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AI與建筑設計的跨界融合

發(fā)布時間：2024-03-02 20:46:39 瀏覽量：153次

導語

2015年9月，當今世界最有影響力的建筑大師之一安藤忠雄，開始順德和美術(shù)館的設計工作。在歷經(jīng)長達近120天的設計工作之后，和美術(shù)館于同年12月動工。


設想一下，如果將重復、迭代的工作交給AI系統(tǒng)，設計師就能夠更高效、更高質(zhì)量地完成設計工作，建筑設計周期甚至能從120天縮短為60天，且建筑方案更加精細和完善。這并不是一個遙不可及的想象，如今，AI正逐漸賦能傳統(tǒng)的建筑設計領域，重新定義著建筑設計方向，幫助用戶降本增效，實現(xiàn)用戶、設計師、合作方多方共贏。


和美術(shù)館


AI與建筑設計


AI（Artificial Intelligence）：人工智能

它是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學。該領域的研究包括機器人、語音識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統(tǒng)等。



AI從誕生以來，理論和技術(shù)日益成熟，應用領域也不斷擴大，逐步滲入到傳統(tǒng)的建筑領域，尤其是建筑設計階段。


建筑設計階段：在廣義上是指建筑物在建造之前的所有相關(guān)設計工作。包括：

◆ 建筑專業(yè)設計（方案、功能布局、聲、光、熱等）

◆ 結(jié)構(gòu)專業(yè)設計（梁、柱、板、墻、節(jié)點、抗震、抗風等）

◆ 排水專業(yè)設計

◆ 供暖、通風、空調(diào)專業(yè)設計

◆ 電氣專業(yè)設計等


AI在建筑設計階段應用范圍廣泛

目前具體有哪些應用？


AI助力建筑設計智能發(fā)展


輔助建筑布局規(guī)劃：找到建筑空間規(guī)劃的最優(yōu)解

計算機能夠通過對大量的建筑圖紙進行學習以及分析，在考慮經(jīng)濟性、科學性、舒適性等指標下，判斷建筑布局方案的優(yōu)劣，輔助設計師規(guī)劃建筑布局。


生成彩色總圖：更生動地表達建筑設計方案

通過AI深度學習算法，計算機可以識別建筑總圖地塊中多種樓型的復雜組合與排布方式，自動生成與多個樓型適配的景觀方案，同時能夠快速生成附帶景觀的多種風格的彩色項目總圖。


輔助戶型生成：既能滿足輪廓又能滿足參數(shù)

計算機根據(jù)戶型的大致輪廓和簡單的戶型參數(shù)，能快速在戶型庫（包含海量的戶型）中進行AI圖形匹配，生成數(shù)十種滿足要求的戶型方案。


輔助車位排布：排布出更多的停車位

在計算機識別出停車場的輪廓信息后，利用深度強化學習，實現(xiàn)停車位的自動排布設計，給出多個車位排布方案及對應的車位指標數(shù)據(jù)，并能夠生成停車場設計圖。


輔助結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化：控制成本的同時保證安全的結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在建筑限制條件下，通過AI對初步結(jié)構(gòu)計算模型進行識別與分析，實現(xiàn)構(gòu)件截面尺寸智能擇優(yōu)、不同結(jié)構(gòu)體系比對，將衍生出的所有潛在方案進行計算分析，對比后產(chǎn)生最佳方案。


輔助機電管線排布：機電管線做到合理布局

利用AI技術(shù)自動生成機電管線路徑，確保機電管線的路徑不和建筑、結(jié)構(gòu)發(fā)生碰撞，通過機器學習快速生成、分析，得到有效設計方案?；谠O備庫中的設備實際參數(shù)，結(jié)合設計能耗、舒適度指標、空間分區(qū)，通過機器學習完成設備的自動選型。


輔助繪圖出圖：保證圖紙質(zhì)量

通過建立建筑設計繪圖知識庫，利用AI技術(shù)給出繪圖的優(yōu)化建議，保證圖紙質(zhì)量，大幅縮短設計周期。同時基于建筑出圖知識庫，AI推薦出圖邏輯與方案，在圖紙中自動繪制標準化圖框、構(gòu)件等并進行深化，快速便捷地輸出施工圖。


建筑設計：AI時代奔赴而來


未來，隨著建筑設計過程中所涉及的功能、數(shù)據(jù)、流程都逐步模塊化，AI與建筑設計的融合將會越來越廣泛、越來越深入，會有更多的應用場景。



比如：

◆ 依靠AI識圖能力強這個特點，通過強化學習能夠做到給排水、暖通空調(diào)、電氣的智能設計；通過參數(shù)和圖紙能夠推薦最合適的機電設備，同時給出相應的設計方案。

◆ 構(gòu)建一個龐大的建筑設計知識庫，里面不僅有海量的戶型庫、樓型庫，還有各種各樣的核心筒庫、構(gòu)件庫、機電設備庫，以及標準規(guī)范庫等等。

◆ 有一個能夠宏觀調(diào)度的通用建筑設計引擎，它是一個集感知、決策、認知三位一體的設計AI系統(tǒng)，輔助建筑設計整個過程的智能衍生、人機交互和智能優(yōu)化，并且普遍適用于設計的各個場景。

◆ 利用算法去衍生設計方案，設計師只要通過簡單輸入、動態(tài)調(diào)整，就能得到滿意的設計方案。


通過AI把計算機擅長的重復、低智能、迭代工作發(fā)揮到極致。未來的建筑設計也能夠通過AI把設計數(shù)據(jù)、設計方法和標準規(guī)范串聯(lián)起來，為建筑設計提供一體聯(lián)動能力，打通數(shù)據(jù)壁壘、實現(xiàn)信息的有效傳遞和共享，讓AI賦能建筑設計，促進設計和管理的精細化。


把復雜留給美的，讓用戶更簡單


美的樓宇科技作為樓宇智慧生態(tài)集成解決方案引領者，致力用智慧賦能建筑，為城市創(chuàng)造更多可持續(xù)的價值。運用AI技術(shù)，用智慧賦活建筑。當建筑可感知、有溫度、會思考，它便擁有了生命。一個個智慧的建筑生命體，最終會構(gòu)建出智慧城市的藍圖。


結(jié)語

據(jù)調(diào)研，在建筑設計過程中，有27%的工作需要人來創(chuàng)造、溝通、協(xié)作，而剩下73%的程序化工作則能由計算機完成。隨著AI在建筑設計領域應用的深入，大大提升了建筑設計師的效率，助力設計師把更多的時間專注于創(chuàng)意、文化融合、人群心理等方面的思考與探究。然而，由于設計數(shù)據(jù)不聯(lián)通、設計方法與標準規(guī)范難串聯(lián)、操作流程復雜、參數(shù)輸入繁多、技術(shù)學習成本高、二次開發(fā)成本高等原因，目前AI在建筑設計中的應用并不是很廣泛和深入。只有當AI技術(shù)成本能被大眾消費得起，操作方式能被大眾簡單接受時，AI才能真正地做到普惠建筑設計師群體，才能真正對人類社會有作用。


* 圖片來源網(wǎng)絡

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