Generatives Design – Co-Kreation dank künstlicher Intelligenz

Generative Design

Nach dem anfänglichen Hype vor rund zehn Jahren schien es, als sei die Skepsis gegenüber der „Intelligenz“ des Computers zunächst größer als die Faszination für die mittels KI-Algorithmen entstandenen Entwürfe und Werke. Dank fortschreitender Digitalisierung und mehreren zum Teil parallel verlaufenden Entwicklungen ist „Generative Design“ allerdings heutzutage in vielen Bereichen kaum mehr wegzudenken. Auch das Berufsbild des Designers hat sich in diesem Umfeld weiterentwickelt.

Im Automobil- und Industriedesign, in der Architektur, im Grunde überall dort, wo 3D-Modelling und -Printing eine Rolle spielen, setzen viele Unternehmen längst auf Tools, mit denen sich dank Coding eine sehr hohe Anzahl an Designvarianten generieren lässt. Der dadurch erheblich beschleunigte Design- und Entwicklungsprozess ermöglicht kürzere Modellzyklen, und er hilft Unternehmen Kosten zu senken, sowohl in der Produktion wie auch in der Anwendung bzw. im Betrieb.

So setzt beispielsweise der Flugzeughersteller Airbus bei der Weiterentwicklung des A320 auf generatives Design. Die in Zusammenarbeit mit dem US-amerikanischen Software-Unternehmen Autodesk entwickelte und im 3D-Druckverfahren entstandene „bionische Trennwand“ (Abb. unten) ist 30 Kilogramm und damit 45 % leichter als das bisherige Bauteil. Das Flugzeug der Zukunft, davon ist Bastian Schäfer, Innovation Manager bei Airbus überzeugt, wird wesentlich leichter werden, weniger Treibstoff verbrauchen und damit weniger CO2 ausstoßen, auch dank generativer Gestaltung.

Airbus – partition optimization via generative design

Airbus – partition optimization via generative design, Quelle: Airbus

Im Automobilbau bedienen sich Designer schon länger algorithmischer Entwurfsmethoden, um die komplexe geometrische Gestaltung zu bewältigen und um, wie etwa beim sogenannten „Intelligent Aerodynamic Automobile“ von Mercedes-Benz, kurz „Concept IAA“, die Aerodynamik auf ein Optimum zu trimmen. Knapp 300 Fahrzeugentwürfe wurden bei diesem Modell getestet. Ohne die Möglichkeit der dynamischen Modellierung hätte die Entwicklungszeit des Konzeptfahrzeugs ein Vielfaches betragen. Auch General Motors setzt auf künstliche Intelligenz. In Kooperation mit Autodesk entwickelt der US-amerikanische Autobauer auf Basis generativem Design Leichtbauteile, die im Rahmen eines Pilotprojektes zum Einsatz kommen.

Mercedes-Benz „Concept IAA“ (Intelligent Aerodynamic Automobile)

Mercedes-Benz „Concept IAA“ (Intelligent Aerodynamic Automobile)

Mehr als nur ein Buzzword

Es dürfte wohl nur eine Frage der Zeit sein, bis generatives Design bei der Entwicklung jedweden Fahrzeugs zur Anwendung kommt, und sei es zunächst nur in Ergänzung zu traditionellen Techniken. Denn die Argumente für generatives Design sind gleichermaßen zahlreich wie überzeugend: große Auswahl optimierter Designs, kürzere Entwurfs- und Produktionsprozesse, leichtere Komponenten, geringere Materialkosten, weniger Modellbau (Clay) bzw. weniger Montage- und Schweißarbeiten (Flugzeugbau), bereit für 3D-Druck. In Anbetracht der Vorteile ist es wenig verwunderlich, dass immer mehr Hersteller auf KI-Algorithmen zurückgreifen, um ihre Produkte fit für die Zukunft zu machen.

In der Wirtschaft wird diese von der Digitalisierung angetriebene Entwicklung gerne unter dem Schlagwort „Industrie 4.0“ beschrieben. Künstliche Intelligenz (KI), Automation, Big Data und die Verzahnung industrieller Produktion mit moderner Informations- und Kommunikationstechnik sorgen seit geraumer Zeit branchenübergreifend für Elektrisierung. Erstmals sehen sich Unternehmen mit Hilfe generativer Fertigungsverfahren in die Lage versetzt, nicht nur, wie es seit Jahrzehnten praktiziert wird, Prototypen (Rapid Prototyping) herzustellen, sondern auch Endprodukte in großer Stückzahl. Branchenexperten sehen in diesem Paradigmenwechsel den Beginn einer weiteren industriellen Revolution. Schon bald sollen im 3D-Druckverfahren auch Metallteile hergestellt werden können (FAZ).

Derweil setzt man bei Adidas auf 3D-Druck, um in der mittlerweile zweiten „Speedfactory“ Sportschuhe in nie zuvor gekannter Geschwindigkeit Sportschuhe herzustellen. Dank neuem Produktionsverfahren, wie sie an den beiden Standorten Ansbach (seit 12/20015) und Atlanta (seit 04/2018) eingesetzt werden, sei man drei mal schneller, um ein Produkt von der Idee und dem Entwurf bis zur Markteinführung zu bringen (CNN). Gleichzeitig kann der Sportartikelhersteller auf diese Weise die gestiegene Nachfrage nach individualisierten und maßgeschneiderten Produkten bedienen. Adidas ist nicht das einzige Unternehmen, das diesbezüglich einen riesigen Markt erkennt. Under Armour, Nike und weitere Sportartikelhersteller stehen mit ähnlichen Vorhaben in den Startlöchern. Statt Menschen vom Kauf ihrer Produkte überzeugen zu wollen, können Unternehmen nun Produkte herstellen, die Menschen wirklich haben möchten. Ein Paradigmenwechsel, wie der Designer und Zukunftsforscher Maurice Conti in einer sehenswerten TED-Präsentation aufzeigt. Ein enormer Fortschritt zudem aus ökologischer Sicht, entfällt bei jedem im 3D-Produktionsverfahren vor Ort hergestellten Produkt die Notwendigkeit, dieses über große Umwege transportieren zu müssen.

Vom Kreateur zum Kurator

Generatives Design hilft also in der Herstellung von dreidimensionalen Objekten, die effizienteste Form zu finden und es hilft, Ressourcen zu schonen. Im Gegensatz zu generativer Gestaltung, wie es sie in der Kunst gibt, verfolgt generatives Design ganz konkrete, an wirtschaftlichen Zielen ausgerichtete Absichten. Der Designer ist in diesem Umfeld nicht mehr zwingend derjenige, der für die Kreation verantwortlich ist. Vielmehr bekommt der Designer mit dem Computer einen „Co-Kreateur“ an die Seite, der ihn selbst in die Rolle des Kurators versetzt. Als solcher kann der Designer aus dem Vollen schöpfen und in enger Abstimmung und gleichberechtigt mit Ingenieuren, Entwicklern und anderen Entscheidern die Auswahl des idealen Designs treffen. Die Notwendigkeit, den eigenen Entwurf durchboxen und „verteidigen“ zu müssen, entfällt, denn schließlich sind alle Entwürfe mittels Algorithmen entstanden. Langfristig wird sich dadurch auch das Berufsbild des Designers verändern. Weg von dem Klischee des in erster Linie für die schöne Hülle/Optik Verantwortlichen, hin zu einem interdisziplinär arbeitenden Teamplayer, der von Beginn an in den Entwicklungsprozess eingebunden ist.

Formfindung – klassisch versus code-basiert

What is generative design

What is generative design, Quelle: The Footwearists

Innerhalb des Formfindungs- und Auswahlprozesses sind entscheidende Fähigkeiten des Designers gefragt, Fähigkeiten, die der Computer (auf breiter Basis) aller Voraussicht nach nicht so schnell wird übernehmen können, nämlich die der Intuition und des ästhetischen Farb- und Formempfindens. Denn Design, egal in welcher Disziplin, orientiert sich immer an den Bedürfnissen des Menschen. Deshalb wird es trotz fortschreitender Automatisierung weiterhin Designer geben, die diese Bedürfnisse kennen und die in der Lage sind, eine Auswahl unter Berücksichtigung multisensorischer Faktoren zu treffen. Wie fühlt sich ein Stoff, eine Oberfläche an? Wie riecht ein Material? Wie klingt beispielsweise eine Autotür, wenn man sie schließt? Welchen Eindruck hinterlässt ein Entwurf unter formal-ästhetischen Gesichtspunkten? Überall dort wo Haptik, Optik, Akustik, olfaktorische und gustatorische Wahrnehmung gefragt sind, braucht es weiterhin das Urteilsvermögen des Menschen.

Generatives Design im Kommunikationsdesign

Nachdem wir gesehen haben, wie generatives Design in den Bereichen Automobildesign, Industriedesign und Produktdesign große Veränderungen mit sich bringt, stellt sich die Frage, welche Entwicklung diesbezüglich im Kommunikationsdesign stattgefunden haben bzw. stattfinden. Um es vorweg zu nehmen: generatives Design hat im Kommunikationsdesign bei weitem nicht den Stellenwert, wie in den zuvor genannten Disziplinen. Ein Hauptgrund hierfür ist, dass im Kommunikationsdesign Ästhetik wesentlich stärker gewichtet ist als beispielsweise im Industriedesign, wo viele Komponenten verbaut und somit nicht direkt sichtbar sind. Echte generative Designlösungen sind im Kommunikationsdesign rar. Was auch daran liegt, dass in den von Kommunikationsdesignern verwendeten Standard-Programmen (Photoshop, Illustrator, Affinity Designer, Sketch, etc.) eine solche Funktionalität bislang fehlt, sieht man einmal von wenigen externen Plugins ab. Zwar lassen sich mittels der in den Programmen implementieren Filter unzählige visuelle Effekte generieren, allerdings handelt es sich hierbei um die Modulation respektive Iteration bereits bestehender digitaler Bilddaten. Filter-Ergebnisse sind ausschließlich auf die im System zuvor von Menschenhand eingespeisten mathematischen Formeln limitiert. Demgegenüber lassen sich mittels KI-Unterstützung neue digitale Bilddaten und originäre Lösungen kreieren. Agenturen, die Projekte auf Basis eines generativen Designs realisieren möchten, müssen sich also meist noch selbst behelfen und entsprechende KI-Algorithmen-basierte Tools in Eigenregie entwickeln.

So geschehen im Fall des Schweizer Pharmaunternehmens Actelion. Mit der Vorgabe, das Logo selbst nicht anzutasten, wurde die Agentur Onformative damit beauftragt, eine visuelle Identität zu entwickeln. Die Agentur produzierte den sogenannten „Imagery Wizard“, ein Werkzeug, das mit Hilfe von KI-Algorithmen Fotos in graphische Bilder umwandelt. Die auf diese Weise entstandenen Bilder verfügen über eine ganz eigene, homogene Stilistik und können so das Gesicht des Unternehmens entscheidend prägen.

Eine der wohl bekanntesten Arbeiten im Bereich generatives Kommunikationsdesign ist die visuelle Identität für das MIT Media Lab. Ein Logo, das über 40.000 Permutationen/Instanzen verfügt.

Die in Oslo ansässige Agentur Neue hat sich auf generative respektive dynamische visuelle Identitäten spezialisiert. Für die Gemeinde Nordkyn entwickelte Neue ein Zeichen, das, eingebunden in die Website, alle 5 Minuten aktualisiert wird und je nach Wetterlage vor Ort die Form verändert. So jedenfalls die Idee.

Zuvor genanntes Beispiel offenbart ein typisches Problem: denn generative Kommunikationsdesign-Lösungen haben es schwer, den Weg von der Idee bis hin zur Implementierung zu meistern. Grund hierfür sind, wie etwa bei statischen Profilbildern in Social Media, fehlende technische Voraussetzungen, um ein solches Design abzubilden. Zuweilen fehlt es Auftraggebern auch an Mitteln und/oder Konsequenz, das Konzept bis zuletzt durchzuziehen. Und so wird oftmals dann doch lediglich ein statisches Logo eingebunden.

In den vergangenen Jahren sind zahlreiche visuelle Identitäten entstanden, die über ein dynamisches Logo verfügen: AOL, Melbourne, A1, u.v.a.. Hier gilt es zu unterscheiden, denn dynamisch ist nicht gleich generativ. Ein dynamisches Design kann auch ohne Unterstützung von KI-Algorithmen entstehen. Während sich „dynamisch“ auf das Endprodukt bezieht, also die Art und Weise beschreibt, wie Logo, Farben und andere CD-Elemente miteinander kombiniert werden, meint „generativ“ den tatsächlichen Entstehungsprozess eines Designs. „Dynamisch“ steht in diesem Kontext also eher für „variabel“ (bei wohlgemerkt gleichbleibender visueller Anmutung).

Auch wenn das Erscheinungsbild für die EXPO 2000 in Hannover vom Ursprung her kein generatives Design ist, ist das vom Kölner Designbüro QWER entwickelte Logo eine Art Vorreiter. Der von Iris Utikal und Michael Gais entworfene sogenannte „Impuls“ ist gewissermaßen das Gegenmodell zum klassischen Logo, bei dem Form und Einsatz im Vorfeld akribisch genau definiert werden. Das EXPO-Logo, welches im Rahmen eines Wettbewerbs ermittelt wurde, sprengte viele bis dato geltende Konventionen und sorgte seinerzeit weit über Fachmedien hinaus für Aufsehen. Gleichfalls für Diskussionsstoff sorgte die Erkennungsmelodie der Weltausstellung, wenn auch aus einem anderen Grund. Für das von Kraftwerk komponierte, wenige Sekunden lange Jingle haben die EXPO-Organisatoren 400.000 D-Mark gezahlt.

Ein eindrücklicher Beleg dafür, dass generatives Design das Stadium des Experimentellen hinter sich gelassen hat, ist die im vergangenen Jahr zunächst in Italien lancierte „Nutella Unico“-Kampagne. Jedes der in einer limitierten Edition produzierten Gläser verfügt über ein einzigartiges Design. Möglich macht dies ein Algorithmus, der tausende Muster und Farben so kombiniert, dass sieben Millionen Unikate entstanden sind.

Auch im Ausstellungsdesign begegnen wir generativem Design. Für den Messestand auf der IAA 2011 in Frankfurt ließ Mercedes-Benz eine Installation entwickeln, bei der die Bewegung von Fahrzeugen getrackt wird, sodass diese mit LEDs bestückten Wänden in Echtzeit interagiert.

Was im Bereich generativer Gestaltung animationstechnisch möglich ist, veranschaulicht „Zero One“. Die von dem chinesischen Designer Raven Kwok kreierte Arbeit ist code-basiert und fast komplett in Processing entstanden. Processing ist eine Java-basierte Scriptsprache und die wohl bekannteste und am besten dokumentierte Entwicklungsumgebung für generatives Coding.

Kwok beschreibt das Konzept zu seinem experimentellen Clip als einen sich ständig weiterentwickelnden zellulären Automaten, bei dem mehrere generative Systeme miteinander verbunden sind. Das rein aus Nullen und Einsen bestehende Design besticht nicht nur durch einen ganz eigenen Look, sondern auch durch ein ausgefeiltes auf die Formgebung und die Bewegung abgestimmtes Sound-Composing (Mike Gao).

Generativem Design gehört die Zukunft

Es ist extrem spannend zu sehen, was mit Hilfe von Algorithmen visuell möglich ist. Auch für Designer mit wenig Programmiererfahrung gibt es mittlerweile Tools, um generatives Design entstehen zu lassen (z.B. Processing und p5.js.). Abschließend noch eine persönliche Einschätzung. Gutes Corporate Design ist wie ein Maßanzug. Nicht jedem passt ein Design, das dynamisch die Form verändert oder in Echtzeit mit dem Betrachter interagiert. Für Marken und Unternehmen, bei denen beispielsweise Werte wie Zuverlässigkeit, Vertrauen und Sicherheit im Mittelpunkt stehen, ist ein dynamisches, allzu progressives Erscheinungsbild sicherlich nicht die beste Wahl. Auch in diesem Fall ist die besagte Intuition gefragt, um das jeweils adäquate Mittel zu wählen. Voraussetzung dafür ist allerdings, dass man als Designer ein möglichst großes Spektrum an Möglichkeiten kennt.

Wer tiefer in das Thema eintauchen möchte, schaut sich vielleicht das im Verlag Hermann Schmidt Mainz erschiene Buch „Generative Gestaltung“ einmal genauer an. Sehenswert ist auch die begleitende Website generative-gestaltung.de/2/, die Zugriff auf alle im Buch besprochenen Programme bietet. Es ist kein Zufall, dass es das Buch seit Anfang des Jahres in einer Neuauflage gibt. Denn generatives Design, soviel ist sicher, wird uns zukünftig an immer mehr Stellen begegnen.

5 Kommentare zu “Generatives Design – Co-Kreation dank künstlicher Intelligenz

  1. Sehr guter Artikel, der einen spannenden Blick auf das Thema ermöglicht. Vielen Dank für die Zusammenstellung der Themen und Auseinandersetzung vor allem mit generatives Design in Kommunikationsdesign. Sollte man definitiv weiterverfolgen.

  2. Ich beschäftige mich gerade mit processing.
    Ich stelle zu meinem Leidwesen fest, dass es leider kein praktisches Tool gibt, eine derartige dynamische Grafik in eine Website einzubinden. Obwohl es generatives Design schon sehr lange gibt.

    Immer muss man in die functions.php, plus ein extra div schreiben plus im extra Order das extra .js hinzufügen und im CSS herumdengeln. Als wäre das noch nicht genug, muss man dann den Link zum Ordner in ein iFrame quetschen.

  3. Wieso muss ich da an die Filmszene aus „iRobot“ in der Fabrik denken, die von Robotern entwickelt und gebaut wurde und selber Roboter baut?

    Ohne mich in Hollywood-Scifi zu verlieren, muss ich dennoch zugeben, dass bei mir diese Automatisierung des Gestaltens ein mulmiges Gefühl erzeugt. Ich kann nicht genau sagen, warum. Kontrollverlust? Verwehrt sich der Mensch selber die Fähigkeiten zu Handwerk und Kreativität? Zunahme von Schnelllebigkeit? Oder einfach die Tatsache, dass das alles im Endeffekt Arbeitsplätze überflüssig machen könnte (auch wenn es im Artikel heißt, dass der Mensch unentbehrlich bleiben wird – es wird wohl nur wenige Menschen dafür brauchen)? Ich weiß, ich bin gewiss nicht der erste ‚Unaufgeschlossene‘, der das ausspricht.

    Im effizienzorientierten Industriedesign kann ich dieser Entwicklung noch was abgewinnen (ich wollte auch nicht mit einem Taschenrechner bei Airbus sitzen und die Stresseigenschaften jeder Modellidee ausrechnen müssen). Aber gerade im Kommunikationsdesign (oder auch allgemein im kreativen Bereich) finde ich es irgendwie „merkwürdig“ zu wissen, dass eine Arbeit vorrangig aus dem PC entstand und weniger durch einen menschlichen Kreativ- und Schaffensprozess. Bei Nutella verlieren für mich durch dieses Wissen diese individuell gestalteten Gläser direkt an Schönheitswert. Brauchen wir denn wirklich generatives Design, sind wir selber nicht kreativ genug; ist es das nicht wert, dass der Entwicklungsprozess dadurch etwas mühseliger ist und das Ergebnis weniger schnell ausgetauscht werden kann? Kann denn ein Logo wirklich auch Emotionen erwecken, wenn es einem Algorithmus entsprang, einer „Emotions“-Formel folgt?

    Das Expo-Logo hat mir seinerzeit übrigens sehr gut gefallen. Ich erinnere mich auch noch an diese Dynamik, die spielerisch umgesetzt wurde. Außerdem meine ich, dass es auf den Eintrittskarten als Hologramm abgebildet war, was zu diesem damaligen glänzenden Zukunfts-Hype prima gepasst hatte.

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