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算法对建筑业的影响,不仅仅是画图

By 超神经

场景描述:近年来,算法在各行各业发挥作用,它也正在悄然改变建筑业。人工智能算法为设计师们带来了更多可能,为我们带来更多更惊艳、更合理的设计。

关键词:建筑 算法

在建筑界,总有一些建筑师不走寻常路,设计出奇奇怪怪的建筑,让人大跌眼镜。

一些建筑造型之奇特,让人不得不佩服建筑师的脑洞之大;还有各种奇葩的户型设计,也是让人无力吐槽。

拿什么来拯救,这些奇葩的设计?

奇葩造型

位于英国伦敦芬乔奇街 20 号的一座摩天大楼,由于造型像「对讲机」,被取外号「对讲机大楼」。

其实造型奇葩倒没什么,也有一些人觉得还挺好看。

但问题是,建成之后,大家很快发现,由于弧形的玻璃幕墙形成一个凹透镜,因此会聚集阳光,使得光线非常强烈,甚至可以融化汽车、引发火灾。

摩天大楼变凹透镜,一位车主把爱车停在附近街区两小时

发现后视镜和车身外层被热熔

在对城市造成了如此严重的影响之后,这座建筑的部分玻璃幕墙被覆盖上了遮阳板。

奇葩户型

除了奇葩的建筑设计外,还有一些奇葩户型也经常令人哭笑不得,比如这样的:

此类户型让人哭笑不得,卫生间放房子中央是要闹哪样?

面对这些「灵魂设计师」,人工智能也看不下去了。

近年来,人工智能算法已经介入建筑行业来辅助设计,更加合理地设计、利用空间,让人们更舒适地居住、使用,同时也节省了大量的人力成本。

算法:为建筑外观带来新突破

20 世纪八九十年代,一些城市出现了一些曲面、流体建筑,这成为建筑史上突破性的设计。

这背后,正是有了计算机辅助设计(CAD),建筑师们才摆脱了计算尺和量角器的限制,尝试新的有机形式。

如今,从 Revit 到 3D 打印,再到人工智能算法,都在加速建筑业全面的数字化转型。

由 Zaha Hadid(扎哈·哈迪德)建筑事务所设计的墨尔本 Mayfair Residential Tower,便是利用算法设计了波浪形外墙。

该建筑耗资约 16 亿元,预计今年竣工

据介绍, Zaha Hadid 设计团队从澳大利亚的风景和海景流动性中获得灵感,立面的组成是从简单的波浪形成系统演变而来,接着利用相同的设计语言,进一步产生变量。

「使用算法来确定这些变量,使立面能够适应各种不同的公寓布局,也适应不规则的场地。」

波浪形的立面设计,贯穿在整个建筑布局中

此外,基于团队在复杂的建筑几何图形方面的专业知识,计算参数化设计允许优化算法,在一个可接受的程度内,识别外观形状相似性,然后最小化不同的立面板数量。

这一过程使得建筑的雕塑立面得以创造,否则成本会高得离谱。此外还最大程度地减少了所需的独特外墙板的数量,降低了成本。

可以说,人工智能算法,为建筑师提供了一个全新的工具箱,来实现和改进他们的想法,帮助他们思考和生成原本可能无法实现的形状和排列。

建筑师无需根据自己的直觉和品味亲自绘制平面图,而是使用算法设计输入规则和参数,并允许计算机生成建筑物的形状。

规划平面布局,空间利用更合理

设计出突破传统的外观,仅仅是算法改变建筑业的一部分。

在平面布局方面,人工智能算法依然大展拳脚。

算法可以找出布置房间、建造建筑物的最佳方法,甚至可以随着时间的推移,改变这些布局,以满足用户的需求。

利用 GAN 解决空间规划问题,其模型非常灵活

算法还可以帮助建筑师在设计阶段,揭示现有和计划中的建筑中的隐藏模式(pattern),帮助建筑师更好地利用一座建筑。

这些隐藏模式可以是空间和几何特征,比如公共区域与私人区域的比例,或建筑物的自然气流;也可以是使用模式,显示哪些房间使用得最多,哪些房间使用得最少。

比如有位程序员 Joel Simon,就创建了一个名为 Evolving Floor Plans 的实验研究项目,来优化平面布局。他通过遗传算法,布局房间,预期人流,以最大限度地减少步行时间,走廊的使用等。

利用算法生成走廊的过程 (从 a 至 f )

动线智能规划,生成最优布局

Zaha Hadid(扎哈·哈迪德)建筑事务所的副架构师 Ulrich Blum,致力于创建高效能的办公空间,而算法,在其中发挥了重要作用。

在设计书给出的一定前提条件下,算法自动测试了数千种内部布局备选项,通过测量每张桌子的沟通和协作统计数据,选出最优布局,使最大人数能彼此靠近,方便沟通,但不会拥挤。

设计师输入各项参数,利用算法得出

该布局下员工沟通的频次、可触及人数等

一般来说,员工更喜欢坐在窗边。因此,为了确保最大程度地利用窗口区域,并且每个办公桌都能尽可能拥有最大的视野,Ulrich Blum 团队还利用算法来测量视野质量,以实现办公桌最佳布局。

算法可显示和评估平面图上,视觉效果最不理想的办公桌

(红色区域为最不理想,反之为蓝色)

除了办公区域,设计师们还利用算法,为养老院设计新的布局,以最佳方式安排私人房间和公共区域,让老人在家中的步行距离尽可能的短。

设计师 Silvio Carta 表示,正确的算法组合,配合设计师的合理输入,可以大大加速这一设计进程。否则将需要大量艰苦的工作,或者可能根本无法完成。

但他也相信,算法并不会取代建筑师,而是成为重要工具,为建筑师和整个建筑行业带来前所未有的变革。

对建筑师们来说,也许能托算法的福,逐渐告别无止境的加班时光。而卫生间摆在房子中间的户型,应该是不会再出现了吧?

参考资料:

https://techxplore.com/news/2020-06-algorithms.html

https://www.frameweb.com/news/covid-19-workplace-design-movement

https://www.commercialdesignindia.com/insights/2929-designing-high-performance-workplaces-with-algorithms

—— 完 ——

本文分享自微信公众号 - HyperAI超神经(HyperAI),作者:神经小兮

原文出处及转载信息见文内详细说明,如有侵权,请联系 yunjia_community@tencent.com 删除。

原始发表时间:2020-06-23

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