将AI用于古老建筑业,看拿下万科的小库科技如何示范“做产品的正确姿势”

人工智能与建筑会产生什么样的火花?打响建筑领域第一炮的小库科技是如何做产品的?

撰文 | 藤子

11 月 25 日,深圳南山区欢乐海岸,中影国际影城 7 号厅,一场特殊的电影——小库科技公测发布会正在进行。

放映厅坐满了观众,他们是清一色的建筑领域从业人士。现场没有「蒙眼狂奔」的激情,也没有璀璨的舞台效果,但创始团队介绍产品功能时,不时爆发着掌声。

小库科技创始人何宛余

成立于 2016 年的小库科技将人工智能应用于建筑领域,旗下产品「人工智能建筑师小库」是首款应用人工智能的智能设计云平台。

目前,小库关注整个设计的前期,比如拿地强排和概念设计,尤其是前期机械重复格式化的工作以及反复修改的部分,小库会自动完成。

一个拿地方案的设计,小库可以将往常 40-80 的工作时长压缩至几分钟,错误率降低至 1% 以下,设计成本由几万元降至千百元。

建筑师无需像往常那样,下载设计软件,并耗费大量时间学习软件的操作,只需联网登陆,输入基地条件和容积率等参数,小库就会利用机器学习和深度学习的成果,通过生成和评估模型,将合适的设计方案以三维空间模型的形式推荐给建筑师,建筑师每次调整也能实时获得小库的反馈,所见即所得的方式可以进一步缩短工期。

小库科技的产品,目前还不能说是成功,但至少在建筑领域打响了第一炮。如今,小库拥有数千公测版试用用户。其中很多用户来自万科等众多知名开发商,以及深圳设计总院、重庆市院等知名设计机构。

作为一个标准的将人工智能技术应用于传统领域的公司,他们是如何打造这款产品的?研发产品的正确姿势又是什么?

建筑领域的痛点是「人工智能建筑师小库」的着力点

何宛余建筑专业出身,曾是中央电视台总部大楼的设计方 OMA 的项目建筑师。还是实习生时,何宛余就痛恨枯燥、繁琐的重复劳动,在她心中,一直潜藏着如何用计算机取代重复劳动的梦想。

「人工智能建筑师小库」也并非横空出世,实际上,它已有多年的迭代。

在荷兰贝尔拉格学院攻读硕士时,何宛余和小库科技联合创始人杨小荻的专业方向就是城市和建筑设计与计算机编程结合。

2010 年,硕士毕业后的他们利用算法为韩国某开发商开发了针对首尔某地块的强排软件系统。2011 年,利用这套技术,他们开发的单机设计辅助系统赢得了深圳湾某产业园全球公开招标概念竞赛。

2014 年,他们利用四套智能算法为深圳工务署以 4% 的时间设计了 100 个消防站,其中已有一个项目在建。两年后,单机版小库在与某境外上市建筑设计公司的交流中,针对后者正在进行的上海综合体项目进行布局设计,以6分钟一个方案的速度给全场留下深刻的印象,当即获得合作意向。

站在建筑与计算机的十字路口,何宛余对其中的痛点了解颇深。

建筑领域,特别是住宅,在前期设计阶段,需要大量强排方案。在中国的地产业,政府在向开发商转让土地的使用权时,会提出容积率、建筑密度、限高、日照间距等关键的规划指标,开发商在保证这些关键指标的同时,以获取最大利润的角度,来排布建筑的总图,在这个强排过程中,建筑师需要反复计算、布局,并反复调整。尽管有 CAD 等绘图软件,但依然需要一笔一划绘制完成。

此外,建筑领域还很封闭,不仅企业之间,就连企业内的项目之间都鲜有互通有无。

举个例子,A 项目的公共场所需要摆放椅子,并已完成椅子的设计。此后,B 项目的公共场所同样需要椅子,但并不知道 A 项目已有设计好的椅子,只得重新设计。如此重复繁琐的工作举不胜举。

但这并不是建筑领域的唯一痛点。

在何宛余看来,还有三个问题更为严重。

其一,思想表达的耗时。「这是一个非常经典的场景,我的想法是这样的,你能不能把这个稍微改一下?这个房子能往这个方向挪一点吗?设计的图纸能细一点吗?」何宛余举例。

建筑师的设计语言是图纸、设计和模型,只有通过专业工具才能进行转化。这些工具,需要长期的学习和训练,操作起来也很繁琐。因此,建筑师需要耗费大量时间在表达思想的呈现上。

建筑本应跟思考有关,但是工具的局限,使得从思想提升变成了技术提升,目标变成了软件是否使用得熟练。

「我们利用这些工具,最初的原因是需要把大脑中黑箱的设计思想传达出去,但它们的出现反而成了一个负累。」何宛余认为,正如 CAD 出现后,虽然不用手绘,然后用刀片刮除硫酸纸。但 CAD 同样把建筑师绑在了电脑前。

然而,在何宛余看来,思想表达的耗时只是表象,核心的问题是知识经验代差。

「思想上的差异性,产生了更大的鸿沟,我们如何去理解对方,如何去理解更丰富的知识经验,这些知识经验如何传承到我们身上。」何宛余说,「不同的角色,不同的知识层级,会产生很多不同的状态。」

以著名建筑师密斯·凡·德·罗举例,密斯让学生设计一个建筑方案,方案完成之后,密斯却发现这并不是他想要的。但是,年轻的学生却认为,这就是他从大师身上学到的东西。

以上这些都导致了沟通的障碍。在建筑领域,低效的沟通,也是家常便饭。

就拿「大气」一词来说,「房子要大气,那大气代表什么?是建筑的面宽很宽?还是建筑的层高很高?还是表面的材质要使用非常奢华的大理石?我们不知道!」因为「大气」一词的涵义广泛而丰富。

如何让设计思想被快捷地表达和呈现,如何让知识和经验得到更好的发挥甚至传承?如何让项目的沟通更高效、顺畅和精准?

这是何宛余成立小库科技的初衷,也是「人工智能建筑师小库」从内测以来,在产品设计上围绕的目标。

找到产品的内核,用「类知识图谱」构建小库的大脑

何宛余认为,类知识图谱是解决这些问题的关键钥匙。

「通过 AI 去建立一套类知识图谱。什么是类知识图谱?其实就是对脑袋里相当于黑箱的思想进行解析和重构,把无形的比如经验这样虚无缥缈的东西,变成似乎可以摸得着的东西。」何宛余说。

为此,她用医疗领域看胸片举例。患者喜欢有经验的老医生,但胸外科医生要一眼看出胸片是否有问题,需要二三十年的经验积累。对偏远山区来说,经验丰富的老医生很是缺乏。医疗影像公司就可以将所有的胸片知识梳理成类知识图谱,使它成为 AI 的模型。

当类知识图谱应用于建筑领域也同样如此。小库科技给「人工智能建筑师小库」建立了一个 AI 大脑,梳理不同的知识体系,比如密斯的建筑风格,通过梳理他的草图、设计和作品,进而梳理他的思想体系,形成他的类知识图谱。

这只是其中一个例子。实际上,建筑有容积率、建筑密度、限高、日照、楼间距等大量规范,每个城市的规范还不尽相同。

建筑领域涉及范围很广,不同的建筑类型,规范也不相同,博物馆、学校、医院,都需要建立自己的类知识图谱,甚至是不同的建筑公司,在某一方面,都有自己设计逻辑的知识部分。

小库公测发布会推出的集智版,就旨在通过创建知识图谱最大限度缩小知识代差,更好地协助和激发建筑师进行设计创作。

「分区划界」功能可以自动识别设计图纸,建筑师与小库互动的同时,小库将实时反馈,比如是否符合现行规范。

此外,何宛余介绍,80% 的城市建筑,如产业园区或住宅楼,都能快速生产。但该项目适合哪些产品,能摆放多少栋楼,却需要人力穷举,不停尝试。

「产品匹配」则能快速确认产品定位,帮助建筑师生成系列方案。如果建筑师对小库生成的方案不满意,可以通过「互动编辑」进行修改,并与小库互动。

「分区划界、产品匹配、互动编辑,它们的底层都建立了一套类知识图谱。建筑师使用小库时,小库也会记录他的喜好,建立一套建筑师本人的类知识图谱。之后,小库会根据建筑师的喜好推荐方案。」何宛余说,「我们建立知识库,是希望知识不再随人员的流失或老工程师的退休而消失,而是能把知识沉淀下来,变成资产,这是未来建筑设计的方向。」

小库集智版类知识图谱的三大功能

显然,这些功能离不开数据的支持。小库科技联合创始人兼 CTO 李春介绍,在公测版本中,他们积累了全国百万级的数据来完善项目的周边信息,同时也通过多渠道累积了各地海量住区资料,用以学习不同城市的规范。此外,他们使用生成对抗网络,根据已有的模型从无到有生成了很多有效的训练集。

「我们在建筑方面积累了多种渠道数据,将渠道数据、自有数据和开源数据都整合在了一起。」杨小荻说。

根据用户的需求不断迭代,这也是小库极速版产生的原因

小库的研发历程与互联网产品类似,推出内测版本,搜集用户的反馈,发现问题,不断改进,快速迭代。

杨小荻表示,从今年 6 月份内测以来收到了大量的用户反馈。公测版本中很多功能都是根据用户反馈而得来。

「很多用户反馈需要先清理待上传的 CAD 文件。」杨小荻说,「我们希望在这方面提出更智能的解决方案:在前期设计的时候,用户根本不需要任何上传,只要在线勾画出基地范围即可。」

另外,据杨小荻介绍,在使用过程中,不只一个用户希望他们推出自动生成 PPT 的功能。建筑师与客户沟通,大多通过 PPT 进行。PPT 制作花费了大量设计之外的时间。

这些反馈推动了小库极速版的研发。发布会上,除了让设计更好的集智版,小库科技还发布了极速版,希望通过便捷高效的沟通,降低有效信息在多层沟通中的丢失,进而推动项目进程与决策。

在这个版本中,「在线圈地」功能可以快速生成周边环境和建筑。如果建筑师需要对某块区域进行设计,只要打开小库的地图,划出该区域即可,周边所有的城市信息,比如建筑高度、环境模型等等,都会实时呈现。建筑师无需上传 CAD 文件,也不需要输入任何资料,就可以开始设计。

「智能 PPT」则能全面解析设计方案的思路。建筑方案生成之后,小库可以通过智能图解上传任务书并获得分析图,然后进一步智能生成 PPT。其中,包含城市信息、区域周围的信息以及项目分析报告。

「智能评图」旨在高效推进决策。以往,建筑师根据需求完成参数或方位调整后,通常一周之后才能收到对方反馈。如果调整后的结果不理想,对方再反馈,然后再调整,如此沟通,回应曲线太长。

而使用小库,建筑师不仅可以将方案一键分享给其他人,通过「智能评图」,分享的方案还将显示视野评分、楼型比例、容积率、覆盖率等所有参数。不仅如此,小库还将实时反馈对方案的修改。

公测发布会上一键分享出的小库极速版设计方案

「我们想让大家体验完全不同的做设计的状态,使建筑师摆脱传统设计中所有的约束条件。随时随地建立自己的方案,与甲方或其他朋友分享他的设计。让建筑师和开发商的时间都能被释放出来,专注于更有价值的事情。」杨小荻总结道,同时这也是「人工智能建筑师小库」的重要目标之一。

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