İşlemsel tasarım: Tasarım aracı olarak matematik
Computational design: Math as a design tool
Yazar: BÜŞRA GÜLER
Danışman: PROF. DR. MERYEM BİRGÜL ÇOLAKOĞLU
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilişim Ana Bilim Dalı / Mimari Tasarımda Bilişim Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Mimarlık = Architecture

Özet:
"Tanrı fikirlerini hesapladığında dünya yaratıldı" Gottfried Leibniz (Rocker, 2006, s.18'de atıfta bulunulduğu gibi). 
"Mimarlar fikirlerini hesapladığında, herşey algoritmaya dönüştü" (Rocker, 2006, s.18).
İnsanın temel gayesi ve uğraşısı evreni anlamak ve çözümlemek üzerinedir. Tüm bilim dalları evrenin yasalarını araştırarak, doğadan öğrendiği ile üreten insana klavuzluk etmektedir. Mimari tasarımın ifade ediliş biçimi olan formun klavuzluğunu geometri, matematik, fizik bilimleri yapmaktadır. Bu sebepledir ki form arayışında geometri, antik çağlardan beri mimarinin temel araştırma konusu olmuştur. Phaedrus, geometrinin evrenin biçimini anlamak için, insan zihninin bir ürünü olduğunu söyler (Corbusier, 1948). Bu açıdan düşünüldüğünde geometri için "formun dilidir" ifadesini kullanmak yanlış olmayacaktır. Geometrinin matematikle ilişkisi göz önünde bulundurulduğunda ise "matematiğin geometrinin dili" olduğu söylenebilir. Dolayısı ile dilini form ile ifade eden mimarinin matematik ile kesin bağı bu yolla oluşmuş olur. 
Günümüzde matematik; işlemsel tasarım düşünce sistemi ile bir dil olmanın da ötesine geçip "tasarımın aracı" konumuna gelmiştir. Böylelikle matematiksel dille türetilen form sisteminin sağladığı esneklik; nihai form değil, formu üretme bilgisini içinde barındıran süreç tasarımının oluşmasına olanak sağlamıştır. Sonuç olarak ortaya çıkan ürün kadar, ürünün oluşma süreci, sürecin tasarımı, sonuç ürününün üretilebilirliği bilgisi, mimaride yeni pratikler olarak karşımıza çıkmaya başlamıştır. Başka bir ifade ile tasarım tasarlanmaya başlamıştır. Yeni alanlar, matematiğin rolünün tasarım sürecinde başkalaşması ile oluşmuştur. Matematiğin başrolde olduğu tasarım fiilinde, yeni bir düşünce sistemi ve yeni bir dil oluşmaya başlamıştır. Bu düşünce ve dil sistemine matematiğin mutlaklığının tesiri, tasarımın kurallara tabi olmasını sağlamıştır. Tasarım sürecinin kurallar dizisi ile oluşturulması algoritmik düşünceyi adres göstermektedir (Jabi, 2013, s.22). Algoritmik düşünceyi, kurallar zinciri ile formu oluşturan bilginin deşifre edilmesi olarak tanımlayabiliriz. Dijital çağda algoritma ile form üretebilme olanağı, formu üretme tanımlarını değiştirmiş, form "yapılmayan", kurallara veya algoritmalara bağlı olarak "bulunan" olmuştur (Agkathidis, 2015, s.17). Bu bağlamda, tasarım fiilinde yeniler ve yenilenenler, başka bir deyişle tasarım sürecinde algoritmik düşünce sisteminin oluşturduğu potansiyeller, keşfedilmesi gereken bir konu haline gelmiştir.
İşlemsel tasarımın özüne inilmek istendiğinde matematik ile kaçınılmaz bir iletişim süreci başlar. Bu kapsamda tezde form ile tasarımcı arasında, matematiksel dil aracılığı ile kurulan iletişim süreci mercek altına alınmıştır. Geometrinin dili olan matematik, tasarım aracı olarak keşfedilmeye çalışılmıştır. Matematiksel dil ile aranan, tasarlanan form, matematik ile anlaşılmaya çalışılıp, formu oluşturan adımlara, tasarım sürecinde iken müdahaleler nasıl yapılır anlaşılmaya çalışılmıştır. İşlemsel tasarımın aracı olarak görülen matematik ile formun kontrolü nasıl yapılabilir, işlemsel tasarım yöntemleri ile form üretiminde oluşabilecek kısıtlamalar ve imkanlar nelerdir gibi sorulara yanıt aranmıştır.
Sonuç olarak tezde temel olarak hedeflenen, işlemsel tasarım ile değişen tasarım dilinin form üretme üzerindeki etkilerini araştırmaktır. Kurallı bir dil olan matematik ile tasarlama, tasarım süreci ve düşüncesini doğrudan değiştirmiştir. Tez kapsamında öncelikli olarak yeni tasarlama eyleminin doğurduğu düşünce sistemi irdelenmiştir. Akabinde bu yeni düşünce sisteminin dili tartışma konusu olmuştur. Tüm bu araştırmalar, aslen işlemsel  tasarımın, başlı başına bir düşünce sistemi olarak görülmesi sebebi ile yalnızca mimari mecrada değil, pek çok farklı disiplinin penceresinden yapılmıştır.  
Tartışılan konuların reel dünyada yansımaları ise mimari alan çerçevesi içinde ele alınmıştır. Tez kapsamında bu bağlamda, bir kabuk tasarımı önergesi ile işlemsel tasarım süreci örneklemesi yapılmıştır. Tasarıda ideal tek bir form üretiminden ziyade form üretmek için algoritmalarla sistem oluşturulmuş olup form üretimi formülize edilip, işlemsel tasarım yaklaşımı olarak düşünülen, "form aranandır" savı somutlaştırılmaya çalışılmıştır. İşlemsel tasarım düşünce sistemini oluşturan "akıl" ve "dil" temellerine dayandırılarak, bu sistemin gereği dil olan kodlama ile üretilen modelin, matematik ile kurallı geometri oluşturmayı, tasarımın yapılabilme bilgisini, süreç tasarımını anlamada etkili olduğu düşünülmektedir.

Abstract:
"When God calculates and exercises his thought, the world is created" Gottfiried Leibniz (Rocker, 2006, s.18 as in case).
"Today, when architects calculate and exercise their thoughts, everything turns into algorithms!" (Rocker, 2006, s.18).
The main purpose and the interest of humanity is understanding and analysing the universe. While studying the laws of the universe, entire disciplines are guiding people that produce by learning from the nature. The guidance of the form which is expression of architectural design, is made by geometry, mathematics and physics. For this reason, geometry in search of form, has been the fundamental research field of architecture from the ancient age. Phaedrus says that geometry is the creation of human mind, to perceive the world (Corbusier, 1948). With this approach, the statement of the "language of form"should not be a mistake. While the relations of geometry and mathematics is considered, it could be said that "mathematics is the language of geometry". With this way, the relationship between mathematics and architecture that describes its language through form, is formed.
At the present time, mathematics becomes a "design tool" not a design language, with the computational design idea. The reason of that, the technological evoluation and digital  revolution. With digital design tools, we started to communicate directly with datas and this communication can be only with algorithmic thinking. Algorithmic thinking is based on mathematical thinking, so all new terminologies and relations are connecting architecture and mathematics. As a result, not just in architectural field, in all areas, humanity starts to handle the technology with the power of accuracy of mathematics.
In architecture, mathematical systems are started to create to solve design problems. In other words, design approaches turn out from abstract ideas to controllable datas. With the helping of working with datas, design process started to be designed. Information types are changed and new types are occured. Thus, flexibility that is provided by form system derived from mathematical language, enables designing a process that contains the information of producing form. So, as well as the significance of final product itself, with computational design, also process design starts to be discussed. 
The process of the emergence of product, the design of process, the information of the producibility of final product become new fields in the practice of architecture. For this reason, as architects we are facing with these new fields. In other words, design starts to be designed. These new fields are composed by the evolution of the role of mathematics in design process. In addition to that, a new system of thinking and a new language start to be occured in design process which is dominated by mathematics. The influence of the absoluteity of mathematics to these system of thinking and system of language ensure that the design is subject to the rules. The creation of the design process with set of rules array is addressing of algorithmic thinking (Jabi, 2013, s.22). Algorithmic thinking can be defined as decoding information which creates form with set of rules. In digital age, the possibility of generating form with algorithms, changes the design process. Form is no longer being "made", but "found", based on set of rules or algorithms (Agkathidis, 2015, s.17). In this context, news and reneweds, in other words, the potentials of the algorithmic thinking in the design process, have become a field that must be discovered.
When it is desired to enter into the spirit of computational design, it is necessary to create a connection with mathematics, because inevitable communication process begins with mathematics. For this reason, the communication established between the form and the designer through mathematical language has been under consideration. Generating form with mathematical language is the starting point of this thesis. Mathematics that is the language of geometry is tried to be discovered as a language of design. Searched form by mathematical language, designed form is tried to be understand with mathematics. How the steps that generate form can be manipulated during design process is tried to be discovered. How form can be controled with mathematics that is seen as computational design tool? What is opportunities and constraints of form generation with method of computational design? Responses of such these questions have been searched under computatioal design field.
As a result, the essence purpose of this thesis is searching influences of design language which is changing by computational design on form generation. Design by mathematics which is a formal language is changing directly to the design process and design idea. In the content of thesis, as a first step, the thinking system which is generated by new design action was examed. Then the language of this new system of thought has been the topic of discussion. All of these researches were originally made from the window of many different disciplines, not only in architectural area, because of the fact that computational design is seen as a system of thought in itself. That's why as a system of thought, computational thinking is subject of all disciplines, creates new practises in all disciplines and become a major field to search and study by experts. Computational design is just the response of computational thinking in the field of architecture. 
After deep understanding of thinking system and the comminication way of this thinkig, reflections of controversial issues in the real world of computational thinking are handled within the frame of architectural space. Within the context of the thesis, a shell design proposal and a transactional design process sampling were done with computational design techniques.
A form generator system was designed during the shell design process. The system is set uped with algorithms to generate form rather than creating one ideal form. The approach of "form is searched" is embodied. Because rather than modeling a just one form, to reach the optimized form, an algorithmic system was created using Rhino Grasshopper plug-in. This system is founded by the computational thinking and formal languge which are seen as the bases of computational design. With this manner, the algorithm which is used for the shell design can be seen as a system to show ruled geometry generation by mathematics, the information of the feasibility of design and process design which are discussed in the thesis in an effective way.
As a result, humanity is in a new age and living in a data driven spaces. New age created new fields and new business models. The disciplines that is the part of the new world can be survived. With this manner, what is the way of adaptation to the new system should be the path which all disciplines should follow. In architecture, computational design offers the way to connect architects to this path. For this reason, in fact computational design is a platform in today's architecture, not just an expert field. To communicate with this platform, the thinking behind the approach must be scrutinised. In that time, mathematics shows itself as a foundation of computational thinking and computational designers face with mathematical thought and language. This thesis is placing itself as a guide to first deep meeting with computational design.