Esquisses, vol. 29, no 3, automne 2018

Design et outils numériquesVoyage vers le futur

Bureaux de WeWork Richmond, Toronto, WeWork
Photo : WeWork

Les outils numériques prennent une place toujours grandissante dans la pratique de l’architecture. Au-delà de leur promesse d’économie de temps, leur utilisation ouvre la voie à une transformation du processus de conception.

Gabriel Payant

Au cours du voyage d’études que j’ai effectué grâce à la bourse du Collège des présidents de l’OAQ 2016-2017, j’ai côtoyé des chercheurs et des professionnels dont les travaux portent sur les avenues novatrices que les outils numériques permettent d’emprunter pour mener à bien un projet.

Plus récemment, lors de l’atelier-conférence Smartgeometry 2018 auquel j’ai eu l’occasion d’assister à la Faculté d’architecture John H. Daniels de l’Université de Toronto, en mai dernier, on qualifiait même les outils intégrant l’intelligence artificielle de « partenaires de design ».

Dans ce contexte, quels enjeux architecturaux les outils numériques soulèvent-ils et quelle est la place de l’architecte ?

Voici quatre démarches que j’ai pu étudier de près au cours de la dernière année; elles donnent un aperçu de ce qui attend la pratique.

 

1 - Axel Kilian :
La modélisation des contraintes et la sérendipité

Axel Kilian est professeur adjoint à l’Université de Princeton, au New Jersey, et se spécialise dans la recherche entourant les modes de conception numériques. Pour bien comprendre son travail, il faut définir la notion de modèle, soit l’idée selon laquelle un projet repose sur un ensemble organisé et hiérarchisé de données et de contraintes interreliées.

C’est sur cette même idée que s’appuie la modélisation des données du bâtiment (MDB), qui fait son chemin dans les bureaux d’architecture au Québec depuis quelques années. Or, les logiciels les plus utilisés mettent l’accent sur des aspects pratiques de la MDB comme la préparation d’estimations, la concordance des vues en plan et en coupe, et la coordination avec les autres profes-sionnels collaborant au projet. Selon le professeur Kilian, le choix du logiciel qu’on utilise a un effet direct sur la conception. C’est pourquoi il considère que la compréhension du modèle doit précéder ce choix afin d’éviter de tomber dans certaines ornières et de mieux tirer profit des outils numériques.

Prenons l’exemple d’un centre hospitalier où la disposition spatiale des éléments du programme influe sur l’efficacité du service en faisant varier les distances que les usagers devront parcourir. De façon concurrente, la volumétrie du bâtiment et l’alignement de ses façades ont un effet direct sur les gains solaires et sur le confort thermique. La conjugaison de ces différentes contraintes, en plus du cadre réglementaire, place l’architecte devant une abondance de possibilités et de permutations qu’il ne pourra pas toutes explorer. Grâce à un processus d’optimisation, rendu possible par Dynamo dans Revit ou encore par Grasshopper dans Rhinoceros 3D, l’architecte peut faire varier les paramètres qu’il a définis en constituant son modèle, pour ensuite soupeser la performance de centaines, voire de milliers de variations afin de dégager celle qui répond le mieux à la demande. L’intérêt de ce processus est qu’il permet de trouver des configurations qui échapperaient à une approche plus intuitive, donnant à la démarche de conception une forme de sérendipité, un soupçon d’inattendu.

 

Rolex Learning Center sur le site de l'École
polytechnique fédérale de Lausanne, SANAA
Photo : SANAA

2 - Antoine Picon
Fabricate 2017 et le sur-mesure de masse

La fabrication numérique ouvre un champ d’exploration architecturale en permettant de confectionner de petites séries de pièces à coût plus abordable que la fabrication artisanale sur mesure. Les bâtiments de Frank Gehry et de Zaha Hadid, notamment, y ont recours pour produire les panneaux à double courbure qui leur sont caractéristiques. Lors du colloque Fabricate qui s’est tenu à Stuttgart en avril 2017, des chercheurs et des architectes adeptes de ce procédé ont présenté leurs réalisations. Dans son allocution, le professeur d’histoire de l’architecture et des technologies de l’Université Harvard Antoine Picon a souligné que la grande précision de ces outils permet de réaliser des pièces aux textures et aux motifs qui se rapprochent de l’ornementation. Libérés de l’aspect lisse et répétitif des éléments issus de la production industrielle, les concepteurs qui les emploient semblent pris d’une nostalgie du travail autrefois réalisé par des ouvriers spécialisés, a-t-il relevé.

Le travail de Giulio Brugnaro, doctorant à la Bartlett School of Architecture de Londres, est un exemple probant de cette tendance. Grâce à un algorithme faisant appel à l’apprentissage profond, le chercheur apprend à un bras robotique à sculpter le bois au ciseau, en lui faisant imiter les mouvements d’un ouvrier préalablement enregistrés. Ici, l’étape traditionnelle où l’artisan reçoit et interprète les instructions de l’architecte se trouve court-circuitée par la communication directe entre les logiciels de conception et ceux de robotisation. Le rôle de l’architecte n’en est pas moins crucial puisqu’il doit acquérir une connaissance très fine de l’outil de fabrication et de son interaction avec les matériaux utilisés.

C’est d’ailleurs cette spécialisation qu’a acquise l’agence Design-to-Production, dont j’ai visité les bureaux à Zurich. Composée d’architectes et de programmeurs, cette firme agit comme consultant en fabrication numérique dans les projets nécessitant des découpes et des assemblages complexes. La Seine Musicale, un projet signé Shigeru Ban et Jean de Gastines et inauguré à Paris en avril 2017, a bénéficié de son expertise pour son dôme en gros bois d’œuvre. Design-to-Production a aussi participé à la planification de la découpe des éléments de coffrage du Rolex Learning Center de l’École polytechnique fédérale de Lausanne, conçu par l’agence SANAA, dont la dalle de béton a l’aspect d’un paysage ponctué de buttes et de vallons.

 

Bureaux d'Autodesk, Toronto, The Living
Photo : Ben Rahn/A-Frame

3 - The Living :
Quantifier la qualité des espaces

De ce côté-ci de l’Atlantique, les nouveaux bureaux d’Autodesk, situés dans l’incubateur technologique MaRS, à Toronto, ont été conçus grâce à un modèle numérique tenant compte de plusieurs objectifs de qualité des espaces. Réalisé par le cabinet The Living, l’aménagement des bureaux a été soumis à un processus hautement automatisé. En établissant six grands objectifs qualitatifs, divisés chacun en plusieurs composantes mesurables, comme le niveau sonore, le niveau de luminosité, le type de mobilier et la contiguïté des zones de programme connexes, les concepteurs ont réussi à constituer un modèle permettant d’évaluer par un pointage la performance de chacune des propositions. Ils ont ensuite fait varier les différents paramètres pour obtenir des milliers de configurations, jusqu’à en obtenir une dont le pointage était suffisamment élevé. Certains objectifs ont aussi nécessité une collecte exhaustive de renseignements sur les habitudes des usagers afin de mieux établir les barèmes d’évaluation. Reste à voir si les locaux seront à la hauteur des attentes en matière de confort et d’efficacité. Seul un suivi post-occupation permettra de le savoir.

 

4 - WeWork :
Anticiper la satisfaction des occupants

C’est précisément ce type de suivi qui est au centre des activités de WeWork. Cette entreprise américaine spécialisée dans l’aménagement et l’exploitation d’espaces de travail partagés a connu une croissance fulgurante sur tous les continents au cours de ses huit ans d’existence. Son approche de la gestion de ses espaces intègre un suivi en continu de l’expérience des usagers afin de maintenir un taux de satisfaction très élevé.

Au fil des ans, l’entreprise a amassé des quantités phénoménales de données qu’elle met à profit lors de la conception de nouveaux espaces. En s’appuyant sur cette base de données, un programme d’intelligence artificielle (IA) est en mesure de déterminer « par expérience » si certaines parties d’un aménagement seront plus ou moins faciles à louer. Le concepteur peut alors apporter des modifications à son design et le soumettre de nouveau à l’IA pour obtenir son « avis ». Lors de sa présentation à Smartgeometry, Daniel Davis, chercheur à WeWork, expliquait que, d’une part, la collecte régulière de données fiables représente un véritable défi, car il faut motiver les usagers à y participer. D’autre part, en citant le livre Creating a Data-Driven Organization, de Carl Anderson, il a mentionné la difficulté d’établir des processus de prise de décisions basés sur des données, plutôt que sur l’intuition, les dirigeants préférant souvent suivre la leur, même lorsque des données de qualité sont disponibles.

 

Nouveau rôle, même sensibilité

Il semble donc que, malgré les craintes, les nouveaux outils de conception numériques ne contribuent pas à éroder le rôle de l’architecte. En fait, celui-ci se révèle plutôt la personne la mieux placée pour en comprendre et en actualiser le potentiel au regard de la qualité. Les projets les plus probants ont par ailleurs en commun d’être menés par des équipes transdisciplinaires alliant informaticiens, ingénieurs et architectes. Ils sont aussi le fruit de partenariats entre les milieux de la recherche et de l’industrie. Dans ce contexte, la participation des architectes demeure primordiale pour insuffler aux projets les qualités culturelles et sensorielles qui en feront des lieux remarquables.