Naar een robotische architectuur dat bemiddelt over plaats: het prototypen van betekenisvolle mens-gebouw interacties via zelfsturende ruimtelijke adaptatie

Het vakgebied van adapterende architectuur verkend hoe de architecturale ruimte dynamisch aangepast kan worden om aan de veranderlijke noden van de aanwezigen tegemoet te komen. Onderzoek uit de voorbije vijf decennia stelde dat zulke dynamische adaptaties het potentieel hebben om 'poëtische' ervaringen op te wekken die even overtuigend zijn als hun 'statisch' alternatief. Ondanks onduidelijkheid over hoe zulke ervaringen op een betekenisvolle manier kunnen plaatsvinden biedt de Omgevingspsychologie een aantal theorieën die toegepast kunnen worden. Deze theorieën stellen dat betekenisvolle menselijke ervaringen van plaatsen afhankelijk zijn van zowel de ruimtelijke kwaliteiten van de fysieke omgeving, als de situationele aspecten van de context en het subjectieve perspectief van de aanwezigen. Gemotiveerd door deze inzichten richt dit onderzoek zich op de onderzoeksvraag: Hoe kan ruimtelijke adaptatie, i.e. de fysieke aanpassing van de ruimtelijke indeling via robotica, dynamisch voldoen aan de kwaliteiten van een plaats op een betekenisvolle manier?

Om deze onderzoeksvraag te beantwoorden stelt dit proefschrift dat ruimtelijke adaptaties moeten ontworpen worden vanuit een fenomenologisch perspectief waarbij de holistische ervaring van de architecturale ruimte wordt erkend en benut. Door verschillende evaluatiemethodologieën toe te passen van zowel onderzoek in Architecturaal Ontwerp als Mens-Computer Interactie zijn de bijdragen van deze thesis: 1) een reeks werkende adaptieve architectuur prototypes; 2) een reeks gecontroleerde en ‘in-the-wild’ studies in diverse werkelijke omgevingen; en 3) een verzameling ontwerpoverwegingen die toekomstig onderzoek beïnvloeden in adaptieve architectuur, robotisch meubilair, alsook Mens-Gebouw Interactie en Mens-Robot Interactie. Deze bijdragen zijn uitgedrukt in zeven peer-reviewed hoofdstukken, geclusterd in drie onderdelen:

Deel 1. Verkenning bestaat uit twee hoofdstukken die dieper ingingen op de ontwerpparameters van ruimtelijke adaptatie, en methodologische inzichten bieden voor de daaropvolgende hoofdstukken. Hoofdstuk 2 onderzocht hoe leken zonder professionele ontwerpervaring met een ‘statische’ scheidingswand interieur indelingen maakten op twee locaties. Dit deden zij via tekeningen, augemented en virtual reality, en fysiek. Dit hoofdstuk bracht een reeks ruimtelijke, situationele en subjectieve kwaliteiten aan het licht die participanten gebruikten als motivatie voor hun keuzes in de schikking van de ‘statische’ scheidingswand. Hoofdstuk 3 vergeleek hoe participanten twee preliminaire ontwerpen van ruimtelijke adaptaties ervaarden: een set van scheidingswanden in een museumzaal in virtual reality, versus een mobiele, robotische en vouwbare scheidingswand die op Wizard-of-Oz-wijze gecontroleerd werd in een universiteitslabo om de indruk te geven van autonomie. Dit hoofdstuk stelde een verzameling van unieke ruimtelijke kwaliteiten vast die ontstonden uit de dynamische beweging van deze prototypen van ruimtelijke adaptaties.

Deel 2. Experimenten in de volgende drie hoofdstukken omvatten het inzetten van prototypes voor ruimtelijke adaptatie in werkelijke omgevingen tijdens semi-gecontroleerde studies. Deze studies bieden inzicht in hoe mensen ruimtelijke adaptaties ervaren op korte termijn. Hoofdstuk 4 evalueerde de semi-immersieve, cross-reality simulatie van een autonome, mobiele scheidingswand die de thuisomgeving van deelnemers aanpaste tijdens de COVID-19 quarantaine. Het leverde preliminaire inzichten op over hoe en wanneer ruimtelijke adaptaties moeten gebeuren afhankelijk van ruimtelijke en subjectieve kwaliteiten. Het leverde ook het eerste bewijs dat participanten onconventionele ruimtelijk adaptaties verkozen boven identieke ‘statische’ indelingen. Hoofdstuk 5 verschafte een tussentijdse reflectie op de voorgaande hoofdstukken en debatteerde de onderzoeksuitdagingen van ruimtelijke adaptatie vanuit de contrasterende standpunten van experten en gewone gebruikers. Hoofdstuk 6 bepaalde de impact van een op Wizard-of-Oz-wijze gestuurde mobiele en robotische scheidingswand die verschillende plaatsen creëerde in de breakout-ruimte van een gedeeld kantoorgebouw. Dit hoofstuk stelde een voorlopig plaatsgevoel-framework voor met aanbevelingen om te bepalen hoe en wanneer ruimtelijke adaptatie moet gebeuren, proactief of reactief, om een aanwezige te ondersteunen.

Deel 3. Implementatie omvat twee hoofdstukken die beschreven hoe onderzoek op langere termijn en 'in-the-wild' de bevindingen van voorgaande studie bestendigen en de ecologische validiteit van het onderzoek verzekeren. Hoofdstuk 7 optimaliseerde de interactie van voorbijgangers met een ritme producerende, robotische gevel. De gevel leerde voorbijgangers hoe ze ermee kunnen interageren via proactieve ritmische 'feedforward' die hen in staat stelde om vervolgens te improviseren met reactieve 'feedback' ritmes. Dit hoofdstuk demonstreerde dat diverse handelingen van voorbijgangers herkend kunnen worden om vervolgens hun ervaring te begrijpen en te verrijken. Dit inzicht kan potentieel ook toegepast worden op ruimtelijke adaptaties. Hoofdstuk 8 evalueerde het gebruik van een mobiele en robotische scheidingswand die autonoom bewoog tussen verschillende ruimtelijke adaptaties. Deze adaptaties werden geselecteerd door de participanten om met diverse stressfactoren om te gaan in hun gedeeld kantoor, rekening houdende met de potentiële sociaal-ruimtelijke gevolgen ten opzichte van hun collega’s. Het hoofdstuk identificeerde vier verschillende adaptatiestrategieën die participanten gebruikten om te bepalen of een ruimtelijk adaptatie nodig is voorafgaand of tijdens een ruimtelijke stressfactor; en of het de architecturale zone van de participant die de stressfactor ondervind moet aanpassen, of die van de stressfactor zelf. Door het besluitvormingsproces van deze adaptatiestrategieën te relateren aan het plaatsgevoel-framework verduidelijkte dit hoofdstuk hoe en wanneer ruimtelijke adaptatie hoort te gebeuren in een gedeelde ruimte.

Met een synthese van de inzichten uit de voorgaande hoofdstukken biedt deze thesis een eerste antwoord op de onderzoeksvraag, kennis over wanneer en hoe ruimtelijke adaptatie moet gebeuren en welke impact dit heeft op de aanwezigen. Gegrond in deze inzichten biedt deze thesis negen ontwerpoverwegingen voor de toekomst van zelfsturende adaptieve architectuur. Samengevat houden deze ontwerpoverwegingen in: overweeg hoe een aanwezige zijn motivatie en vermogen inschat om te beslissen wanneer een ruimtelijke adaptatie moet gebeuren, rekeninghoudend met de mogelijkheid dat de aanwezige ook een subjectieve, situationele en synergetische adaptatie kan uitvoeren om om te gaan met een stressfactor; overweeg hoe verschillende tijdruimte adaptatiestrategieën het gevolg kunnen zijn van de architecturale zone en de timing van ruimtelijke adaptaties in verhouding tot de aanwezige en de stressfactor, met onderscheidbare invloed op onderling afhankelijke aspecten van het plaatsgevoel; en overweeg de kenmerken van het prototype voor ruimtelijke adaptatie, die elke dimensie van het plaatsgevoel verschillend beïnvloedden in een hiërarchie die uiteindelijk de specifieke mogelijkheden die de aanwezigen ervaren bepalen.

De thesis bespreekt het potentieel om de unieke 'affordances' van adaptieve architectuur te benutten als een dimensie in het creatief ontwerpen en zo een echte tweerichtingsinteractie te faciliteren tussen de architecturale ruimte en de aanwezigen. Onderzoek in Evidence-Base-Ontwerp toonde aan dat de gebouwde omgeving de gezondheid en het welbevinden van mensen beïnvloed en op lange termijn levenskwaliteit kan verbeteren. Zo beoogd ook dit proefschrift het onderzoek over Mens-Gebouw en Mens-Robot Interactie te inspireren om - ten voordele van de mensen in deze ruimtes - innovatieve ingrepen te onderbouwen met de bestaande architecturale kennis.