主觀評估模型在計算機衍生設計中的應用

摘 要：21世紀是計算機科技飛速發(fā)展的時代，隨著科技的快速發(fā)展，人的意志越來越多地體現(xiàn)在計算機設計中，用戶的主觀想法和感受對計算機設計的結果也有了重大影響。本文主要通過將用戶的主觀評估轉換為計算機數(shù)據(jù)，構建用戶主觀評估模型，更加精確地反映用戶的主觀感受，并將其運用到計算機的衍生設計中，提高設計效果，更好地滿足用戶的需求。

關鍵詞：主觀評估模型；計算機衍生設計；應用

中圖分類號：TP391.7

在計算機智能設計（AI-in-Design）中，設計者們面臨著把主觀的人類智能轉換成可操作編輯的程序的任務，這成為了目前計算機輔助設計研究的重要分支。但是，目前人工智能技術還無法完全運用到計算機設計中，計算機也無法對用戶的主觀評價做出定義，因此，在計算機設計中反映用戶的主觀感受成為了交互式計算機輔助設計的核心問題。在目前實際運用中，若將用戶的評價直接參與到計算機進程中，將造成計算機運算與人工評價的沖突。在計算機設計中，將用戶評估運用到衍生設計過程中，這是本文探究的核心問題。

1 計算機衍生設計

計算機衍生技術指的是突破設計標準和設計規(guī)范的約束，借助想象力、創(chuàng)造力和發(fā)散思維，通過計算處理進行批量生產(chǎn)的創(chuàng)新方法。目前，衍生技術受到眾多專家學者的關注，被廣泛運用到建筑、工業(yè)、藝術及計算機等多個領域。依據(jù)用戶需要在計算機中建立模型，運用衍生設計對其加工處理，如規(guī)則推理、組合優(yōu)化等，創(chuàng)造出大批量新的設計方案，將對設計師們的創(chuàng)造性思維產(chǎn)生積極的促進作用。

計算機衍生設計可以發(fā)揮計算機高速運算的優(yōu)勢，通過把目標的編碼優(yōu)化組合，從而產(chǎn)生大量候選方案。但是，太過精確的計算能力往往容易約束計算機衍生設計，阻礙編碼外的形狀出現(xiàn)，降低設計的創(chuàng)造力。因此，如何將設計目標進行編碼，降低設計的約束性，但又確保計算性，將是一個重要的課題。

目前，大部分計算機輔助設計大多采用符號型編碼，該系統(tǒng)比較成熟，能夠實現(xiàn)與計算機的無間隙連接，達到良好的計算效果。但是，從新設計的發(fā)展來看，傳統(tǒng)的符號編碼過分依賴用戶的視覺評估，所以該方式會產(chǎn)生以下問題：（1）設計過程難以控制。在進行編碼設計時，設計師關注的不一定是設計物的全部，有時僅僅是其中一部分，由于設計過程是由符號編碼，就導致難以分辨某一部分是被哪一個過程控制的[1]。（2）設計結果不可控制，由于設計的符號依據(jù)計算機的編碼，所以符號編碼通常是單向控制，即符號編碼可以依據(jù)預設的參數(shù)生成設計，但是，如果用戶需要在設計完成后進行更改時，這種設計方式將不能反映用戶的主觀要求。因此，為了更好地滿足用戶的主觀需求，使用更直觀的可視化設計是一種更加新穎的選擇，這就使計算機衍生設計顯得更為重要。本文將探討以形狀語法為表達方式衍生設計系統(tǒng)運用到計算機的設計中。

2 形狀語法

1972年George·Stiny第一次提出形狀語法這一概念，因其具有可視化、啟發(fā)式推理及形式化的特點，形狀語法被廣泛運用到藝術設計、工業(yè)和建筑領域。在國際上，形狀語法在計算機衍生化設計中已成為重要的研究方向，但在我國的發(fā)展卻幾乎還是空白狀態(tài)，只有極少數(shù)研究涉及到形狀語法，如Cui簡要介紹了什么是形狀語法；黃琦等研究了其在產(chǎn)品風格設計中的運用；王仁華等人對其在圖形學空間結構反面的運用進行了研究。

2.1 可視化表示?？梢暬硎九c符號性的表達方式不同，形狀語法借助可視化形式來描述對象。為了更直觀地講述，現(xiàn)將采用衍生化設計在湘繡花瓣和花蕊中的運用來解釋其在計算機中的運用。在最初的概念設計階段，通過形狀語法的運行機制產(chǎn)生數(shù)據(jù)庫，確定花瓣和花蕊的位置與關系；隨后的細節(jié)設計階段，利用B—Spline曲線函數(shù)產(chǎn)生花蕊和花瓣，通過替代規(guī)則，最終確定刺繡設計方案[2]。

2.2 特征編碼。一般情況下，在計算機設計過程中，為了更好地利用數(shù)學模型來控制進程，通常直接將設計個體的具體參數(shù)，如角度、長、寬等變?yōu)榛蛐途幋a運用到計算過程中。這種編碼方式雖然處理起來簡單易懂，但計算機的過分精確控制極大地限制了突現(xiàn)形狀的產(chǎn)生程度，使得形狀突變概率降低，新的衍生物的產(chǎn)生也變得極少。為了解決這一問題，本文不對設計對象的具體的形狀屬性編碼，而是直接對對象特征編碼。這樣的編碼方式并沒有具體的單個設計對象為目標，不是惟一不變的，而是針對某一群體的設計對象；與此同時，單個設計對象可以兼容不同對象、不同種類的特性，這些特征的分類提取可以根據(jù)Parts等提出的“形狀可再分理論”進行。

2.3 突現(xiàn)形狀控制。突現(xiàn)形狀指的是將全局圖案作為底層元素局部交互的結果，借助可視化表示，通過特征編碼進行控制，就可以產(chǎn)生新的圖案效果。如在刺繡中，將單個的花瓣形狀重疊在一起就能產(chǎn)生新的花瓣圖案，將花蕊相互交叉又可以有新的花蕊圖案。在計算機衍生設計中指的是通過可視化表示，重新控制現(xiàn)有的數(shù)據(jù)編碼，從而產(chǎn)生新的數(shù)據(jù)編碼，設計出新的衍生物。

3 主觀評估模型在計算機衍生設計中的運用探索

在計算機衍生設計過程中，設計具有主觀評估性、非精準性和不確定性，由于這些不確定性使得用戶的主觀評估變得更加重要。下文將提出一種新的審美評估模型，能夠將用戶的主觀評估轉變?yōu)橛嬎銠C數(shù)據(jù)，通過計算機系統(tǒng)直觀地反映用戶的主觀意見，為計算機的新發(fā)展開辟一個全新的領域。

3.1 新型審美評估模型。傳統(tǒng)的審美評估模型只從復雜度、元素、結構三方面來分析和評價設計的美觀程度，新型審美評估模型則是在傳統(tǒng)的三維模型的基礎上加入了用戶的主觀評估，形成了四維審美評估模型。這樣一來，復雜度、元素、結構三個維度從側面來評價設計的標準；主觀評估用來直觀表示用戶的評價，主觀評價具有敏感性和非線性的特征。

傳統(tǒng)的三個維度都是線性的，即依照設定好的坐標方向，只能單調遞增或單調遞減，但主觀評估思維則不同，就像每個人對同一個事物在不同環(huán)境、不同時期會發(fā)生改變一樣，主觀評估維度也會隨著用戶的評估而改變，這成為非線性特征。由于用戶的主觀評估容易受到環(huán)境的影響，而主觀評估數(shù)據(jù)又十分敏感，因此，外界微小的變化也會造成評估數(shù)據(jù)的改變。

3.2 設計新型算法流程。用戶的主觀評估通過新型審美評估模型映射到不同的評估特征中，這并沒有直接參與設計過程，所以將借助新型算法流程來影響設計結果。從客戶端來看，設計師依據(jù)系統(tǒng)中的可視化圖案進行評估，進而影響下一次系統(tǒng)的變化方向，并將其過程記錄下來，借此了解用戶的偏好[3]。其算法如下：

Begin

Step1.隨機模型生成設計方案；

Step2.用戶對方案進行評估；

Step3.計算客觀維度匹配度大??；

Step4.比較新方案與原有方案的價值大小，取其優(yōu)者

Step5.計算新舊方案價值變化大??；

Step6.以計算結果為依據(jù)確定設計圖案的參數(shù)；

Step7.若設計圖案能滿足要求，保留，反之回到Step2；

End

4 結束語

本文提出的將用戶主觀評估運用在計算機衍生設計中，可以將用戶與計算機系統(tǒng)有機結合起來，并為人工智能的發(fā)展提供了新的發(fā)展領域。但這只是一個初步的探究，仍然有更多的地方需要不斷完善，比如說獲取數(shù)據(jù)方式的提升以及算法的改進等，只有不斷地學習國際優(yōu)秀技術，提高用戶主觀評估模型在計算機衍生設計中的運用，才能更好地滿足用戶的實際需要。

參考文獻：

[1]范胡磊.主觀評估模型在計算機衍生設計中的應用[J].電子世界，2014（11）：195-196.

[2]崔嘉，唐明晰，陸宏菊.主觀評估模型在計算機衍生設計中的應用[J].計算機輔助設計與圖形學學報，2013（07）：932-936.

[3]王仁華，趙憲忠.形狀語法驅動空間桿系結構的構型合成[J].計算機輔助設計與圖形學學報，201l（11）：924-930.

作者單位：太原理工大學 現(xiàn)代科技學院，太原 030021