В статье рассматривается роль инновационных методов компьютерного проектирования при реконструкции и реставрации исторических зданий, с акцентом на 3D-сканирование, параметрическое моделирование и интеграцию искусственного интеллекта в процесс разработки проекта. Современное архитектурное программное обеспечение трансформируется в инструмент, работающий над решением комплексных проектировочных задач, особенно остро встающих в процессе реставрации памятников архитектуры. Инновационные технологии обеспечивают историческую точность и интеграцию в городской контекст при соблюдении современных стандартов доступности, безопасности и устойчивого развития.
Ключевые слова: Параметрическое проектирование, историческая реставрация, 3D-сканирование, устойчивое развитие, энергоэффективность, искусственный интеллект.

The article explores the role of innovative computational design methods in the reconstruction and restoration of historical buildings, focusing on 3D scanning, parametric modelling, and the integration of artificial intelligence in project development. Modern architectural software has evolved into a tool addressing complex design challenges, which are particularly prominent in restoring the legacy of historical buildings and complexes. Innovative technologies ensure historical accuracy and seamless integration into the modern urban context while meeting contemporary standards of accessibility and inclusion, safety, and sustainable development.
Keywords: Parametric design, historical restoration, 3D-scanning, sustainability, energy efficiency, artificial intelligence.

1. Введение.

Восстановление исторических зданий и архитектурных ансамблей, и их последующая полноценная интеграция в текущий городской контекст являются важной задачей по сохранению исторической идентичности при соблюдении современных требований к доступности, устойчивому развитию и энергоэффективности зданий. Богатое наследие архитектурных стилей исторических зданий российских городов ставит перед архитекторами и инженерами сложные задачи, которые требуют как традиционного мастерства, так и новейших цифровых инструментов проектирования.
На сегодняшний день, арсенал инструментов проектировщиков значительно расширился за счет применения таких инновационных технологий, как 3D-сканирование, информационное моделирование зданий (BIM), параметрическое моделирование и вычислительное проектирование, включающие в себя такие компьютерные инструменты, такие как RhinoCeros, Grasshopper, LadyBug и другие, внедрение искусственного интелекта в проектировочные процессы. Данные инструменты предлагают решения, позволяющие совместить деликатную работу по восстановлению исторического наследия с проектированием современных городских пространств. В статье рассматривается, как инновационные методы решения архитектурных задач способствует реставрации исторических зданий, сосредотачиваясь на процессах проектирования, поддерживающих историческую аутентичность, интегрируя при этом современные стандарты доступности и устойчивого развития.

2.Принципы параметрического и вычислительного проектирования в реставрации исторических зданий.

Подход к реконструкции и реставрации исторических зданий на основе современных инновационных методов компьютерного проектирования основывается на следующий принципах:

1. Сохранение точности при работе с историческим наследием.
2. Деликатная интеграция современных архитектурных и инженерных решений.
3. Проектирование пространств, обеспечивающих доступность и инклюзивность.
4. Максимальное применение принципов устойчивого развития и энергоэффективности.

Эти принципы направляют процесс проектирования и помогают согласовать усилия по реставрации с современными требованиями к общественным пространствам.

2.1 Точность и целостный подход.

Цифровая документация имеет решающее значение для точной фиксации структурных, архитектурных и декоративных деталей исторических зданий. Высокоточное 3D-сканирование создает облака точек, которые служат основой для детальных цифровых моделей в системе информационного моделирования исторических зданий (H-BIM) [1]. Этот процесс позволяет поддерживать историческую целостность здания при проектировании необходимых архитектурных, конструкционных и инженерных вмешательств [2]. В реставрационных проектах российского исторического наследия, где превалирует богатая деталировка фасадных и интерьерных решений, сложная геометририя пространств, нелинейные конструктивные решения, цифровизация модели здания позволяет планировать необходимые точечные реставрационные и реконструкционные вмешательства.

2.2 Интеграция современных архитектурных решений.

Параметрические методы проектирования обеспечивают гибкость в адаптации исторических зданий к современным требованиям, особенно в условиях комплексной реставрации с интеграцией современных архитектурных элементов или блоков зданий. Применение данной технологии позволяет быстро тестировать различные конфигурации, и помогает выбрать наиболее подходящие варианты для соответствия историческому контексту и современным нормам [3]. Используя алгоритмическое проектирование, архитекторы могут оперативно создавать и анализировать варианты интеграции в исторический ансамбль разнообразных современных архитектурных форм, при этом сохраняя эстетическую гармонию [4].

2.3 Доступная среда и инклюзивность.

Доступная среда и включение всех слоев населения в активную жизнь общественных пространств являются ключевыми требованиями к проектированию в современном мире. Доступность памятников архитектуры, исторических ансамблей для широкой аудитории (включая людей с органиченными возможностями) носит не только социальную, но и культурно-просветительскую миссии. Вместе с тем, применение необходимых требований к доступности и инклюзивности пространств ставит перед проектировщиками сложнейшую задачу по внедрению всех необходимых технических и архитектурных решений в изначально неприспособленный для этого контекст. Компьютерные инструменты, такие как параметрическое проектирование, вычислительный анализ пространств, автоматизация интеграции применяемых нормативных требований при работе в рамках исторического контекста, позволяют моделировать необходимую циркуляцию посетителей, анализировать движение людей в условиях экстренных ситуаций, работать над корректным размещением всех нобходимых архитектурных и технических решений для посетителей с различными физическими, когнитивными и ментальными возможностями, разрабатывать адаптивные элементы, не нарушая историческую эстетику [5]. Программное обеспечение типа Grasshopper поддерживает интеграцию таких элементов, симулируя их применение в проектах, вариантивность и оптимизацию решений, что обеспечивает соответствие мировым стандартам сохранения исторического наследия, таким как руководящие принципы ЮНЕСКО [4], и актуальным российским нормам.

2.4 Устойчивое развитие.

Применение методов устойчивого развития играет значительную роль не только в новом строительства, но и в проектах по реставрации и реконструкции исторических зданий, позволяя улучшать экономическую жизнеспособность исторических зданий.
В данный момент, технологии предоставляют архитекторам и инженерам множество инструментов для моделирования энергоэффективности, которые помогают симулировать естественное освещение, воздушные потоки и тепловые характеристики, позволяя проектировать решения, которые улучшают энергоэффективность при сохранении исторической целостности [3]. Развитие проектировочного программного обеспечения и его интеграция в традиционно исключительно архитектурные программы, привела к значительному упрощению процесса проведения первоначальной оценки качества архитектурных решений с точки зрения устойчивого развития, и возможности осуществления предварительных аналитических работ на стадии концепции силами самих архитекторов. Например, изменение вводных данных по ориентации здания или комплекса, планируемым фасадным материалам, утеплению, остеклению, отопительным и охлаждающим системам позволяет оперативно изменить проектируемую модель, чтобы показать влияние этих факторов на потребление энергии и найти баланс между устойчивым развитием здания и сохранением исторического облика [6].
С помощью современных компьютерных инструментов проектировщики могут моделировать экономию от энергосберегающих решений при разработке проекта реконструкции или реставрации, демонстрируя экономические выгоды от внедрения принципов устойчивого развития [6]. К примеру, симуляции могут показать, как установка солнечных панелей или эффективных систем отопления влияет на потребление энергии и затраты на эксплуатацию, обеспечивая четкие оценки рентабельности инвестиций [3].
Стремительное упрощение интерфейса программного обеспечения, применяемого для параметрического и вычислительного архитектурного проектирования, развитие множества вариаций использования – от простых аналитических приложений, рассматривающих проект на стадии концепции и анализирующих основные параметры будущего здания, до сложных углубленных систем, оценивающих проектные решения всех систем комплексно, формируя данные по полному жизненному циклу всего здания, расчету углеродного следа как при строительстве, так и при эксплуатации и последующей утилизации элементов здания, - позволяет специалистам проводить необходимые исследования с первых недель проектирования, добиваясь оптимальных результатов и минимизируя риски.

3.Искусственный интеллект (ИИ) в проектировании

Искусственный интеллект (ИИ) поддерживает процесс проектирования реставрации и реконструкции исторических комплексов и зданий, автоматизируя проверки принимаемых решений на соответствие государственным нормам и требованиям, техническому и технологическому заданию Заказчика, архитектурной концепции здания, оптимизируя процесс проектирования. ИИ-аналитика выявляет потенциальные конфликты проектных решений с актуальными требованиями, предлагая необходимые корректировки и варианты решения задач [5]. Инструменты искусственного интеллекта (ИИ), интегрированные в программное обеспечение, могут предсказать потребление энергии и других ресурсов на основе первоначальной концепции здания, и смоделировать меры по улучшению проектных решений для обеспечения требований устойчивого развития [4], но этим возможности вовлечения ИИ в архитектурные проекты не ограничиваются. Современные возможности позволяют оперативно генерировать концепции интеграции современных элементов архитектуры в заданный исторический контекст, оценивая потенциальные пути развития проекта. Точечная и контролируемая генерация элементов здания на основе фотографий, 3D-моделей реставрируемого объекта значительно повышает вариантивность предлагаемых решений, при этом сокращая сроки на разработку первоначальных концептуальных решений.

4.Виртуальная и дополненная реальность как инструменты архитектуры.

Реконструкция и реставрация исторических комплексов и памятников архитектуры сопровождается целым комплексом общественных обсуждений проектных решений. Помимо ставших уже традиционными 3D-визуализаций и анимаций архитектурных концепций активно развиваются такие цифровые инструменты, такие как виртуальная реальность (VR) и дополненная реальность (AR), что позволяет воздействовать на вовлеченность потенциальных посетителей в обсуждение проектов, давая возможность буквально почувствовать изнутри планируемые изменения пространств, способствуя информированному принятию решений и поддержке общественности [2]. VR технологии полностью моделируют пространство, что сказывается на реалистичности во время разработки VR-тура. AR-приложения же накладывают цифровую информацию по проектируемым изменения на реальную текущую картину места, делая восприятие планируемых реставрации или реконструкции более прозрачным [4].

Заключение.

Интеграция современных методов параметрического и вычислительного проектирования, 3D-моделирования и использование мощностей искусственного интеллекта трансформирует подход к реставрации и реконструкции исторических зданий, обеспечивая высокую точность решений и полную интеграцию принципов доступности общественных пространств и устойчивого развития зданий. Такие технологии, как 3D-сканирование, информационное моделирование зданий (BIM), параметрическое моделирование и ИИ, предоставляют архитекторам надежные инструменты для сохранения исторического наследия при соблюдении современных требований. По мере эволюции проектных реставрационных практик эти цифровые инструменты будут играть решающую роль в обеспечении сохранения и адаптации объектов культурного наследия к современным стандартам, а также их соответствии требованиям к экономической и энергетической эффективности