趙楠

摘 要：隨著大數(shù)據(jù)技術以及計算機技術不斷發(fā)展，人工智能時代不斷到來。在這個基礎上，進一步推動了人居環(huán)境系統(tǒng)的信息化轉型。本文在對建筑計算性設計特點進行分析的技術上，從三個方面提出了面向人工智能的建設計算機設計應用。最后，對建設計算性設計的發(fā)展進行了闡述。

關鍵詞：人工智能；建筑計算性；應用；發(fā)展

隨著大數(shù)據(jù)、云計算以及物聯(lián)網技術的不斷發(fā)展，其共同構成了人工智能時代的基本舞臺，加深了科學技術和哲學思想的密切融合，更好的促進了人居環(huán)境系統(tǒng)信息化轉型[1]。折舊出現(xiàn)了建筑計算性設計思想以及流程和技術系統(tǒng)，讓其成為了突破科學的問題，解決工程難題提供了有效途徑。建筑計算性設計的出現(xiàn)不但受到了人工智能技術的影響，也受到復雜性以及系統(tǒng)性科學思想的促進。本文在對建筑計算性設計特點進行分析的技術上，從三個方面提出了面向人工智能的建設計算機設計應用。最后，對建設計算性設計的發(fā)展進行了闡述。

1 建筑計算性設計思維的特征分析

1.1 系統(tǒng)化和動態(tài)化特征

建筑計算性設計在發(fā)展過程當中受到了科學思想的影響，融合了復雜性科學和系統(tǒng)科學的思想，形成了系統(tǒng)化思維系統(tǒng)[2]。在系統(tǒng)科學和復雜性科學思想的基礎上，建筑計算性設計思維將人們居住環(huán)境系統(tǒng)分成了環(huán)境子系統(tǒng)和建筑子系統(tǒng)。天空亮度、溫濕度以及日照的輻射改變等環(huán)境的影響對人們居住環(huán)境系統(tǒng)的平衡情況帶來影響，并且利用兩個系統(tǒng)間的物質以及能量交互而回到平衡的狀態(tài)當中[3]。所以，建筑計算性設計思維有著比較強的動態(tài)化以及系統(tǒng)化特征。系統(tǒng)化特征促進了建筑設計過程要從建筑系統(tǒng)主導向建筑環(huán)境向著雙系統(tǒng)的協(xié)同進行轉變，繼而加深了建筑設計對人們居住環(huán)境系統(tǒng)的平衡。動態(tài)化特征推動了建筑設計決策的時候從自上而下主觀決策變成自下而上組織導向相協(xié)同的建筑環(huán)境雙系統(tǒng)動態(tài)進行耦合的一個過程。

1.2 自適應和自組織的特征

建筑計算性設計對“過程”進行關注，而不是對“結果”進行關注。它是在計算機程序的基礎來實現(xiàn)自組織的生成。在建筑性能的指導下來對參量數(shù)值進行優(yōu)化，進而能夠達到自適應的優(yōu)化。從下到上的自組織變?yōu)楹托阅軐虻淖赃m應優(yōu)化是建筑計算性設計在流程方面的特征。自下而上的自組織生成是建筑設計元素根據(jù)設計的規(guī)則來對建設設計方案進行形成的一個過程。性能導向自適應優(yōu)化是在自組織生成方案的基礎上，在建筑性能目標的指導下對建設設計的參數(shù)值進行自適應的調整，進而不斷對建筑多性能目標進行優(yōu)化。在自適應和自組織流程的特征下，建筑計算性設計將建筑設計的決策主體從建筑師變成了人工智能體，進而更好的對計算機較強的數(shù)據(jù)運算水平進行發(fā)揮出來。

1.3 信息化和智能化特征

人們居住環(huán)境系統(tǒng)的子系統(tǒng)就是建筑。它的自適應和自組織的演變受到建筑性能的要求而促進了和人們居住環(huán)境系統(tǒng)的約束。建筑計算性的設計要分析和集成人們居住環(huán)境的大數(shù)據(jù)，并且程序化和自動化的進行性能的優(yōu)化和方案生成。在建筑計算性的設計思維特點要求之下，建筑環(huán)境系統(tǒng)的信息集成以及性能導向決策支撐是建筑計算性設計過程中的重要技術問題。

2 建筑計算性設計過程中人工智能技術的應用分析

2.1 人工智能環(huán)境下建筑環(huán)境的信息集成應用

建筑環(huán)境系統(tǒng)的信息集成是在人們的居住環(huán)境系統(tǒng)當中，環(huán)境和建筑相互進行作用，根據(jù)建筑子系統(tǒng)的形態(tài)空間建立邏輯，構建建筑環(huán)境的信息參數(shù)化關系的一個過程。它讓環(huán)境和建筑子系統(tǒng)信息翻譯成能夠進行計算的數(shù)據(jù)，進而給工程的實踐問題提供強有力的數(shù)據(jù)基礎。除此之外，構建的關聯(lián)關系能夠確保建筑計算性設計過程當中環(huán)境和建筑子系統(tǒng)信息的協(xié)同轉變。因此我們可以看出，建筑環(huán)境系統(tǒng)信息集成是開展建筑計算性設計的基礎和前提條件。

在大數(shù)據(jù)、云計算的發(fā)展過程中，人工智能造成了建筑環(huán)境信息集成新的研究，陸續(xù)出現(xiàn)了動態(tài)建筑環(huán)境信息建模以及建筑信息云管理等研究成果。動態(tài)建筑環(huán)境信息建模的技術是在動態(tài)建筑信息建模的技術方面新的發(fā)現(xiàn)。它利用云計算以及參數(shù)化的編程，能夠更好的實現(xiàn)環(huán)境、建筑和性能等多個層次的信息參數(shù)化關聯(lián)，繼而實現(xiàn)氣候數(shù)據(jù)、建筑建模分析以及仿真工具平臺當中存在數(shù)據(jù)的協(xié)同交互。

2.2 人工智能環(huán)境下建筑性能映射建模的應用

建筑性能映射建模是指建構建筑設計參量與建筑性能設計目標之間數(shù)值關聯(lián)關系的過程。建筑設計參量與建筑性能之間的映射模型是建筑計算性設計自組織生成邏輯和自適應優(yōu)化適應度評價函數(shù)的制定依據(jù)。如建筑性能仿真模擬、建筑設計參量與性能回歸模型建構等都是建筑性能映射建模技術。同時，建筑形態(tài)空間、材料構造、設備工況、局地氣候、使用者行為等設計參量與建筑節(jié)能、熱舒適、光舒適、造價等性能之間的映 射關系具有非線性特征，建模難度較高。面對建筑計算性設計的大數(shù)據(jù)量、高效率處理需求，基于物理建模的建筑性能與設計參量映射建模技術局限日趨突顯，難以滿足建筑計算性設計對海量數(shù)據(jù)的分析處理需求。

2.3 人工智能語境下的性能導向決策支持

性能導向決策支持是基于建筑性能優(yōu)化設計目標，通過數(shù)據(jù)、 模型和策略反饋，支撐設計者完成設計決策制定的過程。數(shù)據(jù)挖掘、聯(lián)機分析處理、優(yōu)化搜索等均屬于決策支持技術。建筑計算性設計的自組織與自適應流程特征要求決策支持過程需權衡建筑多性能目標要求。近年來，多目標進化搜索和深度學習建模等人工智能技術逐步應用于建筑計算性設計的性能導向決策支持研究中，衍生出多目標優(yōu)化決策支持和深度學習決策支持兩方面研究熱點。

3 結論和展望

建筑計算性設計是早工程實踐的需求和科學的進步共同發(fā)展而來的。在人工智能的環(huán)境下，它正在持續(xù)健康的發(fā)展，其變?yōu)榻鉀Q目前復雜工程設計問題的一個重要建筑設計方法以及思想。和傳統(tǒng)設計方法相對比，建筑計算性設計融合了計算機科學、建筑學以及環(huán)境科學等知識體系，將先進的計算工程和算法融入到建筑設計的過程當中，有利于提高建筑設計信息化更好的水平。

最近幾年，國外一些高校研究團隊都陸續(xù)進行了建筑計算性的設計探討，力求進一步推動建筑計算性設計的思維、技術以及流程的發(fā)展。在未來發(fā)展過程中，建筑計算性設計將會在人工智能環(huán)境下，融入惡劣先進的技術理論，面向建筑工業(yè)化以及持續(xù)發(fā)展的建筑產業(yè)戰(zhàn)略，從建筑設計方面不斷發(fā)展到城市設計和區(qū)域規(guī)劃等領域中來。

參考文獻

[1]李誡.營造法式圖樣[M].中國建筑設計研究院建筑歷史研究所，編.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2017.

[2]孫澄，韓昀松.“性能驅動”思維下的動態(tài)建筑信息建模技術研究[J].建筑學報，2017（8）：68-71.

[3]孫澄，韓昀松.光熱性能考慮下的嚴寒地區(qū)辦公建筑形態(tài)節(jié)能設計研究[J].建筑學報.2016（2）：38-42.