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INTRODUÇÃO, problema, relevância e objetivos 

As novas possibilidades tecnológicas podem permitir uma melhor utilização dos nossos recursos, que são escassos e finitos. Para além de uma melhor gestão de recursos, as novas tecnologias, também podem permitir obter soluções mais personalizadas. Em indústrias como a automóvel e aeronáutica o desenvolvimento tecnológico permitiu a passagem da produção em série indiferenciada, para a produção personalizada em massa. O encurtamento e a automação do processo produtivo permitiram obter mais personalização sem aumento do preço para o consumidor. Em arquitetura as novas possibilidades tecnológicas revolucionaram o processo de design, permitindo encurtar o ciclo produtivo com um processo de produção mais eficiente. No entanto a expressão mais comum que emerge destas novas possibilidades é diferenciação geométrica. A utilização das tecnologias para gerir os recursos tem-se concentrado na gestão do processo de conceção e fabrico. A possibilidade de gerir os recursos após a construção dos edifícios tem sido menos explorada. A gestão personalizada de edifícios é ainda considerada como um luxo. Um luxo só aplicado em alguns edifícios e acessível a uma minoria da sociedade pós-industrial.

Com a atual crise energética a gestão de recursos é fundamental. Os edifícios gastam uma energia significativa não só na sua construção como na sua manutenção. Como tal o recurso às tecnologias disponíveis para a gestão integrada do edifício deixa de ser um capricho para se tornar numa necessidade. O desenvolvimento da matemática permitiu formular leis gerais que se aplicam aos sistemas, nomeadamente a teoria geral dos sistemas. O conceito de sistema embora seja há muito considerada em arquitetura beneficiou com o desenvolvimento da cibernética, a disciplina de controlo dos sistemas. Para a cibernética é indiferente se um sistema é social, natural ou sintético. O conceito de edifício responsivo está associado à ideia de sistema. Embora existam algumas referências na literatura sobre edifícios responsivos, não existe um estado da arte que relacione a evolução dos princípios matemáticos que suportam os sistemas responsivos. Dado o interesse crescente em sistemas e em edifícios responsivos será útil estabelecer o estado da arte, citando as referências nesta área de pesquisa. Esta pesquisa irá apresentar também exemplos práticos de sua aplicação do autor referindo outras experiências.

Este artigo pretende determinar como a gestão de sistemas está associada ao conceito de edifício responsivo. Pretende determinar que problemas limitam a sua aplicação, qual o potencial da sua aplicação, identificando como solucionar problemas existentes. Um dos maiores problemas da aplicação holística está exigir una definição matemática ou computacional de sistema para estabelecer os processos que gerem o sistema e uma grande quantidade de informação. A análise do estado da arte permitirá estabelecer uma síntese da aplicação dos edifícios responsivos que necessita de uma reformulação teórica para melhor ser desenvolvida na prática. Esta síntese incidirá assim sobre o desenvolvimento teórico visando aplicações práticas em arquitetura. Irá utilizar a experiência na implementação de um sistema responsivo para antever futuras aplicações e desenvolvimentos.

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METODOLOGIA

Este artigo abordar a importância da energia na construção, recorrendo a estudos anteriores. Explorará a origem matemática dos sistemas que permitem definir e gerir edifícios responsivos. Para melhor aprofundar o desenvolvimento matemático dos sistemas irá recorrer à teoria dos sistemas e à cibernética. Estas bases dos sistemas estão relacionadas com a emergência dos edifícios responsivos. Tratará finalmente de analisar alguns casos desenvolvidos.

A sociedade atual enfrenta sérios desafios ambientais. Edward Mazria estudou a relação entre arquitetura, energia e meio ambiente. Mazria contabilizou a utilização de energia em três setores básicos nos EUA: o da arquitetura, dos transportes e da indústria. Segundo este estudo, o setor de arquitetura consome 48% energia, enquanto os transportes e indústria consomem respetivamente 27% e 25%. Acresce que o setor de arquitetura gera 46% das emissões anuais CO², número que já sendo significativo tende a aumentar. Se esta tendência se propagar às cidades em geral, então a arquitetura deverá refletir sobre este impacto. Tal justifica a preocupação crescente com a redução consumo energia na arquitetura e construção. Para um ambiente mais sustentável são necessários edifícios que se adaptem melhor ao meio e utilizem menos recursos. Os processos e ferramentas digitais podem potenciar a capacidade de adaptação dos edifícios ao meio.

Desenvolvimentos da biologia, da computação e arquitetura permitem hoje conceber edifícios responsivos, que ao contrário dos edifícios tradicionais estáticos, se podem adaptar dinamicamente ao meio. Tal implica uma visão ecológica de populações, dando enfase às regras e à interação do conjunto. Tal permite ultrapassar uma visão parcial centrada em objetos como entidades isoladas. No entanto para poder considerar os edifícios no contexto da cidade são necessárias novas ferramentas que organizem e regulem o fluxo de informação. A arquitetura responsiva pode permitir desenvolver uma nova classe de envelopes que se ajustem e adaptem ao meio de acordo com as variações climatéricas, da hora do dia e situação geográfica, com potencial para obter edifícios personalizados e adaptados reduzindo o consumo energético.

Sistema e edifício responsivo, resumo histórico

Após a revolução industrial com especialização e segregação do saber científico e técnico, foi necessária uma teoria geral dos sistemas para considerar holísticamente diversos ramos do conhecimento, como a biologia, sociologia ou a computação. Partindo desta teoria contribuíram para o desenvolvimento da arquitetura responsiva diversos protagonistas de diferentes áreas como Bertalanffy, Pask, Alexander, Weinstock, Negroponte, Sterk e Achten entre outros.

Von Bertalanffy desenvolveu a teoria geral dos sistemas aplicável a sistemas vivos, sociais ou máquinas. Nela definiu matematicamente mecanismos de adequação como o feedback e a equifinalidade. Gordon Pask desenvolveu a teoria de controlo dos sistemas (cibernética), completando os mecanismos de controlo de Bertalanffy com a “procura por objetivos”. Se as máquinas eram encaradas como sistemas fechados, com o desenvolvimento da cibernética, passaram a ser consideradas como sistemas abertos capazes de apreender e se adaptar ao meio como outros sistemas vivos. Estas definições permitiram passar de sistemas fechados e unidirecionais para sistemas abertos multicausais. Tal torna possível definir ambientes colaborativos entre o homem e a máquina suportando a arquitetura responsiva.

Christopher Alexander no texto “sistemas gerando sistemas” reflete sobre a relevância da palavra sistema em arquitetura. Reflete também como criar sistemas holísticos que garantam formas sincronizadas com o seu ambiente. Alexander defende a importância de sistemas generativos para a definição de sistemas holísticos, tema que será aprofundado. Pask refere que os arquitetos deveriam gerar sistemas que gerem respostas particulares como edifícios.

Nicholas Negroponte foi um pioneiro da arquitetura responsiva, antevendo como as tecnologias digitais poderiam melhorar os sistemas documentação e projeto, os sistemas generativos de projeto e suportar espaços inteligentes com computador incorporado. Tristan-d'Estree Sterk reformulou esse conceito propondo um modelo híbrido distribuído que combina alta e baixa inteligência para implementar e controlar a arquitetura de edifícios em rede através de uma arquitetura responsiva.

Henry Achten identificou várias designações relacionadas com edifício responsivo como: sistema de automação de edifício, smart home, edifício senciente, edifício adaptativo, edifício dinâmico, edifício interativo, arquitetura cinética, edifício inteligente e edifício portátil. Apresenta uma definição para cada um destes temos, concluindo não existir uma classificação unanime possivelmente por cada um estar relacionado com um aplicação tecnológica específica. Refere que tal poderá ser um reflexo da aplicação recente destas tecnologias, que não terão sido absorvidas na linguagem comum. Achten procura caraterizar a interação dos sistemas responsivos com os usuários. Defende o recurso a desenvolvimentos recentes da inteligência artificial, com a utilização de redes multiagentes, capazes de suportar a análise, o projeto e o desenvolvimento de sistemas complexos em todas as fases de projeto.

Esta é uma antevisão de um texto em desenvolvimento, mas que não se encontra terminado e que se pretende aprofundar.

Sistema Responsivo, caso prático

A palavra responsivo que deriva do latim responsīvu é um adjetivo que designa aquele que responde de forma rápida e adequada à situação em tempo-real. Implica que o sistema tenha uma representação de si próprio. Esta pesquisa abordará um sistema responsivo, para controlar a luz, de acordo com fatores externos e internos. Este sistema constitui a base de uma tese de doutoramento apresentada. Com o contributo do sistema desenvolvido e aplicado na prática pretende-se retirar conclusões úteis. Serão nomeadamente abordadas as técnicas, processos e mecanismos do sistema responsivo, assim como a meta-estrutura de controlo desenvolvida que prevê um sistema colaborativo home/máquina capaz de apreender.

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RESULTADOS e DISCUSSÂO

Esta análise procurará estabelecer um estado da arte da arquitetura responsiva. Para tal aborda os seus fundamentos, precursores e a atual nomenclatura. Trará o seu contributo testando esta teoria num caso prático num projeto construído. Poderá também abordar algumas aplicações desenvolvidas durantes workshops recentes sobre edifícios responsivos numa experiência que se pretende continuar. Os resultados contribuem como base para futuros projetos, antevendo possíveis aplicações e desenvolvimentos.

Sistemas responsivos; teoria geral sistemas; cibernética; computação