Form and Data - from linear Calculus to cybernetic Computation and Interaction

Digital architecture developed in the 1960s and, supported by CAAD the 1990s, has created the path towards an architecture produced by computer and architect in a mutual relationship. The evolution of architecture since the 1970s led to the beginning of the first digital turn in the 1990s, and subsequently to the emergence of new typologies of buildings, architects and design tools; atom-based, bit-based (virtual) [1], and cyber-physical as a combination of both. The paper provides an insight into historical foundations of CAAD insofar as it engages with complexity in mechanics, geometry, and space between the 1600s and 1950s. I will address a selection of principles discovered, and mechanisms invented before computer-aided-architectural-design; those include the typewriter, the Cartesian grid and a pre-cyber-physical system by Hermann von Helmholtz. The paper concludes with a summary and an outlook to the future of CAAD challenged by the variety of correlations of disparate data sets

Semi-flexible Additive Manufacturing Materials for Modularization Purposes - A modular assembly proposal for a foam edge-based spatial framework

This paper introduces a series of design and fabrication tests directed towards the use of bendable 3D printing materials in order to simplify a foam bubble-based geometry as a frame structure for modular assembly. The aspiration to reference a spittlebug's bubble cocoon in nature for a light installation in the urban context was integrated into a computational workflow conditioning light-weight, material-, and cost savings along with assembly-simplicity. Firstly, before elaborating on the project motivation and background in foam structures and applications of 3D-printed thermoplastic polyurethane (TPU) material, this paper describes the physical nature of bubble foams in its relevant aspects. Subsequently this is implemented into the parametric design process for an optimized foam structure with Grasshopper clarifying the need for flexible materials to enhance modular feasibility. Following, the additive manufacturing iterations of the digitally designed node components with TPU are presented and evaluated. Finally, after the test assembly of both components is depicted, this paper assesses the divergence between natural foams and the case study structure with respect to self-organizing behavior

Introduction [to: Cybernetics: state of the art]

The Introduction to 'Cybernetics: state of the art' gives an overview of the contributions the first volume of the book series ‘CONVERSATIONS’. ‘CON-VERSATIONS’ is based on and driven by cybernetic principles. It engages with pressing questions for architecture, urban planning, design and infrastructure; in an age of increasing connectivity, AI and robotization; in an evolutionary state of the Anthropocene, perpetuating anxiety as well as excitement and joy of a future, that we will be able to predict with less and less certainty. The editors acknowledge cybernetics as a contemporary, effective and efficient way of dealing with current and future challenges for humankind. We understand cybernetics as the art of interacting, listening, learning and conversing with environmental – internal and external – impulses and perturbations. It allows for comprehending the best part of our world as infrastructure and as system and to leave an object-oriented understanding behind. Although CON-VERSATIONS does not explore in detail the inter-, cross- and trans- disciplinary nature of cybernetics, nor its inter-sectoral and international approach, those characteristics are naturally deeply embedded in cybernetics. This first volume invites the reader to enjoy a glimpse into the past and to imagine a cybernetic future. At this stage the reader may ask the question: What is this ‘Cybernetics-Thing’? Isn’t this all digital? Isn’t this all about robots, and the Internet – and not about humans – about Cyberspace and virtual reality? About Cyber-hacking and machines that do what they want because of some smart-ass intelligent computer program?Der Text gibt einen Überblick über die Beiträge zum ersten Band der Buchreihe "Conversation". Kybernetik: Stand der Technik "CON-VERSATIONS" basiert auf kybernetischen Prinzipien. Es beschäftigt sich mit drängenden Fragen für Architektur, Stadtplanung, Design und Infrastruktur; in einem Zeitalter zunehmender Konnektivität, KI und Robotisierung; in einem evolutionären Zustand des Anthropozän, Angst weiter sowie Aufregung und Freude an einer Zukunft, die wir mit immer weniger Sicherheit. Die Herausgeber erkennen die Kybernetik als zeitgenössisch an, effektiver und effizienter Umgang mit aktuellen und zukünftigen Herausforderungen für die Menschheit. Der Text versteht Kybernetik als die Kunst des Interagierens, des Zuhörens, Lernen und im Gespräch mit umweltinternen und -externen Impulsen und Störungen. Er ermöglicht, unsere Welt als Infrastruktur und als System zu verstehen. CON-VERSATIONS zeigt nicht detailliert die inter- und transdisziplinärer Natur der Kybernetik, noch ihrer sektorübergreifenden und internationalen Ansatz, da diese Merkmale natürlich in der Kybernetik verankert sind. Dieser erste Band lädt den Leser ein, einen Blick in die Vergangenheit zu werfen und sich eine kybernetische Zukunft vorzustellen. In diesem Stadium kann der Leser die Frage stellen: Was ist das 'Kybernetik-Ding'? Ist das nicht alles digital? Geht es nur um Roboter und das Internet – und nicht um Menschen – über Cyberspace und virtuelle Realität? Über Cyber-Hacking und Maschinen, die tun, was sie wollen, weil einige Smart-Ass intelligent Computer Programm

CYBERNETIFICATION I: Cybernetics Feedback Netgraft in Architecture

During the last decades, architecture has changed its role from fetishizing and fertilizing objectification and objects alike towards glamorising the processing of relations, observations and materialization of the 'objectile'. Steering the design process in contemporary computational architecture through and with a variety of dynamic, interconnecting agents affords re-framing, reviewing, and re-designing prescribed patterns of creating architecture. It critically encourages to examine the concept of feedback beyond the beloved evolutionary algorithm, which presents a technical rather than architectural cultural calculus. ‚CYBERNETICS FEEDBACK NETGRAFT’ proposes cybernetic principles as blueprint or genotype for computational architecture. Such principles allow for a systemic continuation of re-programming the architectural culture currently at stake. The forthcoming observation hovers between theories and meta-models. It argues that the possibilities for design increase through digitization and digitalization. In this respect, the chapter refers to Ross Ashby’s Law of Requisite Variety (Ashby 1957) on one hand and to emergence through digital self-organization on the other. (DeLanda 2011; Johnson 2001). The text offers a critic of the bio-digital and too fantastic (Werner 2014, pp.229-230). The author is starting to suggest an ‘architectural laboratorium of and for computational theory’ built on a systemic approach to emergence and the unforeseen - nourished by cybernetic principles: a cybernetification that eventually can govern and feed back into practice and the art of architecture.In den letzten Jahrzehnten hat die Architektur ihre Rolle verändert; von 'fetishizing' von Objektivierung und Objekten, hin zu einer Veredelung von Beziehungen, Beobachtungen und Materialisierung des 'objectile'. Lenkung Design-Prozess in der zeitgenössischen Computational Architecture durch und mit einer Vielzahl von dynamischen, verbindenden Agenten offeriert ein Re-Framing und Überprüfung von Entwurfsstrategien von vorgeschriebenen Mustern zur Gestaltung von Architekturen. Dies fordert kritisch dazu auf, das Konzept des Feedbacks jenseits der geliebten evolutionärer Algorithmus, der eher ein technisches als ein architektonisches Kulturkalkül. ,CYBERNETICS FEEDBACK NETGRAFT' schlägt vor Kybernetische Prinzipien als Blaupause oder Genotyp für Computational Architecture. Solche Prinzipien ermöglichen eine systematische Fortsetzung der Neuprogrammierung der derzeit auf dem Spiel steht. Die bevorstehende Beobachtung schwebt zwischen Theorien und Metamodellen. In dieser Hinsicht bezieht sich der Text auf Ross Ashby's 'Law of Requisite Variety' (Ashby 1957) einerseits und durch digitale Selbstorganisation auftauchen. (DeLandas) 2011; Johnson 2001). Die Autorin beginnt, ein 'architektonisches Laboratorium' über und für die Computertheorie aufgebaut 'auf einem systemischen Ansatz zu konstruieren

In quest of code

Architects who apply their generative modelling and scripting skills for creating virtual and prototypical spaces through the usage of algorithms and bespoke coding are increasingly confronted with an application in the real material world. The article suggests computational design strategies and two different architectural and urban prototypes for an era in which intelligent material, robotic assistants, smart geometries, changing human habitat converge with demographic, cultural and natural earth data to govern a global rethinking of socio-architectural ecologies. Since the beginning of humankind our ecosystem planet earth has served as feeding ground and shelter. Civilisation and industrialisation have triggered a verification of territory, ownership, economic wealth and power. Henceforth ethical rules, societal regulation and intuitive values were partly overridden and replaced. Long-distant transport vehicles such as cargo ships and trains allowed for accelerating the mixing up of goods and technologies. Architects solved industrial and infrastructural problems with new ideas and emerging building types; shaping urban and peripheral environments. A great idea manifested through extensive exchange of cultures and knowledge - however, strangely enough climaxed in an ultimate exploitation of our natural resources. A situation we can hardly understand or handle. As a result we are facing a situation of re-scripting our human, urban and architectural ecological system. Thus the article touches upon this very shift starting in the 18th century traversing through the implementation of the Internet, to regulate our physical world and data-autobahns filled with informing bits and bytes. The question is, which questions to ask for the best solution we can offer.Architekten, die ihre generativen Modellierungs- und Skripting-Fähigkeiten zur Erstellung virtueller und prototypischer Räume durch den Einsatz von Algorithmen und maßgeschneiderter Codierung anwenden, werden zunehmend mit einer Anwendung in der realen materiellen Welt konfrontiert. Die Autorin präsentiert computergestützte Entwurfsstrategien an zwei architektonische und urbane Prototypen für eine Ära vor, in der intelligentes Material, Roboterassistenten und sich ändernder menschlicher Lebensraum mit demographischen, kulturellen und natürlichen Geodaten konvergieren, um ein globales Umdenken sozialarchitektonischer Ökologien zu steuern. Seit dem Beginn der Menschheit dient unser Ökosystem Planet Erde als Nahrungsgrund und Zufluchtsort. Zivilisation und Industrialisierung haben Decetten von Territorium, Eigentum, wirtschaftlichem Reichtum und Macht ausgelöst. Fortan wurden ethische Regeln, gesellschaftliche Regulierung und intuitive Werte teilweise außer Kraft gesetzt und ersetzt. Fernverkehrsfahrzeuge wie Frachtschiffe und Züge ermöglichten eine beschleunigte Vermischung von Gütern und Technologien. Architekten lösen industrielle und infrastrukturelle Probleme mit neuen Ideen und neuen Gebäudetypen; Gestaltung städtischer und peripherer Umgebungen. Eine großartige Idee, die sich in einem ausgedehnten Austausch von Kulturen und Wissen manifestierte, endete seltsamerweise in einer ultimativen Ausbeutung unserer natürlichen Ressourcen. Eine Situation, die wir kaum verstehen oder handhaben können. Als Ergebnis stehen wir vor der Frage, wie wir unser menschliches, urbanes und architektonisches Ökosystem umgestalten. Der Artikel greift diese Verschiebung auf

Gordon Pask’s ‘Cybernetic Theatre’: beyond tinkering with Architecture

Written in the year of Gordon Pask’s 90th anniversary of his birth, “Beyond tinkering with Architecture” presents the Philosopher Mechanics’ proposal for a Cybernetic Theatre, conceived in 1964; and projects it into today’s digital and analogue networked systems of operation. A performance machine, a space to allow communication, interaction and learning between a theatre audience and actors of a play; a space celebrating the control of control regulated through algorithmic calculation and an active actor inter-actor network. [14, 22] The idea was to integrate members of an audience into a performance to steer plots of a given play and to allow adaption of a pre-set script. Communication would happen by interfacing through a computational communicator in the form and beauty of a Paskian colourful light display. Conceptually, technically and chronologically, the project locates itself between Musicolour (1953-58), The Fun Palace (core design phase 1961–64) and the Colloquy of Mobiles (1968). The rather unknown project is exemplary for Gordon Pask’s influential research and work for architecture and architectural digital theory in the 21st century. At this point in history the incorporation of machine (artificial) intelligence in the human environment, and emergent interaction between them is in the process of naturalizing. The ‘Proposal for a Cybernetic Theatre’ prescribes an organization designed by Gordon Pask. The organization integrates structure, material, mechanics, function, individual goals and randomness in one coherent system. Actors of all kinds become participants, inter- actors with the environment and themselves. The paper concludes with the suggestion that the principles of control and indirect conversation between users and artefacts Pask used in his Cybernetic Theatre are akin to the principles of exchange in Cyberspace.Beyond Basteln an Architektur", geschrieben im Jahr von Gordon Pasks 90. Geburtstag, präsentiert den 1964 entstandenen Vorschlag der Philosophischen Mechanik für ein Kybernetisches Theater und projiziert es in die heutigen digitalen und analogen vernetzten Betriebssysteme. Eine Performance-Maschine, ein Raum, um Kommunikation, Interaktion und Lernen zwischen einem Theaterpublikum und Schauspielern eines Theaterstücks zu ermöglichen; ein Raum, der die Kontrolle der Kontrolle über die Kontrolle feiert, die durch algorithmische Berechnungen und ein aktives Akteurs-Interakteursnetzwerk reguliert wird. Die Idee war, die Mitglieder eines Publikums in eine Performance zu integrieren, um die Handlung eines bestimmten Stückes zu steuern und die Adaption eines voreingestellten Skripts zu ermöglichen. Die Kommunikation würde durch die Verbindung über einen Computermittler in Form und Schönheit eines paskianischen farbenfrohen Lichtdisplays erfolgen. Konzeptionell, technisch und chronologisch bewegt sich das Projekt zwischen Musicolour (1953-58), The Fun Palace (Kerndesignphase 1961-64) und dem Colloquy of Mobiles (1968). Das eher unbekannte Projekt ist exemplarisch für Gordon Pasks einflussreiche Forschung und Arbeit für Architektur und architektonische digitale Theorie im 21. Jahrhundert. An diesem Punkt in der Geschichte ist die Einbeziehung der maschinellen (künstlichen) Intelligenz in die menschliche Umgebung und die aufkommende Interaktion zwischen ihnen im Begriff, sich zu naturalisieren. Der "Vorschlag für ein kybernetisches Theater" schreibt eine von Gordon Pask entworfene Organisation vor. Das Unternehmen integriert Struktur, Material, Mechanik, Funktion, individuelle Ziele und Zufälligkeit in einem kohärenten System. Akteure aller Art werden zu Beteiligten, zu Interakteuren mit der Umwelt und sich selbst. Das Papier schließt mit dem Vorschlag, dass die Prinzipien der Kontrolle und der indirekten Konversation zwischen Benutzern und Artefakten, die Pask in seinem Kybernetischen Theater verwendet, den Prinzipien des Austauschs im Cyberspace ähneln

Cybernetification II: toward a sixth ecology

Digital infrastructure and learning algorithms, digital industry and automated services, digital society, humanities, and health converge with the Anthropocene. This mix has given birth to extraordinary challenges; for architecture as discipline, in its role as cultural heritage and as materialized co-evolution of man and machine. Despite of re-modelling and re-designing work-flows to integrate data necessary to arrive at a structurally and energetically ‘good’ piece of architecture, or rethinking an IoT (Internet of Things) supply chain management from planning via production to construction of a building or city and its performance monitoring, the digital has impacted our 20th century our long-standing relationship to architecture, technology and nature. This chapter suggests first ideas of a sixth ecology – influenced by Felix Guattari’s “The Three Ecologies” , , Reyner Banham’s “Theory and Design in the First Machine Age” and Benjamin Bratton’s “The Stack” . The Sixth Ecology describes one of and for a dynamic relationality across systems; multi-parametric, functionally adaptable, morphologically changing, cybernetic. One, where man, machine, technology and ‘nature’ merge – or speaking for architecture: designer and computer, builder and robot, planner and construction factory, construction site and biologically grown habitats. In 1958 Gilbert Simondon states that “culture has become a system of defence designed to safeguard man from technics. This is the result of the assumption that technical objects contain no human reality.” , , Vaucason’s 18th century automaton the defecating duck , describes a cornerstone for the beginnings of humanification of mechanical technical objects. The rise of digital technical objects since the 1980s and the disappearance of their atomic materiality in a wireless world describes a step further. Humanification of technology crosses the border of co-evolution and co-existence towards coalescence. My research on the ‘sixth ecology’ and concepts such as ‘netgraft’ and ‘neurotecture’ has been influences by the work conceived computational architecture studio Codes in the Clouds which I ran between 2009 and 2016 at DIA, Dessau International Graduate School of Architecture.Digitale Infrastruktur und Lernalgorithmen, digitale Industrie und automatisierte Dienste, digitale Gesellschaft, Geisteswissenschaften und Gesundheit konvergieren mit dem Anthropozän. Diese Mischung hat außergewöhnliche Herausforderungen hervorgebracht; für die Architektur als Disziplin, in ihrer Rolle als kulturelles Erbe und als materialisierte Ko-Evolution von Mensch und Maschine. Trotz Umgestaltung und Neugestaltung von Arbeitsabläufen zur Integration von Daten, die notwendig sind, um zu einer strukturell und energetisch "guten" Architektur zu gelangen, oder eines IoT (Internet of Things) Supply Chain Managements von der Planung über die Produktion bis zum Bau eines Ob Gebäude oder Stadt und seine Leistungsüberwachung, das Digitale hat unser 20. Jahrhundert unsere langjährige Beziehung zu Architektur, Technologie und Natur geprägt. Dieses Kapitel schlägt erste Ideen einer sechsten Ökologie vor - beeinflusst von Felix Guattaris "The Three Ecologies", Reyner Banhams "Theorie und Design im ersten Maschinenzeitalter" und Benjamin Brattons "The Stack". Die sechste Ökologie beschreibt eine und für eine dynamische Beziehung zwischen Systemen; Multiparametrisch, funktional anpassungsfähig, morphologisch veränderlich, kybernetisch. Eines, in dem Mensch, Maschine, Technologie und "Natur" verschmelzen - oder für Architektur sprechen: Designer und Computer, Baumeister und Roboter, Planer und Baufabrik, Baustelle und biologisch gewachsene Lebensräume. 1958 stellt Gilbert Simondon fest: "Kultur ist zu einem Verteidigungssystem geworden, das den Menschen vor der Technik schützen soll. Dies ist das Ergebnis der Annahme, dass technische Objekte keine menschliche Realität enthalten. ", Vaucasons Automat aus dem 18. Jahrhundert, die entkräftende Ente, beschreibt einen Grundstein für die Anfänge der Vermenschlichung mechanischer technischer Objekte. Der Aufstieg digitaler technischer Objekte seit den 1980er Jahren und das Verschwinden ihrer atomaren Materialität in einer kabellosen Welt beschreibt einen weiteren Schritt. Die Menschwerdung der Technologie überschreitet die Grenze von Koevolution und Koexistenz zur Koaleszenz. Meine Forschung über die 'sechste Ökologie' und Konzepte wie 'Netgraft' und 'Neurotecture' war beeinflusst von der Forschung, die ich in den Jahren 2009 bis 2016 gemeinsam mit meinen Studenten am DIA, Dessau International Graduate School of Architecture, durchgeführt habe

ViBe (Virtual Berlin) - Immersive Interactive 3D Urban Data Visualization - Immersive interactive 3D urban data visualization

The project investigates the possibility of visualizing open source data in a 3D interactive virtual environment. We propose a new tool, 'ViBe'. We programmed 'ViBe' using Unity for its compatibility with HTC VIVE glasses for virtual reality (VR). ViBe offers an abstract visualization of open source data in a 3D interactive environment. The ViBe environment entails three main topics a) inhabitants, b) environmental factors, and c) land-use; acting as representatives of parameters for cities and urban design. Berlin serves as a case study. The data sets used are divided according to Berlin's twelve administrative districts. The user immerses into the virtual environment where they can choose, using the HTC Vive controllers, which district (or Berlin as a whole) they want information for and which topics they want to be visualized, and they can also teleport back and forth between the different districts. The goal of this project is to represent different urban parameters an abstract simulation where we correlate the corresponding data sets. By experiencing the city through visualized data, ViBe aims to provide the user with a clearer perspective onto the city and the relationship between its urban parameters. ViBe is designed for adults and kids, urban planners, politicians and real estate developers alike

Biological Computation of Physarum : from DLA to spatial adaptive Voronoi

Physarum polycephalum, also called slime mold or myxamoeba, has started attracting the attention of those architects, urban designers, and scholars, who work in experimental trans- and flexi-disciplines between architecture, computer sciences, biology, art, cognitive sciences or soft matter; disciplines that build on cybernetic principles. Slime mold is regarded as a bio-computer with intelligence embedded in its physical mechanisms. In its plasmodium stage, the single cell organism shows geometric, morphological and cognitive principles potentially relevant for future complexity in human-machines-networks (HMN) in architecture and urban design. The parametric bio-blob presents itself as a geometrically regulated graph structure-morphologically adaptive, logistically smart. It indicates cognitive goal-driven navigation and the ability to externally memorize (like ants). Physarum communicates with its environment. The paper introduces physarum polycephalum in the context of 'digital architecture' as a biological computer for self-organizing 2D- to 4D-geometry generation