算法對建築業的影響,不僅僅是畫圖

2020-06-27   AI科技大本營

原標題:算法對建築業的影響,不僅僅是畫圖

拿什麼來拯救,這些奇葩的設計?

奇葩造型

位於英國倫敦芬喬奇街 20 號的一座摩天大樓,由於造型像「對講機」,被取外號「對講機大樓」。

其實造型奇葩倒沒什麼,也有一些人覺得還挺好看。

但問題是,建成之後,大家很快發現, 由於弧形的玻璃幕牆形成一個凹透鏡,因此會聚集陽光,使得光線非常強烈,甚至可以融化汽車、引發火災。

摩天大樓變凹透鏡,一位車主把愛車停在附近街區兩小時

發現後視鏡和車身外層被熱熔

在對城市造成了如此嚴重的影響之後,這座建築的部分玻璃幕牆被覆蓋上了遮陽板。

奇葩戶型

除了奇葩的建築設計外,還有一些奇葩戶型也經常令人哭笑不得,比如這樣的:

此類戶型讓人哭笑不得,衛生間放房子中央是要鬧哪樣?

面對這些「靈魂設計師」,人工智慧也看不下去了。

近年來,人工智慧算法已經介入建築行業來輔助設計,更加合理地設計、利用空間,讓人們更舒適地居住、使用,同時也節省了大量的人力成本。

算法:為建築外觀帶來新突破

20 世紀八九十年代,一些城市出現了一些曲面、流體建築,這成為建築史上突破性的設計。

這背後,正是有了計算機輔助設計(CAD),建築師們才擺脫了計算尺和量角器的限制,嘗試新的有機形式。

如今, 從 Revit 到 3D 列印,再到人工智慧算法,都在加速建築業全面的數字化轉型。

由 Zaha Hadid(扎哈·哈迪德)建築事務所設計的墨爾本 Mayfair Residential Tower,便是利用算法設計了波浪形外牆。

該建築耗資約 16 億元,預計今年竣工

據介紹, Zaha Hadid設計團隊從澳大利亞的風景和海景流動性中獲得靈感, 立面的組成是從簡單的波浪形成系統演變而來,接著利用相同的設計語言,進一步產生變量。

「使用算法來確定這些變量,使立面能夠適應各種不同的公寓布局,也適應不規則的場地。」

波浪形的立面設計,貫穿在整個建築布局中

這一過程使得建築的雕塑立面得以創造,否則成本會高得離譜。 此外還最大程度地減少了所需的獨特外牆板的數量,降低了成本。

可以說,人工智慧算法, 為建築師提供了一個全新的工具箱,來實現和改進他們的想法,幫助他們思考和生成原本可能無法實現的形狀和排列。

建築師無需根據自己的直覺和品味親自繪製平面圖,而是使用算法設計輸入規則和參數,並允許計算機生成建築物的形狀。

規劃平面布局,空間利用更合理

設計出突破傳統的外觀,僅僅是算法改變建築業的一部分。

在平面布局方面,人工智慧算法依然大展拳腳。

算法可以找出布置房間、建造建築物的最佳方法,甚至可以隨著時間的推移,改變這些布局,以滿足用戶的需求。

利用 GAN 解決空間規劃問題,其模型非常靈活

算法還可以幫助建築師在設計階段,揭示現有和計劃中的建築中的隱藏模式(pattern),幫助建築師更好地利用一座建築。

這些隱藏模式可以是空間和幾何特徵, 比如公共區域與私人區域的比例,或建築物的自然氣流;也可以是使用模式,顯示哪些房間使用得最多,哪些房間使用得最少。

比如有位程式設計師 Joel Simon,就創建了一個名為 Evolving Floor Plans的實驗研究項目,來優化平面布局。 他通過遺傳算法,布局房間,預期人流,以最大限度地減少步行時間,走廊的使用等。

利用算法生成走廊的過程 (從 a 至 f )

動線智能規劃,生成最優布局

Zaha Hadid(扎哈·哈迪德)建築事務所的副架構師 Ulrich Blum,致力於創建高效能的辦公空間,而算法,在其中發揮了重要作用。

在設計書給出的一定前提條件下, 算法自動測試了數千種內部布局備選項, 通過測量每張桌子的溝通和協作統計數據,選出最優布局, 使最大人數能彼此靠近,方便溝通,但不會擁擠。

設計師輸入各項參數,利用算法得出

該布局下員工溝通的頻次、可觸及人數等

一般來說,員工更喜歡坐在窗邊。因此,為了確保最大程度地利用窗口區域,並且每個辦公桌都能儘可能擁有最大的視野, Ulrich Blum團隊還利用算法來測量視野質量,以實現辦公桌最佳布局。

算法可顯示和評估平面圖上,視覺效果最不理想的辦公桌

(紅色區域為最不理想,反之為藍色)

除了辦公區域,設計師們還利用算法, 為養老院設計新的布局,以最佳方式安排私人房間和公共區域,讓老人在家中的步行距離儘可能的短。

設計師 Silvio Carta 表示,正確的算法組合,配合設計師的合理輸入,可以大大加速這一設計進程。否則將需要大量艱苦的工作,或者可能根本無法完成。

但他也相信,算法並不會取代建築師,而是成為重要工具,為建築師和整個建築行業帶來前所未有的變革。

對建築師們來說,也許能托算法的福,逐漸告別無止境的加班時光。 而衛生間擺在房子中間的戶型,應該是不會再出現了吧?

參考資料:

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