseño y el dibujo actos que los diseñadores utilizan para llevarlas a cabo. Proponemos la siguiente como un boceto de cómo esta asignación podría ser. Consideramos el diseño como una actividad cognitiva que implica la atención, la percepción, la memoria y el procesamiento a través del acto de dibujar. Como se muestra en la tabla 1, se propone mirar diversas actividades de diseño, dibujo, y la interpretación. No queremos sugerir que los temas que figuran en una columna son exhaustivas ni exclusiva, ni siquiera necesariamente exactamente las categorías correctas. Y, puede resultar que a pesar de nuestra categorización fácil, los actos de dibujo, interpretación, y el diseño no son tan fácilmente separables. Finalmente nos gustaría entender las relaciones entre estas actividades, que muestra cómo las actividades de menor nivel de elaboración e interpretación de servir a las actividades de diseño, y cómo los objetivos de diseño podrían dirigir el dibujo y la interpretación de las actividades. Sin embargo, en esta etapa, un intento de dibujar vínculos entre estas columnas se acaba de crear una red complicada; por lo tanto, lo dejamos como lista de elementos. Tabla 1. Actividades paralelas en Diseño, Interpretación y Dibujo. Design Interpreting Drawing Abstracción analogía r eference búsqueda Evaluación refinamiento attention centrarse reestructurar reconocimiento filtrar contexto revocatorio La presión de velocidad overtracing borrar símbolos forma forma especificación de generalización para incubar 2 En suma, el acto de dibujar parece apoyar varios tipos de actividades cognitivas que son importantes en el diseño. Parece estas actividades se llevan a cabo principalmente por el dibujo y la interpretación del dibujo. 2. actividades de diseño Desde el examen de Asimow del proceso de diseño, "Introducción al Diseño" (Asimow 1962), muchos estudios de proceso de diseño (Markus 1969; Roozenburg y Cruz 1991) se han centrado en dos dimensiones. Una dimensión corresponde a un modelo de proceso por etapas, con fases como el diseño principal y detalle. La otra dimensión corresponde a los procesos de resolución de problemas tales como el análisis, síntesis y evaluación. Argumentamos en otros lugares (Haga 1996a) que las diferentes etapas de diseño requieren diferentes tipos de representaciones visuales. Por lo tanto, los símbolos y trazos de un dibujo diseño no sólo proporcionan información geométrica (Do 1995, Herbert 1993), sino también pistas sobre la etapa de diseño y las intenciones de los diseñadores sobre preocupaciones espaciales y funcionales. Sin embargo, aquí llamamos la atención sobre actos específicos de razonamiento del diseño: atención - centrados y selección, de percepción - filtrado, reconocimiento, procesamiento - refinamiento, evaluación y memoria - encontrar referencias y analogías de dibujo. Aquí hablamos de tres actividades principales en el diseño: la búsqueda de referencias, analogías y hacer evaluaciones. Buscar referencias En el diseño de todo tipo, pero especialmente en el diseño arquitectónico, los diseñadores dependen En el diseño de todo tipo, pero especialmente en el diseño arquitectónico, los diseñadores dependen en gran medida de referencia a diseños previos similares, es decir, los casos o precedentes. A veces los casos pertinentes se encuentran por la similitud del tipo de edificio o por materiales o tipo de construcción. A menudo, los diseñadores se refieren a edificios similares en función de su forma física, configuración espacial o forma. Por ejemplo, un diseñador pensando en usar una forma helicoidal para un edificio (o parte de un edificio) podría estudiar museo Guggenheim de Wright, porque Wright utiliza una hélice como la principal forma de organización interna para el edificio. Un diseñador de pensar en la organización de cuatro espacios que rodean a un hall central podría estudiar de Palladio Villa Rotonda por su cuatro vías simetría. Analogía Un caso especial de encontrar referencias a través del dibujo es la analogía visual. Aunque analogías verbales de diversos tipos se han estudiado mucho en la ciencia cognitiva, relativamente poco esfuerzo se ha hecho hasta ahora para entender la analogía visual, especialmente sus usos en el diseño. Al igual que con la búsqueda de referencias de forma similitud dentro del dominio de diseño, el dibujo parece jugar un papel clave en varios aspectos de este cross-domain razonamiento analógico. En primer lugar, el dibujo parece estimular el proceso que recuerda, ayudando a los diseñadores piensan de analogías visuales de otros dominios. Después de una analogía se recupera de la memoria, el dibujo también parece desempeñar un papel en la cartografía de la analogía con el dominio de diseño, en la adaptación de la analogía, y en las pruebas de si es en última instancia apropiada para su uso. Abstracción A menudo, un diseñador comenzará de abajo hacia arriba, tomando decisiones muy específicas con el fin de desarrollar rápidamente un "objeto de pensar con". Más adelante en el proceso de diseño, el diseñador volverá a examinar estas decisiones específicas, y desarrollar una de mayor 3 abstracción nivel en su lugar. Por ejemplo, en el diseño de una escuela, el diseñador puede desarrollar una configuración específica de las paredes y el espacio público para hacer una zona de reunión pública para los estudiantes fuera de las aulas. La configuración puede ser específico para un determinado lugar en el edificio, pero más adelante en el diseño del arquitecto pueden abstraer los elementos y las relaciones espaciales inherentes a esa configuración, a fin de que las áreas de reuniones similares en todo el edificio. Refinamiento Por otro lado, un diseñador menudo trabajará arriba hacia abajo, comenzando con conceptos abstractos y poco a poco la especificación o refinar las abstracciones en configuraciones específicas. Por ejemplo, un arquitecto puede comenzar mediante la inclusión en un diseño de una "entrada pública", entonces refinar gradualmente ese concepto al tomar decisiones específicas sobre sus partes y sus relaciones. Evaluación Diseño implica una evaluación continua de alternativas a cada paso contra los objetivos de rendimiento, incluso cuando los objetivos en sí mismos pueden cambiar durante el diseño. Dibujo facilita esta evaluación, especialmente cuando la evaluación implica criterios dimensionales o forma. Por ejemplo en el diseño temprano, un arquitecto menudo esboza arreglos de muebles, no tanto para diseñar la disposición real de los muebles, pero para probar si el tamaño y la forma de la sala tiene la capacidad de soportar al menos un diseño plausible. Para evaluar la relativa intimidad de los espacios en un diseño del edificio, y la sensación de contención que un plan da a sus usuarios, un diseñador a menudo dibujar líneas de visión, poniendo a prueba lo que un usuario puede ver desde un lugar determinado en el edificio. 3. Dibujo e Interpretación Consideramos a dos actividades principales que apoyan el diseño como hemos discutido: 1) dibujo y volver a dibujar, y 2) ver e interpretar. Hemos observado diseñadores arquitectónicos en la acción, en el diseño de la enseñanza y en la práctica arquitectónica. Se basan en gran medida en varias técnicas de dibujo. En primer lugar, los diseñadores constantemente drawrepetitive huellas para identificar aspectos de preocupación, a concentrar la atención a las formas dibujadas, reconocer formas 'emergentes' en el dibujo y para concentrar la atención a las formas dibujadas, reconocer formas 'emergentes' en el dibujo y para especificar la modificación de forma. Este nuevo trazado y overtracing pueden suceder en una misma hoja de papel o en diferentes capas de rastreo. En segundo lugar, un diseñador puede utilizar un tono diferente o hacer marcas en el dibujo en la parte superior de las marcas de edad para extraer una forma del ruido ambigua. O bien, el diseñador puede dibujar y overtrace para simplificar la idea de una forma abstracta, donde no se dan características de forma. Los diseñadores también utilizan la eclosión añadir sombras de forma y darle profundidad tridimensional, hacer hincapié en un área en particular, o para asignar carácter diferente a la forma particular. En tercer lugar, los diseñadores a menudo usan símbolos para interpretar su diseño o coloque su diseño en el contexto para el análisis y la evaluación. A menudo nos encontramos un dibujo análisis de iluminación consiste en un símbolo de sol y rayos de luz, la percepción visual de un espacio con líneas de visión, y la investigación sobre el recorrido de circulación, o de las relaciones espaciales entre los diferentes espacios representados por líneas o flechas de fuerza. 4 Los símbolos que los diseñadores utilizan en el dibujo indica las cuestiones que están pensando. Nos pareció que el acto de nuevo trazado y reconocimiento digno de mención. Dibujo: volver a dibujar y overtracing Bocetos de trabajo del diseñador (por ejemplo la figura 1) se caracterizan por overtracing, en el que la pluma del diseñador describe repetidamente una forma particular o área de dibujo. Esta overtracing o rediseño, parece servir para varias funciones: (1) la selección, o llamando la atención al elemento; (2) dar forma a la emergencia, asistir a una u otra interpretación forma; y (3) la forma refinamiento, o la adición de detalles para un resumen o esbozado forma. Figura 1. Técnicas de dibujo que indican la ambigüedad y la imprecisión: overtracing, sombreado y formas-blob similares. (Boceto inicial por el arquitecto Ping Xu un lugar galería y reunión). (1) El enfoque y la selección. El acto de nuevo trazado mantiene la mente del diseñador centrado en el elemento en cuestión, haciendo que el diseñador de pensar en el elemento, y sus relaciones con otras partes del diseño. Este nuevo trazado repetida de una parte de la figura sirve la misma función cognitiva como "selección" en un entorno computacional. Mientras que en un entorno computacional, el programa de dibujo puede mostrar el elemento en un color diferente o parpadea que, sobre el papel, es más fácil para el diseñador continuamente overtrace, para llamar la atención sobre el elemento. (2) Aparición e interpretación forma. Overtracing menudo selecciona ciertos límites de una combinación de la forma, y hace caso omiso de los demás. Por ejemplo, en la figura 1, el diseñador comenzó mediante la elaboración de dos formas de intersección, y luego overtraced un esquema que selecciona ciertos segmentos de cada una de las formas, oscureciendo un nuevo esquema, y d ejando ciertas partes de las formas originales intactas. (3) Forma refinamiento. Una tercera función overtracing fulfills es el refinamiento o especificación de formas particulares. En la figura 1, el diseñador ha comenzado con una figura con forma de burbuja en bruto crudo, ya través del acto de overtracing, ha añadido información de la forma más detallada a la figura. Interpretación: Reconocimiento, reemplazo, refinamiento y Transformación Una habilidad importante en el diseño está reemplazando una forma abstracta por un conjunto más específico de datos, o, alternativamente, en sustitución de un conjunto de elementos detallados con una forma general más abstracto. Por ejemplo las marcas más oscuras en la figura 1 pueden ser reemplazados por tres formas principales, como se muestra en la figura 2. 5 Figure 2. Resumen cifra extraída de la figura 1. Reestructuración Ilse Verstijnen (Verstijnen y otros 1996) argumenta que la principal necesidad de dibujar en el diseño se debe a la capacidad de dibujar para ayudar al diseñador en la reestructuración problema, o, lo que la comunidad de investigación de diseño ha llamado, "formas emergentes." Ciertamente, pudiendo para analizar, o re-interpretar un boceto inicial de diversas maneras es una importante habilidad visual, que juega un papel importante en el diseño. Por ejemplo, la habilidad de ver "las formas emergentes" implica líneas de componentes de agrupación en un boceto de formas diferentes de lo emergentes" implica líneas de componentes de agrupación en un boceto de formas diferentes de lo que fueron concebidas y dibujadas inicialmente (figura 3). [A] [b] [c] [d] Figura 3. Descubrimiento de formas emergentes, [a]. partes de forma original, [b]. nueva forma de encontrar desde 2 triángulos superpuestos, [c]. nuevo perfil de contorno de la combinación de dos formas, [d]. nueva forma realizado tomando segmentos de diferentes partes originales. Actualización del Dibujo - Mantener las restricciones y las relaciones espaciales Diseñadores tener en cuenta inherente o destinados características de comportamiento de los elementos de diseño que manipulan, y el acto de dibujar y los dibujos mismos reflejan la comprensión del diseñador de este comportamiento. Por ejemplo, al cambiar las posiciones o dimensiones de una habitación en un plano, un diseñador se redibujar continuamente habitaciones y las paredes adyacentes a fin de mantener ciertas relaciones deseadas. O, al cambiar las posiciones de columnas y vigas, un diseñador se moverá elementos relacionados para mantener las restricciones de la estabilidad estructural. Así que el diseñador actualiza constantemente el dibujo para mantener las restricciones y relaciones que son inherente y deseada en el dibujo. 4. Conclusión: las implicaciones para el diseño asistido por ordenador ¿Qué papel "inteligente" debe hacer para apoyar el diseño de dibujo Teniendo en cuenta estas observaciones sobre el razonamiento diseño y las diversas formas en que el dibujo parece apoyarla, llegamos a la cuestión de si paper'-puede artificialmente inteligente diseño computacional medios'intelligent apoyar el diseño mejor, y si es así, ¿cómo? Creemos que los programas de boceto basado AI efectivamente pueden proporcionar un entorno mejorado para el diseño. Hemos construido varios prototipos en la parte superior de nuestro programa de dibujo a mano alzada, la servilleta de papel electrónico (Gross 1996; Gross y hacer 1996) para explorar cómo podría desarrollarse. 6 Reorganización y Reestructuración Un prototipo apoya el reconocimiento de formas emergentes. Nuestro programa de dibujo mantiene toda la información de los puntos de una forma. El programa encuentra puntos de intersección cuando dos formas se superponen o están estrechamente colocados juntos. Rompemos las formas en estas intersecciones en segmentos de forma, y examinar las posibles combinaciones que hacen nuevas formas reconocibles. Sin embargo, esta capacidad introduce nuevas y potencialmente difíciles cuestiones de representación (soufi y Edmonds 1995). Podemos agotar todas las posibles nuevas formas, pero ¿cómo vamos a decidir cuáles el diseñador puede ver? Reglas de reescritura gráficas Actualmente, el programa Servilleta proporciona al diseñador la capacidad de definir símbolos gráficos personalizados, combinados de diferentes formas. El usuario define estos símbolos esbozando ejemplos e interactuar con un cuadro de diálogo para ajustar la regla de reescritura. Tenemos la intención de permitir al usuario especificar reglas de sustitución mediante la elaboración de "antes" y "después" de las imágenes. Analogía También estamos explorando transferencia analógica de las relaciones espaciales. Por ejemplo, después de Evans (Evans 1968) Programa de Analogía, hemos construido un módulo que resuelve problemas analogía geométricas simples (Figura A a la Figura B es como la figura C es a qué?) Nuestra transferencia analogía sencilla (figura 4) hace dos cosas : 1) reconocimiento de patrones, la identificación de objetos de dibujo, 2) procesamiento descripción, incluyendo la búsqueda de reglas de transformación, comparación y control de piezas que han sido transformadas entre las figuras. (Haga 1996b) Figura 4. El movimiento de la caja de A a B se asigna al círculo de C a D. Filtrado a un dibujo abstracto Muchos bocetos se componen de muchas líneas pequeñas, y el arte de leer el boceto es para filtrar los importantes. Hemos experimentado con diversos esquemas de filtrado, para reducir el número de líneas en un dibujo complejo a un número más pequeño de los potencialmente importantes. (Gross y Do 1995) 7 7 [a] [b] Figura 5. Dibujo gratuito mano del plan de de Palladio Villa Capra [a] como dibujada, [b] filtrada para formas geométricas. El mantenimiento de las restricciones Hemos implementado un esquema mediante el cual el programa de dibujo reconoce en primer lugar, a continuación, mantiene relaciones espaciales en el boceto. Hemos señalado anteriormente que un inconveniente de trabajo es que el diseñador debe mantener las relaciones espaciales y las limitaciones para reflejar el comportamiento de diseño deseado o requerido. Nuestro prototipo Stretch-A-Sketch muestra como "papel inteligente" podría mantener automáticamente un registro de estas relaciones y asegurar que el dibujo refleja ellos (Gross 1994). Figura 6. Stretch-A-Sketch mantiene relaciones en el diagrama. (A) diagrama como primera dibujada; (B) después de cambiar el tamaño de una habitación; (C) el dibujo parcialmente rectificada. Evaluación y pruebas Hemos construido varios prototipos en los que el entorno de dibujo está vinculado a una simulación interactiva. En cada uno de estos programas, el diseñador dibuja un diseño inicial; el diseño se realiza a continuación sobre en un entorno de simulación, y el diseñador puede probar y evaluar su rendimiento. Por ejemplo, la figura 7 muestra la integración de dibujar en un programa de análisis de cuenca visual. En el trabajo futuro nos gustaría integrar los componentes de simulación más estrechamente con el dibujo (Gross y Do 1996). Figure 7. Un dibujo de plano activa un programa de análisis de cuenca visual (ISOVIST). Encontrar referencias basado en la forma y configuración similitudes 8 Hemos desarrollado varios sistemas que permiten a un diseñador para localizar la información de diseño, haciendo bocetos y diagramas. Por ejemplo, hemos ligado nuestro programa bosquejar a una biblioteca caso de diseños, a una base de datos visual, a Netscape, y a otras bases de datos. En cada uno de estos esquemas, el programa recupera los elementos de la base de datos basada en la similitud de características de forma y configuración (Do y Gross 1995; Gross y otros 1994). Figura 8. Un diagrama recupera imágenes e información abad del Partenón desde una base de datos visual (Los Grandes Edificios Collection.). Hemos sugerido que las actividades de diseño implican la elaboración e interpretación del dibujo. Estas actividades están estrechamente vinculados entre sí y son inseparables. Hemos intentado mostrar cómo podríamos apoyar algunos procesos cognitivos en el diseño como el reconocimiento, la búsqueda de referencias y evaluación con salida a mano alzada entorno dibujar
