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《给建筑师的人工智能导读》

何宛余 赵珂 王楚裕

[马] 杨良崧(Jackie Yong)编著

同济大学出版社

作者简介

何宛余

☆荷兰代尔夫特大学贝尔拉格学院建筑与城市设计硕士(设计与计算机算法方向)

☆美国佛罗里达国际大学人工智能与空间建筑方向在读博士

☆小库科技创始人兼CEO

☆香港大学建筑学院兼职教授

☆曾在荷兰大都会建筑事务所(OMA)担任项目建筑师,广泛参与全球特别是OMA中国项目(如深圳证券交易所)的全周期设计与建造管理,具备多年建筑设计、项目管理、商务与品牌运营经验

☆现主要致力于建筑智能化的技术研究、产品研发与推广

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人工智能诞生以来,“AI赋能各行各业”已经成为全球学术和产业领域的热点。建筑行业,作为人类活动承载场所的建造者,需要更好地与人工智能共舞——如何将现有停留在信息化层面的赋能进一步发挥设计更大的成效,从而更大程度地降低设计成本、风险,提升资源配置效率?人工智能的参与势在必行。

但对很多建筑师们来说,人工智能并不是一个熟悉的领域。那么,这本《给建筑师的人工智能导读》,将帮助建筑师更加直观、全面地理解人工智能。

建筑师为什么需要人工智能(AI)?

现今建筑行业已经逐步通过信息技术实现信息化,例如基于图形的CAD、三维形体的建模软件(包括参数建模),另外还有建筑信息模型的应用(BIM)等。

然而设计更像是一种运筹学的工作,在复杂的设计问题中寻找最佳或近似最优解。

设计师需要理解设计项目的约束(如规划条件、有限的资源)和目标(如容积率最大化、成本最小化)等条件,并为此找到最适宜的设计方案。而以上提到的技术仅是解决了建筑信息化的问题,仅靠信息化还不能完全实现多目标最优解、或处理资源有效配置等问题。

因此,若要发挥更大的成效,就需要集成人工智能(AI)。

这本书怎样讲述人工智能(AI)?

《给建筑师的人工智能》一书试图挖掘了最初AI(达特茅斯会议一年前的一个内部研讨会)的研究提案,接着试图精简阐述它所包含的种种概念(数据、数学模型、各个机器学习的方式等),并基于华盛顿大学教授佩德罗·多明戈斯(Pedro Domingos)的机器学习学派分类展开各自在建筑领域中的应用探索案例,最后再从联接学派的神经网络逐步深入到现今较为耳熟能详的深度学习。

复杂性科学、信息技术、计算机、人工智能等领域的初次进展逐渐影响了各个学科和行业,建筑学也不例外。在技术革命下,建筑学探讨的内容不再局限于空间的合理布局、楼梯的标准宽度、墙体的摆放位置,还催生了一批建筑师去探索如何通过软件系统或算法控制已建成的建筑实体,甚至是控制还未建成的设计。建筑行业开启了往信息化、数字化甚至是智能化的探索之门。

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欢乐宫(FunPalace)的平面和反馈设备示意图

例如于1961年,由英国建筑师塞德里克·普莱斯(Cedric Price)和具有计算机背景的控制论创始人之一戈登·帕斯克(Gordon Pask)共同合作的项目——“欢乐宫”。作为一个可提供文化艺术活动空间,此剧场并非传统的静态建筑,它具有可回应内部用户和外部环境变化,以达成控制的程序,可根据监测到的用户需求和环境变化自动调整形式,例如可以根据人群的移动行为而调整的自动扶梯。其中的反馈机制就已经有AI中机器学习的概念了。

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可交互的建筑设计软件雏形之一——URBAN5系统

URBAN5 是一个诞生于1970年代的城市设计系统,用户可以使用光笔在屏幕上绘制方块并输入属性。在用户完成前述步骤后,URBAN5会根据系统内置的问题与人类用户进行交互式的对话以推进设计。

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人工智能和机器学习之间的关系

建筑行业的智能化,AI的参与极为关键。对建筑行业而言,AI技术的集成将有助于:

l 生成并推荐潜在最优的设计方案

l 自主对给定的设计范围进行优化

l 对非结构化数据进行有效地检索、提取分析、赋予语义

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判断房间之间关系的贝叶斯网络示例

AI的介入,将有助于建筑师在设计阶段减少创建和调整建筑信息模型的成本,在设计前期充分体现建筑师原本应该发挥的效能,甚至为产业链中的相关参与者降本增效。

然而,目前市面上很难找到一本指南读物帮助建筑师与人工智能、计算机科学等科技背景的人士进行沟通交流。

建筑师在设计阶段扮演着举足轻重的角色,他们的一笔一划和任何决策都会深刻地影响设计项目的后继发展和成效。为了让建筑师能更全面地认识和理解人工智能在建筑设计领域的结合可能,2017年,小库科技创始人何宛余在创立小库后的第二年就开始带领团队编写《给建筑师的人工智能导读》。

这本书被定位为专业科普,即在简明解释相关专业的基本理论基础上,追溯人工智能与建筑学相互借鉴与融合的历史、过程实践和当前案例,并展望两者未来的发展趋势。

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本书最后,还附上了作者团队对欧洲高等研究院尼尔·里奇(Neil Leach)院士和扎哈·哈迪德建筑事务所合伙人帕特里克·舒马赫(Patrik Schumacher)的访谈,看他们对人工智能与未来建筑学持怎样的观点。

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如果你是一名希望拥抱新技术的建筑师,或是一名对人工智能介入工作感到焦虑或质疑的建筑从业人员,你可以尝试阅读这本书,让它来解答你的疑问与烦恼。

当然,如果你是对建筑、城市感兴趣的研发人员,这本书也是一个不错的选择。

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创作欢乐宫的建筑师塞德里克·普莱斯(Cedric Price)和他的技术伙伴戈登·帕斯克(Gordon Pask)

资料:同济大学出版社

编辑:段鹏程

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