Spatial planning for cognitive navigation: creating ‘FUMapp’ application based on spatial and cognitive data: an intersection between architectural, cognitive, and computational tools

Abstract

New research in multidisciplinary design and computational and cognitive sciences are changing how designers suggest new design methodologies and ways to understand the built environment. This progress leads to improvements to more liveable spaces and offers explanations about the intentional and unintentional ways of living in the built environment. This thesis will describe a methodological study created to answer questions about how we design in crisis (social, environmental, economic, etc.) that affect the design process and how people leave and recall spatial stimuli in everyday life. The research will be tested in four different countries/ cities by recording the psychophysiological reactions of responders (volunteers) in specific urban paths in a navigational task. Recordings will happen through eye trackers and skin sensors. At the same time, the navigational process will be recorded through an environmental camera in the eye trackers and GPS machine in mobile devices. The paths selected for this thesis and its experimental process were characterized by the presence of specific spatial characteristics following as the result of the theoretical chapters of this research. The primary hypothesis of the thesis is that the Anthropocene crisis has brought a new perception of our built environment, which design professionals should consider designing more liveable spaces. This perception combines spatial cognitional patterns that are common for everyone and independent of any social, political, or national background. While multiple factors can affect spatial cognition and guide eye movement, this thesis seeks to understand if there are measurable psychophysiological cognitive patterns. Our results found that even though spatial characteristics dominate a scene, there exist reaction patterns in design that are common in all four paths in the four countries. I begin this thesis by examining the literature on spatial computing and spatial cognition, identifying the gaps around applying those theories in the built environment. This leads to a better understanding of eye movement and focus and a recall of urban environmental characteristics. Next, the thesis will analyse all the theoretical, practical, and experimental processes and theories she follows or invented. The thesis concludes with the findings of this research, as well as a discussion about future research.

Η διδακτορική αυτή διατριβή σκοπεί σε μια διαφορετική προσέγγιση του σχεδιασμού. Συνδυάζει τις υπολογιστικές και γνωστικές επιστήμες με τρόπο που να καθιστά το σχεδιασμό ως ένα πολυεπιστημονικό πεδίο. Στην παρούσα διατριβή νέες μεθοδολογίες σχεδιασμού προτείνονται με απώτερο σκοπό μια εναλλακτική κατανόηση του δομημένου περιβάλλοντος. Η πρόοδος που παρατηρείται μέσω της εφαρμογής νέων τεχνολογιών και προσεγγίσεων στο σχεδιασμό τείνει να οδηγεί σε βιωσιμότερα σχεδιασμένους χώρους, προσφέροντας παράλληλα εξηγήσεις για τον τρόπο που οι χρήστες κατανοούν συνειδητά αλλά και με τη χρήση του ασυνειδήτου το δομημένο περιβάλλον στο οποίο ζουν. Η πιο κάτω διατριβή θα περιγράψει μια μεθοδολογική πειραματική διαδικασία που δημιουργήθηκε για να απαντήσει σε ερωτήσεις σχετικά με το πώς σχεδιάζουμε σε εποχές κρίσης (κοινωνικής, περιβαλλοντικής, οικονομικής κλπ.) χώρους που επιτρέπουν στους χρήστες να ανακαλέσουν τα χωρικά τους χαρακτηριστικά μετά την απομάκρυνση τους από το σημείο διάδρασης. Η πειραματική διαδικασία που αναπτύσσεται λαμβάνει χώρα σε τέσσερις διαφορετικές χώρες/ πόλεις. Κατά τη διάρκεια όλων των πειραμάτων καταγράφει τις βιοφυσιoλογικές αντιδράσεις των εθελοντών σε συγκεκριμένα αστικά μονοπάτια σε μια εργασία πλοήγησης. Χρησιμοποιεί ιχνηλάτες ματιών και αισθητήρες δέρματος καθώς η διαδικασία πλοήγησης καταγράφεται με μηχανή GPS και γενική κάμερα περιβάλλοντος. Τα μονοπάτια που επιλέχθηκαν για τη διατριβή χαρακτηρίστηκαν από την παρουσία συγκεκριμένων χωρικών χαρακτηριστικών που ακολουθούν ως αποτέλεσμα των θεωρητικών κεφαλαίων της παρούσας έρευνας. Η κύρια υπόθεση της διατριβής είναι: Η κρίση του Ανθρωποκαινισμού έχει επιφέρει μια νέα αντίληψη για το δομημένο περιβάλλον την οποία οι επαγγελματίες σχεδιασμού θα πρέπει να εξετάσουν. Η εξέταση αυτή θα οδηγήσει σε συμπεράσματα που δυνητικά θα μπορούσαν νασυμβάλουν σε ένα ενδεχόμενο μελλοντικό σχεδιασμό βιωσιμότερων χώρων. Η υπόθεση της διπλωματικής η οποία θέτει τον χρήστη στο κέντρο του σχεδιασμού, σκοπεί στο συνδυασμό τόσο των χωρικών αλλά και γνωστικών προτύπων όπως αυτά θα προκύψουν μέσα από την πειραματικήδιαδικασία. Η ποικιλομορφία των δειγμάτων και τα διαφορετικά πειραματικά μονοπάτια καθιστούν τα καταγεγραμμένα δεδομένα ανεξάρτητα οποιουδήποτε κοινωνικού, πολιτικού ή εθνικού υποβάθρου, σε ένα κοινό παρονομαστή ερευνητικά πειραματικής καταγραφής. Ενώ πολλοί παράγοντες μπορούν να επηρεάσουν τη χωρική γνώση και να καθοδηγήσουν την κίνηση των ματιών, αυτή η διατριβή προσπαθεί να κατανοήσει εάν υπάρχουν μετρήσιμα βιοφυσικά γνωστικά πρότυπα. Τα αποτελέσματά που προέκυψαν από την παρούσα έρευνα έδειξαν ότι παρόλο που τα χωρικά χαρακτηριστικά κυριαρχούν σε μια σκηνή, υπάρχουν μοτίβα αντίδρασης στο σχεδιασμό που είναι κοινά και στα τέσσερα μονοπάτια και στις τέσσερις χώρες. Η διατριβή που ακολουθεί αρχίζει με τη βιβλιογραφική ανασκόπηση σχετικά με τη χωρική γνώση, την δημιουργία χωρικών μοτίβων και εφαρμογών στο δομημένο αστικό περιβάλλον. Εντοπίζει τα κενά εκείνα που θεωρεί σημαντικά στην ταύτιση σχεδιασμού, εφαρμογών και δομημένου περιβάλλοντος με στόχο την καλύτερη κατανόηση των χωρικών μοτίβων που καταγράφει. Έτσι μέσα από το βιβλιογραφικό υπόβαθρο επιτρέπει στον αναγνώστη να κατανοήσει την ταύτιση της κίνησης και εστίασης των ματιών των χρηστών με τη διαδικασία ανάκλησης των χωρικών δεδομένων. Το σύνολο της συλλεγμένης πληροφορίας σε συνδυασμό με την ανάλυση της πειραματικής διαδικασίας και των πρακτικών της συνδιαμορφώνουν εν τέλει τις απαντήσεις που προκύπτουν από την αρχική υπόθεση της έρευνας αυτής.