Modelos cognitivos y
herramientas de complejidad
en la arquitectura, el análisis y
el diseño urbano
Carlos Reynoso
UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES
http://carlosreynoso.com.ar
http://www.modelos-cognitivos-de-complejidad.blogspot.com/
Objetivos del curso
• Familiarizar con herramientas y modelos heterodoxos de
complejidad para el diseño y el análisis del ambiente
construido y sus elementos.
– Comprender posibilidades del diseño y el entendimiento más
allá de los modelos lineales, las geometrías convencionales y el
sentido común.
• Introducir una perspectiva cognitiva que esclarezca los
procesos de percepción y creatividad involucrados.
– Comprender cómo impacta el diseño en la cognición y
viceversa.
• Realizar ejercicios de creación digital o de analítica
compleja del que resulten modelos de galería para las
herramientas utilizadas y un prototipo de presentación
innovadoras para un case study.
• Integrar los trabajos realizados a los materiales de las
comunidades de desarrollo a nivel global.
Agenda
• Introducción a la psicología y antropología cognitiva de la
percepción y de la concepción del espacio
– Pensamiento visual, Cognición situada, Mapas cognitivos
• Rudimentos de redes y grafos
– Qué significa modelar: Realidad empírica y abstracción
• Diseño creativo con gramáticas recursivas
– No tanto cómo se componen, sino cómo se generan y transforman los
diseños
– Desde motivos de tipo Kolam hasta ciudades
• Modelos micoscópicos de proyección de crecimiento urbano, flujo
peatonal, ergonomía y tráfico con autómatas celulares
• Comprensión de asentamientos y ciudades en base a la dimensión
fractal – Significación cognitiva de la fractalidad
• Sintaxis espacial aplicada a la comprensión del espacio construido,
su uso y sus aspectos cognitivos
• Modelos de complejidad híbridos y alternativos
Dimensiones cognitivas
• Fenomenología de la percepción visual
• Distintos tipos de percepción
– Objetos naturales
– Objetos culturales
– Rostros
• Carácter constructivo de la percepción
– Aplicación de reglas generativas
• Modelo mecánico – Modelos de geones de Biederman
– Reconocimiento de patrones
• Modelo estadístico – Emergencia – Geometría gestáltica
• Fenómenos y efectos visuales
– Interpretación adaptativa de lo que se percibe
• Herramientas de experimentación
Elementos de Complejidad
• Geometrías que no son euclideanas
– Eventualmente orgánicas, pero no necesariamente
• Distribuciones que no son normales
– Distribución de ley de potencia
• Proporciones que no son lineales
• Modelos que no se atienen a la intuición usual
– Emergencia
– Comportamientos colectivos no presentes a nivel individual
• Caos: Sensitividad extrema a las condiciones iniciales
– Efecto de las alas de mariposa
• Clases de universalidad
• Complejidad no implica numerosidad, incertidumbre,
azar, indeterminismo, subjetividad...
Teoría de grafos
• Base topológica (no “geométrica”) de la teoría de redes
en general.
– Redes sociales en particular.
• En rigor, está más vinculada con el álgebra y la
combinatoria.
• Nodos o vértices para las entidades.
• Vínculos o aristas para las relaciones.
• No es un recurso para simplificar la descripción, sino
para comprender, diagnosticar o calcular propiedades
estructurales subyacentes.
• También es esencial para plantear los problemas desde
una perspectiva visual.
Grafos contra natura
• Esquinas como nodos,
calles como uniones:
Modelo
fundamentalmente ínutil
• Planeamiento de
recorridos, asignación
de recursos,
organización de
agendas: implica la
misma problemática de
el dilema de los cuatro
colores
Modelo del equilibrio estructural
(Heider)
• ¿Cuáles son tríadas equilibradas?
• I y III son equilibradas
• II y IV no lo son
Gramáticas recursivas
• Basadas en reglas (generalmente) de
sustitución.
• Permite comprender el proceso creativo
de objetos extremadamente complejos.
– Algo más de 100 reglas para describir y
sintetizar Pompeya (City Engine).
• Esencial para entender la potencia (y la
naturaleza de la recursividad.
– Douglas Hofstadter – Gödel, Escher, Bach
Aproximaciones modélicas
Xkipché – City Engine
Fractales y dimensión fractal
• Geometría no convencional.
• Objetos con dimensiones que no son números
enteros.
• Posibilidad de generar formas recursivas
complejísimas en base a funciones de extrema
simplicidad.
• En modo analítico, permite diagnosticar
aspectos de la estructura de un edificio, una
ciudad o un territorio imposibles de percibir por
métodos convencionales.
• Vinculado a la geometría dinámica del
crecimiento de ciudades y de las variaciones en
el uso de la tierra.
DF y modelos de crecimiento
Aproximaciones dimensionales
Análisis basado en wavelets
• Variación del análisis espectral basado en transformadas de Fourier
– Toda serie compleja se puede reducir a una suma de senos y cosenos
• Utiliza “ondículas” bien conocidas, que se ajustan a los meandros y
complejidades de la serie temporal o a la imagen en n dimensiones
que fuere.
– Haar, sombrero mexicano, etc.
• Trabaja sobre el dominio de la frecuencia y del tiempo.
• Solamente identifica cambios (diferencias).
– Si algo no cambia, no pasa nada.
• Ese proceso produce un coeficiente nomalizado y/o una imagen con
otros principios de contraste.
• Se usa para reconocer o encontrar objetos imposibles de percibir de
otra manera.
– Uso destacado en remote sensing.
• Útil como herramienta de análisis multivariado.
Wavelets esenciales
Modulado de contraste con wavelets
Autómatas celulares
• Modelo matemático minimalista
• Celdas en determinado estado
• Reglas de transición basadas en estado de las celdas
vecinas
• “Juego de la vida” (John Horton Conway)
• Esencial para comprender imposibilidad de predicción
en el largo plazo en contextos de complejidad
determinista
• Imposibilidad absoluta de retrodicción
• Surgimiento de orden a partir del desorden
• Gran herramienta de modelado de crecimiento urbano
– Útil para comprender modelos de crecimiento en general
• Utilizado en predicción de tendencias de uso de la tierra
DUEM
Spacelle
Autómatas en 3D
Autómatas celulares en 3D
Simulación microscópica
SLEUTH – Ciudad del Cabo, 2010-2040
Modelado en 3D
Sintaxis espacial
• Herramienta poderosa de análisis del espacio
construido.
• Pocas técnicas, fáciles de entender e implementar.
– Mapa axial
– Mapa convexo
– Grafos de visibilidad.
Grafo justificado
• Arroja valores de parámetro de inmediata utilidad
diagnóstica.
– Integración, segregación, inteligibilidad, profundidad, control,
centralidad, caminabilidad
• Análisis local, análisis global y relaciones entre ambos
niveles.
• Ligado a problemáticas socioculturales y de cognición.
Análisis axial
Grafos de visibilidad
Grafos de visibilidad
Grafos justificados
Recursos
• Software específico
– Autómatas celulares, modelos basados en agentes,
dimensión fractal, sintaxis espacial, sistemas-L,
shape grammars, análisis y diseño diverso.
• Software genérico – Captura y conversión de
datos
– FreeCAD
• Versión de uso libre de diseño asistido por computadora
– WinTopo – Raster to CAD
• Programa de conversión de bitmaps (escaneados) a DXF
Referencias básicas
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Páginas específicas - Vínculos
• Blog del curso
• Herramientas para el diseño y el análisis de la ciudad
compleja [Libro]
• Cognición y Percepción visual – Parte 1
• Cognición y Percepción visual – Parte 2
• Cognición espacial – Mapas cognitivos
• Sintaxis espacial – Introducción
– Estudios de casos aplicados a museos y galerías
•
•
•
•
Sintaxis espacial – Técnicas y medidas
Sintaxis espacial – Herramientas
Sintaxis espacial y cognición
Bibliografía de sintaxis espacial
Referencias
• Severos
requerimientos de
demarcación
– Ciencia compleja o
discurso de
divulgación sobre el
pensamiento
complejo.
– Absoluta
improductividad
instrumental.
Referencias
• Reynoso, Carlos.
2006. Complejidad y
caos: Una
exploración
antropológica.
Buenos Aires,
Editorial Sb.
¿Preguntas?
Carlos Reynoso
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