Gelişim süreci boyunca, yapay zekaya ilişkin çalışmaların odağında hep “mekanik robotların düşünebilmesi” konusu yer almıştır. Konu ile ilgili ilk tartışmalar 1950’de İngiliz mantık ve matematikçisi Alan Turing tarafından yapılmış, Turing, “Mind” adlı felsefe dergisinde “makineler düşünebilir mi?” sorusunu ortaya atarak bu tartışmayı başlatmıştır (1).  

Turing’den sonra 1956 yılında John McCarthy’ın yapay zekayı “zeki bilgisayar programları yapma bilimi ve mühendisliği” olarak tanımlamasının ardından, “zeka nedir? ve bir makine nasıl zeki davranışlar gösterir?” soruları gündeme gelmiştir.  

Zekanın tanımı oldukça zor olduğundan bu soruların yanıtları günümüzde hala tartışılmaktadır. Ancak 1905 yılında Binet zekayı “iyi akıl yürütme, iyi hüküm verme ve kendi kendini aşma kapasitesi” olarak tanımlarken (2), Davis, “edinilen bilgilerden yararlanarak sorunları halletme kabiliyeti” (3), Stern “yeni karşılaşılan hallerin gereklerini, düşünme yeteneğinden yararlanarak karşılayabilme, yeni yaşam koşullarına uyabilme gücü” (4) ve Bergson “önceden elde edilmiş deneyim ve bilgilerden yararlanarak bugünkü hayat meselelerini çözmek ve yaşam koşullarına uyma kabiliyeti” (5) olarak tanımlamışlardır. 

Görüldüğü gibi zekanın tek bir tanımı yoktur. Bu nedenle yapay zeka da birçok farklı biçimde tanımlanabilmektedir. Ancak günümüzde yapay zeka denildiğinde genel olarak, “insanın düşünme yöntemlerini ve zeki davranışlarını analiz ederek, bunların benzerini yapay olarak taklit etmenin” akla geldiği söylenebilir.  

Yapay zeka araştırmacılarının en başından beri ulaşmak istediği amaç aslında, insan gibi düşünen, insan gibi davranan sistemler yaratmaktır. Araştırmacıların bir kısmı bu konuda çalışmaya devam ederken, bir kısmı ise ticari değeri olan ve rasyonel karar alan sistemler üzerine yoğunlaşmıştır. Kendi zekası ile hareket ederek karar verebilen bilgisayarlar henüz geliştirilememiş olmakla birlikte, birçok özelleşmiş alan için programlanmış ve bu alanların uzman kişileri ile rekabet edebilen sistemler vardır. Günümüzde sanat, astronomi, savunma sistemleri, tıp, telekomünikasyon, mühendislik gibi alanların yanı sıra mimarlık da bu özelleşmiş alanlardan biri olarak karşımıza çıkmaktadır.  

Mimarlıkta Yapay Zeka Kullanımı 
Yaşamımızda neredeyse her alanda karşılaşılan yapay zeka, günümüzde hızla gerçekleşen teknolojik gelişmelere paralel olarak, mimarlık alanında da kullanılmaya başlanmıştır. Başlangıçta insanların düşünme ve öğrenme sürecinin taklit edilmesi konusunda çalışılan yapay zeka konusu, sonraları insanlar arası etkileşim kurma şekillerinin incelenmesi ile ilişkili olarak da ele alınmış ve bu yaklaşım mimarlığa “interaktif, informasyonel, akıllı” gibi yeni sıfatlar getirmiştir. Bugün mimarlık alanında bilişim teknolojisi kullanımının artması ile yaygınlaşan akıllı yapı/mekan tasarlama anlayışı, yapay zekanın mimarlıkta kullanılmasının bir sonucudur. 

İnsan gereksinimlerini otomatik olarak karşılama olanağı sağladığı için ve çevreye duyarlı tasarım yapma kolaylığı nedeniyle, yapay zeka uygulamaları, günümüz mimarlığının vazgeçilmez bir parçası olma yönünde hızla ilerlemektedir.  

Bu hızlı süreçte akıllı binaların özelliklerine ilişkin farklı yaklaşımlar geliştirilmekte, ancak akıllı binalara ilişkin yapılan tanımlarda öne çıkan parametreler değişebilmektedir. Örneğin, kimi zaman, Akıllı Binalar Enstitüsü’nün tanımında olduğu gibi “teknoloji” başlığı öne çıkmakta, kimi zaman ise Avrupa Akıllı Binalar Topluluğu’nun tanımında olduğu gibi “ekonomik olma” öne çıkan bir ölçüt olmaktadır (6). Öncelikleri farklı olsa da akıllı bina deyince akla genel olarak, “kullanılan bütün donanımların tek merkezden kontrol edildiği; kullanıcının değişen gereksinimlerine uyumlu, rahatlık, güvenlik ve konforun otomasyon sistemleri ile sağlandığı mekanlar bütünü” gelmektedir. Otomasyon sistemleri dışında, akıllı yapılarda ve mekanlarda kimi zaman bu sistemlerinle bütünleşebilen karar destek mekanizmaları da kullanılabilmektedir. Bir mekanda, ışıkların otomatik açılıp kapanması, alarm, kamera, ses, ısıtma-soğutma ve sulama sistemlerinin akıllı tasarlanması otomasyon sistemleri ile sağlanırken; kullanılmayan prizlerin elektriğinin kesilmesi, belirlenen saatte ya da hava kararınca perdelerin açılması, gerekirse evin havalandırılması, odadan çıkıldığında ışığın ve klimanın kapatılması, topraktaki nemin ölçülerek gerekirse bahçenin sulanması gibi işlemler ise karar destek mekanizmaları ile sağlanmaktadır. 

Sözü edilen bu otomasyon sistemleri ve karar destek mekanizmaları, şüphesiz mimari tasarım ve üretim sürecini kolaylaştırmaktadır. Ancak yalnızca bu sistemleri kullanmak akıllı bina tasarlamak için yeterli değildir. “Kullanıcı ile diyalog kurarak gereksinimleri belirlemek, tasarım sürecini koordine etmek, tasarım grubunda yer alan mühendisler ile karşılıklı görüşüp gerekli revizyonları yapmak, projelendirilme aşamasından işletme aşamasına kadar farklı disiplinler ve kullanıcılar arasında iletişimi sağlamak ve bütün bunları yaparken, doğal kaynakları bina yararına ve doğaya zarar vermeden kullanmak” (7) mimarın başlıca görevleridir.  

Öte yandan günümüzde akıllı binalar konusundaki genel algıya bakıldığında, özellikle “akıllı olma” durumunun bir satış stratejisi olarak kullanıldığı şu günlerde, mimari düşünme becerisinden bağımsız bir akıllılık durumu ile karşılaşıldığı söylenebilir. Bina üretim süreçlerinde hala geleneksel yöntemler tercih edilmekte, binalar tasarlandıktan sonra mühendislere gönderilip akıllandırılmaları istenmektedir.  

Bir tür dijital dönüşüm projesi olarak tanıtılan akıllı binalar, mimarın becerisinden çok elektronik sistem ve bilgisayar teknolojilerinin ürünü olarak karşımıza çıkmaktadır. Günümüzde sonradan eklenen otomasyonlar ile ve yüksek maliyetlerle akıllı bina olarak tanımlanan pek çok yapının, bu nedenle “akıllı” sıfatını hak etmediği düşünülmektedir. 

Bu düşünceden yola çıkarak çalışmanın bundan sonraki kısmında, gelecek çalışmalara örnek olması için “akıllı mimarlık ürünü” olarak nitelendirilebilecek yurt dışı örneklerine yer verilmekte ve bu örnekler sürdürülebilirlik çerçevesinde incelenmektedir.  

Akıllı Yapılar
Akıllı bina tasarlamanın başta da söz edildiği gibi pek çok gerekçesi vardır. Ancak dünyanın son dönemde yaşadığı enerji krizi, enerji tüketimini en aza indirmeyi ve yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımını amaçlayan yeni yaklaşımlar, teknolojinin sürdürülebilir mimarlığa odaklanması gerektiğini hatırlatmaktadır. Bu bağlamda bakıldığında, binalarda araziye yerleşim ve güneşe yönlenme, mekansal organizasyon ve bina içi boşluklar, malzeme seçimi ve kullanımı gibi pek çok konuda alınan kararların büyük önem taşıdığı düşünülmektedir. Bu nedenle çalışmanın örneklem seçiminde yalnızca teknoloji kullanılmasına dayalı bir akıllılık yaklaşımı kabul edilmemiş, pasif ve aktif sistemleri birlikte ve akılcı kullanan binalar ve bileşenleri incelenmiştir. 

Commerzbank Merkez Binası
Almanya’da inşa edilen Commerzbank büro binası, sürdürülebilirlik kaygısı ile tasarlanmış akıllı yapılara bir örnektir (Resim 1). 1991 yılında açılan bir yarışma için Foster&Partners Mimarlık Bürosu bu yapıyı tasarlamıştır. Açılan yarışmada ekolojik farkındalık, enerji etkinlik ve işlevsellik değerlendirme ölçütü olmuştur. Bu yapının aydınlatma, havalandırma, gece soğutması, bina yönetim sistemi ve zemin kullanımı nedenleri ile akıllı olarak nitelendirildiği bilinmektedir (8).  

48 katlı binada doğal havalandırma önceliği nedeni ile öncelikle bir avlu ve ona bağlı 9 adet iç bahçe tasarlanmıştır. Bu bahçeler hem yangın önlemek için ayrım sağlamakta hem de doğal havalandırma ve aydınlatmayı desteklemektedir (Resim 2-3-4). 

İç boşlukların dışında binada havalandırmayı pencereler ile sağlamak da olanaklıdır. Havalandırmayı desteklemek üzere tasarlanan pencereler değişen çevre koşullarına adapte olmak üzere konumlandırılmıştır. Binanın merkezi yönetim sistemine ve kullanıcıların kullanabildiği anahtarlara bağlı olan pencereler, uygun olmayan hava koşulları ortaya çıktığında merkezi sistem tarafından otomatik olarak kapatılmakta ve mekanik havalandırma sistemi etkinleştirilmektedir. 

Çevre ve iklim verileri düşünülerek başlangıçtan itibaren bu verilere göre tasarlanan binada, dış cephede çift cam, avluya bakan pencerelerde ise yalıtımlı cam kullanılmıştır (Resim 5-6). Isı yalıtım nedeni ile binada ısıtma sorun olmamakta, statik ısı yayıcıları dış cephede ve avlu cephelerinde ısıtma yapmaktadır. Binadaki soğutma yükleri daha baskın olduğundan, soğutma özellikle geceleri motorlu pencereler ve bunun dışında su bazlı soğutulmuş tavan sistemi (water based chilled ceiling system) ile yapılmaktadır. Havalandırma ve ısıtma-soğutma dışında binada, aydınlatma da önemsenmiştir. Gün ışığı bina içi boşluklar sayesinde iç mekana kadar ulaşmakta gün ışığının geliş durumuna göre istenmeyen durumlarda otomatik güneş kırıcılar devreye girmektedir.  

Kısaca özetlenen bütün bu yönleri ile bu binada, çevreye duyarlı ekolojik bir akıllılık söz konusu olduğu söylenebilir. Yapılan simülasyona göre binada enerji tüketiminin geleneksel bir binaya kıyasla yüzde 25-30 oranında düştüğü bilinmektedir (8). Bina cephesinin işletim maliyeti üzerindeki etkisinin yüzde 40 ve daha fazla olduğu (9) düşünülürse, bu binanın akıllı olarak nitelendirilmesinde kabuğun önemli bir rolü vardır. Mimar, binanın zeminde kapladığı alandan başlayarak, mekan organizasyonuna, yapı içi boşlukların tasarımına ve cephedeki açıklıkların yerlerine karar verirken, sürdürülebilir enerji kaynaklarını kullanmayı öngörmüş ve kabuğun bu öngörüyü destekleyecek biçimde akıllı sistemler ile donatılmasına karar vermiştir. Otomatik ve manuel kontrolleri bir arada kullanan bina, bu nedenle bütün yönleri ile akıllı-ekolojik gökdelen olarak nitelendirilmektedir. 

Güneş Evi Freiburg  
Fraunhofer Enstitüsü, inşa ettiği güneş evi (Solar House) ile pasif teknolojileri kullanarak 3 kişilik bir ailenin gereksinimi olan bütün enerjinin karşılanabileceğini ispatlamıştır (8). Güneşe göre konumlanan yapıda, çatıdaki fotovoltaik paneller ile elektrik üretilmekte, güneş kolektörleri ile sıcak su sağlanmaktadır (Resim 7-9). 

Yapıda bütün işlevlerin güneşten yararlanması, hatta bütün gereçlerin güneş enerjisi ile çalıştırılması hedeflenmiştir. Bu nedenle iki katlı yapının yarım daire şeklindeki kısmı güneye yönlendirilmiş, burada bir trombe duvarı tasarlanmıştır. Ana mekanlar güney cephede yer alırken, kuzeyde koridor ve merdiven bulunmaktadır (Resim 7-8). 

Enerji etkin bu güneş evinde soğutma için yalıtımdan ve gerekirse otomatik jaluzilerden yararlanılmaktadır. Havalandırma ise pencere kenarında zeminde yer alan ızgaralarla doğal yoldan sağlanmaktadır. Zemin ısı dönüştürücüsü gelen havayı önceden ısıtıp soğutulabilmektedir.  

Görüldüğü gibi bu yapıda da araziye konumlanma aşamasından, iç mekan çözümlerine, cephede açılan pencerelerin boyutlarına ve yerlerine kadar düşünülerek, akıllı sistemlerin kullanımına karar verilmiştir. Bu nedenle bu yapının da mimarca bir öngörü ile “akıllandırıldığı” düşünülmektedir. 

Çevresel Bilimler Binası- Environmental Science Building (SIEEB)
İtalyan mimar Mario Cucinella tarafından tasarlanan SIEEB, Çin’in en yeşil binalarından biri olarak tanınmaktadır. Tsinghua Üniversitesi Kampusu’nda 20.000 m2 alana inşa edilen bina, işlevine uygun biçimde enerji etkin ve çevre dostu olarak tasarlanmıştır. CO2 salımını azaltması potansiyeli ile öteki yapılara örnek olan Çevre Bilimleri Binası’nın, benzerleri ile karşılaştırıldığında yüzde 30 oranında daha fazla enerji tasarrufu sağladığı bilinmektedir (10).  

Planı “U” şeklinde olan binanın merkezinde bir avlu yer almaktadır. Mekanlar bu avlu çevresinde düzenlenmiş, zemin kattaki kamusal alanlar bu avlu ile ilişkilendirilmiştir (Resim 10-11). Kuzey cephede soğuk kış rüzgarlarına karşı kapalı ve yalıtılmış olan bina, güneyde açık ve saydam yüzeyler ile sarılmaktadır. Üst kotlardaki teras bahçelerinde yer alan üst örtüler güneşin istemeyen etkilerini kesmekte, barındırdığı fotovoltaik paneller ile bina için enerji üretebilmektedir (11). Geniş çaplı bir gölgeleme sistemine sahip olan binada, doğal havalandırma, doğal aydınlatma, güneş enerjisi kullanımı, yağmur suyu biriktirme ve atık suyu geri dönüştürme işlemleri akıllı otomasyon sistemleri ile desteklenmektedir (Resim 12-13). Bu yapıda da formun enerji etkin tasarlanması en başta hedeflenmiş, yapının akıllı sistemlerle nasıl destekleneceği önceden mimar tarafından belirlenmiştir.  

Isıya Tepki Veren Metal Kütle “Bloom” 
Doris Kim Sung tarafından tasarlanan “Bloom”, geçici ve yerleştirme bir bina kabuğu olarak tanımlanmaktadır. Sung, bu kabukta biyometrik tasarım yaklaşımından yararlanmış, mimarlığın bir insan bedenini nasıl taklit edebileceğini araştırmıştır. Her birinin kendi başına genleşme potansiyeline sahip iki farklı metalin lamine edilmesi ile oluşan termobimetal örtü, her iki iç ve dış yüzeyde güneşe göre farklı oranlarda farklı tepkiler verebilme, genişleme ve daralma yeteneğine sahiptir (Resim 14-15). Bu sayede yapı güneşe göre bükülüp kıvrılmakta ve form değiştirebilmektedir. Yüzey ışıdığında, dar paneller açılıp daha fazla hava geçişine izin verirken, hava soğuduğunda yeniden kapanmaktadır (12). 

Dijital bir yazılım ile mimar tarafından tasarlanan kabuk, lazerle kesilmiş 14.000 parçadan oluşmuştur (Resim 16). En yüksek performansını bahar ekinoksunda yapmak üzere tasarlanan yapıda alüminyum bir iskelet ve üzerine yerleştirilmiş 414 hiperbolik paraboloit panel yer almaktadır. Yapıda havalandırma ve güneşe karşı tepki bu paneller yardımı ile sağlanmaktadır (13). 

Sonuç
Görüldüğü gibi, yapay zekanın mimarlıkta kullanılması, bir yapı elemanının akıllı olma özelliğinin bütün yapıya mal edilmesi anlamına gelmemekte, sonradan yapıştırma çözümler yerine başlangıçtan itibaren mimari bir öngörü ile tasarlamayı gerektirmektedir. Mimari akılcı bir yaklaşım, yapının araziye konumlandırılmasından, mekansal çözümüne, maliyetinden sürdürülebilirliğine kadar pek çok ölçütün düşünüldüğü karmaşık bir düşünce sürecini gerektirmektedir. Bu nedenle gelecekte yapılacak tasarımlara bir değerlendirme ölçütü getirmek amacı ile çalışmanın sonucunda “akıllı olan bina mı mimar mı?” sorusu sorulmakta ve yapılacak her akıllı bina tasarımı için bu tartışma başlatılmaktadır. Başlangıçta rahatsız edici gibi duran bu sorunun, mimarın görevlerine dikkat çekmeyi başaracağı ve mimarca bakmanın önemini ortaya koyacağı düşünülmektedir. 

Kaynaklar 

1. Turing, A. M.; “Computing machinery and intelligence”, Mind, 59, 433-460. Published by: Oxford University Press on behalf of the Mind Association Stable, 1950. URL: http://www.jstor.org/stable/2251299 Accessed: 22/04/2015. 

2. Binet, A.; Simon, T.; “The development of intelligence in children” (the Binet-Simon scale), Elizabeth, S.; Kite (English translation). Williams and Wilkins Company, Baltimore, 1905. 

3. Davis, E.; “Representations of Commonsense Knowledge”, San Mateo, CA: Morgan Kaufmann, 1990. 

4. Stern, W.; “The Psychological Methods of Testing Intelligence”, Educational psychology monographs, no. 13. Guy Montrose Whipple (English translation), Baltimore: Warwick&York, 1914.  

5. Eroğlu, A.; “Henri Bergson’da Bilinç-Sezgi İlişkisi”, SDÜ Fen Edebiyat Fakültesi Sosyal Bilimler Dergisi, 27:81-102, Aralık 2012. 

6. Günaydın, M.; Zağpus, S.; “Türkiye’de Bina Otomasyon Sistemlerinin Mimarlar Tarafından Algılanması”, Akıllı Bina Tasarım Süreci ve Kalitesi, Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi, 2003.

7. Zağpus, S.; “Development of Intelligent Buildings and Their Impacts on Architecture in Turkey”, Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi, İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, İzmir, 2002. 

8. Wigginton, M.; Harris, J.; “Inteligent Skins”, Oxford: Architectural Press, 2002. 

9. Yılmaz, Z.; “Akıllı Binalar ve Yenilenebilir Enerji”, VII. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi, 2005. 

10. http://larryspeck.com/2010/09/19/environmental-science-building-sieeb-at-tsinghua-university 

11. http://www.mcarchitects.it/project/sieeb-1 

12. http://gizmodo.com/5-smart-building-skins-that-breathe-farm-energy-and-g-1254091559 

13. https://vimeo.com/35110714 

14. http://www.designboom.com/architecture/doris-sung-bloom-at-materials-applications/