Gramáticas da Forma e IA: um novo paradigma no design arquitetónico

Foi no contexto de uma investigação científica que Célia Maia, diretora da MELOM Projetos – Departamento de Arquitetura, se viu envolvida na CEAC 2025. A investigação apresentada, desenvolvida em coautoria com o arquiteto Décio Ferreira, explora o potencial transformador da associação entre Gramáticas da Forma e Inteligência Artificial (IA) na prática arquitetónica.

O artigo ‘Shapes Grammar in Artificial Intelligence: an Analytical Model in Architecture and Urbanism’ demonstra como a integração destas ferramentas pode trazer agilidade, precisão e redução de erros aos processos de conceção, sobretudo na fase de transição para obra. As Gramáticas da Forma, desenvolvidas desde a década de 1970, baseiam-se em regras formais que permitem gerar, analisar e transformar formas arquitetónicas a partir de elementos básicos. Quando aliadas à inteligência artificial, ganham uma nova dimensão: a capacidade de automatizar, prever e adaptar soluções com base em dados reais.

“Existindo vários tipos de Gramáticas da Forma, podemos criar novos projetos, analisar projetos existentes, obter variações de projeto, combinar várias tipologias ou trabalhar ampliações e cor. Neste artigo explorámos a grande vantagem na agilidade, criação e análise de formas e a capacidade de estudar linguagens de projetos passados”, explicou Célia Maia.

As aplicações são vastas, desde a personalização em massa até à simulação preditiva, passando por decisões baseadas em múltiplos critérios como conforto, custo e desempenho energético. Em contexto urbano, abrem-se portas a soluções ajustadas em tempo real às dinâmicas das cidades inteligentes, recorrendo a sensores e dados provenientes da Internet of Things.

“Na arquitetura e no urbanismo, ferramentas como BIM (Building Information Modeling), Design Generativo, IA e Machine Learning (ML) estão a transformar o processo de projeto. Estas tecnologias, aliadas a processos de trabalho, facilitam a visualização, análise e otimização de formas, conectando lógica computacional com criatividade espacial”, explica.

“O BIM facilita a precisão e pormenorização na criação e modificação de formas, permite interações em tempo real e automação de regras de projeto, integra aspetos funcionais e espaciais, promovendo desenhos mais completos, favorece a colaboração multidisciplinar e o uso de dados para refinar decisões e com simulações (energia, conforto térmico, estrutura), além de tornar os projetos mais sustentáveis”.

Associando estas ferramentas à IA “é-nos permitido gerar, otimizar e adaptar formas com base em dados e padrões. Em cidades inteligentes, a IA pode ajustar regras de gramática em tempo real com base em sensores urbanos (Internet of Things), promovendo soluções adaptativas e eficientes. O objetivo foi o de demonstrar como estas ferramentas são complementares ao trabalho do arquiteto. A sua força está na integração com outros métodos e tecnologias, como o BIM e a IA, oferecendo soluções mais precisas, inteligentes e contextuais. O sucesso depende da capacidade do projetista de escolher e combinar essas ferramentas de acordo com o desafio enfrentado”.

Apesar de ainda não existirem exemplos implementados com esta abordagem em Portugal, a arquiteta revela que “é o que queremos criar” e aponta que as bases tecnológicas já existem. “Atualmente, ferramentas como Dynamo (Revit) e Grasshopper (Rhino), frequentemente integrados com linguagens de programação como Python, permitem a incorporação de algoritmos de ML para explorar centenas de variações formais baseadas em critérios como iluminação natural, conforto térmico e eficiência estrutural”.

"Embora o Revit, por si só, não disponha de funcionalidades nativas de ML, soluções como o Autodesk Generative Design permitem fluxos de trabalho baseados em lógica evolutiva, sendo também integráveis a modelos preditivos treinados externamente (por exemplo, com TensorFlow ou scikit-learn – bibliotecas de código aberto ‘open-source’ amplamente utilizadas em ML e IA".

Para Célia Maia, a chave do sucesso está na capacidade do projetista em combinar estas ferramentas de forma crítica e estratégica: “A força desta abordagem está na sua complementaridade com métodos já consolidados, como o BIM. Não se trata de substituir o arquiteto, mas de ampliar o seu potencial criativo com o apoio da inteligência computacional”.

O caminho para este novo paradigma está em construção, e o trabalho apresentado na CEAC 2025 é mais um passo nesse sentido. O objetivo? Um projeto mais inteligente, sustentável e alinhado com os desafios do século XXI.