Multi-Agent Simulation

Emergent Interiors generated by Multi-Agent Systems

Schwärme faszinieren durch ihre vielfältigen Interaktionen und komplexe Gestalt. Verteilte Problemlösung, fehlende Hierarchien und Selbstorganisation machen Schwärme besonders sicher, stabil und energieeffizient. Das Ziel dieser Masterarbeit war es, eine Methode zu entwickeln, bei der die Schwarmintelligenz in der Architektur und Innenarchitektur genutzt werden kann.
Neben der theoretischen Auseinandersetzung mit der kollektiven Intelligenz im gesellschaftlichen, naturwissenschaftlichen und wirtschaftlichen Kontext, fand die Verbindung zur Architektur im praktischen Teil dieser Masterarbeit statt. Als Inspiration dienten unter anderem Termiten, die als Ecosystem Engineers ihren Bau in einem emergenten und selbstorganisierten Prozess errichten. Aber auch kollaborative Internetplattformen wie Wikipedia standen als Vorbild. Bei ihnen wird durch die Zusammenarbeit von Vielen die Geschwindigkeit und Genauigkeit beim Lösen eines Problems maximiert und gleichzeitig der Aufwand für den Einzelnen minimiert.

Das komplexe Verhalten von Schwärmen kann durch Multi-Agenten-Simulationen nachgebildet werden. Durch die Veränderung von Simulationsparametern erzeugen die Agenten in jedem Simulationsdurchlauf unterschiedliche Lösungen. Die Simulation wird somit nicht zur Optimierung, sondern zum Erzeugen von Varianten genutzt.
Im Fokus des praktischen Teils dieser Masterarbeit stand neben der Programmierung einer Simulation für eine konkrete Bauaufgabe auch die Betrachtung, wie mit den vielen Lösungsvarianten umgegangen wird und wie diese am besten weiterbearbeitet werden können.

Die Bauaufgabe bestand in der Generierung eines barrierefreien und hybriden Navigations- und Nutzflächensystem im Atrium der Hochschule Hannover. Die Rampe soll das Erdgeschoss mit dem dritten Obergeschoss verbinden. Die Agenten der Simulation hatten die Aufgabe möglichst viele Pfade zwischen Start- und Zielpunkt zu erzeugen. Auf Grundlage der Pfade, die als dxf-Datei abgespeichert werden, wurde mit Hilfe generativer Modellierungssoftware ein Abhängigkeitsgefüge erstellt, das aus jedem Polylinien-Pfad eine Rampe erzeugen kann. Die generierten Rampenvarianten können durch den Architekten oder spezieller Analysesoftware in mehren Schritten evaluiert und selektiert werden. Schließlich kann der Architekt selbst das System überformen, z.B. durch die Ansiedlung von Nutzungsflächen, die wie Inseln an die Rampe andocken und neue Arbeitsplätze ermöglichen oder der Einsatz einer visuellen Abschirmung (Kunststoffpaneele) um ein angenehmes Arbeitsklima zu erzeugen.

Ausblick: Die reale Welt kann zur Simulationsumgebung für die Agenten werden. Eine Reaktion der Agenten würde in Echtzeit stattfinden und könnte ebenso in die reale Welt ausgegeben werden. Der Import in die Simulation erfolgt über einen Sensor (z.B. Kamera) und der Export über einen Effektor (z.B. Roboter). Einhergehend findet eine Steigerung in der Komplexität der Simulation sowie einbezogener Parameter statt.