Chez GoTo, nous avons enseigné à nos neurones, XGBoos, SVM et autres forêts aléatoires, et ici quelque chose nous est venu - nous parlons beaucoup de technologie et presque rien des domaines dans lesquels ils peuvent être appliqués.

Nous avons décidé de corriger cet oubli par une série d'articles dans lesquels nous parlons de différents domaines avec des quantités de données inattendues, prenons des entretiens avec des analystes et des développeurs, parlons de projets que nous avons décidé d'essayer de faire à l'école, etc.

Et nous commencerons par quelques zones exotiques - urbanisme et architecture.

Si vous voulez connaître les détails, lisez l'interview avec le directeur technique de la société d'analyse Habidatum et le conservateur de la programmation et des projets architecturaux de MARCHI - vous êtes les bienvenus au chat.

Etudes urbaines

Commençons par l'urbanisme.

Les études urbaines sont une science qui étudie le développement de divers systèmes urbains (transports, infrastructures piétonnes, écologie, soins de santé et autres), leur interaction entre eux et avec les habitants de la ville.

Les analystes de ce domaine collectent des données à partir d'un grand nombre de sources: par exemple, les données sur la circulation des transports publics, les données des opérateurs mobiles, les services sociaux. réseaux - et les utiliser pour étudier le fonctionnement de l'environnement (qui l'utilise et quand, quelles rues sont les plus chargées, etc.) et pour prédire son comportement après les innovations. Tout ce qui bouge et ne bouge pas dans les rues de la ville est un objet d'étude pour les urbanistes.

Vadim Smakhtin, directeur technique d'Habidatum, une société d'analyse, vous en dira plus sur ce domaine.

Entretien: Vadim Smakhtin

Connaissance

Commençons donc. Veuillez nous dire qui vous êtes et ce que vous faites?

Je m'appelle Vadim, je suis le directeur technique d'Habidatum. Je conçois divers systèmes, services et appareils pour travailler avec des données. Depuis plus de cinq ans, je développe des logiciels de visualisation et d'analyse de données liées à des thèmes urbains. Parfois, je participe directement à des projets analytiques.
En fait, dans l'entreprise, je suis une "couche" entre programmeurs et urbanistes.

Parlez-nous d'Habidatum. Tu fais quoi

Mes amis et moi avons fondé Habidatum il y a environ cinq ans. À l'époque et maintenant, nous sommes engagés dans l'analyse de données pour les architectes et les urbanistes qui ont des questions concernant les caractéristiques du fonctionnement de l'environnement. S'ils veulent savoir comment l'environnement est utilisé, comment il répondra aux innovations (construction de nouveaux bâtiments, transformation de la chaussée en zone piétonne ...), comment optimiser son utilisation, etc., ils viennent à nous. De plus, nous avons récemment vendu notre logiciel d'analyse.
En tant que CTO, je suis responsable de l'architecture et des spécifications de nos solutions logicielles et supervise leur développement. Nous avons maintenant toute une gamme de produits internes et externes, dont le système de visualisation des données Chronotope.

Chronotope

Qu'est-ce que le chronotope?

Ce logiciel est destiné aux architectes et urbanistes, qui ont besoin d'analyser différents flux de données non seulement dans l'aspect spatial, mais aussi temporel. Nous avons développé des méthodes, comme un cube espace-temps, qui vous permettent de le faire sans douleur.
De plus, le Chronotope est également utilisé par des entreprises qui ont besoin de donner accès à leurs données aux analystes et à la presse, mais qui ne peuvent pas le faire directement pour des raisons de confidentialité. Dans tous les cas, lorsque vous ne pouvez pas partager de données brutes, nous aidons les clients à créer des visualisations toutes faites.

Existe-t-il des analogues du chronotope?

Un chronotope est un système assez spécialisé, il est donc très difficile de parler de concurrents directs. Il existe des systèmes SIG tels que QGIS et ArcGIS, il existe des systèmes de visualisation de données, tels que «Tableau»; Il existe des packages analytiques qui n'ont pas leur propre visualisation - et il n'y a pratiquement aucun produit qui combinerait les deux fonctions. Bien sûr, il y a ArcGIS qui a même sorti son cube espace-temps, mais ils l'ont statique, donc la fonctionnalité est extrêmement limitée. De plus, ils ont cette application de bureau, et tout fonctionne pour nous dans le cloud.

Mais vous devez comprendre que nous ne vendons essentiellement pas Chronotope en tant que produit distinct. Nous l'utilisons principalement comme une vente d'accès aux données avec de grandes fonctionnalités d'analyse. C'est une idée assez innovante, il semble que personne ne le fasse plus. L'idée est que nous avons des sources de données provenant de partenaires avec lesquels nous avons un accord (par exemple, des opérateurs mobiles ou des opérateurs de données fiscales), et que nous vendons aux concepteurs qui y ont accès non pas sous forme brute, mais dans l'interface. Notre modèle commercial concernant Chronotope est donc un modèle hybride de vente de logiciels et de données ensemble. Oui, d'autres entreprises ont leur propre marché de date, mais là, vous obtenez simplement des morceaux de données qui ne sont pas synchronisés dans le temps, et ici vous obtenez tout sous une forme pratique et alignés les uns avec les autres dans le temps et l'espace.

Existe-t-il des modèles mathématiques ou statistiques dans le Chronotope ou s'agit-il uniquement de visualisation?

Au départ, oui, il ne s'agissait que de visualisation. Bien sûr, il y avait des statistiques de base, mais rien de tel. Mais maintenant, après avoir réussi à lancer le moteur graphique dans le cloud, nous y avons vissé un système de détection d'anomalies, qui indique à l'analyste des endroits intéressants qui méritent une attention particulière. Le système dispose également d'une API ouverte qui vous permet d'écrire vos propres détecteurs. C'est encore assez expérimental, mais la sortie arrive bientôt.
De plus, nous essayons maintenant d'utiliser le «Chronotope» pour modéliser le comportement de l'environnement, analyser les post-effets et construire de manière prédictive un cube espace-temps.

Post effets?

Les post-effets sont des changements dans l'état de l'environnement après l'exécution de certaines décisions de conception. Par exemple, ici, nous avons créé un café à ce stade et voulons prédire comment cela affectera le flux de personnes dans le quartier, le profit d'autres entreprises et plus encore. C'est-à-dire nous modifions le système et examinons les changements dans tous ses indicateurs.

Pouvez-vous nous parler de votre stack?

Le moteur de rendu lui-même est écrit sur les pros, nous utilisons activement les shaders CUDA et OpenGL qui dessinent un volume de voxel. Le support est principalement écrit en Python (Django). Bien sûr, ce n'est peut-être pas la meilleure décision de conception, mais parce que au début, nous avons essayé de minimiser le seuil pour les nouveaux développeurs, Python semblait le meilleur choix. Bien sûr, Python est pratique pour écrire des modules analytiques, mais y écrire toute l'infrastructure est plutôt étrange. Maintenant, nous utilisons une infrastructure de microservices, donc bientôt nous réécrirons très probablement les modules de service. À l'avant, tout est assez standard, sauf, probablement, TypeScript, que nous avons introduit dans l'une des premières versions. Des frameworks - React et Redux

Département analytique

Quel type de recherche est effectué par le département analytique?

Fondamentalement, il s'agit d'une analyse des fonctions du territoire, de l'heure à laquelle il travaille, de l'analyse de la sociodémographie sur le territoire - quel genre de personnes et quand ils consomment le territoire, analyse des flux financiers - combien de personnes dépensent et à quelles périodes de temps, et tente de construire des cartes mentales - ce que les gens pensent du territoire comme on dit d'elle et ainsi de suite.

Pouvez-vous citer quelques exemples?

En principe, tous les projets sont sur notre site Web, vous pouvez y voir plus de détails.

À partir de choses intéressantes, nous avons effectué des analyses pour plusieurs quartiers de Londres, où nous avons étudié la dépendance de la valeur des terrains et des appartements à l'égard du comportement des gens dans la rue, leurs critiques des institutions locales, etc. Cela vous permet de déterminer les facteurs les plus importants lorsqu'une personne choisit un endroit pour vivre et améliore la qualité de nouveaux espaces.

Il y a des projets d' événements sportifs . Nous sommes ici engagés dans une coordination spatio-temporelle. Par exemple, si nous avons un match avec un grand nombre de fans, nous pouvons comprendre comment séparer la population locale dans l'espace et le temps. Cela vous permet d'augmenter la densité d'utilisation de l'espace et, bien sûr, d'éviter les conflits.

Il y a un projet à Dubaï où nous avons étudié les données mobiles et examiné comment différents modèles de comportement humain peuvent être analysés sur leur base. Comme, par exemple, le comportement à l'intérieur du centre commercial est différent du quartier résidentiel.

Quel genre de personnes les analystes travaillent-ils pour vous?

Fondamentalement, tous les analystes sont des géographes ou des personnes diplômées de l'École supérieure d'urbanisme. Il y a aussi des architectes qui sont souvent impliqués dans la gestion de projet. Toutes ces personnes ne savent pas nécessairement programmer, mais nous essayons de développer une atmosphère dans laquelle les gens seront plus proches de la technologie - nous développons la communication entre les développeurs et les analystes. Cela vous permet de «salir» un peu l'examen, il est donc beaucoup plus facile pour les gens de détecter les bogues et les problèmes à leur niveau. Et bien sûr, les développeurs ne peuvent pas développer un système de visualisation de données dont ils ne comprennent pas du tout la nature.

Les programmeurs participent-ils au travail des analystes?

Ils sont principalement engagés dans le développement d'outils. Bien sûr, nous avons une équipe de recherche sur les dates qui se développe pour les besoins des analystes pour des projets spécifiques. C'est-à-dire Les analystes examinent le projet, l'analysent à travers la boîte à outils, puis compilent une description technique s'ils ont besoin de faire quelque chose au-delà de la portée.

Par exemple?

Il y a l'analyse des sentiments, word2vec pour la recherche de synonymes, la modélisation de sujets et d'autres PNL. Bien sûr, ce n'est pas une chose très avancée, mais notre travail ne consiste pas tant à développer des méthodes de pointe qu'à utiliser des algorithmes prêts à l'emploi pour les besoins de la ville et de la construction. Par conséquent, nous recherchons également des développeurs dans le département date, ceux qui seraient intéressés par les études urbaines et tout ce qui s'y rapporte. Il serait difficile pour nous de travailler, par exemple, pour des personnes qui aiment l'apprentissage automatique du sport, dans lesquelles la nature des données n'est presque pas importante. Nos tâches ne consistent pas à éliminer le pourcentage supplémentaire du modèle, mais à comprendre les spécificités des données, il est donc important de s'intéresser au sujet et de pouvoir communiquer avec les spécialistes concernés.

En général, combien les analystes doivent-ils pouvoir programmer si vous avez des commandes spéciales pour cela?

Bien sûr, nous avons toujours eu l'idée de créer une sorte de soldat universel qui peut à la fois programmer et analyser, mais dans l'ensemble ce concept ne fonctionne pas tout à fait. Tout de même, l'équipe au final est équilibrée, donc les gens qui programment mieux - programment plus, ceux qui écrivent bien des histoires sur la base des données - écrivent des histoires. Mais en général, bien sûr, oui, la programmation ne fera de mal à personne. Il est plus facile de calculer vous-même certaines statistiques ou de faire un simple prétraitement des données, la seule question est de savoir combien de temps y consacrer.

Où conseillez-vous au futur analyste du monde des études urbaines d'aller étudier?

Nous avons un grand nombre d'enfants de l'École supérieure des études urbaines. Je ne sais pas comment c'est du point de vue de la programmation, mais du point de vue de l'éducation urbaine, c'est une bonne éducation. Eh bien, pour la programmation, il y a un grand nombre de cours en ligne et juste.
Du point de vue du programmeur, il me semble que vous pouvez aller dans n'importe quelle école qui analyse des données (comme ShAD, par exemple), y obtenir les bases de l'apprentissage automatique et des statistiques, puis commencer à faire une sorte de projets liés à la ville.

L'architecture

Mais pas seulement l'urbanisme, camarades.

L'architecture a également un certain nombre de tâches dans lesquelles l'informatique simplifie considérablement la vie. Ce sont des tâches liées à l'étude du fonctionnement des bâtiments et des tâches de conception automatique.

Nous en parlerons au professeur agrégé du Centre de formation et scientifique d'architecture et de technologie informatique MARCHI Milan Stankevich.

Connaissance

Veuillez nous dire qui vous êtes et ce que vous faites.

Architecte, Master d'Architecture,
Professeur agrégé du Centre éducatif et scientifique d'architecture et de technologie informatique MARCHI.
Membre de l'Union des architectes de Moscou
Conservateur d'Intensives-Pro «Conception algorithmique et production numérique» en MARS
Architecte de projet en chef chez Tsimailo-Lyashenko and Partners.

Je suis principalement engagé dans la conception de bâtiments et de tout ce qui peut être appelé architecture.
Directeur des mémoires de maîtrise à l'Institut d'architecture de Moscou.

Tout ce qui est au-dessus, ce sont les formalités.

En effet, je travaille au sein du bureau d'architecture au sein d'une équipe d'architectes sur différents projets. Bâtiments principalement résidentiels et publics. En plus des solutions architecturales, nous sommes engagés dans la modélisation d'information des bâtiments. Dans le cadre du travail avec les étudiants, nous nous engageons le plus souvent dans des projets de recherche liés à l'utilisation d'outils numériques à la fois dans le processus de conception et dans les concepts eux-mêmes.

Pourquoi es-tu devenu architecte?

Je suis entré dans l'architecture sur les conseils de parents, mais ce n'est que dans la troisième année que j'ai réalisé quel type d'architecte je voulais devenir, après être entré dans le groupe au prof allemand. Michael Eichner.
De plus, ayant été invité à Munich, Barcelone, Rotterdam, Delft, Londres, notamment dans les écoles d'architecture situées là-bas, j'ai été très impressionné par les idées et la vision du monde des écoles locales.

Pourquoi avez-vous décidé de faire de l'informatique en architecture? Qu'est-ce qui vous attire là-dedans?

Très simple.
Je m'intéresse aux causes profondes de certains processus et pourquoi ils sont ainsi organisés. Par conséquent, à un moment où tout le monde était intéressé par le résultat obtenu dans 3Ds max, par exemple (visualisation spectaculaire), il semblait qu'il était beaucoup plus important de comprendre pourquoi et comment une forme tridimensionnelle particulière était modélisée par un ordinateur, pourquoi elle était numérisée de cette manière. À ce moment, Rhinoceros 3D a commencé à montrer un intérêt croissant, où l'alphabétisation de la construction de formes géométriques est inextricablement liée à une compréhension de la logique du programme lui-même.

À propos de HELL en architecture

Nous avons découvert pourquoi la programmation pour les urbanistes. Et pourquoi est-ce pour les architectes?

Il est préférable de répondre à cette question avec des exemples.
En général, sans connaissance et compréhension des principes de programmation, il n'est pas si facile pour les architectes de comprendre les capacités de la technologie informatique, la mise en forme, par exemple, et la façon dont un ordinateur modélise un environnement tridimensionnel, traite les informations.

Quelques exemples d'application:
http://www.zha-code-education.org/
http://drl.aaschool.ac.uk/portfolio/osteobotics-3/

En général, dans le processus de conception, les architectes sont confrontés à toutes sortes de données et d'informations dont ils ont besoin. L'architecture en tant que profession nécessite de travailler avec des paramètres quantitatifs et qualitatifs, car il y a tellement d'échelles et de niveaux auxquels la programmation a et peut avoir lieu.

Le plus clairement sur la programmation en architecture peut très probablement dire
Michael Hansmeyer
ou Mark Burri .

À l'heure actuelle, il existe de plus en plus de directions dans l'activité architecturale dans lesquelles la programmation a lieu.
L'architecture fonctionne avec des modèles, des éléments et des blocs, donc lors de la conception, l'interaction entre les «modèles» ou modèles se prête très bien aux tâches de programmation, l'essentiel est de savoir formaliser les tâches.

Quel domaine de recherche vous intéresse le plus à l'intersection de la programmation et de l'architecture? Parlez-nous de projets intéressants dans votre région.

Analyse des données environnementales et adaptation des éléments architecturaux aux besoins individuels si en général.

Parmi les domaines d'intérêt, nous pouvons distinguer ceux qui sont impliqués dans certaines des entreprises européennes.

L' entreprise non sensée est engagée dans une direction intéressante. Ils explorent les possibilités d'intégrer la technologie numérique dans l'architecture afin de relier cela en quelque sorte aux sentiments humains.

Ou un projet pour Londres , qui propose de la rendre plus piétonne. L'ensemble de la partie analytique a permis d'identifier le «schéma» final des zones piétonnes de la ville et de trouver des espaces disgracieux pour les améliorer.

Avez-vous des idées concernant l'application des technologies informatiques à l'architecture, qui ne sont pas encore parvenues aux mains?

Si en général: modélisation des particules et formation d'espace en tenant compte des flux d'énergie et des états émotionnels. Une combinaison complexe de connaissances sur la modélisation de la dynamique des fluides (particules), l'analyse de l'environnement et l'utilisation efficace et confortable de l'espace pour chaque personne.

Mais en particulier, maintenant le sujet abordé dans ma thèse s'intéresse davantage, à savoir la rénovation des quartiers résidentiels de faible hauteur et leur transition vers un environnement «régénéré» intelligent. En pratique, c'est l'utilisation efficace des éléments architecturaux dans une ville intelligente, la connexion de l'Iot (Internet des objets, Industrie 4.0 avec les capacités des bâtiments résidentiels existants, l'auto-organisation de la société, la complicité des habitants dans l'architecture de la rénovation de leurs maisons)

Les programmeurs ordinaires peuvent-ils vous aider dans vos recherches?

Ils peuvent, si les architectes se rendent compte que les programmeurs eux-mêmes le peuvent. Jusqu'à présent, cet accord est très limité, du moins en Fédération de Russie.
Plus précisément, il est nécessaire de différencier les tâches de l'architecte.

Certains - conceptuels et analytiques - aident à prendre des décisions lorsque la collecte et l'analyse des données sont nécessaires, c'est-à-dire examen des informations initiales sur le site ou la zone de conception. Il existe de nombreuses sous-tâches pour l'analyse, selon l'échelle, l'urbanisme est un niveau ou tout à fait élémentaire, le niveau d'une poignée de porte.

Les autres calculs conceptuels et techniques sont les calculs préliminaires, les conclusions permettant de prendre une décision, les calculs constructifs, les calculs climatiques et autres, les flux humains, les indicateurs économiques, etc.

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En général, c'était incroyablement intéressant, nous ne comprenions pas complètement la direction que nous voulions, et spontanément avec Olya a décidé de participer au dernier moment et a accroché Kirill avec lui) Et en général, c'était cool, si la programmation était effrayante, maintenant je veux la comprendre et commencer à utiliser, il y a une compréhension de ce que vous pouvez faire en général et comment agir dans les étapes initiales. Il est important que les architectes comprennent comment fonctionnent les informations et ce qui se cache derrière des nombres infinis. Grâce à ce cours, nous avons commencé à comprendre comment fonctionne python, où télécharger les données et généralement comment les connecter avec des programmes de type herbe et quelles choses utiles peuvent être faites), cela a été difficile pour moi parce que je ne connais pas bien l'anglais, c'était très intéressant de parler avec des pyrogrammeurs, je pense vous devez commencer à communiquer dès le début de l'école)

Olya

Tout d'abord, nous avons obtenu des parties de la théorie sur la syntaxe, les concepts clés, les opérations en Python. Nous avons appris davantage sur la façon dont Internet est construit, sur la relation entre les fournisseurs et les utilisateurs, comment l'interaction se produit, par exemple, le transfert de packages, de clés.

Nous avons utilisé le service Face API de Microsoft pour créer des filtres pour les photos. Nous avons appris à obtenir des données sur les utilisateurs du réseau social vk.com et essayé d'analyser ces informations sur un échantillon d'étudiants de la marche, en les visualisant de différentes manières: sous forme de diagrammes circulaires, en colonnes, à bulles.

Nous avons fait la connaissance d'un grand nombre de jeunes motivés, ce qui a incité à se développer plus rapidement dans le domaine de la programmation.

Les projets

Nous avons également réalisé plusieurs projets liés à des thèmes architecturaux ou destinés aux besoins de MARCHI. Voici des descriptions de certains d'entre eux.

Modification et génération de façades.

Imaginez que vous êtes un architecte, et un client vient à vous qui ne sait pas du tout quelles maisons il aime et ce qu'il veut exactement du projet. Vous, en toute conscience, créez votre propre version du design, mais après réflexion, il vous envoie tout refaire. Et maintenant, après 100 itérations, le projet avec peine de moitié est accepté. Imaginez à quel point ce serait formidable s'il était possible de comprendre immédiatement ce que le client aime ou n'aime pas, et en même temps de ne pas se fier à ses explications (qui souvent ne coïncident pas avec ses vrais goûts).

Nous avons développé des choses qui peuvent générer des conceptions de façade basées sur des styles que le client aime et changer les conceptions existantes dans leur direction.

Pour ce faire, nous avons formé VAE sur les photos des façades, formé un classificateur qui prédirait le style de la façade, puis en utilisant la descente de gradient, nous avons changé le vecteur État caché avec la fonction objective sous forme d'entropie croisée selon la distribution cible des styles et la distribution réelle.

Cependant, les données avec des photos des façades se sont avérées trop diverses et petites pour former normalement la VAE sur elles, j'ai donc dû reformuler un peu la tâche.

Nous avons généré de nouvelles lettres (ala un mélange de B c H) et changé une lettre pour les autres (par exemple, faire F à partir de E). Oui, cette tâche semble loin de l'objectif, mais ici nous avions de bonnes données (pas MNIST), et les spécificités de la tâche elle-même ne sont pas différentes. En conséquence, après avoir assemblé un bon ensemble de données avec des photographies des façades, il sera possible de définir le même modèle sur la première tâche.
La mise en œuvre de la preuve de concept peut être vue ici .

Nous planifions maintenant plusieurs autres projets urbains. Alors restez à l'écoute!

Génération de vignettes

L'architecture est une profession créative.

Les architectes génèrent constamment de nouvelles idées pour la conception de façades, d'intérieurs et d'autres excès bourgeois. Un flux de fantaisie est bon, mais il a un effet secondaire désagréable - un grand nombre de projets de dessins inachevés, qui doivent ensuite être amenés sous une forme divine pendant une longue et douloureuse période. Nous avons décidé de venir à la rescousse.

Nous avons formé un neurone qui prend un projet de dessin et y dessine des détails sous forme de murs, de portes et d'autres détails intérieurs. Cela vous permet d'accélérer les premières étapes de la conception.

Architecture de réseau: CycleGAN. Nous avons créé un échantillon d'apprentissage en supprimant les pièces cibles des dessins finis.

Vous pouvez voir le projet ici .

ScheduleBot

Tous les étudiants et enseignants universitaires connaissent le problème éternel des horaires de cours. Un jour, vous devez parcourir des conférences difficiles, puis traverser tout le campus pour une conférence pour une pause de dix minutes - l'obscurité. Nous avons décidé de débarrasser (ou du moins de commencer la délivrance) l'équipe MARCHI de ces problèmes.

Pour ce faire, nous avons créé un chatbot qui peut envoyer aux étudiants un horaire pour une journée spécifique et permet aux enseignants de réserver des salles de classe pour des consultations ou des conférences. La principale caractéristique du bot est que la communication avec lui a lieu dans un langage naturel!

Le principe du bot peut être lu ici , et voir l'implémentation ici .

Au revoir

Nous espérons que vous avez appris quelque chose de nouveau à partir de cet article et peut-être même voulu donner un coup de main à ces vos villes, villages et maisons.

À notre tour, nous découvrirons de nouveaux domaines dans lesquels les analystes et les scientifiques des données sont nécessaires, rivalisons les projets à genoux et vous en parlerons.