Resumo Este artigo tem como base a investigação do urbanismo paramétrico e do design generativo, sendo um meio de resposta aos desafios da complexidade do planejamento urbano. Diferente de abordagens tradicionais, o urbanismo paramétrico propõe a criação de sistemas que a partir de regras e parâmetros definidos, para esses dados serem processados, geram múltiplos cenários na qual podem ser refinados. Esses parâmetros e regras podem ser equalizado com dados de multiobjetivos, densidade populacional, desempenho ambiental e eficiência em infraestrutura. O ecossistema atual de ferramentas computacionais com grande destaque atualmente é o Rhinoceros1/Grasshopper2 e CityEngine3. Utilizando estudos de casos e análises é possível ter um demonstrativo prático das aplicações geradas. No geral o urbanismo paramétrico não substitui o ser humano, é ele que define as regras, parâmetros e refina os processos, mas ele aumenta o papel do urbanista e o auxilia nessa jornada. São alternativas para o futuro a possibilidade de o planejador ter uma visão de processo contínuo e adaptativo, com dados em tempo real, para que aponte os ajustes a serem feitos ao longo do tempo.
Palavras-chave: Urbanismo Paramétrico, Design Generativo Urbano, Planejamento Urbano Computacional, Otimização Multiobjetivo, Grasshopper, CityEngine, Cidades Inteligentes.
Abstract This article is based on research into parametric urbanism and generative design, a means of responding to the challenges of complex urban planning. Unlike traditional approaches, parametric urbanism proposes the creation of systems that, based on defined rules and parameters, generate multiple scenarios for further refinement based on data processing. These parameters and rules can be combined with multi-objective data, population density, environmental performance, and infrastructure efficiency. The current ecosystem of computational tools that are currently prominent is Rhinoceros/Grasshopper and CityEngine. Using case studies and analyses, it is possible to obtain a practical demonstration of the applications generated. In general, parametric urbanism does not replace humans; they define the rules, parameters, and refine the processes. However, it enhances the role of urban planners and assists them in this journey. Future alternatives include the possibility of planners having a view of a continuous and adaptive process, with real-time data, to identify adjustments to be made over time.
Keywords: Parametric Urbanism, Urban Generative Design, Computational Urban Planning, Multi-Objective Optimization, Grasshopper, CityEngine, Smart Cities.
Resumen Este artículo se basa en la investigación sobre urbanismo paramétrico y diseño generativo, un medio para responder a los desafíos de la planificación urbana compleja. A diferencia de los enfoques tradicionales, el urbanismo paramétrico propone la creación de sistemas que, a partir de reglas y parámetros definidos, generan múltiples escenarios para su posterior refinamiento mediante el procesamiento de datos. Estos parámetros y reglas pueden combinarse con datos multiobjetivo, densidad de población, desempeño ambiental y eficiencia de infraestructuras. El ecosistema actual de herramientas computacionales más destacado es Rhinoceros/Grasshopper y CityEngine. Mediante estudios de caso y análisis, es posible obtener una demostración práctica de las aplicaciones generadas. En general, el urbanismo paramétrico no reemplaza a las personas; estas definen las reglas, los parámetros y refinan los procesos. Sin embargo, potencia el papel de los urbanistas y los asiste en este proceso. Las alternativas futuras incluyen la posibilidad de que los urbanistas tengan una visión de un proceso continuo y adaptativo, con datos en tiempo real, para identificar los ajustes necesarios a lo largo del tiempo.
Palabras clave: Urbanismo Paramétrico, Diseño Urbano Generativo, Planificación Urbana Computacional, Optimización Multiobjetivo, Grasshopper, CityEngine, Ciudades Inteligentes.
Há uma serie de pressões que desafiam os modelos de planejamento do século XX, o rápido crescimento populacional, a urgência da aplicação de sustentabilidade diante das mudanças climáticas e a busca cada vez maior pela eficiência na gestão de recursos e infraestrutura são cenários complexos que moldam o século XIX. Com essa realidade, há uma busca por soluções inovadoras e inteligentes para o design urbano, que respondam de forma ágil para estes desafios.
O planejamento tradicional, não consegue se adequar a dinâmica urbana atual, pois acaba sendo rígido e aplicando uma abordagem de cima para baixo, com soluções estáticas, sem incluir a complexidade de um espaço urbano. A visão de longo prazo é substituída por ações emergenciais atendendo apenas situações imediatas, isso se agrava ainda mais no Brasil, na qual historicamente há uma grande diferença entre o planejado e o praticado, sendo muitas vezes implantadas soluções tecnológicas e culturais que não se alinham a realidade socioeconômica local.
As cidades são por natureza, sistemas complexos, com múltiplas interações entre os seus componentes, o urbanismo paramétrico emerge, a partir desses processos dinâmicos, como uma metodologia de natureza dinâmica e interconectado com os desafios urbanos.
Em oposição direta ao modelo tradicional, o urbanismo paramétrico representa uma mudança completa, ao invés de uma abordagem com um desenho em um formato final, ela foca na criação de um sistema com regras, parâmetros e relações entre eles, sendo assim uma fusão entre tecnologia e design possibilitando uma geração de diversas soluções urbanas dinâmicas e adaptáveis. A tabela4 a seguir sintetiza as principais diferenças entre as duas abordagens.
| Atributo | Planejamento Urbano Tradicional | Urbanismo Paramétrico |
|---|---|---|
| Metodologia | Baseada em desenho manual e CAD 2D/3D estático; processo linear e sequencial. | Baseada em algoritmos e programação visual; processo iterativo e cíclico. |
| Foco do Processo | Definição de uma forma urbana final e prescritiva (Masterplan). | Criação de um sistema de regras e parâmetros que geram múltiplas formas. |
| Ferramentas | Desenho técnico, softwares CAD. | Softwares de modelagem paramétrica (Rhino/Grasshopper), motores de simulação, GIS. |
| Produto Final | Um plano estático, um "blueprint" da cidade futura. | Um modelo computacional dinâmico, um "genoma" urbano capaz de gerar cenários. |
| Flexibilidade | Baixa; alterações no projeto são custosas e demoradas. | Alta; o modelo pode ser modificado rapidamente ajustando-se os parâmetros. |
| Papel do Planejador | Desenhista da forma final, autor da solução única. | Arquiteto de sistemas, curador de soluções e definidor de metas. |
| Abordagem à Complexidade | Simplificação da complexidade através de zoneamento e padronização. | Gestão da complexidade através da modelagem de relações e otimização. |
A adoção desse “formato”, implica em uma redefinição do conceito “plano”, deixando de ser um documento estático para tornar um algoritmo em plena mudança, que pode ser continuamente atualizado através de novos dados, transformando o planejamento de um prazo definido para um processo contínuo de gestão e adaptação urbana.
O urbanismo paramétrico é uma metodologia que emprega lógica computacional no processo de design urbano, sendo como principal princípio a mudança de foco, que é, o interesse do projetista não fica na forma final, mas sim nos parâmetros que a moldam. Ao invés de elementos urbanos individuais, á uma definição de regras e relações geométricas e de dados, esses parâmetros podem ser quantitativos, como a densidade populacional, CA (Coeficiente de aproveitamento), TO (taxa de ocupação), como também podem ter fatores ambientais que seriam topografia e insolação e funcionais, que seria a distribuição de serviços e acessibilidade por exemplo.
Há um processo descrito com morfogênico que é onde os algoritmos estruturados são utilizados para obter resultados a partir de um “código de ideia”, integrando com a Modelagem de informação da Cidade, permite ainda que o modelo se conecte ao banco de dados georreferenciados, criando assim uma estrutura digital urbana com diversas simulações de cenários.
O design generativo seria uma evolução do parametrismo, integrando a capacidade de exploração autônoma da inteligência artificial ao processo. O parametrismo clássico o projetista explora de forma manual o espaço de solução alterando os parâmetros para gerar diversos resultado que deve ser observado, no design generativo, o projetista define metas, que são os objetivos a serem alcançados e as regras a serem seguidas, e a inteligência artificial explora de forma autônoma as diversas possibilidades para encontrar as melhores soluções, agregando um processo manual para um formato automático, mas ainda controlado pelo projetista.
O urbanismo paramétrico não depende de uma única ferramenta, e sim de um ecossistema computacional integrado, na qual diversos softwares e plugins se integram em um único fluxo de trabalhado contínuo, que vai desde a importação de dados e percorre a otimização e visualização, sendo assim, a abordagem não é simplesmente um componente isolado, mas uma interoperabilidade entre as ferramentas.
Nesse ecossistema, está um dos principais softwares de modelagem 3D o Rhinoceros junto ao seu plugin de programação visual, o Grasshopper. Este plugin permite que projetistas criem algoritmos complexos de forma visual, sem necessidade de linguagem de programação, diminuindo a barreira de entrada para sua utilização.
Essa modelagem visual, utiliza de componentes gráficos (chamados de nós) que representam funções se dados, criando assim, uma lógica visual de design, que pode ser alterada através dos parâmetros e receber as alterações em tempo real. Essa abordagem permite que parte do fluxo seja automatizado com tarefas repetitivas e criação de geometrias complexas que são adaptáveis, atualmente o Grasshopper é muito utilizado no contexto urbano para modelar e simular dinamicamente índices urbanísticos como taxa de ocupação e coeficiente de aproveitamento, malhas viárias e analise de densidade, ainda é possível também conectar o ambiente de design com dados do mundo real utilizando de plugins como ELK, utilizando dados de sistema de Informação geográfica (SIG)
A ainda ferramentas que atuam exclusivamente na análise de desempenho ambiental, simulando situação climáticas, chamado Ladybug Tools, que é indispensável para se conectar ao Grasshopper. Ele atua como uma ponte conectando a geometria 3D do software Rhinoceros com motores de validação científica, como o EnergyPlus e Radiance. É possível importar e analisar arquivos climáticos em qualquer localidade, sendo algumas de suas funcionalidades a criação de diagramas de trajetória solar, rosas dos ventos e análises de radiação solar nas superfícies.
Com esses dados, é possível que os planejadores consigam orientar da melhor forma por exemplo forma de um edifício para minimizar o ganho de calor indesejado durante o verão e maximizar a luz natural.
Para visualização e planejamento em larga escala, o software CityEngine, da empresa Esri5 é referência no mercado, sendo uma ferramenta de modelagem 3D avançada focado na produção procedural de grandes ambientes urbanos, utilizando linguagem de programação de arquitetura generativa. É possível através de textos e parâmetros transformar dados 2D, como os dados em SIG, em modelos 3D detalhados, sendo utilizado principalmente em regulamentações de zoneamento, cálculos automáticos de indicadores e geração de múltiplos cenários de desenvolvimento para análises de comparação.
O urbanismo paramétrico posiciona o urbanista em um novo papel, sendo mais estratégico e assertivo, não sendo apenas uma configuração de automação, mas um conjunto de ferramentas que permite ao profissional tomar as melhores decisões através dos dados. O urbanista permanece como ponto central do urbanismo, pois é ele quem define os objetivos, regras, parâmetros e restrições que guiam o processo paramétrico e ele quem realiza as análises críticas das soluções propostas. As ferramentas devem ser visualizadas como facilitadores e pontos de melhoria no planejamento urbano e não como um substituto, auxiliando cada vez mais em soluções para um urbanismo cada vez mais conectado e em transição.
Software de modelagem 3D utilizado como plataforma para o desenvolvimento de geometrias complexas em projetos de arquitetura e urbanismo. Ele serve como base para a operação de plugins de programação visual, como o Grasshopper, que expandem suas capacidades para a modelagem paramétrica e simulações de desempenho. ↩
Plugin de programação visual que opera integrado ao software Rhinoceros. Ele permite a criação de algoritmos através de uma interface gráfica baseada em nós, sem a necessidade de escrita de código de programação tradicional. Essa ferramenta é fundamental no urbanismo e na arquitetura paramétrica para gerar formas complexas, explorar variações de projeto e conectar os modelos a softwares de simulação ambiental, como o Ladybug e o Honeybee. ↩
Software da Esri destinado à modelagem procedural 3D de cidades. A ferramenta utiliza bases de dados GIS para gerar modelos urbanos e permite a realização de simulações de diferentes cenários, como o tráfego de pedestres e veículos. Sua aplicação é voltada para o planejamento urbano e para a criação de modelos em City Information Modeling (CIM). ↩
A tabela ilustra a transição de uma abordagem tradicional e estática para uma metodologia dinâmica e adaptativa no planejamento urbano, conhecida como Urbanismo Paramétrico. ↩
Empresa desenvolvedora de softwares especializados em Sistemas de Informação Geográfica (GIS). Nos artigos, a Esri é citada como a criadora de ferramentas como o CityEngine e o ArcGIS Urban, que são utilizadas para modelagem procedural de cidades e planejamento urbano a partir de bases de dados geoespaciais. ↩
Descubra o universo da modelagem paramétrica e como o Grasshopper, plugin do Rhinoceros, permite aos arquitetos criar geometrias complexas, otimizar designs e automatizar tarefas, abrindo novas fronteiras para a criatividade.
Aprenda as etapas cruciais que iniciantes em construção costumam cometer erros, com dicas práticas de um arquiteto experiente.
Aprenda como tornar seus sites e aplicações web mais acessíveis para todos os usuários.