人工智能技術在建筑設計的應用

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【摘要】人工智能技術已經初步運用于場地設計、建筑設計之中，并在實際的項目設計流程中逐漸發揮作用，它能夠簡化設計流程、提高設計效率。利用人工智能技術完成建筑設計工作將成為未來建筑行業發展的趨勢。論文以人工智能建筑師“小庫xkool”為例，介紹了“小庫xkool”軟件參與建筑設計的過程，對人工智能技術在建筑設計中的應用做了初步探討。

【關鍵詞】人工智能；建筑設計；實踐應用；場地設計

1引言

近年來，伴隨著信息技術的發展，人工智能的應用無處不在，包含金融、影像、自動駕駛、醫療等各個領域，使得諸多行業能夠簡化工作流程、降低投入、加快工作效率，為行業的健康發展帶來深遠的影響。隨著相關技術的不斷成熟，人工智能也開始應用于建筑設計、場地設計之中，“小庫xkool”就是將人工智能技術運用到建筑設計中的開始[1]。本文以“小庫xkool”人工智能建筑師為例，探討人工智能技術在建筑設計中的應用。

2人工智能建筑設計軟件簡述

人工智能不同于單一的自動化，其根本區別就是前者會通過深度學習算法，從大量的經驗數據中提取出具有規律性和特征性的屬性，掌握它們的共性和關聯規則，并做出總結歸納。當對這些數據的規則掌握到一定程度后，對后期輸入的信息能做出準確的判斷。與傳統的自動化判斷方法相比，自動化是判斷輸入端的數據是否滿足人為設置的條件，并將結果呈現在輸出端。人工智能算法對信息的分析則要通過大量數據的訓練，經過自我學習，才能建立數學模型，具備分析不同場景的能力。與傳統的建筑設計業相比，有人工智能技術加持的建筑設計行業，帶來的將是前所未有的高效率工作環境。人工智能算法通過判斷不同場景，在建筑師輸入場地、容積率需求等經濟技術指標后，軟件通過運算在最短時間給出推薦的樓型組合，不同參數之間高效協同，大大提高了設計效率。實時呈現，所見即所得。并且能夠再次排查設計項目中的錯誤，如日照需求、規范要求，等等。另外，人工智能設計平臺能夠在每一個過程中給出方案的分析結果，生成方案報告[2]。

3“小庫xkool”的功能介紹

用大數據來解決建筑設計問題在行業內尚存爭議，但有人工智能算法加持，智能建筑師能夠判斷建筑方案實際的場景和需求，以大數據作為方案評估的基礎，多角度為設計師推薦最佳的方案選型，可以最大化場地的商業價值。“小庫xkool”的原型“云端SaaS系統”就是能夠幫助建筑師在輸入場地信息后，快速生成多個方案的產品[3]。人工智能建筑師“小庫xkool”將大數據、云技術、人工智能等多種科技界領先的技術運用在實際建筑設計中，建筑師只需要一臺能夠聯網的設備，就能通過設計平臺完成場地設計、建筑選型等前期工作。不同建筑師之間互相合作，也能獲得實時的修改反饋。

4“小庫xkool”在建筑設計中的應用

設計師通過“小庫xkool”人工智能設計平臺，導入場地信息。首先輸入基地指標，如是否嚴格日照、考慮山地,基地總面積以及容積率需求，如圖1所示，此時人工智能建筑師在后臺會評估場地，分析場地周邊的功能以及商業價值，同時能夠考慮周邊日照影響。圖1用地指標設置面板在這個過程中，建筑師無須上傳場地CAD文件，只在平臺中圈出基地范圍，周邊環境和其他信息都會同步考慮在內。接著輸入功能戶型比的配置參數，如建筑限高、密度、綠地率、車位配比、功能配比（住宅、商業、辦公）等，再搭配場地內的樓型組合。輸入每個樓型的單位造價，生成方案，即可在幾種強排方案中選擇滿足建筑師需求，同時將利潤最大化的設計產品，如圖2所示。圖2功能戶型比設置面板此時，“小庫xkool”能夠迅速提供方案的經濟技術指標，給出不同方案的評價。建筑師可以直接生成智能PPT用于項目匯報，其中包含場地分析和項目分析等，如圖3所示。從目前來看，“小庫xkool”能夠代替建筑師完成住宅方案的強排工作。考慮到規劃要求、規范限制、日照、商業熱度、交通等環境因素，在短時間內給出幾種場地利潤最大化的方案。與Grasshopper優化強排方案相比，“小庫xkool”在直觀性上更具優勢，后者不僅具備更高的工作效率，也無須過高的學習成本。當前，人工智能建筑設計方式不具備創造建筑的理念和表現力，在建筑設計領域想讓人工智能技術和設計師一樣具備發散思維、自由創作的能力，還需要技術上的繼續迭代，但“小庫xkool”的誕生預示著人工智能技術正在給建筑設計行業帶來巨大的改變[4~8]。

5人工智能建筑設計的優勢

從用地價值的評估到住宅建筑強排的階段，傳統的建筑設計方式中存在諸多反復修改的過程。采用人工智能技術加持的智能設計方式會大大降低工作時長和設計成本，提高設計效率。建筑師只需將場地位置、容積率等參數輸入到軟件界面，通過自身的運算成果評估方案，將最佳的成果推薦給建筑師，大大地降低了前期投入的時間和人力成本。另外，智能設計方法還能夠在短時間內生成多個方案，也保證了工作的高效性和精確性。一個方案的產生到落地，需要滿足政府對開發商提出的硬性指標（如建筑密度、容積率等），對開發商而言，需要將建筑的利潤最大化，每一個步驟都需要對方案反復地調整，而方案的表達和呈現更需要時間。運用人工智能技術的智能設計方式，在各種指標的限制下快速創造利潤最大化的方案，極大地改變當前行業的現狀，擺脫硬性指標對方案構思和創意實現上的束縛。人工智能配合大數據，能夠精準地反映場地及周邊環境，人的行為需求和規律。通過海量的數據基礎進行整理和分析，能夠更加客觀可靠地反映場地的經濟價值。同時，對技術指標的修改也能夠及時地反映在方案中，以更直觀的方式將方案的分析結果輸出給建筑師。另外，伴隨著云技術的應用，智能設計方式能降低設計過程中的硬件費用，有助于控制設計成本，同時，使隨時隨地查看或修改方案成為了可能[5]。當下人工智能創作尚停留在強排階段，未來人工智能技術還可能學習建筑師設計手法和設計風格，引入美學創造。這個能力并不意味著人工智能在未來完全取代建筑師的職位，而是將建筑師的設計智慧加以歸納和總結，融合當下的邏輯風格和設計思維，以深度學習的方式理解建筑師的風格，協助建筑師完成方案創作。

6結語

時代的發展和人類對物質的需求改變著建筑學領域需要解決的問題。當前建筑設計領域的矛盾，一邊是城市建設對設計行業日益增多的需求，一邊是傳統設計方式流程復雜、效率較慢，設計方式已經難以滿足現代人對建筑更高的需求。目前，人工智能技術在地產方案中的強排階段已經具備了應用價值，并為后期的設計決策提供了參考依據。在人工智能產業飛速發展的今天，建筑師應該開始了解并接受建筑領域人工智的能相關軟件，將其運用于輔助方案設計的過程中，脫離重復的方案修改和再優化，使建筑師更專注于方案設計本身，創造建筑價值，促進行業的健康發展。

參考文獻

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作者:梁晏愷 單位:沈陽建筑大學