2) Design, computação e fabricação digital: sistemas interativos de uso urbano
Dentro da área de concentração Projetos e Tecnologia em Arquitetura e Urbanismo, este projeto busca dar continuidade aos importantes avanços obtidos no Projeto de Pesquisa "Integrando a fabricação digital com processos de projeto centrados-na-ação" que vem sendo realizado no Grupo de Estudos Experimentais de Software e Hardware do Grupo de Pesquisas Conexão VIX. Com o importante auxílio de verbas de pesquisa o grupo desenvolve projetos experimentais nas áreas de robótica, design de interfaces e sistemas interativos voltados para a melhoria da qualidade de vida das populações e do meio ambiente natural e social do Espírito Santo. Os projetos de pesquisa que vêm sendo desenvolvidos desde 2012 têm investindo recursos na montagem de um laboratório de desenvolvimento de protótipos utilizando processos de projeto e programação de alta tecnologia mas a baixo custo. Os resultados são significativos e incluem a criação de 03 protótipos experimentais sendo eles o Girassol (seguidor solar), um aplicativo de celular para intervenções urbanas (Urbanize) e um protótipo de abrigo emergencial para situações de catástrofe naturais ou artificiais. Este último, elaborado a partir das grandes demandas surgidas pelo rompimento da barragem de Fundão em Mariana/MG e seus impactos profundos no Estado do Espírito Santo. O Grupo vem se consolidando como um laboratório prático de desenvolvimento de projetos de inovação e pesquisa tecnológica aos moldes dos FabLabs e espaços makers. Este projeto de pesquisa propõe dar continuidade a este novo modelo de aprendizado e desenvolvimento de projetos de caráter ascendente, democrático, participativo, articulado com a crescente cultura maker, com processos de fabricação digital, hacklabs e fablabs, e que hoje vêm configurando uma nova alternativa para o exercício profissional e a formação da cidadania por parte de seus integrantes e da comunidade. Esta alternativa permite a produção de espaços, objetos e sistemas de modo compartilhado, opensource e colaborativo, além da produção de protótipos de alta qualidade e performance em ambientes relativamente compactos de pesquisa e investigação tecnológica. Opera a partir do aprendizado lateral, de processos do-it-yourself e do-it-with-others, da disponibilidade de informações em sites como instructables, thingiverse, makerzine, e desta nova forma de produção de conhecimentos e equipamentos governada pela inteligência coletiva. O projeto de pesquisa que propomos agora visa dar continuidade ao desenvolvimento dos protótipos iniciados na fase anterior (Girassol, Urbanize e Abrigo), integrando a eles novos processos de fabricação digital como a produção de peças cortadas a laser. Este importante recurso poderá oferecer um enorme ganho de qualidade, agilidade e complexidade aos protótipos existentes e permitir o desenvolvimentos de muitos outros novos. Os processos de fabricação digital por corte a laser virá complementar os atuais processos de impressão 3D e nos darão mais autonomia, mais economia, acesso a métodos opendesign, abrindo as portas para a integração do laboratório a uma rede mundial de fabricantes digitais, a Rede FabLab. Poderemos assim configurar um importante núcleo de desenvolvimento local de alta tecnologia a baixo custo inédito ainda no Estado de Espírito Santo
PERSPECTIVAS ATUAIS
O desenvolvimento tecnológico contemporâneo está intimamente articulado com a cultura maker e com as práticas experimentais de inovação tecnológica. Principalmente nas áreas de arquitetura, design, engenharia, artes, e em diversas outras áreas dedicadas ao pensamento projetual, a articulação distribuída, compartilhada e democrática do conhecimento maker vem se tornando uma nova fronteira do conhecimento e da inovação a ser explorada. Estamos acompanhando um movimento de democratização da inovação (HIPPEL, 2005). Processos de inovação ascendente implicam em se criar uma aproximação em diversos níveis: entre o projetista e seus produtos finais, entre o projeto e o contexto, e principalmente entre os usuários e os produtos em desenvolvimento. Trata-se do que Hippel denomina de inovação centrada no usuário. A real funcionalidade e operatividade destes processos demandam um ambiente laboratorial e experimental com recursos de software, hardware e conhecimento integrados. Esta demanda espacial é exatamente o ponto de inflexão na inovação capixaba, há uma ausência de laboratórios experimentais que de fato permitem que as idéias saiam do papel e se territorializem em protótipos reais. Exemplo referencial neste aspecto são os FabLabs, uma organização de trabalho que orienta a produção que propomos neste projeto de pesquisa. FabLabs são núcleos de produção experimental que reúnem em um único espaço todo tipo de equipamento necessário para o desenvolvimento de protótipos nas áreas de arquitetura, design, computação, robótica e artes visuais interativas. Os FabLabs têm se tornado núcleos convergentes de pesquisa governados pela prática experimental. De acordo com EYCHENNE & NEVES (2013, p. 63), o FabLabs constituem plataformas de inovação ascendente e aberta no formato de laboratórios locais articulados globalmente. O Grupo de Estudos Experimentais Conexão VIX da UFES já possui uma significativa trajetória "mão-na-massa" e vêm contribuindo decisivamente para a inovação capixaba. No entanto, faltam recursos para a compra de insumos básicos para a robótica como filamentos de impressão em ABS e PLA, alguns deles importados como filamentos de resina de madeira biodegradável, poliéster, nylon, elementos básicos para o processo de impressão 3D. No nosso laboratório, todos os pesquisadores e estudantes têm contato direto com o processo experimental, e são condicionados a resolver suas próprias demandas construtivas que, envolvem, entre outras coisas, soldas, modelagens de peças, impressões 3D, acabamentos, pintura e pós- produção. Seguimos a trajetória bem sucedida dos FabLabs mesmo dentro das limitações de recursos que nos acomete nestes últimos anos. Um dos principais idealizadores dos FabLabs, o pesquisador norte-americano Neil Gershenfeld destaca entre as qualidades mais significativas dos FabLabs a produção de objetos tangíveis sob demanda (GERSHENFELD, 2012). As bases para o processo de prototipagem rápida é formada pela união entre a manufatura aditiva (impressões 3D) e a manufatura subtrativa (cortes a laser e fresas). O conceito de pensar globalmente e fabricar localmente é apontada pelo autor como o aspecto mais significativo dos processos digitais. Afirma que o envio de informações ao redor do mundo para que sejam produzidas localmente tem implicações revolucionárias para a indústria. As vantagens oferecidas pelos processos de fabricação digital não está relacionada com a clonagem de informações ou a quebra de patentes. GERSHENFELD explica que a revolução se encontra justamente no fato de que as pessoas podem agora criar, inventar e principalmente produzir aquilo que não se encontra disponível no mercado. Trata-se portanto de um processo de estímulo à criação, à invenção e ao desenvolvimento local de tecnologia. Em outras palavras, é um incentivo ao inventor mas não apenas ao criador, mas àquele tipo de pessoa que tem a sensibilidade de apropriar-se de informações, materiais e técnicas existentes, e então reconfigurá-las para elaborar um sistema melhor, mais barato e com recursos locais. A construção e manutenção de espaços experimentais de concepção, produção e construção de projetos de inovação demanda um alto custo operacional em função do tipo de máquinas, equipamentos e os materiais utilizados para sua fabricação como, por exemplo, os diversos tipos de filamentos, colas especiais, equipamentos de segurança que precisam ser repostos sempre. Para dar um exemplo, o projeto do seguidor solar em desenvolvimento encontra-se em stand-by em função da falta de matéria-prima para a impressão dos seus componentes. O seguidor-solar é um equipamento não fabricado no Espírito Santo, e precisa ser importado de outros estados. No entanto, é um equipamento essencial para economia de energia limpa e renovável. Estudos realizados por FARICELLI (2010) mostram que o uso de seguidores solares acoplados a módulos fotovoltaicos ampliam significativamente a produção de energia elétrica. Os impedimentos para a concepção de um módulo responsivo para sistemas fotovoltaicos encontram-se apenas na falta de recursos para a finalização dos protótipos e início da fase de testes. Esse sistema poderia ser implementado em diversos equipamentos urbanos, edifícios públicos e particulares, zonas carentes ou inacessíveis às redes elétricas convencionais, atendendo a uma forte demanda local não apenas de tecnologia mas também de laboratórios experimentais que capacitem as pessoas a desenvolverem seus próprios projetos a baixo custo. Em função desta natureza aberta dos laboratórios de fabricação digital há um forte comprometimento de seus projetos com demandas de nível local, articuladas com projetos derivados dos interesses das comunidades e, neste sentido, com grande potencial de utilização em projetos de microplanejamento. De acordo com ROSA (2011), as práticas de microplanejamento situam-se em escalas de intervenção que não são abrangidas pelos grandes projetos de requalificação urbana. Sua natureza ascendente configura práticas sociais relacionadas com apropriações coletivas de espaços subutilizados que podem ser "reprogramados" a partir de um esforço intelectual e braçal dos próprios envolvidos com sua causa. São iniciativas que envolvem novas formas de organização, novas atitudes frente ao ambiente e a vida coletiva, buscando sempre a autonomia, a autossuficiência e uma iniciativa proativa, emergente. Para que se crie uma sinergia entre todos os envolvidos num processo de projeto é fundamental criar-se um núcleo capaz de realizar estas articulações, bem como realizar testes e protótipos, capacitar novos pesquisadores, e desenvolver tecnologia a partir das restrições e demandas locais, gerar patentes, etc. Por trás de tudo isso, existe toda uma rede imaterial de informações e comunicações que permite a transferência de conhecimentos, técnicas e resultados. É fundamental para o Estado do Espírito Santo investir em projetos de inovação tecnológica ascendente como forma de inserção em um movimento crescente de troca de informações vinculadas a projetos de melhoria da qualidade de vida da população e valorização do comum. O Grupo de Estudos Experimentais já têm uma trajetória de muito conhecimento gerado: são inúmeros artigos publicados em congressos nacionais e internacionais, teses de mestrado e doutorado, workshops realizados em diferentes universidades capixabas, diversos projetos de iniciação científica e, acima de tudo, criações laboratoriais com potencial de reinventar a forma como nos relacionamos com a energia, com a cidade e com as outras pessoas. O Grupo de Estudos possui hoje um sólido campo de informações e experiência para implementar processos de inovação ascendente, mas carece de equipamentos certos e adequados para poder desenvolvê-los plenamente. Acreditamos que através da constituição de um laboratório cada vez mais próximo dos requisitos de um FabLab será possível criar, aqui no Espírito Santo, uma cultura de desenvolvimento e inovação tecnológica mais forte na áreas de arquitetura e design, além de capacitar sua formação intelectual e articular redes de troca de informação e de experiência com outros centros de referência no Brasil e no mundo.
OBJETIVOS
. Dar continuidade ao projeto de pesquisa e inovação científica e tecnológica nas áreas afins de arquitetura, urbanismo e design no âmbito do Departamento de Arquitetura e Urbanismo da UFES, ampliando os recursos hoje disponíveis no Grupo de Pesquisas em termos de bibliografia, espaço físico, mobiliário, infraestrutura de computadores, pesquisadores e bolsistas;
. Aprimorar a infraestrutura material do laboratório com equipamentos de fabricação digital, softwares e outros computadores, tendo em vista dar continuidade ao desenvolvimento dos protótipos já produzidos;
. Articular um núcleo avançado de pesquisa, projeto e fabricação, aos moldes de um FabLab, visando agenciar a troca de experiência entre pesquisadores do Espírito Santo, São Paulo e demais cidades pertencentes à Rede FabLab;
. Dar apoio a projetos de iniciação científica, trabalhos de graduação e pesquisas de mestrado do Programa de Pós-Graduação em Arte e Arquitetura da UFES;
. Dar apoio operacional para formação de nova linha de pesquisa do Programa de Pós-Graduação em Arquitetura e Artes centrada na inovação tecnológica e em processos avançados de projeto e fabricação digital;
. Fortalecer os laços da pesquisa universitária nas áreas de design e arquitetura com a comunidade local, desenvolvendo pesquisas e produzindo equipamentos, mobiliários e sistemas voltados para a melhoria da qualidade de vida da população;
. Oferecer mais autonomia para pesquisadores, estudantes e professores, no desenvolvimento de projetos pessoais, permitindo que suas propostas sejam produzidas localmente no laboratório através dos equipamentos de fabricação digital;
. Fomentar o interesse de futuros pesquisadores a investirem na formação continuada, a se envolverem com os processos digitais, linguagens computacionais, cada dia mais importantes para o profissional contemporâneo;
. Dar apoio a startups de tecnologia engajadas com a criação de equipamentos, mobiliários, plataformas colaborativas e projetos de crowdfunding voltado para o interesse social;
. Criar uma instância de aproximação do ambiente acadêmico com as comunidades externas à universidade, discutindo propostas e projetos de melhoria da qualidade de vida da população, oferecendo espaço para a realização de cursos e workshops de fabricação digital, projeto interativo, criação de sistemas e plataformas online para arrecadação de fundos;
METODOLOGIA
Etapa 1: Divergente
Ciclos de investigação e análise aplicada dos experimentos em andamento, apresentação pessoal dos novos pesquisadores, brainstorming. Cada participante expressa suas impressões pessoais sobre o tema colocado sugerindo, de forma rápida e intuitiva, um tipo de abordagem experimental. Etapa que visa dar abertura para transparecem experiências individuais internalizadas por parte de cada um, associadas a visões críticas e exemplos acerca do tema e assuntos relacionados. No centro deste processo estão as definições de possíveis técnicas, procedimentos, combinações de materiais e estruturas, novas aplicações e melhorias a serem estabelecidas; trata-se da etapa divergente do processo de reflexão-em-ação (SCHON, 1983), (JONES, 1983); O início de processo projetual, notadamente em contextos de complexidade, é marcado, segundo Dorst, pela estruturação de caminhos temáticos possíveis a partir de processos de invenção, descoberta e revelação. Segundo a autora, devem ser procurados os meios para identficar e encontrar sentido nos fenômenos subentendidos (DORST, 2010). Ao contrário de atacar diretamente os paradoxos mais evidentes da situação-problema, processos livres como, por exemplo, a improvisação, permitem especular mais experimentalmente sobre hipóteses paralelas que levam à emergência de possíveis caminhos de solução (ROCHA, 2015). Em muitos casos a etapa de definição dos diagnósticos recorre à engenharia reversa como fonte referencial. A condição divergente desta etapa tem como objetivo criar um campo ampliado de relações e devires que aumentem estrategicamente o nível de incerteza e abstração na percepção do problema, possibilitando, assim, maior isenção de preconceitos. A construção desta rede de influências potenciais deve evitar a criação ou a imposição de padrões. No entanto, é importante identificar quais são os pontos de referência fixos e quais são variáveis, ou ainda, quais valores, elementos, condições são estáveis e quais são instáveis (JONES, 1992).
Etapa 2: Transformação
Ela é caracterizada pela recon guração das informações levantadas segundo novos arranjos que permitam pôr em prática linhas de re exão e ação suficientemente coerentes, tendo como meta a incorporação progressiva de valor à situação-problema. É o instante em que o problema é dividido em subproblemas de modo que cada um deles possa ser avaliado em série ou em paralelo e em relativo isolamento. A descrição e a análise realizadas por John C. Jones acerca da etapa de transformação no processo projetual possuem uma correspondência direta com o processo de reflexão-em-ação apresentado por Donald Schön. Ao afirmar que a etapa de transformação é o momento em que “objetivos, programas e limites do problema são definidos, onde variáveis críticas são identificadas, restrições são reconhecidas, oportunidades apropriadas e julgamentos realizados” (jones, 1992, p. 67, tradução nossa), Jones descreve com muita equivalência o que Schön define como framing the problem, ou seja, a estruturação do problema. A visão de ambos os autores converge para um lugar comum, que considera esse estágio do projeto o momento em que são realizados julgamentos de valor que, indiretamente, refletem as realidades políticas, econômicas e operacionais da situação- problema em questão. Esta é também a etapa que concentra os ciclos recursivos de reflexão e ação, nos quais são intencionalmente selecionados os caminhos de desenvolvimento do projeto a partir da realização de testes, ensaios, simulações, em um processo definido por Schön, como visto anteriormente, como conversação reflexiva entre o projetista e a situação problema.
Pesquisas de caráter experimental demandam a aplicação de processos cíclicos de reflexão-em-ação. A cada etapa, muitos ciclos sucessivos são postos em rotação, tendo os protótipos como eixo fundamental. O princípio básico dos laboratórios de fabricação digital e da cultura Maker como um todo é tornar ideias tangíveis, mesmo as mais elementares, do modo mais rápido possível. Seguindo este princípio, a etapa subsequente ao brainstorming já se destina à produção de um protótipo beta, no qual são ensaiadas potencialidades e limitações do objeto idealizado. As pesquisas em Design Thinking têm se dedicado a investigar modos análogos de articulação da complexidade que permitam conceber estruturas (frames) capazes de responder dinamicamente aos paradoxos integrantes dos problemas complexos como, por exemplo, a relação entre a unicidade das partes e a coesão do todo (DORST, 2010). Há nesta etapa a valorização de instâncias intermediárias de reflexão projetual, ondeo correm ciclos de decisão e enfrentamento de ideias denominados domínios metaprocessuais (FISCHER & GIACCARDI, 2004).
Etapa 3: Convergência Esta etapa busca reduzir as incertezas e as especulações das etapas anteriores até a definição de um ponto focal específico que congregue as características fundamentais da solução mais coerente frente à situação-problema. De acordo com Jones, é o momento em que deve haver uma maior persistência e rigidez nas re exões e nos processos de formatação operativa do projeto, evitando-se a imprecisão, a exibilidade e reduzindo as incertezas (JONES, 1992). Devem ser evitados os recuos, as abstrações e elaboradas táticas centradas de detalhamento de temas já prédefinidos. O autor explica se tratar de uma fase de caráter mais racional e sistemático, na qual os objetivos, variáveis e critérios já se encon- tram estabelecidos, num momento em que o projetista tem à sua disposição todos os elementos necessários para poder aplicar uma sequência operativa de procedimentos lógicos voltados para uma solução otimizada.
Etapa 4: Compartilhamento O princípio fundamental para o desenvolvimento científico e tecnológico e o compartilhamento dos dados adquiridos: documentação e disponibilização dos resultados obtidos entre a comunidade de pesquisadores e desenvolvedores. Essa disponibilização não ocorre apenas através de circuitos acadêmicos, revistas e publicações científicas, mas também em plataformas da internet nas quais é possível colocar os códigos-fonte das programações utilizadas, arquivos tridimensionais com peças e componentes para serem impressos, cortados e fresados por terceiros. O processo de compartilhamento de informações projetuais denominado Opendesign é um exemplo significativo desta etapa. Trata-se de um tipo de comportamento herdado da cultura do código aberto e permite que um projeto seja reutilizado e aprimorado por outros pesquisadores. Faz parte desta última etapa a documentação dos objetos e protótipos desenvolvidos, utilizando-se fotografias, vídeos, arquivos tridimensionais, programações, que são trabalhadas para formarem tutoriais, manuais e kits de execução.
RESULTADOS ESPERADOS
Espera-se que com a continuidade do projeto de pesquisa iniciado em 2012, seu desenvolvimento realizado até hoje e futuro aprimoramente a partir de 2018, o Grupo de Estudos Experimentais Conexão VIX possa se consolidar como um núcleo de inovação tecnológica para projetos de arquitetura, urbanismo e design articulados com as exigências mais recentes em termos de tecnologia, sistemas interativos, modelagem paramétrica, design sustentável, focando nas demandas locais mas recorrendo a conhecimentos e experiências de caráter global. Para a comunidade acadêmica o projeto abre novas linhas de desenvolvimento tecnológico e científico, instaurando um âmbito de discussão avançada no que tange à utilização e aplicação de recursos eletrônicos de concepção e de fabricação digital. Para o Programa de Pós-graduação em Arquitetura e Artes está sendo implementada nova linha de pesquisa científica experimental dedicada às estratégias de projeto digital, produção de equipamentos e sistemas responsivos, e discussão teórica sobre redes interativas, cibernética e robótica. Para os estudantes de graduação e pós-graduação cria-se um núcleo de aprendizado mais bem equipado para a formação de profissionais vinculados a estratégias computacionais de concepção, representação e produção de projetos, com grande potencial de inserção no mercado de trabalho em função da diferenciação que este tipo de conhecimento proporciona. Espera-se resultados muito positivos no que se refere ao estreitamento de laços entre a universidade e a comunidade, um aspecto que é muito desejado pelas gestões atuais de administração acadêmica. Cada dia mais é importante que os resultados das pesquisas científicas possam se desdobrar numa melhoria imediata da qualidade de vida da população, e os projetos em andamento visam trabalhar a partir destas demandas locais. Para a cidade de Vitória e para o Estado do Espírito Santo é fundamental que se invista em núcleos de excelência tecnológica experimental articulados com outros centros nacionais e internacionais, e ocupar mais espaços nas redes integradas de informações e conhecimentos relativos à fabricação digital. Novas estratégias mais eficientes e viáveis de utilização dos recursos computacionais irão certamente agregar valor às cidades e à experiência de seus habitantes. Tendo em vista uma futura inserção na Rede Fablab, este projeto dá mais um passo no sentido de se munir de equipamentos, informações, conexões e articulações que levarão futuramente a uma nova célula desta rede, o FabLab Vitória, radicado na universidade mais importante do Estado. Destacamos aqui a importância das ciências sociais aplicadas, como é o caso da arquitetura, do urbanismo e do design, campos do conhecimento essenciais para ordenar e a complexa rede de vínculos e troca de informações que compõem nossas cidades, regiões metropolitanas e sociedades. Esperam-se ainda muitos desdobramentos positivos para as comunidades residentes em áreas de interesse social, para as quais esperamos poder oferecer soluções infraestruturais importantes e necessárias para a qualidade de vida local. No início da pesquisa, em 2012, foi possível perceber in loco uma série de demandas de infraestrutura, equipamentos e soluções de projeto em regiões urbanas frágeis. Levando em conta os bons resultados obtidos pelo desenvolvimento do projeto anterior, prevê-se um grande impacto desta pesquisa na comunidade científica nacional e internacional. A partir de 2012 foram produzidos inúmeros artigos publicados e revistas e anais de eventos nacionais e internacionais, realizados vários workshops no Brasil e no exterior, recebido prêmios de arquitetura relacionados ao design de sistemas interativos, defendidas teses de doutorado, instauradas novas linhas de pesquisas em programas de pós-graduação, dentre inúmeros outros bons resultados que comprovam a seriedade do trabalho realizado.
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