L’intelligence artificielle de MESH avec les urbanistes

MESH : Mobiliser le design paramétrique au service de la performance environnementale des formes urbaines.

MESH ambitionne de rassembler au sein d’une même interface des outils de conception paramétrique pour répondre aux besoins opérationnels des aménageurs et des urbanistes. Il aborde la complexité des morphologies urbaines au prisme de la qualité environnementale. MESH explore de nouvelles méthodes de conception paramétrique pour évaluer, comparer, faire évoluer et optimiser les formes urbaines.

MESH est un projet de recherche co-financé par l’ADEME, lauréat de l’appel à projet Modeval’urba 2015. Il rassemble autour de Franck Boutté Consultants une équipe de recherche du Lab’Urba, Francesco Cingolani ainsi que l’aménageur Sadev 94.

Inscrites dans les processus de métropolisation et participant à la limitation de l'étalement urbain, de nombreuses opérations contemporaines d'urbanisme valorisent les fonciers constructibles en proximité des centres urbains, en s'articulant souvent avec de grands projets d'infrastructure de transport. C'est notamment le cas d'Ivry Confluences (1,3 Mm² SDP dont 50% activités économiques, 40% logements et 10% équipements).

Ces opérations doivent associer densité, confort, attractivité, mixité et performance énergétique. Alors que les interventions à l'échelle du bâtiment sont parfois impossibles et souvent onéreuses, optimiser la forme urbaine très tôt permet (sans coûts supplémentaires) de maximiser la capacité d’un quartier à concilier nombre de ces enjeux, et à utiliser efficacement et durablement ses ressources. L'outil MESH -Morphologie, Environnement, Soutenabilité, Habitabilité - prend le parti de mettre en œuvre des méthodes informatiques novatrices afin d’alimenter la conception ainsi que l'aide à la décision en ce sens, en agissant directement sur les morphologies urbaines.

MESH s'appuie sur les outils de design paramétrique pour intégrer la prise en compte des enjeux environnementaux au dessin des morphologies. Ces outils permettent, à partir d'invariants déterminés avec les urbanistes, de générer un grand nombre de formes différentes au sein d'un modeleur 3D ; puis de les évaluer à l'aune de critères définis selon les enjeux du projet, son contexte, sa programmation. Il s'agit par exemple de l'irradiation reçu par les bâtiments (neufs ou existants) afin de minimiser les consommations de chauffage, de l'accès au ciel pour favoriser une meilleure lumière naturelle et minimiser les consommations liées à l'éclairage, ou encore de l'exposition au bruit ; la flexibilité de l'outil offrant la possibilité de modifier ces indicateurs ou d'en ajouter de nouveaux.

La force de l'outil réside aussi dans sa capacité à restituer ces métriques de manière chiffrée, ce qui rend les différentes formes comparables de manière objective, et non plus simplement sur la base d’approches purement qualitatives. Cela constitue une réelle plus-value dans l'aide à la décision pour les maîtrises d'ouvrage, tout en permettant à l’ordinateur de trier les formes afin de sélectionner les meilleures et d’en proposer de nouvelles, plus performantes, grâce à un processus d'optimisation multicritère.

A l'issue de ce processus, basé notamment sur des algorithmes évolutionnaires, de nombreuses propositions de morphologies performantes suivant les critères sélectionnés sont présentées à l'urbaniste pouvant s'en inspirer pour le futur quartier.

Comparé à l'approche classique, où dans le meilleur des cas, la dimension environnementale pouvait être prise en compte dans un processus de co-conception, les outils de design paramétrique génèrent des formes parfois surprenantes auxquelles les concepteurs n'auraient pas pensé - on parle d'émergence – tout en en attestant la performance.

Sur Ivry Confluences par exemple, l’expérience a montré que la mise en place de cette méthodologie sensibilise avant tout les acteurs essentiels à la qualité environnementale en les impliquant dans le choix voire la création des indicateurs qu’ils estiment pertinents, et en les amenant ainsi vers un équilibre concerté. Des gains importants ont ainsi résulté du dialogue sur les morphologies entre les urbanistes, Sadev 94 et Franck Boutté Consultants (concepteur de l’outil MESH). Sur certains cas d’étude, les formes proposées ont pu gagner 7% à 10% de façade correctement ensoleillées, tout en réduisant les vis-à-vis de 33% à 74% et en améliorant pour les futurs habitants la qualité des vues sur la Seine ou le futur parc de la Confluence de 22% à 29%.

Cette méthode a également été appliquée dans d’autres contextes tel que le projet de réorganisation du port et de la zone d’activité de La Grande Motte ou encore pour les études urbaines et environnementales sur le secteur Gare des Mines - Fillettes (aménagement du secteur Paris Nord-Est), en collaboration avec l’Agence Leclercq Associés. MESH semble aujourd’hui voué à s’intégrer plus systématiquement dans les processus de conception de quartiers ou de macro-lots, en particulier lorsque la densité est élevée, les contraintes fortes et les gains attendus d’une optimisation morphologique élevés.

Requalification du port de La Grande Motte : Optimisation morphologique selon indicateurs bio-qualitatifs (Groupement Leclercq)

Auteurs :

  • Rémi Babut / Ingénieur, urbaniste – Chargé de projets, Pôle Ville et Territoire, Franck Boutté Consultants
  • Aymeric de la Bachelerie / Ingénieur – Architecte, Chargé de projet, Franck Boutté Consultants
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Modéré par : Alexia ROBIN

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