Architektur trifft KI bei Microsoft

Jenny Sabin sitzt auf einer Stange wie eine Stange auf der Scherenbühne. Ihr Kopf ragt aus der Öffnung der porösen Struktur heraus und sie bemüht sich, das Material auf das Exoskelett der Installation zu ziehen, die im geräumigen Atrium des Gebäudes 99 des Microsoft-Campus in Redmond errichtet wird.

"Es wird erstaunlich sein", sagt sie.

Für Sabin und ihre Microsoft-Kollegen ist das leuchtende, transparente und luftige Zelt, das sie in Gebäude 99 aufbauen, sowohl ein Forschungsinstrument als auch ein Blick in die Zukunft, in der künstliche Intelligenz in Architektur verwoben ist.

„Soweit ich weiß, ist diese Installation das erste Architekturdesign, das von künstlicher Intelligenz in Echtzeit angetrieben wird“, sagt Sabin, Gründer und Chefdesigner des Jenny Sabin Studios in Ithaca, New York. Spezialisten dieses Büros haben dieses Zelt im Rahmen des Microsoft Artist in Residence- Programms entwickelt und gebaut.

Die zweistöckige Struktur besteht aus Knotenmodulen, die auf einem 3D-Drucker hergestellt wurden, Glasfaserstäben und Stoff, der im digitalen Raum mit photolumineszierendem Garn verwoben ist. Das Design verwendet künstliche Intelligenz, um anonymisierte Daten über den Ausdruck eines menschlichen Gesichts, Töne, Ton und Sprache in die Choreografie des Tanzes aus Farbe und Licht zu übersetzen.

Mithilfe von Kunst und Design zur Visualisierung von Informationen, die von Mikrofonen und Kameras an verschiedenen Orten im Gebäude gesammelt wurden, möchten Microsoft-Designer und -Forscher den Betrachter durch die Interaktivität der Architektur dazu inspirieren, über die Rolle der künstlichen Intelligenz in unserem Leben nachzudenken.

„Handwerk und Kunstfertigkeit, Kreativität und Menschlichkeit spielen eine sehr wichtige Rolle für technische Innovationen“, sagt Eric Horwitz, Forschungsdirektor bei Microsoft. Er ist auch Vorsitzender des Ätherausschusses, dessen Bemühungen sich auf einen verantwortungsvollen Ansatz bei der Entwicklung und dem Einsatz von Technologien für künstliche Intelligenz konzentrieren. Der Ausschuss befasst sich insbesondere mit den komplexen Fragen des Einsatzes von KI und der Vertraulichkeit von Daten, der Objektivität und der Voreingenommenheit von KI-Systemen sowie der Interaktion und Zusammenarbeit von Mensch und KI.

Das Artist in Residence-Programm soll Künstler dazu ermutigen, kreative Ideen an der Schnittstelle von Kunst und Informatik umzusetzen, um mit Microsoft-Forschern und Ingenieuren zusammenzuarbeiten und im gesamten Unternehmen kreatives und innovatives Denken zu fördern.

"Jennys Schöpfung", fügt Eric hinzu, "ist die Verkörperung der Erwartungen und Fähigkeiten von Technologien für maschinelles Lernen und Mustererkennung sowie der Besorgnis über ihre zunehmende Auswirkung auf unser Leben. Heutzutage dringen sie zunehmend in die umgebende Realität ein und machen die Welt um sie herum interessanter, schöner, aber gleichzeitig potenziell verletzlicher. “

Lebendige, atmende Materie

Das Projekt mit dem Namen Ada wiegt etwa 800 kg. Das Exoskelett enthält 895 einzigartige Knotenmodelle, die speziell im 3D-Druck hergestellt wurden und 1274 Glasfaserstäbe zu einem sechseckigen Netz verbinden, das ein starres Ellipsoid-Zelt bildet.

"Das Projekt hat viele Teile", sagte Sabin mit einem Teller Thai-Essen in der Hand. Viele Wochen lang baute sie manuell eine komplexe Struktur für die späten Stunden auf.

Die photolumineszierenden Filamente sind zu einem porösen, leuchtenden Netzwerk aus Zellen und Kegeln verbunden, die am Exoskelett befestigt sind und sich nach innen erstrecken, die weiche Innenwand auskleiden und Ada das Gefühl einer Wabe verleihen.

Ein ganzheitlicher Kegel auf der Höhe eines ganzen Bodens, mit Nylontüll umwickelt und mit Glasfaserkabeln umwickelt, geht durch den Kern von Ada und übt Druckkräfte aus, um die gesamte Struktur in einer koordinierten Spannung zu halten.

Mikrofone und Kameras von verschiedenen Standorten in Gebäude 99 sammeln anonymisierte Daten, die die AI-Algorithmen in eine Änderung der Farbe und Lichtintensität umwandeln, die durch die in Adas Stoff eingewebten LEDs und durch die Hintergrundbeleuchtung der Installation sichtbar wird.

„Dies ist eine lebendige, atmende Struktur und sie befindet sich im Herzen des Gebäudes. Wie verändert sie die Psychologie der Menschen in Bezug auf den Raum, in dem sie leben, wie beeinflusst sie diesen Raum und umgekehrt? “, Fragt Asta Roseway, Chefdesignerin bei der Urban Innovation Initiative im Microsoft Redmond Laboratory, und leitet das Artist in Residence-Programm.



Eric Horwitz (links), Direktor des Microsoft-Forschungslabors, und Jenny Sabin (rechts), Chefdesignerin im Jenny Sabin Studio in Ithaca, einem Architekturbüro in New York und Microsoft-Projektkünstler, diskutieren über die Installation von Ada. Foto: John Brecher.

Paradigmeninspiration und Verschrottung

Roseway, Mitbegründerin des Artist-in-Residence-Programms im Jahr 2015, saß Anfang dieses Jahres gemütlich auf einem Sofa im geräumigen Atrium des Gebäudes 99 und war anschließend mit Ada beschäftigt .

Die Installation von Ada symbolisiert den Beginn einer neuen Welle von KI - eingebauter Intelligenz. Jetzt verlagert es sich bereits von Forschungslabors zu Produkten und Dienstleistungen, die die Menschen im Alltag nutzen. Dies wirft wiederum verschiedene Fragen und sogar Bedenken hinsichtlich der Integration von KI in unser Leben auf.

„Wo geht das alles hin? Was könnte dies sonst noch bewirken? Wie kann sich das sonst entwickeln? Wird es beispielsweise in einem Krankenhaus nützlich sein, in dem sich die Menschen ruhig und wohl fühlen sollen? “, Fragt Roseway.

Frühere Projekte im Artist in Residence-Programm haben zum Nachdenken über verschiedene Themen angeregt, z. B. über die Zukunft des Essens - was passiert, wenn verbesserte Wahrnehmungsfähigkeiten es Menschen ermöglichen, mit Pflanzen zu kommunizieren, oder wenn nach Technologien gesucht wird, die die visuelle Kunst für sehbehinderte oder blinde Menschen öffnen , und wenn Kleidung reagiert auf der persönlichen Ebene der menschlichen Feuchtigkeit .

"Das Programm zielt tatsächlich darauf ab, unsere Meinung zu inspirieren und grundlegend zu ändern, uns aus unserer Blase herauszuholen und zu erfahren, wie wir bestimmte Technologien sehen", sagte Mira Line, Co-Direktorin für Ethik für KI und Gesellschaft bei Microsoft Expertendokument über den Wert des Künstlers für das Unternehmensumfeld.

Zum Beispiel kreieren Designer und Ingenieure, wie sie sagt, häufig Technologien für eine bestimmte Geschäftsaufgabe. Wenn sich Künstler dem Entwicklungszyklus anschließen, setzen sie die Technologie nach eigenem Ermessen ein, zerlegen sie und konfigurieren sie auf eine neue Art und Weise. Auf diese Weise lassen sich die potenziellen Chancen, Risiken und Möglichkeiten für die weitere Forschung besser erkennen.

Lane und Roseway lernten Sabin im Frühjahr 2017 bei einer Wohltätigkeitsveranstaltung an der University of Washington Art School kennen. Sabin, die in der Nähe von Seattle aufgewachsen und selbst Absolventin der University of Washington ist, hielt einen Keynote-Vortrag über die Schaffung völlig neuer Materialien und Formen, deren Ideen sie der Natur entlehnt hatte, weg von den traditionellen rechten Winkeln des Architekturdesigns.

"Es gab per Definition etwas Neues und Frisches", sagt Roseway. "Ist es nicht eine großartige Idee, dass unsere Häuser viel mehr mit natürlichen Formen harmonieren und darüber hinaus noch eingebaute Intelligenz haben?!"

"Dann diskutierten wir anderthalb Jahre lang, wie das gemeinsame Projekt mit Microsoft aussehen würde", fährt Sabin mit seiner Geschichte fort. - Bei den ersten Verhandlungen ging es um die Idee, ein solches Projekt zu schaffen, in dessen Mittelpunkt eine Person steht, die den Wert von Daten aus einer ganz anderen Perspektive entdecken kann. Es sollte auch Fragen zur Möglichkeit einer falschen Interpretation und Vertraulichkeit personenbezogener Daten aufwerfen, mit denen die Lane Ethics and Society-Gruppe befasst war. “

„Es gibt viele immaterielle Strukturen und räumliche Aspekte von Daten, die wir wirklich nicht sehen, fühlen oder verstehen können, bis sie mit einer materiellen Berührungsgrenze in Berührung kommen“, fährt Sabin fort. "Das Faszinierendste an diesem Projekt ist für mich, dass es selbst bereits Forschung auf der grundlegendsten Ebene darstellt."



Die Künstlerin Jenny Sabin zeigt ihr Labor an der Cornell University in Ithaca, NY, wo sie Professorin für Architektur ist. Foto von John Brecher für Microsoft.

Computer lehren, Menschen zu verstehen

Daniel McDuff von Microsoft erforscht Technologien, mit denen Maschinen menschliche Emotionen genau wahrnehmen können. Auf diese Weise kann der intelligente Assistent verschiedene Aktionen ausführen, z. B. das Problem beheben, wenn der Patient den Zeitpunkt der Einnahme des Arzneimittels verpasst hat, oder die Krankenschwester benachrichtigen.

"Computer, die Emotionen erkennen, können die Spielebranche, die Zugänglichkeit für die Umwelt und die Architektur verändern", sagt er.

Seine Plattform, die Ada steuert, reagiert auf emotionale Signale. Algorithmen wandeln die Daten dann in Zahlen um, die einen Gradienten des emotionalen Tons von negativ nach positiv und von schwach nach intensiv darstellen. Ada wiederum präsentiert Daten durch Farb- und Lichtveränderungen.

McDuff und seine Kollegen speichern anonymisierte Daten (ohne Video, Audio oder Text gemäß den Datenschutzbestimmungen von Microsoft), die Ada für drei Jahre gesammelt hat. Sie werden sie verwenden, um beispielsweise zu untersuchen, wie sich Wetterbedingungen und aktuelle Ereignisse auf den Ausdruck unserer Gesichter auswirken, auf den Tonfall und die Worte, die wir verwenden, und um zu untersuchen, wie sich die Verhaltensmuster der Menschen im Laufe des Tages ändern.

"Ich habe auf meine eigenen Daten aufmerksam gemacht", sagt McDuff. - Morgens lächle ich durchschnittlich doppelt so oft wie abends. Ich hatte keine ahnung Ich denke, das ist ein ziemlich großer Unterschied. Ich hoffe, dieses Projekt wird dazu beitragen, viele Arten von Verhaltensweisen zu realisieren. "

Die Teilnahme an dem Projekt ist freiwillig, und das Microsoft-Team, das sich mit der Vertraulichkeit personenbezogener Daten befasst, hat durch Anonymisierung der Daten die Einhaltung der einschlägigen Bedingungen für die Bereitstellung von Daten und deren Schutz sichergestellt. McDuff erklärte, dass die Mitarbeiter auf Wunsch den Kontakt mit Sensoren vermeiden können, indem sie das Gebäude durch spezielle Türen betreten und zahlreiche Küchen, Besprechungs- und Ruheräume nutzen, die nicht an das Projekt gebunden sind.

„Da sich immer mehr Menschen für die Teilnahme an dem Projekt entscheiden und 99 Mitarbeiter das System auf ihren lokalen Computern installieren und entscheiden können, wann es eingeschaltet bleiben und wann es ausgeschaltet werden soll, werden wir allmählich besser verstehen, wie wir miteinander interagieren und uns gegenseitig beeinflussen auf einen Freund “, betont McDuff.

„Gemeinsam entscheiden wir, wie sich das Gebäude heute anfühlt“, sagt er. - Jeder von uns ist in der Lage, seine Emotionen und das Verhältnis zu anderen zu kontrollieren und im Team zu interagieren. Wenn ich mit allen Menschen um mich herum freundlich bin und sie mich als Antwort anlächeln, habe ich einen größeren Einfluss auf die Visualisierung als wenn ich alleine bin, denn dank mir erkennen die Berührungssensoren jedes einzelnen von ihnen ein Lächeln. "

Das Erkennen von Gesichtsausdrücken ähnelt anderen Entwicklungen auf dem Gebiet der KI, die darauf abzielen, das Verständnis einer Person zu verbessern, einschließlich des Verständnisses ihrer Ziele und Bestrebungen. Der intellektuelle Assistent von Cortana erkennt beispielsweise, wenn andere in ihren E-Mail-Nachrichten etwas versprechen, und erinnert sie gegebenenfalls daran.

Künstliche Intelligenzsysteme müssen die Menschen besser verstehen, um qualitativ hochwertige Arbeit zu leisten. Die von Ada gesammelten Daten werden McDuff helfen, sein System zu verbessern und, wie er hofft, einen Dialog über den kompetenten und vernünftigen Einsatz dieser Technologien zu beginnen.
"Wenn ich versuche, jemanden zu ersetzen, der nicht an diesem Projekt beteiligt ist, scheint es mir, dass Technologieunternehmen versuchen, die von uns gesammelten Daten zu verbergen", sagt McDuff. "Wir haben die Installation absichtlich veranlasst, diese Daten zu übertragen, sodass die Leute Fragen hatten, die sie vorher nicht immer stellen konnten."



Daniel MacDuff, Chefspezialist der Microsoft-Forschungsorganisation, überprüft die Installation von Ada. McDuff hat eine Messplattform geschaffen, die Daten zu Gefühlen sammelt. Künstliche Intelligenzalgorithmen übersetzen diese Daten in einen Tanz aus Farbe und Licht, der die Hölle darstellt. Foto von John Brecher für Microsoft.

Grenzen verwischen

Neugierde ist die Haupttriebkraft von Sabin, die neben ihrer Privatpraxis in einem Büro im Zentrum von Ithaca auch Professorin für Architektur an der Cornell University ist und ihre Studenten nachdrücklich dazu ermuntert, verschiedene Ansätze für architektonisches Design auszuprobieren. „Wir stellen uns oft einen Architekten vor, der Skizzen auf eine Serviette zeichnet. Wir nennen dies ein Partydiagramm, aus dem eine großartige Idee für ein Projekt geboren werden kann. Und ich sage, lasst es uns auf den Kopf stellen und darüber nachdenken, wie die endgültige Form aus einer Reihe von Beziehungen entstanden ist “, sagt sie und begleitet uns zu ihrem Labor im Keller der Cornell School of Architecture.

Die Regale des Labors sind mit Prototypen gefüllt, wie z. B. einer Folge von schwerelosen, porösen Steinen, die auf einem 3D-Drucker gedruckt wurden. Dies spricht erneut für die Einzigartigkeit des Ansatzes, der auf der Zusammenarbeit mit Biologen und Ingenieuren beruht. Dieser Ansatz führt zur Idee, die Wände neu zu überdenken. Ein einsamer Nylonmantel aus photolumineszentem Garn hängt an einem Luftloch und erinnert an das Studium des Zusammenspiels von Licht und Wahrnehmung, das Ada demonstriert.

Eine Vielzahl von 3D-Druckern, ein Lasermesser, ein Trockenofen und ein Roboterarm, die sich besser für die Montage von Förderbändern eignen, demonstrieren deutlich die fortschrittlichen Fertigungstechnologien, die Sabin besitzt und die das Aussehen des architektonischen Entwurfs und seine Bedeutung verändern können. Adas Zellen und Zapfen entstehen zum Beispiel durch einen Prozess, der als digitales 3D-Stricken bezeichnet wird.

Neben der Verwendung von Werkzeugen aus anderen Fachgebieten bringt Sabin seinen Schülern bei, wie Ideen und Methoden aus verschiedenen Bereichen der Wissenschaft angewendet werden. 14 Jahre lang arbeitete sie mit Zellbiologen, Materialwissenschaftlern und Maschinenbauingenieuren zusammen, um völlig neuartige Materialien und architektonische Entwürfe zu entwickeln, die anpassungsfähig, einnehmend und ansprechend auf die Umwelt und die Menschen unter der Kuppel sind.

„Wie sehr machen wir unseren Raum persönlich? „Wie oft denken wir, Architektur biete nicht nur Nachhaltigkeit, Funktionalität und erfülle die erforderlichen Standards, sondern sei auch ein zutiefst menschlicher und persönlicher Bereich?“, Fragt Sabin.

Adas Aussehen

Arbeiten bei Jenny Sabin Studio ist eher eine intellektuelle Aktivität als eine Transformation des Raums. Designer klicken auf digitale Modelle von Ada auf Computerbildschirmen. Glasgestelle sind mit Gedenkfiguren und Ehrentafeln gefüllt. An einem Ehrenplatz hinter einem winzigen Sabin-Tisch hängt ein Zeitungsartikel über das Lumen- Projekt, eine Straßeninstallation des MoMA PS1 in Queens, New York, die die Schaffung von Ada ankündigte, in einem Rahmen.

Im Studio arbeiten Sabin und ihr Designteam an Projekten und Ausstellungsobjekten.
„Ich bin ernsthaft daran interessiert, wie Forschung Architektur beeinflussen kann, nicht nur in Bezug auf Unterrichtsmaterial oder Denkweise, sondern auch in Bezug auf lebendige Architektur“, sagt sie.

An einem kalten Märztag zu Beginn dieses Jahres zeigten fast fertige digitale Bilder von Ada, wie diese Luftstruktur das Atrium des Gebäudes 99 füllen und die Daten in Farbe und Licht umwandeln würde.

Sabin nannte ihre Installation zu Ehren von Ada Lovelace, der berühmten Wissenschaftlerin des neunzehnten Jahrhunderts. 1843 schlug Lovelace die Verwendung von Lochkarten zur Lösung der mathematischen Gleichungen der Analytical Engine vor, die von Charles Babbage erfunden wurde, der der Vorläufer eines digitalen Computers war, jedoch nie gebaut wurde.

"Ada wird oft die Tatsache zugeschrieben, dass sie die erste Programmiererin war", sagt Sabin. „Es war besonders richtig, die Installation zu ihren Ehren zu nennen, da das Projekt Produktionstechnologien wie das 3D-Digitalweben mit der Visualisierung von Daten kombiniert, die die KI speisen.“



Jonathan Lester (links), Chefelektroniker bei Microsoft Research Labs in Redmond (Washington), und Asta Roseway (rechts), Chefdesigner des Programms Artist in Residence, bereiten LED-Lichtelemente vor, die in Adas Stoff eingewebt werden sollen. Foto von John Brecher für Microsoft.

Architektur trifft KI

In einem Gebäude aus 99 Sabin verband Roseway und sein Team aus Forschern, Designern und Ingenieuren in diesem Sommer mehr als drei Wochen lang Knoten und Stäbe zu einem Exoskelett, zog Stoff, band LEDs, stellte Bühnenlichter auf und hängte einen Tensegrity-Kegel auf.

In der Zwischenzeit begannen McDuffs Sensoren an öffentlichen Orten im gesamten Gebäude Daten zu sammeln: im Atrium, in den Büroküchen und in den Erholungsbereichen.

Jeder Sensor ist eine kleine Box und besteht aus einer Webcam und einem Mikrofon, die mit einer Blackbox in der Größe eines Modems verbunden sind, das Daten über WLAN an eine sichere Azure-Datenbank sendet.

„Wenn ich mich über etwas beschwere, wenn ich wütend bin oder wenn etwas schief läuft, nimmt das System es als negatives Signal auf. Wenn ich glücklich bin und alles rundum sonnig und positiv ist, registriert das System es und reagiert dementsprechend“, erklärt das System McDuff

Horvitz, Direktor einer Forschungsorganisation bei Microsoft, stellte fest, dass seine Teams bereits seit einiger Zeit KI-Technologie für den Gebäudebetrieb einsetzen. So entwickelte und führte das AI-Team unter seiner Leitung 2012 das 99-Aufzug-Bestellsystem in Gebäude 99 ein, das auf der Überwachung der Bewegung von Personen im Gebäude, maschinellem Lernen und dem Lesen von Daten von sensorischen Elementen basiert. Das System ist Teil des täglichen Lebens in diesem Gebäude.

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