淺談人工智能技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
——以小庫xkool為例

梁晏愷

（沈陽建筑大學(xué)）

1 引言

近年來，伴隨著信息技術(shù)的發(fā)展，人工智能的應(yīng)用無處不在，包含金融、影像、自動駕駛、醫(yī)療等各個領(lǐng)域，使得諸多行業(yè)能夠簡化工作流程、降低投入、加快工作效率，為行業(yè)的健康發(fā)展帶來深遠(yuǎn)的影響。隨著相關(guān)技術(shù)的不斷成熟，人工智能也開始應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)、場地設(shè)計(jì)之中，“小庫xkool”就是將人工智能技術(shù)運(yùn)用到建筑設(shè)計(jì)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(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

2 人工智能建筑設(shè)計(jì)軟件簡述

人工智能不同于單一的自動化，其根本區(qū)別就是前者會通過深度學(xué)習(xí)算法，從大量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)中提取出具有規(guī)律性和特征性的屬性，掌握它們的共性和關(guān)聯(lián)規(guī)則，并做出總結(jié)歸納。當(dāng)對這些數(shù)據(jù)的規(guī)則掌握到一定程度后，對后期輸入的信息能做出準(zhǔn)確的判斷。與傳統(tǒng)的自動化判斷方法相比，自動化是判斷輸入端的數(shù)據(jù)是否滿足人為設(shè)置的條件，并將結(jié)果呈現(xiàn)在輸出端。人工智能算法對信息的分析則要通過大量數(shù)據(jù)的訓(xùn)練，經(jīng)過自我學(xué)習(xí)，才能建立數(shù)學(xué)模型，具備分析不同場景的能力。

與傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)業(yè)相比，有人工智能技術(shù)加持的建筑設(shè)計(jì)行業(yè)，帶來的將是前所未有的高效率工作環(huán)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(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)后，軟件通過運(yùn)算在最短時間給出推薦的樓型組合，不同參數(shù)之間高效協(xié)同，大大提高了設(shè)計(jì)效率。實(shí)時呈現(xiàn)，所見即所得。并且能夠再次排查設(shè)計(jì)項(xiàng)目中的錯誤，如日照需求、規(guī)范要求，等等。另外，人工智能設(shè)計(jì)平臺能夠在每一個過程中給出方案的分析結(jié)果，生成方案報(bào)告[2]。

3 “小庫xkool”的功能介紹

用大數(shù)據(jù)來解決建筑設(shè)計(jì)問題在行業(yè)內(nèi)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(shí)際的場景和需求，以大數(shù)據(jù)作為方案評估的基礎(chǔ)，多角度為設(shè)計(jì)師推薦最佳的方案選型，可以最大化場地的商業(yè)價值。“小庫xkool”的原型“云端SaaS系統(tǒng)”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(chǎn)品[3]。

人工智能建筑師“小庫xkool”將大數(shù)據(jù)、云技術(shù)、人工智能等多種科技界領(lǐng)先的技術(shù)運(yùn)用在實(shí)際建筑設(shè)計(jì)中，建筑師只需要一臺能夠聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備，就能通過設(shè)計(jì)平臺完成場地設(shè)計(jì)、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(shí)時的修改反饋。

4 “小庫xkool”在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

設(shè)計(jì)師通過“小庫xkool”人工智能設(shè)計(jì)平臺，導(dǎo)入場地信息。首先輸入基地指標(biāo)，如是否嚴(yán)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(yè)價值，同時能夠考慮周邊日照影響。

圖1 用地指標(biāo)設(shè)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(huán)境和其他信息都會同步考慮在內(nèi)。接著輸入功能戶型比的配置參數(shù)，如建筑限高、密度、綠地率、車位配比、功能配比（住宅、商業(yè)、辦公）等，再搭配場地內(nèi)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(qiáng)排方案中選擇滿足建筑師需求，同時將利潤最大化的設(shè)計(jì)產(chǎn)品，如圖2所示。

圖2 功能戶型比設(shè)置面板

圖3 強(qiáng)排方案生成結(jié)果

此時，“小庫xkool”能夠迅速提供方案的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，給出不同方案的評價。建筑師可以直接生成智能PPT用于項(xiàng)目匯報(bào)，其中包含場地分析和項(xiàng)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(qiáng)排工作?？紤]到規(guī)劃要求、規(guī)范限制、日照、商業(yè)熱度、交通等環(huán)境因素，在短時間內(nèi)給出幾種場地利潤最大化的方案。與Grasshopper優(yōu)化強(qiáng)排方案相比，“小庫xkool”在直觀性上更具優(yōu)勢，后者不僅具備更高的工作效率，也無須過高的學(xué)習(xí)成本。當(dāng)前，人工智能建筑設(shè)計(jì)方式不具備創(chuàng)造建筑的理念和表現(xiàn)力，在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域想讓人工智能技術(shù)和設(shè)計(jì)師一樣具備發(fā)散思維、自由創(chuàng)作的能力，還需要技術(shù)上的繼續(xù)迭代，但“小庫xkool”的誕生預(yù)示著人工智能技術(shù)正在給建筑設(shè)計(jì)行業(yè)帶來巨大的改變[4～8]。

5 人工智能建筑設(shè)計(jì)的優(yōu)勢

從用地價值的評估到住宅建筑強(qiáng)排的階段，傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)方式中存在諸多反復(fù)修改的過程。采用人工智能技術(shù)加持的智能設(shè)計(jì)方式會大大降低工作時長和設(shè)計(jì)成本，提高設(shè)計(jì)效率。建筑師只需將場地位置、容積率等參數(shù)輸入到軟件界面，通過自身的運(yùn)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(shè)計(jì)方法還能夠在短時間內(nèi)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(chǎn)生到落地，需要滿足政府對開發(fā)商提出的硬性指標(biāo)（如建筑密度、容積率等），對開發(fā)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(fù)地調(diào)整，而方案的表達(dá)和呈現(xiàn)更需要時間。運(yùn)用人工智能技術(shù)的智能設(shè)計(jì)方式，在各種指標(biāo)的限制下快速創(chuàng)造利潤最大化的方案，極大地改變當(dāng)前行業(yè)的現(xiàn)狀，擺脫硬性指標(biāo)對方案構(gòu)思和創(chuàng)意實(shí)現(xiàn)上的束縛。

人工智能配合大數(shù)據(jù)，能夠精準(zhǔn)地反映場地及周邊環(huán)境，人的行為需求和規(guī)律。通過海量的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)進(jìn)行整理和分析，能夠更加客觀可靠地反映場地的經(jīng)濟(jì)價值。同時，對技術(shù)指標(biāo)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(jié)果輸出給建筑師。另外，伴隨著云技術(shù)的應(yīng)用，智能設(shè)計(jì)方式能降低設(shè)計(jì)過程中的硬件費(fèi)用，有助于控制設(shè)計(jì)成本，同時，使隨時隨地查看或修改方案成為了可能[5]。

當(dāng)下人工智能創(chuàng)作尚停留在強(qiáng)排階段，未來人工智能技術(shù)還可能學(xué)習(xí)建筑師設(shè)計(jì)手法和設(shè)計(jì)風(fēng)格，引入美學(xué)創(chuàng)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(shè)計(jì)智慧加以歸納和總結(jié)，融合當(dāng)下的邏輯風(fēng)格和設(shè)計(jì)思維，以深度學(xué)習(xí)的方式理解建筑師的風(fēng)格，協(xié)助建筑師完成方案創(chuàng)作。

6 結(jié)語

時代的發(fā)展和人類對物質(zhì)的需求改變著建筑學(xué)領(lǐng)域需要解決的問題。當(dāng)前建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域的矛盾，一邊是城市建設(shè)對設(shè)計(jì)行業(yè)日益增多的需求，一邊是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式流程復(fù)雜、效率較慢，設(shè)計(jì)方式已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代人對建筑更高的需求。目前，人工智能技術(shù)在地產(chǎn)方案中的強(qiáng)排階段已經(jīng)具備了應(yīng)用價值，并為后期的設(shè)計(jì)決策提供了參考依據(jù)。在人工智能產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展的今天，建筑師應(yīng)該開始了解并接受建筑領(lǐng)域人工智的能相關(guān)軟件，將其運(yùn)用于輔助方案設(shè)計(jì)的過程中，脫離重復(fù)的方案修改和再優(yōu)化，使建筑師更專注于方案設(shè)計(jì)本身，創(chuàng)造建筑價值，促進(jìn)行業(yè)的健康發(fā)展。