Mimarlık yarışmaları için çoklu faktörlere göre entropi tabanlı bir tasarım değerlendirme modeli
An entropy based design evaluation model for architectural competitions through multiple factors
Yazar: ORKAN ZEYNEL GÜZELCİ
Danışman: PROF. DR. SİNAN MERT ŞENER
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilişim Ana Bilim Dalı / Mimari Tasarımda Bilişim Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Mimarlık = Architecture
Dizin: Mimari yarışmalar = Architectural competitions

Özet:
Mimari yarışmalar, mimarlara tasarım fikirlerini sunma ve tasarım problemlerine yenilikçi çözümler sunarak ödüllendirilme şansı vermektedir. Mimari yarışmalarda farklı tecrübeye sahip katılımcıların eşit şartlarda yarıştığı bir rekabet ortamı oluşturmaya çalışmaktadır. Bu rekabet ortamı, yarışmaya katılan mimarları projelerinin teknik ve estetik niteliklerini artırmaya teşvik etmektedir.
Mimari yarışmaların önemli bir parçası olan şartname, mimari yarışmaların genel çerçevesini çizmesine ve yarışma kurallarını belirleyerek katılımcıları belli bir oranda yönlendirmesine rağmen, tasarlanması beklenen binaların içerdiği karmaşık ilişkileri tanımlamakta yetersiz kalmaktadır. Yazılı bir doküman olan şartnamelerin muğlaklıklar içermesi ve tasarım problemlerini net biçimde tanımlamaması, yarışmaya katılan mimarların şartnameyi yorumlayarak tasarımlarını özgürce şekillendirmesini sağlamaktadır. Şartname yarışmanın genel çerçevesini çizen ve yarışma süreci içerisinde değişmeyen bir doküman olmasına rağmen yarışmacıların tasarımlarını, jürilerin ise değerlendirmelerini sadece şartnameye bağlı kalarak gerçekleştirmediği görülmektedir. Mimari yarışmaların genel yapısına bakıldığında, şartname değerlendirme sürecine objektiflik katarken, jüri üyelerinin kişisel tecrübe ve yaklaşımlarına bağlı değerlendirmeleri ise sürece sübjektiflik katmaktadır.
Yarışmalarda değerlendirmeler genellikle projelerin nitelikleri üzerinden yapılmaktadır. Yarışmalarda projelerin niteliklerinin değerlendirilmesine çok sayıda ölçüt etki etmektedir. Şartnamede yazılı olarak verilen ölçütlerin yanı sıra jüri değerlendirmesi esnasında jüri üyeleri tarafından belirlenen ve kendi aralarında ilişki kuran çok sayıda ölçüt ortaya çıkmaktadır. Çok sayıdaki ölçüt hem tasarım hem de değerlendirme süreçlerinde birbirlerine göre farklı önem derecesine sahip olarak rol oynamaktadır. Örneğin, binanın plan düzlemindeki doluluk-boşluk dengesi ve işlevsel dağılımı gibi ölçütler binanın tasarım sürecinde mimarlar tarafından irdelenirken, jüri tarafından da tasarımların nitelikleri değerlendirilirken göz önünde bulundurulmaktadır. Ele alınan bu iki ölçütün tasarım ve değerlendirme aşamalarındaki önem sıralaması ve ağırlıkları ise sabit olmayıp tasarımcıların veya jürilerin yaklaşımlarına göre farklılaşabilmektedir.
Değerlendirme süreci yarışmaların temel dayanaklarından biri olan rekabet ortamının zedelenmemesi ve mimari yarışmalara olan güvenin kaybolmaması için önem taşımaktadır. Yarışma sürecinin aşamaları ve projeleri tarafsız biçimde değerlendirecek jürinin atanması mimari yarışmalarda adaletin sağlanması için gerçekleştirilen eylemler olmasına rağmen, mimari yarışmaların değerlendirme süreçlerinde birtakım problemlerle karşılaşılabilmektedir. Mimari yarışmalarda projelerin değerlendirilmesi aşamasında; yarışma prosedürlerine uyulmaması, farklı düzeyde yöneticilerin jüri değerlendirmesine müdahale etmesi, jürinin kapalı kimlikli projenin kimliğini tahmin ederek değerlendirme yapması, jürinin sınırlı sayıda ölçüt üzerinden puanlama yapması ve önemli olabilecek diğer ölçütleri sürece katmaması, jüri üyelerinin kendileriyle aynı okuldan mezun olan kişilerin projelerini seçmeye çaba göstermesi gibi sayısı çoğalabilecek çeşitli problemlerle karşılaşılmaktadır. 
Tez kapsamında sübjektif bir süreç olan jüri değerlendirmesinin sonuçları objektif ve hesaplamalı bir yöntem yardımıyla analiz edilmiştir. Tez kapsamında, yarışma projelerinin (binaların) ölçülebilir fiziksel özellikleri üzerinden hesaplamalara dayanan objektif değerlendirme yöntemleriyle elde edilen sonuçlar ile aynı projenin (binanın) sübjektif yapıdaki jüri değerlendirmesine bağlı sonuçlarının (başarı sıralaması) ilişkisini sorgulayan bir model geliştirilmiştir. 
Bu bağlamda, yarışmalara katılan projelerin fiziksel özellikleri üzerinden objektif ve muğlak olmayan sonuçlar elde etmek için entropi yöntemi kullanılmıştır. Entropi kavramı üzerine fizik, biyoloji, ekoloji, ekonomi, dilbilimi, sanat ve mimarlık alanlarında teorik ve uygulamalı çalışmalar yapılmıştır. 
Özellikle, mimarlık alanında binaların ölçülebilen çeşitli fiziksel özelliklerine bağlı olarak hesaplanan entropi değerlerinin düzeyleri ile binaların insanlar üzerinde yarattığı beğeni ve tercih gibi sübjektif etkiler arasındaki ilişkiyi araştıran ve çeşitli korelasyonlar bulan birçok çalışma bulunmaktadır. Mimarlık alanında entropi ölçümü yapan çalışmaların detaylı biçimde incelenmesi sonucunda çalışmalarda karşılaşılan birtakım eksiklikler tespit edilmiştir.
Literatürdeki önceki çalışmaların form ve program olarak karmaşıklık düzeyi yüksek olan mimarlık ürünlerini incelemediği, binaların tek bir fiziksel özelliğine bağlı olarak entropi ölçümü yaptığı, birden çok fiziksel özelliğin entropi değerini aynı anda ölçen çalışmaların ise ölçülen entropi değerlerini birbirinden bağımsız olarak değerlendirdiği görülmüştür. Bu nedenle tez kapsamında karmaşık ilişkiler barındıran ve çok sayıda farklılaşmış fiziksel özelliklere sahip mimari yapıların entropi ölçümü yapılmıştır. Tez çalışmasında ayrıca çok sayıda faktöre bağlı olarak hesaplanan entropi değerleri bir arada ilişkili olarak ele alacak bir yöntem geliştirilmiştir. 
LEGO modellerine benzer şekilde tekrar eden parçalardan oluşan ve içerisinde işlevsel çeşitliliği barındıran belediye binaları entropi ölçümü yapılacak mimari tipoloji olarak seçilmiştir. Çok sayıda sonuçlanmış belediye binası mimari proje yarışmasının olması incelenecek proje arşivinin geniş olmasını sağlamıştır. Tez kapsamında 2015 yılından 2017 yılına kadar Türkiye'de düzenlenmiş ve sonuçlanmış 7 belediye binası mimari proje yarışmasında ödül alan 42 proje incelenmiştir.
Tez kapsamında geliştirilen entropi ölçüm yöntemleriyle; doluluk-boşluk, kontur, biçim, işlevsel dağılım, uzamsal ilişki ve mekansal akış olmak üzere 6 tekil faktöre (fiziksel özellik) göre entropi hesapları yapılmıştır. Tüm faktörlerin projenin değerlendirme sürecine aynı anda fakat farklı ağırlıklarla etki ettiği varsayımıyla faktörlerin ağırlık katsayıları olduğu öngörülmüştür. Çok sayıda faktöre göre hesaplanan entropi değerlerinin doğrudan toplanması ile elde edilecek Genel Entropi değerinin, ancak faktörler arasında hiçbir ilişki olmadığı durumlarda geçerli olacağı kabul edilmiştir. 
Tez kapsamında faktörlerin birbirleriyle ilişki kurduğu göz önünde bulundurularak çok sayıda faktörün ağırlık katsayılarıyla çarpılarak toplanması sonucunda projelerin Ağırlıklı Genel Entropi değerleri hesaplanmıştır.
Literatürdeki çalışmaların sonuçlarına göre binaların entropi değerleri ile yarattığı olumlu sübjektif etkiler arasından Ters U grafiğinde tanımlanabilecek türden bir ilişki bulunmaktadır. Ters U grafiğindeki ilişkiye göre belirlenen değer aralığında en ortalama entropi değeri kişiler üzerinde en olumlu sübjektif etkiyi yaratmaktadır. Literatürdeki çalışmalara benzer şekilde tez çalışmasında da yarışmalarda ödül alan projelerinin hesaplanan Ağırlıklı Genel Entropi değerleri ile projelerin jüri değerlendirmesi sonucunda elde ettikleri başarı arasında Ters U türünden bir ilişki olduğu varsayılmıştır. 
Tez kapsamında binaların tekil faktörlere göre entropi değerleri hesaplanmıştır. Ağırlıklı Genel Entropi değerlerinin hesaplanabilmesi için faktörlerin ağırlık katsayılarının bulunması gerekmektedir. Bu noktada, projelerin Ağırlıklı Genel Entropi değerlerinin Ters U grafiğinde yarışmada elde ettikleri başarılara göre uygun noktalara gelmesini sağlayacak ağırlıklar Çok Hedefli Genetik Algoritmalar yardımıyla hesaplanmıştır. Ağırlıklı Genel Entropi değerleri ve ağırlıklar hem yarışmaları tek tek ele alarak 6 adet proje üzerinden hem de tüm yarışmaları aynı anda optimizasyona tabi tutarak 42 proje üzerinden hesaplanmıştır. 
Tez çalışmasının sonucunda tek yarışmaya ve 7 yarışmaya göre hesaplanan faktör ağırlıklarana bağlı olarak bulunan Ağırlıklı Genel Entropi değerlerine göre projeler Ters U grafiğine dizilmiş ve dizilimlerin yarışma sonuçlarına olan benzerliği ve yakınlığı incelenmiştir. Sonuç bölümünde ise çalışmanın hedeflerine ne düzeyde ulaştığı irdelenmiş, ayrıca modelin hangi alanlarda uygulanabileceği ve nasıl geliştirilebileceği konusunda öngörülere yer verilmiştir.

Abstract:
Architectural competitions offer architects the chance to present their design ideas, propose innovative solutions to design problems, and be rewarded for doing so. Architectural competitions try to set a competitive environment in which participants with different levels of experience can compete under equal conditions. This competitive environment encourages participating architects to improve the technical and aesthetic qualities of their projects. 
The design brief, while an important component of architectural competitions that outlines the general framework of the competition and guides the participants to some extent by laying down the rules, falls short of defining the complex relationships the buildings that are expected to be designed have. That the brief, being a written document, includes ambiguities and does not define well the design problems involved causes participating architects to have to interpret the brief and shape their designs based on their interpretation. Despite the brief being a document that outlines the general framework of the competition and is not amended in the course of the competition, it can be observed that neither the participants base their design, nor the jury members base their judgement solely on the brief. Considering the overall structure of architectural competitions, while the brief introduces objectivity to the evaluation process the evaluations of the members of the jury based on their personal experience and approaches add subjectivity.
Generally, the evaluations in competitions are based on quality. In this context, there are significant debates on how quality is evaluated and the new meanings that quality might have in different contexts. Many criteria are involved in the evaluation of the project qualities in competitions. In addition to the criteria specified in the brief, many other inter-related criteria, identified by the members of the jury, emerge during jury evaluation. Hence, a great number of criteria play a role, with varying degrees of importance, in both the design and evaluation processes. For example, such criteria as the solid-void balance and functional distribution on the building plan are tackled by architects in the design process for the building and taken into consideration by the jury while evaluating the qualities of the design. The order of importance and weights of these two criteria in the design and evaluation phases are not fixed and differ according to the approaches of the designers and jury members. 
It is important to ensure fairness in the evaluation process so that the competitive environment, which is one of the fundamental characteristics of competitions, is not harmed and the confidence placed in architectural competitions is not eroded. Although the staging of competitions and the selection of jury members in a way that they will evaluate the projects in an unbiased manner are actions taken to ensure fairness in architectural competitions, problems might still occur in the evaluation processes in architectural competitions. Some of the various problems that might arise in the evaluation of projects in architectural competitions are as follows: not observing the competition procedures, administrators at different levels of hierarchy interfering with jury decisions, jury members carrying out their evaluations on anonymous projects by attempting to guess the identity of the designer, scoring being based on a limited number of criteria and excluding some criteria that could be of importance, and jury members trying to select the projects of the people who are alumni of the same university as they are.
For the thesis, the results of jury evaluations, which can still suffer problems despite all the efforts to ensure fairness and which are ultimately subjective, have been analysed using an objective and calculated method. A model has been developed that questions the relationship between the results garnered through objective evaluation methods based on calculations of the measurable physical qualities of the projects (buildings) and the results (success ranking) of subjective jury evaluations of the same project (building). 
An entropy method based on the physical features of the participating projects has been used to reach objective and unambiguous results. Theoretical and practical studies have been carried out on the concept of entropy in physics, biology, ecology, economics, linguistics, art, and architecture.  
In architecture, there are many studies that have examined and found correlations between the levels of entropy values calculated based on various measurable physical features of buildings and subjective responses they make on people such as likability and preference. An in-depth analysis of the studies including entropy measurement in architecture has found several shortcomings.  
It has been found that the previous studies in the literature did not investigate architectural products with a high degree of complexity in terms of form and programme, conducted entropy measurements based on one physical feature of the building alone, and that those studies which did measure the entropy values of more than one physical feature simultaneously measured the entropy values in isolation, independent from one another. That is why in this thesis we have performed an entropy measurement of a customized architectural typology involving complex relationships and many physical features. Furthermore, we have developed a method that handles in an inter-related manner the entropy values calculated based on multiple factors. 
Municipal buildings composed of repetitive components, as in LEGO models, and involving functional variety was selected as the architectural typology on which to perform the entropy measurement. In addition, because of the existence of a large number of resulted architectural project competitions for municipal buildings, the project archive to be looked into was wide. 42 award-winning projects in 7 completed municipal building architectural competitions held from 2015 to 2017 in Turkey have been examined. 
Entropy values of 6 single factors (physical features) have been calculated by way of the entropy measurement methods developed as part of the thesis – namely, solid-void, outline, shape, functional distribution, spatial relation, and spatial flow. It has been estimated that factors should have weight coefficients on the assumption that all the factors affect the evaluation process at the same time but in different weights. The overall entropy, which can be obtained by the direct total sum of entropy values calculated for multiple factors should be valid when there is no relationship between factors. Considering that the factors are inter-related, weighted overall entropy values of the projects have been calculated by multiplying multiple factors with weight coefficients and summing the results.
According to the results of the studies in the literature, there is a relationship between the entropy values of the buildings and the positive subjective impressions they make that can be explained by an inverted U graph. In the value range identified according to the relationship on the inverted U graph, the most average creates the most positive subjective effect. Like in the studies in the literature, it has been assumed that there would be an inverted U type relationship between the calculated Weighted Overall Entropy values of the award-winning projects and the success achieved by the projects in jury evaluations. 
Within the scope of the thesis, entropy values of the buildings have been measured based on single factors. It is necessary to ascertain the weight coefficients so as to calculate Weighted Overall Entropy values. At this point, weights have been calculated in such a way that the Weighted Overall Entropy values of the projects correspond to the positions they hold in the inverted U graph in line with their competition achievements. Weighted Overall Entropy values and weights have been calculated both on 6 projects by analysing the competitions one by one and all 42 projects by inserting them to optimization simultaneously.
As a result of the thesis, Weighted Overall Entropy values based on the weights calculated for one competition and 7 competitions have been placed in an inverted U graph and the similarity and proximity of their positions to the results of the competitions have been examined. Furthermore, in the conclusion section, predictions have been provided about the areas and fields in which the developed model can be used and how it can be further improved.