ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THỰC TẾ ẢO (VR), THỰC TẾ TĂNG CƯỜNG (AR) TRONG ĐÀO TẠO KIẾN TRÚC SƯ Ở VIỆT NAM

13/01/2022 bởi adm@adm

Application of virtual reality (VR), augmented reality (AR) technology in training architects in Vietnam

Tóm tắt: Bài viết đề cập đến vai trò của công nghệ thực tế ảo (VR) và thực tế tăng cường (AR) – Nhân tố quan trọng trong thời kỳ công nghệ kỹ thuật số (CNKTS) – trong thiết kế kiến trúc nói trung và trong đào tạo kiến trúc sư (KTS) nói riêng. Qua các nghiên cứu, phân tích, bài báo đã nêu lên cách thức khai thác, ứng dụng công nghệ VR, AR trong lĩnh vực đào tạo KTS. Bài báo cũng đề xuất một số giải pháp ứng dụng công nghệ VR, AR trong mô hình đào tạo KTS tại nước ta nhằm đáp ứng yêu cầu của thời kỳ Công nghệ kỹ thuật số.

Từ khóa: Công nghệ kỹ thuật số (Digital technology), Đào tạo kiến trúc, Mô hình hình thông tin xây dựng (BIM), Thực tế ảo (Virtual reality – VR), Thực tế tăng cường (Augmented Reality – AR)

Abstract: The article mentions the role of virtual reality (VR) and augmented reality (AR) technology – An important factor in the digital technology era – in architectural design in general and in the future. Architect training in particular. Through research and analysis, the article has outlined how to exploit and apply VR and AR technology in the field of architect training. Thereby, the article proposes a few solutions to apply virtual reality (VR), augmented reality (AR) technology in the training model of architects in our country to meet the requirements of the Technology era. digital.

Keywords: Digital technology, Architectural training, Building information modeling (BIM), Virtual reality (VR), Augmented Reality (AR)

Đặt vấn đề

Cũng giống như các lĩnh vực khác trong đời sống kinh tế xã hội hiện nay, lĩnh vực kiến trúc nói chung và đào tạo kiến trúc sư (KTS) nói riêng cũng chịu sự chi phối mạnh mẽ bởi Công nghệ kỹ thuật số (Digital technology), mà trong đó, công nghệ thực tế ảo (VR), thực tế tăng cường (AR) có tác động, hỗ trợ mạch mẽ trong thiết kế kiến trúc. Sự phát triển công nghệ này đã ảnh hưởng đến các ngành, đặc biệt là ngành kiến trúc là ngành phụ thuộc đáng kể vào giao tiếp bằng hình ảnh.

Hiện nay, công nghệ mô phỏng thực tế ảo (VR), thực tế tăng cường (AR) – là nhân tố quan trọng trong cuộc cách mạng công nghệ số – đã và đang phát triển. Đó là nền tảng cơ bản làm thay đổi việc giảng dạy, nghiên cứu khoa học cũng như các quy trình sản xuất thiết kế trong ngành kiến trúc nói chung và đào tạo KTS nói riêng. Trên thế giới, việc khai thác, ứng dụng công nghệ VR, AR trong đào tạo KTS đã được nghiên cứu, thực hiện từ lâu. Tuy nhiên ở nước ta, ứng dụng CNKTS trong đào tạo KTS mới trong giai đoạn bắt đầu.

Trước thực tiễn đó, cần có những nghiên cứu, đổi mới chương trình đào tạo KTS để khai thác, ứng dụng công nghệ VR, AR trong đào tạo nhằm đáp ứng yêu cầu của xã hội và hội nhập quốc tế.

Vai trò của công nghệ thực tế ảo (VR), thực tế tăng cương (AR) trong đào tạo.

Thực tế ảo tên tiếng Anh là Virtual Reality (viết tắt là VR), là thuật ngữ để miêu tả một môi trường được giả lập bởi con người. Các môi trường giả lập này chính là hình ảnh do con người chủ động thiết kế thông qua các ứng dụng phần mềm chuyên dụng, được hiển thị trên màn hình máy tính hoặc thông qua kính thực tế ảo. Mục đích chính là mang lại cho người xem những trải nghiệm thực tế nhất – như đang ở chính trong không gian đó, nhờ tác động trực tiếp tới thị giác, thính giác và các giác quan khác. Hay nói cách khác, công nghệ này giúp người dùng có thể trải nghiệm các sự việc diễn ra trong thế giới thực thông qua mô phỏng không gian ảo.

Bên cạnh công nghệ thực tế ảo (VR), công nghệ thực tế ảo tăng cường (AR). Augmented Reality (AR) hay thực tế tăng cường là một công nghệ làm phong phú thế giới xung quanh ta bằng cách lồng ghép thông tin ảo vào thế giới thực. Nó thực hiện điều này trong thời gian thực bằng cách chồng các mô hình 3D, video hoặc dữ liệu khác với vùng quan sát của camera trên điện thoại thông minh, máy tính bảng, PC hoặc thiết bị được kết nối khác. Khác với VR làm con người đắm chìm trong môi trường hoàn toàn nhân tạo, bằng cách kết hợp các hình ảnh ảo và thực, công nghệ AR cho phép người dùng duy trì liên lạc với thế giới thực trong khi tương tác với các đối tượng ảo. Mục tiêu của công nghệ AR là tạo ra một hệ thống trong đó người dùng không thể biết được sự khác biệt giữa thế giới thực và sự mở rộng tăng cường của nó.

Nền tảng của công nghệ VR và AR là hòa nhập và tương tác. Cả hai mang lại khả năng trải nghiệm cảm giác và chuyển động trong môi trường nhân tạo, mô phỏng một số khía cạnh của thế giới thực. Liên quan đến lĩnh vực kiến trúc, việc sử dụng các ứng dụng VR, AR rất rộng rãi, từ bản thân thiết kế, xây dựng và giao tiếp của dự án cũng như hợp tác ra quyết định. việc thao tác với môi trường ảo trong quá trình thiết kế thúc đẩy các nhà thiết kế cảm nhận không gian tốt hơn, linh hoạt và chức năng của nó mà không cần sử dụng các biểu diễn 2D.

Công nghệ VR và AR giúp các nhà thiết kế tạo ra cảm giác chân thực hơn và hiểu rõ hơn về một dự án bằng cách thiết kế trong khi đắm mình trong chúng. Tiến bộ công nghệ này có khả năng cải thiện quy trình thiết kế. Do đó, nhu cầu thích ứng với việc sử dụng môi trường thực tế ảo trong ngành kiến trúc đã tăng lên trong hai thập kỷ qua. Công nghệ VR và AR đã trở nên phổ biến hơn bao giờ hết trong đào tạo và thực hành kiến trúc, và đã làm thay đổi cách chúng ta thực hành, đánh giá, giảng dạy và thiết kế kiến trúc. Khi kiến trúc thay đổi, cách thức làm việc thay đổi, tư duy sáng tác thay đổi thì tất yếu phương thức và chương trình đào tạo KTS cũng thay đổi theo. Công nghệ VR và AR đã giúp phát triển tư duy trong thiết kế. Nó hỗ trợ đắc lực trong quá trình hình thành, phân tích và thể hiện chuyên nghiệp trong thiết kế kiến trúc. Công nghệ VR và AR giúp cho nội dung và thông tin thiết kế của thiết kế kiến trúc được kết nối chặt chẽ thông qua một loạt các liên kết như phác thảo, tạo mô hình và hình thành và sửa đổi bản vẽ. Các phương tiện công nghệ chuyên nghiệp và các công cụ của thông tin đồ họa thường ảnh hưởng đến tư duy thiết kế. Tình huống này được gọi là tư duy kỹ thuật số.

CNKTS nói chung và công nghệ VR, AR nói riêng đã tác động mạnh mẽ đối với việc giảng dạy và thực hành kiến trúc. Kiến trúc hình ảnh, mô phỏng, không gian ảo, …vv đã dần dần trở thành thông dụng trong các trường đại học. Từ bản vẽ được hỗ trợ bởi máy tính (CAD – Computer Aided Design) đến thiết kế kiến trúc được hỗ trợ máy tính (CAAD- Computer Aided Architectural Design), kiến trúc đã thay đổi trong cải cách phương tiện và công cụ thiết kế. Chúng ta càng thấy rõ ràng hơn sự thay đổi cách thức giảng dạy thiết kế kiến trúc để thích ứng với cải cách đó qua phân tích ảnh hưởng của CNKTS đến thiết kế kiến trúc. Sự thay đổi của đối tượng thiết kế dẫn đến sự thay đổi vai trò của KTS và định hướng giảng dạy của kiến trúc. Và trong thời kỳ công nghệ 4.0, kiến trúc mới và thậm chí KTS mới cũng sẽ xuất hiện.

Các studio máy tính mới như studio “không giấy” và Phòng thí nghiệm trực quan (Visualization Lab) đã được giới thiệu ở nhiều trường đào tạo kiến trúc như những cách thức mới để thực hành và giảng dạy thiết kế kiến trúc. Những phát triển gần đây của mạng máy tính đang mang đến nhiều cơ hội hơn cho việc hợp tác và chuyển giao kiến thức ở quy mô toàn cầu. Chắc chắn sự đổi mới và phát triển của công nghệ VR và AR sẽ tác động và làm thay đổi về việc đào tạo và thực hành kiến trúc, thay đổi căn bản cách chúng ta dạy và học kiến trúc.

Hiện nay, công nghệ VR, AR đã có những tiến bộ đáng kể. Bên cạnh việc cho phép các sinh viên kiến trúc có tư duy trừu tượng trực quan hơn, quan trọng hơn, nó có thể vượt qua các quy tắc thiết kế thông thường và cho phép các họ có được sự đột phá và đổi mới trong công nghệ và tìm kiếm sự theo đuổi bất kỳ hình dạng kiến trúc nào. Quan niệm về không gian kiến trúc có thể có sự tự do và ngẫu nhiên như điêu khắc. Hơn nữa, nó có thể cập nhật tư duy, phương pháp thiết kế và hình thành mô hình thông tin kỹ thuật số trong kiến trúc với sự tích hợp tổng thể, tham gia năng động hơn và hợp tác sâu rộng với các lĩnh vực khác. Các công nghệ này đều bao gồm mô phỏng (luồng gió, đổ bóng, mô phỏng dựa trên tác nhân) để giúp người dùng đánh giá đề xuất thiết kế của họ. Với VR và AR, các nhà thiết kế có thể trải nghiệm cả hai biểu diễn trong cùng một không gian và kết nối giữa các biểu diễn đó được duy trì vì cùng một mô hình ảo được sử dụng để tạo các lớp trực quan hóa được hiển thị.

Hình 1: Phòng thí nghiệm Khí hậu và Năng lượng ( Climate and Energy Lab) của Đại học học Công nghệ Technion – Israel có liên quan đến thiết kế bền vững, thiết kế có ý thức về môi trường của các tòa nhà, không gian đô thị và vật liệu mới. Nó cũng phục vụ như một trung tâm tư vấn quốc gia về các chủ đề này cho các văn phòng chính phủ, cơ quan công cộng và tư nhân, và kiến trúc sư.

Trong đào tạo KTS, ứng dụng VR và AR một cách hệ thống, thực hiện ở nhiều khía cạnh khác nhau từ sự trải nghiệm về ý nghĩa màu sắc, mối quan hệ của tỷ lệ, thiết kế tổ chức không gian chức năng, đến thiết kế kiểu dáng, lựa chọn hình thức kết cấu, xây dựng, vật liệu xây dựng và kiến trúc lịch sử. VR và AR không chỉ là một công cụ được sử dụng trong đào tạo thiết kế kiến trúc mà còn đóng góp vào quy trình thiết kế kiến trúc và cải thiện trải nghiệm cho các sinh viên về cảm giác thông qua không gian 3D.

Lợi thế của VR, AR là: sự phong phú sáng tạo, bối cảnh hóa các kết quả hoặc sản phẩm thiết kế, thay đổi quy mô mô hình ảo và tính rõ ràng của các biểu diễn ảo, hỗ trợ sự tích hợp của người dùng cuối trong quá trình thiết kế. Nó hoạt động như một không gian làm việc nhập vai cho các nhà thiết kế có thể phác thảo bằng công cụ của nhà thiết kế tự nhiên để thiết kế trong môi trường kỹ thuật số. Sự trôi chảy giữa phác thảo và trực quan hóa kỹ thuật số nâng cao quy trình thiết kế của người dùng, và do đó nâng cao chất lượng của kết quả thiết kế.

Sự hợp tác thiết kế từ xa cũng là ý định trong việc triển khai Virtual Design Studio giữa các sinh viên từ các trường đại học. Sự hợp tác giữa các sinh viên là hiệu quả và thiết kế nhập vai đã nâng cao kinh nghiệm của họ. Liên quan đến việc sử dụng VR, AR trong quá trình thiết kế kiến trúc cho thấy rằng sinh viên sử dụng môi trường nhập vai này để trực quan hóa các dự án của họ, làm phong phú thêm trải nghiệm không gian của họ và nâng cao kết quả thiết kế của họ.

Công nghệ VR và AR có tiềm năng tích hợp công nghệ thông tin để tân trang tòa nhà , quản lý và xây dựng tòa nhà hoặc trực quan hóa dự án trong tương lai. Liên kết BIM (Mô hình hóa thông tin công trình) và AR cũng là một cách để các chủ thể của dự án thiết kế tận dụng một cách thay thế để biểu diễn dữ liệu kỹ thuật trên thiết bị thông minh, tạo điều kiện thuận lợi cho các cuộc thảo luận giữa các giảng viên và sinh viên.

Trong đào tạo thiết kế kiến trúc, VR và AR hữu hình được sử dụng như một hệ thống để làm phong phú thêm thiết kế trong các studio vì tính tương tác mà nó mang lại. VR và AR cung cấp mối liên hệ giữa hành động xúc giác và hình ảnh hóa. Bằng cách đó, học sinh có thể học bằng thực nghiệm tích cực. Hơn nữa, giao diện có thể chia sẻ được, có nghĩa là nó có thể hỗ trợ học tập hợp tác. Các đề xuất của thiết kế được bổ sung bởi thông tin về các tòa nhà, chẳng hạn như khoảng cách giữa các tòa nhà, hỗ trợ ý tưởng với việc trực quan hóa dữ liệu môi trường: giao thông, gió, bóng và phản xạ kính. Các loại khai thác khác của ứng dụng VR và AR bao gồm giảng dạy từ vật lý kiến trúc, xây dựng, đến nâng cao thiết kế của sinh viên trong các studio thông qua trình diễn VR và AR về các đề xuất thiết kế của họ.

Ứng dụng VR và AR trong việc hỗ trợ nghiên cứu, thực hành học phần thiết kế đồ án

Học phần thiết kế đồ án là các buổi thực hành giúp sinh viên học cách thiết kế, bằng cách quan sát giảng viên hướng dẫn thiết kế hoặc bằng cách trải nghiệm thiết kế hợp tác với giảng viên của họ. Trong quá trình làm việc tại xưởng, sinh viên và giảng viên hướng dẫn thảo luận về các vấn đề thiết kế để thúc đẩy sự phát triển thiết kế của sinh viên. Việc thiết kế có thể được thực hiện trong suốt buổi học, bởi sinh viên, người hướng dẫn hoặc cả hai. Thời điểm này rất quan trọng về mặt sư phạm, đó là lý do tại sao, sự hợp tác và giao tiếp nên là mối quan tâm hàng đầu. Các cuộc trò chuyện về các vấn đề thiết kế và các giải pháp tiềm năng xoay quanh các biểu diễn ý tưởng thiết kế. Thông tin sai lệch, sự không hiểu nhau giữa sinh viên và giảng viên hướng dẫn có thể ảnh hưởng đến tiềm năng, kết quả học tập. Việc thiếu giao tiếp mang tính xây dựng là do sự hiểu lầm dẫn đến, đó có thể là hậu quả của khoảng cách giữa chuyên môn thiết kế của cả sinh viên và giảng viên hướng dẫn, cũng như khó đồng bộ hóa mô hình ý tưởng của sinh viên và giáo viên về đối tượng thiết kế.

Việc cung cấp cho các studio thiết kế ứng dụng công nghệ VR và AR sẽ tạo được một môi trường biểu diễn thiết kế, cung cấp chế độ xem cho người hướng dẫn được đồng bộ hóa và góc nhìn về thiết kế của sinh viên, hỗ trợ tương tác của người dùng trong không gian ảo. Với công nghệ này, quá trình thiết kế sẽ được cải thiện, sẽ tạo thuận lợi cho sự cộng tác giữa giảng viên hướng dẫn và sinh viên trong cùng một không gian ảo. Hơn nữa, nó sẽ tạo điều kiện cho sự hiểu biết về không gian của cá nhân đối với thiết kế và điều này có thể giảm khoảng cách giữa nhận thức của những người tham gia về đối tượng thiết kế.

Hình 2: Phòng thí nghiệm trực quan (Visualization Lab) của Đại học học Công nghệ Technion – Israel, nơi thiệu các kỹ thuật hình ảnh mới cho nghiên cứu và giảng dạy. Các nhà nghiên cứu và sinh viên của họ không chỉ có thể nhìn về tương lai thông qua phòng thí nghiệm mà còn ở hiện tại và quá khứ – về kiến trúc, kiến trúc cảnh quan, quy hoạch và thiết kế.

Thiết kế có nghĩa là thao tác với nhiều kiểu biểu diễn để diễn đạt ý tưởng. Thật vậy, các kiến trúc sư làm việc đồng thời theo cách tổng hợp và phân tích, điều này giải thích tại sao họ cần sử dụng nhiều hình thức thiết kế khác nhau. Sự đa dạng các quan điểm về thiết kế của họ cho phép họ giải quyết các chi tiết cụ thể song song với các khái niệm toàn cầu. Mối liên hệ giữa các giai đoạn thiết kế và các kiểu biểu diễn được sử dụng cho một hoạt động thiết kế cụ thể, hai là chuyển đổi của biểu diễn thiết kế: thay đổi trong một ý tưởng hoặc một chi tiết của một ý tưởng hiện có. Các biểu diễn thiết kế hình thức bên ngoài mà nhà thiết kế nhận thấy có tác động đến sự phát triển của quá trình thiết kế. Kiến thức thiết kế được nhúng vào các biểu diễn thiết kế hình thức bên ngoài, và thao tác của chúng ảnh hưởng đến hướng thực hiện trong quá trình thiết kế. Do đó, việc xử lý các đại diện trong buổi thực hành ảnh hưởng đến quá trình thiết kế tổng thể của sinh viên và kết quả của nó.

Các nhà thiết kế cần xử lý các biểu diễn thiết kế ở nhiều quy mô và từ các quan điểm đa dạng để thực hiện các hoạt động nhận thức tổng hợp và phân tích vốn có trong quá trình thiết kế. Hơn nữa, để sử dụng trong mục đích sư phạm, chúng ta phải xem xét sự đồng bộ của các hình ảnh đại diện đó để nâng cao khả năng hiểu của chúng và dễ dàng giao tiếp giữa những người tham gia hướng dẫn, nhận xét. Công nghệ VR và AR sẽ cung cấp các hình ảnh biểu diễn hình thức kiến trúc mà ở đó có sự liên kết chặt chẽ, đồng thời giữa phần hỗ trợ của biểu diễn riêng biệt như 2D và mô hình kỹ thuật số 3D được lưu giữ.

Các kiến trúc sư giàu kinh nghiệm có kỹ năng biểu diễn không gian cho phép họ chuyển đổi một cách tự nhiên từ biểu diễn phẳng của không gian sang biểu diễn 3D của cùng một không gian. Nó ngụ ý rằng trong khi thiết kế một dự án trong một mặt bằng 2D, với bút chì và một tờ giấy, họ đã xây dựng một cách tinh thần và liền mạch sự thể hiện không gian của không gian đó. Tuy nhiên, sinh viên ngành kiến trúc vẫn chưa quen với việc thao tác các biểu diễn thiết kế của họ. Chúng được sử dụng để tạo ra một số biểu diễn (ví dụ: một phần, một mô hình và một mặt bằng) của cùng một đối tượng, đôi khi không tương ứng với nhau. Vấn đề với các biểu diễn truyền thống (mặt bằng, mặt cắt, mô hình 3D, mô phỏng, kết xuất) là chúng bị ngắt kết nối. Nó có nghĩa là không có liên kết hoặc đồng bộ hóa nào được giữ giữa các biểu diễn đa dạng của cùng một đối tượng.

Một số vấn đề có thể dẫn đến giảm hiệu quả sư phạm trong các buổi thực hành: sự khác biệt về chuyên môn giữa người hướng dẫn và sinh viên trong việc xử lý các biểu diễn thiết kế và thể hiện chính xác đối tượng thiết kế; hiểu sai và thông tin sai do thiếu sự đồng bộ của mô hình tinh thần của sinh viên và giảng viên về đối tượng thiết kế. Tuy nhiên, bằng cách sửa đổi môi trường đại diện được sử dụng trong các buổi hướng dẫn trên studio, nâng cao nó bằng công nghệ VR và AR, nó có thể mang lại lợi ích cho kết quả học tập mỗi buổi học cho sinh viên. Việc học sinh đắm mình trong mô hình ảo về thiết kế của họ đã tăng cường khả năng hiểu biết về không gian của họ và làm phong phú thêm việc đánh giá thiết kế của họ.

Ứng dụng công nghệ thực tế ảo (VR), thực tế tăng cường (AR) trong đào tạo kiến trúc sư ở Việt Nam

Với những yêu cầu của sự phát triển, việc đưa ra một cách thức nhìn nhận và mô hình đào tạo KTS trong thời kỳ CNKTS tại nước ta hiện nay là rất cần thiết. Trước hết, đào tạo KTS phải gắn với nhu cầu của thị trường. Đào tạo theo mô hình hình CDIO (Conceive – Design – Implement – Operatte, Hình thành ý tưởng- Thiết kế-Triển khai thực hiện – Vân hành) là mô hình cải tiến chương trình đào tạo giúp thu hẹp khoảng cách giữa cơ sở đào tạo và thị trường lao động. Đề xướng cải cách giáo dục để người học có được sự phát triển toàn diện các kiến thức, kỹ năng cá nhân, nghề nghiệp và nhánh chóng thích ứng với môi trường làm việc chuyên nghiệp.

Với chương trình đào tạo KTS hiện nay, các học phần thực hành, trải nghiệm như Đồ án Kiến trúc đã trở thành xương sống của chương trình đào tạo. Các học phần này (dù ở giai đoạn nào, quy mô nào) đều cần có các kiến thức tổng hợp (bao gồm kiến thức cơ bản, kiến thức cơ sở ngành và kiến thức chuyên ngành) (Hình 3). Do vậy, các học phần đồ án luôn cần có tư duy sáng tạo cũng như trải nghiệm trong từng đồ án mà công nghệ VR và AR là những công cụ/
phương tiện rất tốt cho sự sáng tạo và trải nghiệm của sinh viên.

Hình 3: Chương trình đào tạo ngành Kiến trúc công trình (Trường ĐH Kiến trúc Hà Nội)

Việc ứng dụng công nghệ VR, AR vào chương trình đào tạo KTS hiện nay nên bắt đầu ngay với các các học phần thiết kế đồ án kiến trúc, đó là các học phần quan trọng và đặc thù nhất của ngành đào tạo KTS. Trong học phần thiết kế đồ án kiến trúc, quy trình hướng dẫn và thực hiện đồ án thường bao gồm các giai đoạn: Nghiên cứu (Analysis); Xây dựng ý tưởng (Concept); Phát triển ý tưởng (Development); Thể hiện (Document). (Hình 4)

Giai đoạn 1: Nghiên cứu tổng thể (Analysis). Sinh viên cần nghiên cứu, phân tích tổng quan về khu đất, các yêu cầu, đặc điểm của khu đất; Các yêu cầu về tiêu chuẩn thiết kế, Các yêu cầu của chính quyền địa phương; Yêu cầu về hệ thống kiểm soát môi trường; Xây dựng nhiệm vụ thiết kế với các yêu cầu về qui mô, chức năng và phân khu chức năng bao gồm các yêu cầu hay đề nghị về mối quan hệ giữa các hoạt động trong và ngoài khu đất; Tham khảo các công trình tượng tự để Đề xuất các yêu cầu thiết kế.

Giai đoạn 2: Xây dựng ý tưởng (Concept). Trong giai đoạn này, sinh viên cần lựa chọn ý niệm; Tích hợp công năng để Xác định hình khối kiến trúc. Sinh viên sẽ hình thành ý tưởng trên cơ sở các phân tích chức năng, nhiệm vụ của đồ án và cảm nhận về không gian, bối cảnh của địa điểm xây dựng cũng như các ý niệm của bản thân muốn truyền tải qua kiến trúc công trình. Đây là giai đoạn chuyển từ ý sang hình với các ngôn ngữ kiến trúc. Sinh viên sẽ hình thành ý tưởng thông qua hình khối, kiểu dáng.

Giai đoạn 3: Phát triển ý tưởng (Development). Đây là giai đoạn triển khai, phát triển ý tưởng thành phương án thiết kế. ở giai đoạn này, sinh viên cần hoàn thiện công năng; Tích hợp các yếu tố kỹ thuật: kết cấu, vật liệu…; Hoàn thiện hình khối, đường nét, chi tiết, màu sắc…

Đây là giai đoạn hình thành phương án thiết kế, Sinh viên nghiên cứu kiến trúc, kết cấu, cách tổ chức không gian (hình thành các phương án mặt đứng và mặt cắt) của công trình cùng với việc sử dụng vật liệu xây dựng, tổ chức không gian nội và ngoại thất hài hòa với khu đất xây dựng. Sinh viên được khuyến khích trình bày những ý tưởng về phân khu chức năng, kết cấu, văn hóa, các vấn đề lịch sử có liên quan và điều kiện khí hậu có ảnh hưởng trực tiếp đến công trình. Các thông số, dữ liệu, diện tích, chiều cao, VLXD….áp dụng trong nghiên cứu phải tuân thủ các qui định của tiêu chuẩn thiết kế quy hoạch kiến trúc và yêu cầu của chính quyền địa phương.

Hình 4: Quy trình học và thực hành học phần thiết kế đồ án kiến trúc

Giai đoạn 4: Thể hiện thiết kế (Document). Trong giai đoạn này, sinh viên phải thể hiện PA thiết kế trên các hồ sơ bản vẽ; Thể hiện mô hình không gian; Thuyết minh, thuyết trình đồ án… Giai đoạn này là sự kết hợp của kết quả nghiên cứu, kế hoạch làm việc, ý tưởng thiết kế và đưa ra sản phẩm thiết kế sau cùng. Sản phẩm thiết kế này được trình bày một cách chuyên nghiệp dưới dạng 2D và 3D sao cho hài hòa giữa mục tiêu, giải pháp đã phân tích ở 3 giai đoạn trên.

Việc ứng dung công nghê VR, AR trong các học phần đồ thiết kế đồ án của chương trình đào tạo KTS chính là khai thác các lợi thế của công nghệ VR, AR trong quá trình dạy và học thiết kế đồ án. Cụ thể là sử dụng công nghệ VR, AR trong quy trình dạy và học đồ án tại các studio/ xưởng thiết kế (Hình 5).

Trong giai đoạn 1, việc ứng dụng VR, AR sẽ giúp sinh viên thấy rõ và thấy hiểu hơn về bối cảnh xây dựng công trình. Sinh viên cũng ứng dụng công nghệ VR, AR để cảm nhận và hiệu rõ hơn các không gian kiến trúc, dây truyền hoạt động cũng như phương thức sự dụng qua các công trình tham khảo. Điều đó giúp cho sinh viên hiểu rõ về chức năng, nhiệm vụ cũng như các yêu cầu thiết kế đối với Đồ án đang thực hiện. Thực tế ảo có thể hỗ trợ thiết kế các địa điểm kỷ niệm bằng cách áp dụng các tòa nhà được tái tạo vào hình ảnh thực. Hình dung khái niệm thực tế cho phép học sinh trải nghiệm các hệ quả không gian của các giải pháp được đề xuất. Nó cũng cho phép phát triển các kỹ năng bổ sung cho công việc trong tương lai của nhà thiết kế.

Ngày càng có nhiều sự quan tâm đến VR, AR trong việc tái tạo các địa điểm lịch sử. Trong thế kỷ hiện tại, các công nghệ kỹ thuật số có thể tiết lộ quá khứ trong các lĩnh vực gắn liền với các sự kiện lịch sử quan trọng. Do đó, VR. AR có thể giúp hiểu quá khứ và cung cấp quyền truy cập vào nhiều kiến thức lịch sử hơn. Các hình ảnh trực quan được tạo ra để giúp người xem đương đại đến gần hơn với thời điểm lịch sử. Với sự trợ giúp của các công nghệ mới, có thể tạo ra những bối cảnh khu nghiên cứu thông qua các khu vực lịch sử. Các ứng dụng thực tế ảo cho phép các tòa nhà được tái tạo gần như tại chỗ.

Trong gia đoạn 2: Việc ứng dụng VR, AR trong giai đoạn này sẽ giúp sv có thêm nhiều góc nhìn, nhiều trải nghiệm thực tế ảo để có sự lựa chọn tốt nhất cho phương án của mình. Việc ứng dụng VR, AR trong giai đoạn này cũng cần được mở rộng cho GVHD cung như các sv khác để cùng nhận xét, đánh giá, góp ý cho PA thiết kế. Giai đoạn này là giai đoạn quan trọng trong quá trình làm ĐA và ứng dụng VR, AR trong giai đoạn này cũng rất cần thiết và cần được mở rộng, sử dụng nhiều lần với nhiều ý tưởng để đáp ứng yêu cầu trải nghiệm, kiểm tra, nhận xét, đánh giá và lựa chọn. Động lực quan trọng nhất để tạo ra ý tưởng thiết kế là VR. AR có thể tạo ra một kiến trúc ảo thay cho kiến trúc thực. Công nghệ tương tác hiện đang trở thành một công cụ kiến trúc quan trọng trong việc tạo ra các công trình kiến trúc và không gian sống công cộng giàu tính cảm quan. Công nghệ VR, AR cho phép các lớp thiết kế kiến trúc hiểu rộng hơn về hình dung ý tưởng, giúp sinh viên xác định ý tưởng, tạo ra các ý tưởng sơ bộ cho dự án của họ.

Trong giai đoạn 3: Từ ý tưởng sơ khai, sv sẽ tiếp tục phát triển kỹ hơn để đáp ứng các yếu tố kỹ thuật, nghệ thuật. Ở giai đoạn này, lợi ích của công nghệ VR, AR để cải thiện kỹ năng của sinh viên, giúp sinh viên hiểu rõ cấu trúc của công trình trong việc tổ chức không gian; cảm nhận đa chiều về hình thức, ngôn ngữ kiến trúc; hợp tác, phối hợp từ xa trong thiết kế, nhận xét và lựa chọn; triển khai kết hợp các công nghệ VR, BIM và AR có thể cung cấp các tùy chọn biểu diễn hình thức qua các dữ liệu thay thế; Hoàn thiện phương án kiến trúc.

Trong giải đoạn 4: Các Phương án thiết kế sẽ tạo ra các mô hình kỹ thuật số ở dạng cho phép sử dụng trong các ứng dụng VR, AR. Trong studio thiết kế, sẽ có các bài giảng và thuyết trình giải thích cho sinh viên về phương án kiến trúc. Môi trường thiết kế thực tế ảo, thực tế tăng cường hỗ trợ các phương án thiết kế của họ và giúp họ tự tin hơn khi trình bày dự án của mình. Mục đích là để thu hẹp khoảng cách giữa những gì sinh viên nghĩ và nói về thiết kế của họ và những gì họ thực sự thể hiện thông qua các thiết kế của họ. Sinh viên có thể thiết kế tại chỗ và trải nghiệm với các đề xuất của họ.

Hình 5: Ứng dụng công nghệ VR, AR trong các học phần thiết kế đồ án kiến trúc

Việc ứng dụng VR, AR trong các học phần thiết kế đồ án kiến trúc nói riêng và trong đào tạo KTS chúng sẽ giúp cho tăng cường và tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển giao kiến thức và phát triển kỹ năng. Việc triển khai các hệ thống VRR, AR trong các studio thiết kế có thể cải thiện quá trình học thiết kế của sinh viên vì nhiều giải pháp có thể được đánh giá nhanh hơn và một cách liền mạch. Hơn nữa, việc liên kết BIM và AR, AR cung cấp các khả năng thay thế về biểu diễn dữ liệu mà sinh viên có thể hưởng lợi trong quá trình học tập của họ.

Kết luận

Mặc dù công nghệ thực tế ảo (VR), thực tế tăng cường (AR) mới được áp dụng trong thiết kế kiến trúc trong thời gian ngắn, nhưng sự tác động của nó tới lĩnh vực kiến trúc nói chung và đào tạo KTS nói riêng đang ngày càng trở nên rõ nét. Từ những bản vẽ thiết kế ý tưởng và bản vẽ kỹ thuật ở giai đoạn đầu đến mô hình 3D và xử lý hình ảnh đến hoạt hình tới thực tế ảo (VR) và thiết lập mô hình thông tin xây dựng (BIM) cho thấy công nghệ kỹ thuật số không làm suy yếu mà còn trợ giúp tích cực cho các hoạt động sáng tạo của kiến trúc sư.

Đào tạo kiến trúc ở nước ta đang trong giai đoạn hội nhập và trong một thị trường chuyên nghiệp giàu tính cạnh tranh. Việc phổ cập hóa đào tạo kiến trúc, sự đa dạng ngày càng tăng của nhiều ngành học mới và sự phát triển nhanh chóng của công nghệ kỹ thuật số là những lý do chính đòi hỏi phải có sự thay đổi trong chiến lược và triết lý trong đào tạo KTS. Để công việc đào tạo KTS trở nên toàn diện và bền vững hơn, đáp ứng nhu cầu của xã hội trong thời đại công nghiệp 4.0, các trường cần ứng dụng công nghệ kỹ thuật số nói chung và công nghệ VR, AR nói riêng trong đào tạo kiến trúc sư, qua đó cải tiến chương trình giảng dạy, cải tạo và nâng cấp cơ sở hạ tầng công nghệ, và tăng cường quan hệ hợp tác Quốc tế để phát triển và hội nhập./.

TS.KTS Vũ Đức Hoàng

Phó trưởng khoa Kiến trúc – trường Đại học Kiến trúc Hà Nội

Email:< hoangvd1972@gmail.com

(Bài Đăng trên kỷ yếu Hội thảo Gặp gỡ mùa thu 2021)

Tài liệu tham khảo:

Nguyễn Trí Thành, Trần Quốc Thái, Những vấn đề trong đào tạo kiến trúc trên thế giới, Tạp trí kiến trúc, Hội Kiến trúc sư Việt Nam.
Nguyễn Vũ Phương, Đào tạo kiến trúc sư gắn với hành nghề và xu hướng hội nhập, Tạp trí Kiến trúc, Hội KTS Việt Nam
Kỷ yếu hội thảo: Đào tạo kiến trúc và các ngành thiết kế, xây dựng trong xu hướng toàn cầu hóa, Trường ĐH Kiến trúc TP HCM.
Kỷ yếu Hội thảo: Khoa học Công nghệ: Kiến trúc với thế giới Công nghệ số. Viện Kiến trúc Quốc gia – Bộ Xây dựng. 2018.
Vũ Đức Hoàng, Đào tạo kiến trúc sư trong thời kỳ công nghệ kỹ thuật số, Kỷ yếu Hội thảo Quốc tế về Kiến trúc và Xây dựng 2019 – Đào tạo, Hội nhập và Phát triển bền vững – ICACE 2019.
Vũ Đức Hoàng, Từ Công nghệ kỹ thuật số đến đào tạo KTS ở Việt Nam, Tạp chí Kiến trúc – Hội KTS VN số 9/2020.
Huang Ting, Jiang Sicheng, Influence of Digital Computer Technology on Architectural Design Teaching Mode.
Paulo Alves, Luisa Miranda, Carlos Morais. The Importance of Virtual Learning Environments in Higher Education.
Julie Milovanovic, Guillaume Moreau, Daniel Siret, Francis Miguet; Virtual and Augmented Reality in Architectural Design and Education; Graduate School of Architecture of Nantes, France, CRENAU/ UMR CNRS AAU; 2 Ecole Centrale Nantes, France, CRENAU/ UMR CNRS AAU; Jul 2017, Istanbul, Turkey.
Mr. Joseph Edward Williams III, Western Kentucky University. Dr. Fatemeh Orooji, Western Kentucky University. Ms. Shahnaz J. Aly, Western Kentucky University; Integration of Virtual Reality (VR) in Architectural Design Education: Exploring Student experience; American Society for Engineering Education, 2019
https://architecture.technion.ac.il