Project

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NeuraMod: Architectural Modelling with Neural Potentials

English title NeuraMod: Architectural Modelling with Neural Potentials
Applicant Hovestadt Ludger
Number 192500
Funding scheme Project funding
Research institution Prof für Computer-Aided Architectural Design Institut für Technologie in der Architektur ETH Zürich
Institution of higher education ETH Zurich - ETHZ
Main discipline Architecture and Social urban science
Start/End 01.02.2021 - 31.01.2025
Approved amount 684'181.00
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All Disciplines (4)

Discipline
Architecture and Social urban science
Information Technology
Neurophysiology and Brain Research
Philosophy

Keywords (8)

Architecture and Computation; Information and Communication Technology; Digital Architectonics; Human-Machine Interface; Digital Architecture Theory; Design Computing and Cognition; Design Concepts and Strategies; Architectural Modelling

Lay Summary (German)

Lead
Das Projekt zielt auf die Bewertung eines neuartigen Architekturmodellierungsansatzes ab, der eine Mischung aus menschlichen und künstlichen Intelligenzen einbezieht und auf den Paradigmen der Informations- und Kommunikationstechnologie und der Kognitionswissenschaften basiert. Im Laufe der Entwicklung multimodaler Mensch-Maschine-Schnittstellen wird schrittweise eine technische Infrastruktur erarbeitet, die die Durchführung und Auswertung visuell-räumlicher und physikalischer Experimente ermöglicht, um schließlich über einen synthetischen und theoretischen Rahmen zu erwägen.
Lay summary

Die geplante Forschung zielt darauf ab, einen neuen Modellierungsansatz zu bewerten, der sowohl menschliche als auch künstliche Intelligenzen einbezieht, um sinnvolle architektonische Artikulationen aus visuell-semantischen Merkmalen und neuronalen Resonanzen als eine nächste Generation anti-grammatikalischer Methoden zu entschlüsseln und zu kodieren, die auf den Paradigmen der Informations- und Kommunikationstechnologie (ICT) und der Kognitionswissenschaft (CS) basieren. Durch den Einsatz multimodaler Gehirn-Computer-Schnittstellen (BCI) wird nach und nach eine technische Infrastruktur erarbeitet, die es ermöglicht, visuell-räumliche und physikalische Experimente durchzuführen und auszuwerten und schließlich über einen synthetischen und theoretischen Rahmen für die Architekturmodellierung nachzudenken. Als ein nutzungsinspiriertes Grundlagenforschungsprojekt zielt es darauf ab, ein bedeutendes theoretisches und technisches Grundwissen zu schaffen, das sich durch seine Modalitäten auch an ein viel größeres Publikum als die Fachleute wenden und ein breites Spektrum von Anwendungsfällen ermöglichen könnte. Nach seinem Abschluss würde es durch weitere Technologietransfermechanismen eine ideale Grundlage für die Umsetzung in naher Zukunft darstellen. Der Zeitplan des Projekts ist in zwei Hauptphasen in einer progressiven und iterativen Art und Weise organisiert. Während die erste Phase darin besteht, pluridisziplinäres technisches und theoretisches Wissen aus den weiten Bereichen der CS und der ICT in Computer-Aided Architectural Design (CAAD) zu integrieren, wird sich die zweite Phase auf die Umsetzung der erlernten Methoden und Modelle konzentrieren, um sie bei der Modellierung von Architekturprototypen in kleinem Maßstab anzuwenden. Jedes durchgeführte Experiment besteht aus mehreren Teilen, deren Bedeutung sich mit der Zeit ändert: Signalerfassung und -verarbeitung, Erzeugung und visuelle Darstellung von Stimuli, erkennende und generative maschinelle Lernmodelle, CAAD-Implementierungen.

Direct link to Lay Summary Last update: 22.07.2020

Lay Summary (French)

Lead
Le projet vise à évaluer une nouvelle approche de modélisation architecturale en articulant, de concert, intelligences humaine et artificielle, s’appuyant sur des paradigmes en sciences cognitives et technologies d’information et de communication. A travers le développement d’interfaces multimodales humain-machine, une infrastructure technique sera progressivement élaborée pour permettre la production et l’estimation d’expériences physiques et visuo-spatiales, et finalement aboutir à la reflexion d’un cadre théorique synthétique.
Lay summary

La recherche proposée vise à évaluer une nouvelle approche de modélisation impliquant à la fois des intelligences humaines et artificielles pour décoder et encoder des articulations architectoniques signifiantes, à partir d’instances visuo-sémantiques et de phénomènes neuronaux, en tant que nouvelle méthode générative non syntaxique et basée sur les paradigmes des technologies de l'information et de la communication (ICT), ainsi que des sciences cognitives (CS). En utilisant des interfaces cerveau-ordinateur (BCI) multimodales, une infrastructure technique sera progressivement élaborée, permettant de produire et d'évaluer des expériences visuo-spatiales et physiques, aboutissant à un cadre synthétique et théorique pour la modélisation architecturale. En tant que projet de recherche fondamentale fondé sur cas d’études, il vise à établir des connaissances théoriques et techniques importantes qui, par ses modalités, pourraient également s'adresser par conséquent à un public beaucoup plus large que les praticiens experts et permettre un large éventail d'utilisations. Une fois achevé, il constituera un terrain idéal pour de futures mises en œuvre de transfert de technologies et connaissances. Le calendrier du projet s'articule autour de deux phases principales, de manière progressive et itérative. Alors que la première phase consiste à intégrer des connaissances techniques et théoriques pluridisciplinaires issues des vastes domaines de CS et ICT dans la conception architecturale assistée par ordinateur (CAAD), la deuxième phase se concentrera sur la mise en œuvre des méthodes et modèles appris, pour les appliquer à la modélisation de prototypes architecturaux à petite échelle. Chaque expérience menée sera composée de plusieurs parties dont l'importance varie dans le temps : acquisition et traitement de signaux, génération et présentation visuelle de stimuli, modèles d'apprentissage machine discriminateurs et générateurs, mises en œuvre CAAD.

Direct link to Lay Summary Last update: 22.07.2020

Lay Summary (Italian)

Lead
Il progetto mira a valutare un nuovo approccio di modellazione architettonica che coinvolga un mix di intelligenze umane e artificiali, basato sui paradigmi relativi a tecnologie dell'informazione, della comunicazione e delle scienze cognitive. Attraverso lo sviluppo di interfacce multimodali uomo-macchina, verrà progressivamente elaborata un'infrastruttura tecnica che permetta di produrre e valutare esperimenti visuo-spaziali e fisici; tutto ciò per riflettere infine su un quadro sintetico e teorico.
Lay summary

La ricerca proposta mira a valutare un nuovo approccio modellistico che coinvolga sia le intelligenze umane che quelle artificiali, in modo da decodificare e codificare articolazioni architettoniche significative a partire da token visuo-semantici e risposte neurali come una nuova generazione di metodi privi di grammatica e basati sui paradigmi delle tecnologie dell'informazione, della comunicazione (ICT) e delle scienze cognitive (CS). Con l'uso di interfacce cervello-computer (BCI) multimodali, verrà progressivamente elaborata un'infrastruttura tecnica che permetterà di produrre e valutare esperimenti visuo-spaziali e fisici, e di riflettere infine su un quadro sintetico e teorico per la modellazione architettonica. Come progetto di ricerca di base ispirato all'utilizzo, esso mira a stabilire una significativa conoscenza teorica e tecnica di base che, con le sue modalità, potrebbe anche rivolgersi ad un pubblico molto più ampio rispetto a professionisti esperti e consentire un'ampia gamma di casi d'uso. Una volta completato, rappresenterebbe un terreno ideale per implementazioni quasi future attraverso ulteriori meccanismi di trasferimento tecnologico. Il programma del progetto è organizzato lungo due fasi principali, in modo progressivo e iterativo. Mentre la prima fase consiste nell'integrazione di conoscenze tecniche e teoriche pluridisciplinari provenienti dai vasti campi della CS e dell'ICT nel Computer-Aided Architectural Design (CAAD), la seconda fase si concentrerà sull'implementazione di metodi e modelli appresi per essere applicati alla modellazione di prototipi architettonici su piccola scala. Ogni esperimento condotto sarà composto da diverse parti di importanza variabile nel tempo: acquisizione ed elaborazione dei segnali, generazione e presentazione visiva degli stimoli, modelli di machine learning discriminanti e generativi, implementazioni CAAD.

Direct link to Lay Summary Last update: 22.07.2020

Lay Summary (English)

Lead
The project aims at assessing a novel architectural modelling approach involving a mixture of both human and artificial intelligences, based on information-communication technology and cognitive science paradigms. Throughout the development of multimodal human-machine interfaces, it will progressively elaborate a technical infrastructure to allow for producing and evaluating visuospatial and physical experiments, to finally reflect upon a synthetic and theoretical framework.
Lay summary

The proposed research aims at assessing a new modelling approach involving both human and artificial intelligences to decode and encode meaningful architectonic articulations from visuo-semantic tokens and neural responses as a next generation of grammar-less methods and based on information-communication technology (ICT) and cognitive science (CS) paradigms. By the use of multimodal brain-computer interfaces (BCI), it will elaborate progressively a technical infrastructure, allowing for producing and evaluating visuo-spatial and physical experiments and to finally reflect upon a synthetic and theoretical framework for architectural modelling. As a Use-Inspired Basic Research project, it aims at establishing significant basic theoretical and technical knowledge which, by its modalities, might also address consequently a much larger audience than expert practitioners and allow for a wide array of use cases. Once completed, it would represent an ideal ground for near-future implementations through further technology transfer mechanisms. The project's schedule is organised along two main phases in a progressive and iterative fashion. While the first phase consists of integrating pluridisciplinary technical and theoretical knowledge from the broad fields of CS and ICT into Computer-Aided Architectural Design (CAAD), the second phase will focus on implementing learned methods and models to apply them on the modelling of architectural prototypes at small scale. Each conducted experiments will be comprised of several parts of shifting importance in time: signal acquisition and processing, generation and visual presentation of stimuli, discriminative and generative machine learning models, CAAD implementations.

Direct link to Lay Summary Last update: 22.07.2020

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Project partner

Natural persons


Name Institute

Associated projects

Number Title Start Funding scheme
173414 "Media Architecture": architecture mediating information technology 01.05.2017 Project funding

Abstract

The proposed research aims at assessing a new architectural modelling approach involving both human and artificial intelligences to decode and encode meaningful architectonic articulations from generated visuo-semantic tokens and neural responses as a next generation of grammar-less modelling methods, and based on information-communication technology and cognitive sciences paradigms. By the use of multimodal, gaze-dependent brain-computer interfaces, it will progressively elaborate a technical infrastructure for human-Machine-interaction, to allow for producing and evaluating visuo-spatial and physical experiments, and to finally reflect upon a synthetic and theoretical framework for the application of such methods.
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