Come Zaha Hadid Architects crea il futuro con i toolkit di nuova generazione su OpenUSD

Attualmente, in ZHA, oltre 20 architetti utilizzano estensioni sviluppate con Omniverse e prevedono di espandersi a 50 utenti. "Omniverse si adatta bene con il nostro paradigma basato su mesh, ad alta fedeltà e prestazioni elevate" afferma Shajay. "Siamo convinti che USD e Omniverse stiano definendo uno standard, come un GitHub per lo sviluppo del progetto architettonico".

Il tempo risparmiato nella preparazione dei dati per le revisioni è notevole, in quanto consente al team più tempo per iterare. Iterano volutamente il più possibile, adottando un approccio di modifica e osservazione per assicurarsi che il buon design non sia lasciato al caso. Spesso il team crea centinaia di opzioni di progettazione differenti, cercando di rispettare scadenze strette per consegnare i progetti rapidamente.

La preparazione dei file 3D per il rendering è stata anche dispendiosa in termini di tempo, perché il team invia i propri progetti a società di rendering terze. Vishu Bhooshan, Responsabile progettazione del Computation and Design Research Group di Zaha Hadid Architects, aggiunge: "Abbiamo davvero bisogno che le cose siano super performanti e ora, grazia a Omniverse, non dobbiamo più aspettare 11 ore per importare i file, possiamo inviarli ai nostri partner all'istante".

Afferma inoltre che uno dei vantaggi che USD consentirà presto è che i team potranno iniziare a prepararsi per il rendering senza dover aspettare che tutti i dati 3D vengano aggregati.

"Una volta che abbiamo un repository unificato e tutti sono addestrati su questo flusso di lavoro, inizieremo a preparare i file di rendering in parallelo per i team di progettazione che stanno ripetendo sui progetti. Questa operazione ha un enorme potenziale per non interrompere i flussi di lavoro paralleli", sostiene Vishu. "E quando costruiremo il repository di asset, cercheremo di integrare questo con l'apprendimento automatico 3D e l'IA di cui NVIDIA è all'avanguardia, come i modelli da testo a 3D".

Zaha Hadid Architects Computation and Design Group (ZHA CODE) è un gruppo di ricerca che sfrutta software e tecnologie parametriche all'avanguardia per la progettazione di architetture esteticamente sbalorditive e ad alte prestazioni con l'uso di grafica computerizzata, progettazione digitale e costruzione robotizzata.

Il team sfrutta la potenza del calcolo per aumentare l'intuizione umana, consentendo di migliorare la velocità di progettazione, l'assimilazione dei dati e la scoperta di nuove possibilità. Il loro framework di calcolo su misura, lo Spatial Technology Stack (STS), consente la sintesi di una geometria ottimizzata e la creazione di esperienze spaziali immersive.

ZHA CODE ha iniziato a svilupparsi su Omniverse. Il team ha iniziato a realizzare le proprie estensioni personalizzate per collegare gli strumenti esistenti.

Per 10 mesi, hanno realizzato oltre 10 estensioni finalizzate alla costruzione della loro pipeline di produzione. Shajay spiega il loro approccio allo sviluppo di questi nuovi strumenti come un modo per trasformare e ottimizzare i processi, risolvendo i problemi per la loro industria, al posto dei workaround temporanei e degli hack non scalabili fatti precedentemente.

Ad esempio, ZHA CODE ha sperimentato continuamente il taglio robotizzato a caldo, un metodo che consente la produzione di forme complesse e doppiamente curve in calcestruzzo. Il processo, che prevede l'impiego di bracci robotici dotati di taglierine a caldo e grandi blocchi di schiuma, consente di produrre segmenti di stampo in una frazione di tempo. Per migliorare l'addestramento del robot, ZHA ha costruito un'estensione plugin che simulerebbe il tagliatore robotico.

Il team ha progettato un digital twin del robot per addestrarlo, visualizzarlo e insegnargli cosa fare ed è stato in grado di realizzare tutto ciò virtualmente senza dover interagire con il robot fisicamente. Generando una simulazione basata sull'IA all'interno di Omniverse, i progettisti possono meglio visualizzare in che modo il robot taglierà i blocchi 3D e quali forme e figure assumeranno i blocchi 3D.

Il modello per la scultura della forma è addestrato e ottimizzato in un ambiente virtuale, successivamente il modello viene collegato a un robot fisico che esegue la scultura per la quale è stato addestrato. Ciò consente di utilizzare tecniche di fabbricazione rivoluzionarie per spingere ulteriormente il loro ben noto stile di design. Il team ha apprezzato così tanto l'estensione, che hanno deciso di aprirla ad altri utenti in open source tramite GitHub.

Un altro esempio è un recente progetto di stadio in Cina a cui ha lavorato ZHA. Lo stadio prevedeva migliaia di pannelli sul tetto come parte della sua progettazione e il team ha dovuto convertire i pannelli da non planari a planari. Ha creato quindi uno strumento di visualizzazione personalizzato per identificare i pannelli non planari e ha utilizzato un software proprietario per passare a quelli planari, cosa che non sarebbe stata possibile fare manualmente.

Il team ZHA ha inoltre creato un'estensione di visualizzazione dei dati che gli consente di visualizzare ulteriori dettagli e informazioni relative alla geometria all'interno dei progetti. La geometria cambia spesso durante le fasi di un progetto, quindi catturando la visualizzazione dei dati personalizzata, il team ZHA può ottenere una visione più approfondita della geometria dei progetti e iterare od ottimizzare in base all'analisi generata in Omniverse.

"Poiché Omniverse supporta Python, è stato molto facile scrivere alcune di queste estensioni, in quanto la maggior parte delle funzionalità principali di ciò che vogliamo fare con la nostra geometria, è già presente nel nostro framework esistente", ha affermato Vishu. "Dal punto di vista tecnico, abbiamo dovuto imparare come utilizzare l'API per i file USD. Ma avevamo già esperienza nell'uso di USD con C++, quindi è stato più facile effettuare il passaggio".

Zaha Hadid Architects continuerà a sviluppare nuovi strumenti di automazione e gestione degli asset e, con un numero crescente di istituzioni accademiche che abbracciano nuove tecnologie e standard come USD, la società prevede che la prossima ondata di studenti sarà formata in tecnologie all'avanguardia in grado di risolvere alcune delle principali problematiche industriali.