Autómatas Celulares aplicados a la Arquitectura (1)

Este artículo comenta brevemente sobre las relaciones entre algunas ciencias y la arquitectura. En este caso, se trata de la Matemática, y el objeto de estudio son los llamados Autómatas Celulares (AACC). Las ganas me surgieron al encontrar en la Internet algunos ensayos donde se habla de sus aplicaciones, entre las que se mencionan algunos ejemplos que tocan el mundo de la Arquitectura y el Urbanismo.

La verdad es que hubiera querido poder profundizar más en este tema, pero por ahora tendrá que ser una revisión somera, que sirva de guía a quienes con tiempo e interés, se aboquen a estudiarlos.

Explicar lo que son los autómatas celulares es algo difícil en un principio. Si te interesa, puedes comenzar por revisar la definición de la Wikipedia. Aquí no profundizaremos en sus autores, ni en su base matemática. Simplemente comentaremos que se trata de un modelo del mundo de las matemáticas y la informática, y que se ha desarrollado gracias al trabajo de computo de los ordenadores.

Para que lo comprendas, simplemente imagina un área con una cuadrícula. Ahora, imagina que cada casillero de la cuadrícula es ocupado por una entidad que llamaremos célula (algo parecido a un tablero de damas o al juego del Go). Las células (o celdas de la grilla) pueden tener dos estados: vivas o muertas (o “encendidas” y “apagadas”, aunque pueden ser más). El principio que rige a los AACC es establecer algunas pocas y básicas leyes de interacción entre células. El resultado son sistemas dinámicos donde las células se desenvuelven, se asocian, organizan y evolucionan, alcanzando patrones de comportamiento con un gran nivel de complejidad .
Entre los AACC más famosos está el conocido “Juego de la vida” (Life) de John Conway. En la Internet podrás encontrar varios programas (como éste) con diferentes versiones de este modelo.

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Representación de un planeador (Glider). Fuente: Isaac Z. Schlueter. Este autómata celular ha sido adoptado como emblema Hacker.

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Glider avanzando. Animación del “juego de la vida” de Conway.
Fuente: Wikimedia Commons, by Quuxplusone y Feuermurmel. Licencia de dominio público

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Pistola de planeadores de Gosper (Gosper Glider Gun). Fuente: Wikipedia Commons. By Kieff Licencia: GNU Free Documentation License.

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Modelo formado por “osciladores” que funcionan como rebotadores de “gliders”, manteniendo cerrado el circuito.
Fuente:Artículo de Diego Escarlón.

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Animación del juego de la vida. Fuente: Wikimedia Commons. By George. CC=by+sa 3.0

El comportamiento de los Autómatas Celulares ha fascinado a los investigadores, ya que en algunos casos, sus patrones de comportamiento se asemejan a algunos fenómenos de la realidad o de la naturaleza. Esto les ha llevado a intentar utilizar autómatas celulares para modelar numerosos sistemas físicos: como flujos de tráfico vehicular o peatonal, modelado de fluidos, modelado de la evolución de células o virus, evolución de colonias de hongos, etc.

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“Maze” by JokeySmurf. Fuente: Wikipedia. Licencia dominio público.
Autómata celular de la familia de los “similares a Life“.

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Modelo de Nagel y Schreckenberg (Na-Sch). By Akribix. Licencia de dominio público.
Modelo de flujo de tránsito vehicular con un autómata celular probabilístico.


Road traffic simulation using Cellular Automata. Video por tanfiures36

La representación que hemos visto hasta ahora en los ejemplos, son de AACC bidimensionales y “en blanco y negro”. Pero los parámetros pueden ir incrementándose. Por ejemplo, en los siguientes links puedes jugar on-line con un AACC que incluye colores:
http://grant.robinson.name/projects/cellularAutomata/heatMap.htm
http://grant.robinson.name/projects/cellularAutomata/blueCells.htm

La representación de AACC con patrones de colores a despertado el deseo de algunos artistas por utilizar su capacidad de modelado para elaborar cuadros y pinturas.
Pero volviendo al tema de sus diferentes aplicaciones, además de los ámbitos ya mencionados, también se cuenta como campo de aplicación la arquitectura y el urbanismo, con modelos que van desde la micro a la macro escala. Por ejemplo, de la misma forma que se han modelado flujos de vehículos, se ha intentado modelar el transito de personas en determinados espacios o recintos, como ensayos de evacuación de salas o vías de escape. Y al otro lado del espectro aparecen intentos por representar modelos de áreas urbanas en crecimiento, en los cuales se intenta evaluar su evolución en factores como valor de suelo, contaminación, servicios, etc. (en este link puedes ver un ensayo en PDF sobre estructuras urbanas generadas computacionalmente; y acá un set de publicaciones sobre el tema que pueden ser consultados, de Antonio Aguilera Ontiveros, entre los que se mencionan el Modelo de White). Otro ejemplo, es el que se ha investigado en este blog con información del curso de urbanismo avanzado de la Universidad de Chile, a cargo de los docentes Alberto Gurovich y Javier Ruiz-Tagle., donde se habla de un sistema de modelado que combina AACC, Sistemas Multi Agente (SMA) y el programa de juego de estrategia SimCity (ver powerpoint).

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Otro programa de modelamiento de fenómenos urbanos: Software CamDeus (Cellular Automata Models to Design Environmental and Urban Systems). Fuente: www.spatial-modelling.info

Hasta aquí esta primera parte de este artículo.
En la segunda y última parte daremos un vistazo a la aplicación de estos sistemas de modelado dinámico al proceso proyectual arquitectónico.
Ir a la segunda parte de Autómatas Celulares aplicados a la Arquitectura.