Evolutionary Materialism: Towards a Theory of Anticipatory Adaptive Assemblages
2020 (English)Doctoral thesis, comprehensive summary (Other academic)
Abstract [en]
This thesis is an investigation into how meta-heuristic multi-objective optimisation processes (genetic algorithms driven by evolutionary solvers) can bring about materials-related advantages in architectural performance. It redefines the architect’s and engineer’s role from being designers of a singular space or structure to being designers of entire species of spaces, and discusses a particular method – anticipatory adaptive assemblages (AAA) – that allows such processes to produce many generations of design iterations that eventually yield individuals optimised for a set of predefined objectives. This includes in particular the optimisation of building materials, with a certain focus on timber structures.
The thesis provides a theoretical foundation (assemblage theory) that connects an ontology, a methodology, an epistemology, and an axiology to the computational operations used, elevating the domain beyond simplistic notions of parametricism. It leverages contemporary generative design methods to introduce a range of novel concepts and tools such as auxiliary loads, material phase transition (MPT) diagrams, generative life cycle assessments (GLCA), parametric epistemic things (PET), presilience, and postponism. Finally, it provides a case study that shows how this assortment of contrivances, and AAA theory at large, can be used not just for theoretical musings, but to produce actual architectural schemes based on more precise data analyses than is typically the case in today’s built environment.
A concluding discussion establishes that the use of more advanced and complex optimisation strategies is not just a possibility but a necessary obligation for an architecture, engineering, and construction (AEC) industry that – if the manufacturing of building materials are added to the construction and operation of buildings – is responsible for between 35% and 40% of both global final energy use and worldwide energy-related CO2 emissions. Claiming that our knowledge of materials, including the auxiliary loads that they carry (such as their global warming potential) can be used to design and engineer architectural assemblages capable of replacing energy-consuming with energy-producing buildings, it suggests that Le Corbusier’s famous dictum that buildings are ‘machines for living in’ should be replaced with the notion that all buildings are potential power plants for living in. Risks associated with the development of AAAs are discussed, and future studies proposed.
Abstract [sv]
Den här avhandlingen undersöker hur meta-heuristiska flermålsoptimeringar (genetiska algoritmer drivna av evolutionära lösningsmotorer) kan ge materialbaserade fördelar med avseende på arkitektonisk prestanda. Den omdefinierar arkitektens och ingenjörens uppgik från gestaltningen av enskilda rumsligheter eller strukturer till formgivningen av hela arter av former, och diskuterar en speciell metod – anteciperande adaptiva arrangemang (AAA) – som tillåter sådana processer att producera många generationer av designförslag vilka i slutänden genererar individer som optimerats för en rad på förhand bestämda målbilder. Särskild vikt läggs vid optimeringen av byggnadsmaterial, med ett visst fokus på trästrukturer.
Avhandlingen framlägger en teoretisk grund (assemblage-teori) som knyter en ontologi, metodologi, epistemologi och axiologi till de datorbaserade operationer som används, vilket vidgar domänen bortom simpel parametricism. Den använder samtida generativa designmetoder för al introducera en samling nya koncept och verktyg som tilläggslaster, materialbaserade fasförändringar (MPT), generativa livscykelanalyser (GLCA), parametriska epistemiska ting (PET), presiliens och postponism. En avslutande fältstudie visar hur sådana mekanismer tillsammans med AAA-teorin som helhet kan användas inte bara som ett teoretiskt verktyg utan även för att producera faktiska arkitekturprojekt baserade på en mer precis analys av data än gestaltningen av vår bebyggda miljö normalt sett använder.
Diskussionen visar att användandet av mer avancerade och komplexa optimeringsstrategier inte bara är en möjlighet utan el nödvändigt åtagande för en arkitektur-, ingenjörs- och byggindustri som – om produktionen av byggnadsmaterial adderas till konstruktionen och driken av våra byggnader – ansvarar för mellan 35% och 40% av såväl den globala energiåtgången som världens energirelaterade utsläpp av CO2. En argumentation för att vår kunskap om material, inklusive de tilläggslaster de medför (som exempelvis deras GWPvärden), kan användas konstruktivt för att designa arkitektoniska arrangemang med potential att byta ut energikonsumerande mot energiproducerande byggnader leder till insikten att det berömda Le Corbusier-citatet om att byggnader är “maskiner al bo i” borde ersättas av idén att alla byggnader är potentiella beboeliga kraftverk. Risker associerade med utvecklingen av AAA diskuteras, och framtida studier föreslås.
Place, publisher, year, edition, pages
Stockholm: KTH Royal Institute of Technology, 2020. , p. 204
Series
TRITA-ABE-DLT ; 2026
Keywords [en]
Building materials, multi-objective optimisation, genetic algorithms, evolutionary architecture, material phase transitions, generative LCA, parametric epistemic things, presilience, postponism, anticipation, adaptation, simulation, Grasshopper
Keywords [sv]
Byggnadsmaterial, flermålsop2mering, gene2ska algoritmer, evolu2onär arkitektur, materialbaserade fasövergångar, genera2v LCA, parametriska epistemiska 2ng, presiliens, postponism, antecipa2on, adap2on, simulering, Grasshopper
National Category
Engineering and Technology
Research subject
Civil and Architectural Engineering, Building Materials
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-285511ISBN: 978-91-7873-656-0 (print)OAI: oai:DiVA.org:kth-285511DiVA, id: diva2:1498762
Public defence
2020-11-26, Videolänksmöte med Zoom https://kth-se.zoom.us/j/62383669287, Du som saknar dator/datorvana kan kontakta Tom Thöyrä thoyra@kth.se / Use the e-mail address if you need technical assistanc, Stockholm, 10:00 (English)
Opponent
Supervisors
Funder
Swedish Research Council Formas, EnWoBio 2014-172
Note
QC 20201105
2020-11-052020-11-052022-06-25Bibliographically approved
List of papers