綠色智能的地球未來
——2019 IEID 綠色低碳技術(shù)與產(chǎn)業(yè)分論壇紀(jì)實

時間：2019 年9 月18 日

地點：上海國際會議中心

整理：宋雅楠 王祥

同濟大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院

2019年9月18日，IEID創(chuàng)新與新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展國際會議于上海國際會議中心順利舉行。本次論壇是由中國工程院與上海市人民政府、工業(yè)和信息化部等部門共同牽頭，同濟大學(xué)和國際工程科技知識中心協(xié)辦。其中的綠色低碳技術(shù)與產(chǎn)業(yè)分會以“綠色智能”為主題，探討了人工智能技術(shù)如何通過計算性算法、數(shù)字孿生、智能化建造等方法提高建成環(huán)境性能、適應(yīng)性與資源利用效率，改善人類生存質(zhì)量，減少環(huán)境惡化及全球變暖等影響。此次分論壇涉及新材料、能源、生態(tài)、城市、綠色建筑等多個相關(guān)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，通過全新的人工智能技術(shù)與哲學(xué)視角，探討如何賦能綠色低碳，最終實現(xiàn)人類生存環(huán)境的健康永續(xù)發(fā)展。

議題一：綠色低碳、節(jié)能減排的環(huán)境友好型建筑

主持人

[孫彤宇]同濟大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院副院長、教授

對話嘉賓

[高偉俊 ]日本工程院外籍院士，日本北九州市立大學(xué)教授

[牛建磊]香港理工大學(xué)教授，《能源與建筑》（Energy and Buildings）主編

[Phillip Jones]英國卡迪夫大學(xué)建筑學(xué)院教授

[Renata Sentkiewicz]Abalos+Sentkiewicz AS+事務(wù)所聯(lián)合創(chuàng)始人、主持建筑師

孫彤宇

當(dāng)下資源環(huán)境承載能力已接近極限，人類面臨著能源資源供給不足、利用效率低下以及生態(tài)環(huán)境惡化等嚴(yán)重問題。面對這一嚴(yán)峻的環(huán)境形勢，減少化石能源消耗、進(jìn)行低碳建筑設(shè)計，已成為當(dāng)下全球進(jìn)行積極環(huán)境響應(yīng)、實現(xiàn)人類命運共同體長期發(fā)展的戰(zhàn)略性共識。論壇的上半場便是基于這一背景進(jìn)行的有關(guān)“綠色低碳、節(jié)能減排的環(huán)境友好型建筑”的深入討論。

高偉俊

高偉?。焊兄x論壇的邀請，我想首先從能源和低碳的角度拋磚引玉，展開今天的討論。當(dāng)下社會面臨化石燃料儲能不足及污染嚴(yán)重的雙重問題，能源結(jié)構(gòu)的升級轉(zhuǎn)型成為必然趨勢，這與綠色建筑與低碳城市節(jié)能減排的核心觀點不謀而合。在這一視角下，氫能具有清潔與可持續(xù)的雙重優(yōu)勢，同時具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，針對低碳、可再生能源高效制氫的研究內(nèi)容主要包括：地區(qū)能源結(jié)構(gòu)預(yù)測模型構(gòu)建、可再生能源發(fā)電高效制氫手段分析、協(xié)同電—氫綜合能源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)研究、城市高效應(yīng)用的運行管理模式等。我們團(tuán)隊也主要從事這一領(lǐng)域的相關(guān)研究，并致力于氫能在建筑中的應(yīng)用和推廣。日本九州島從2012年起實行可再生能源固定價格收購制度（FIT），通過長期合約補貼可再生能源發(fā)電，是比較好的應(yīng)用范例。

牛建磊

牛建磊：高院士所提到的問題是當(dāng)前低碳產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要問題。全球氣候變暖已成為不爭的事實，城市熱島問題迫使人們長期待在有空調(diào)的環(huán)境中，然而增加室外活動將更有益于城市居民生活的可持續(xù)性。因此我們的對策更希望從規(guī)劃設(shè)計的角度出發(fā)，通過建筑單體形態(tài)與建筑群組合形式的優(yōu)化，高效利用自然風(fēng)，改善局部熱環(huán)境，從而營造一個更加綠色、低碳的環(huán)境友好型城市。當(dāng)下計算機的發(fā)展使得模擬工具能夠有效用于城市微環(huán)境的預(yù)測及設(shè)計，幫助我們進(jìn)行既有建筑性能評估、流體力學(xué)仿真模擬以及人體感受評價指標(biāo)確立。我們團(tuán)隊近5年來主要依托香港特區(qū)政府專項，針對設(shè)計初期布局決策來應(yīng)對香港夏季的炎熱氣候。首先進(jìn)行多點測試，研究不同地點環(huán)境的差異；然后比較PET實驗與人體物理感知的結(jié)果差異，并驗證可行性。這一措施有助于營造風(fēng)熱舒適環(huán)境，減緩溫室氣體排放與全球氣候變暖趨勢。

Phillip Jones

Phillip Jones：正如前幾位嘉賓所提及的，減少建成環(huán)境的化石燃料消耗、能源使用和二氧化碳排放刻不容緩。通過零碳和低碳建筑結(jié)合的節(jié)能設(shè)計和可再生能源系統(tǒng)，可以實現(xiàn)主動式建筑的全年產(chǎn)能遠(yuǎn)大于其采暖、制冷和其他電器使用的總能量需求，我們稱其為“零碳主動式建筑”。這是一種全建筑系統(tǒng)攻略，包括節(jié)能設(shè)計、可再生能源供給和能量儲存。目前世界各地已有很多相關(guān)研究與設(shè)計項目，如PV屋面系統(tǒng)、SOLCER等。目前已小有成效，未來我們?nèi)孕璩掷m(xù)關(guān)注造價、建設(shè)管理以及自下而上的設(shè)計過程。

Renata Sentkiewicz

Renata Sentkiewicz：作為一名實踐建筑師，我們不能為了追求建筑內(nèi)部的微氣候舒適，而犧牲公共空間，使其成為“能耗垃圾桶”。建筑師應(yīng)借助參數(shù)化的工具和基本的熱力學(xué)原理來實現(xiàn)建筑設(shè)計中的形式、物質(zhì)、流動之間的平衡，即將熱力學(xué)作為建筑設(shè)計的引擎，設(shè)計出一種超越可持續(xù)性排名體系的熱力學(xué)建筑。在過去的幾年間，我們一直在進(jìn)行相關(guān)的嘗試。例如珠海華發(fā)藝術(shù)館、太陽能塔、阿祖奇卡黑納雷斯休閑中心等項目，通過結(jié)合當(dāng)?shù)匚幕瘲l件，讓能量與熱力學(xué)為建筑的自主性重新建立起一種綠色建筑的實踐方式。這需要建筑師在最大限度節(jié)約資源、減少污染的同時，提供健康、舒適的生活和工作環(huán)境。綠色建筑與低碳節(jié)能的普及和推廣將具有重要意義。

孫彤宇：前面幾位專家從不同角度回應(yīng)了在環(huán)境和能源影響下，低碳建筑發(fā)展的重要性和多個突破點。技術(shù)的進(jìn)步促進(jìn)國家經(jīng)濟與社會發(fā)展的同時，也對城市的運作產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。在綠色性能分析和低碳節(jié)能技術(shù)不斷發(fā)展的今天，可持續(xù)城市和綠色建筑的發(fā)展仍然任重道遠(yuǎn)。基于如“智慧能源”“智慧交通”等城市尺度下的多元要素協(xié)同優(yōu)化，提出了全新的可持續(xù)化的生產(chǎn)方式和生活模式，通過相關(guān)政策和市場機制對我們未來生活的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生了巨大影響。

議題二：數(shù)字建造與可持續(xù)設(shè)計

主持人

[袁 烽]同濟大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院教授

對話嘉賓

[Neil Leach]歐洲科學(xué)院院士，同濟大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院教授

[David Malott]AI Space Factory 首席執(zhí)行官兼創(chuàng)意總監(jiān)

[Bob Sheil]倫敦大學(xué)學(xué)院（UCL）巴特萊特建筑學(xué)院院長

[Mark Burry]澳大利亞工程院院士，斯威本科技大學(xué)教授

后數(shù)字主義的時代，人工智能變革了技術(shù)社會的設(shè)計媒介。如何利用數(shù)字設(shè)計與建造技術(shù)，構(gòu)建一種積極響應(yīng)環(huán)境、可持續(xù)發(fā)展的宜居空間成為建筑學(xué)理論研究與設(shè)計實踐的重點研究課題之一。論壇的下半場便是以“數(shù)字建造”為切入點，通過對新興的數(shù)字建造方法與性能化設(shè)計范式的探討，打造多學(xué)科視野下的可持續(xù)設(shè)計與未來發(fā)展方向。

袁 烽

Neil Leach

Neil Leach：感謝主辦方，我今天分享的主題是“地月3D打印”。50年前，宇航員尼爾·阿姆斯特朗首次踏上月球。如今3D打印技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了建筑設(shè)計和施工方式的巨大變革，近年來在美國國家航空和宇宙航行局（NASA）和歐洲航天局（ESA）的贊助下，科學(xué)家們已經(jīng)進(jìn)行了“Maryian Habitats”和“In Situ Resource Utilization”，這種基于空間探索的“就地取材”實踐，為人類移民太空提供了落地的可能。在進(jìn)行太空探索的同時，那些為在外太空的3D打印結(jié)構(gòu)而發(fā)展的技術(shù)也可以被應(yīng)用到地球上那些缺乏傳統(tǒng)建造資源的地區(qū)，例如MIT借助生物智能將沙土制作成可代替混凝土的低碳打印建材，從而展開可持續(xù)性的數(shù)字建造。

David Malott

David Malott：正如Neil所言，從地球到太空，人類正在拓展棲居的邊界，空間科技正在助力面向未來的可持續(xù)建造。AI Space Factory于2019年5月贏得了美國宇航局3D打印棲息地挑戰(zhàn)賽的終極總冠軍。該比賽包括設(shè)計與建造全流程，旨在利用可在深層空間內(nèi)找到的可回收材料建造縮小比例的庇護(hù)場所。此外，我們正在研發(fā)一種全新的3D自動打印技術(shù)，利用生物高聚物玄武巖合成物，一種可生物降解的且在月球上找到的自然可再回收物進(jìn)行機器人建造，進(jìn)而實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的全新設(shè)計范式。

Bob Sheil

Bob Sheil：在我看來，實踐與教育的新形態(tài)共同推動了社會生產(chǎn)的變革?！皠?chuàng)新”的首要任務(wù)便是培養(yǎng)學(xué)生以一種新的方式進(jìn)行有關(guān)環(huán)境、行業(yè)、材料甚至未來的思考。倫敦大學(xué)學(xué)院當(dāng)下正在展出多種新形態(tài)實踐作品，來探索在氣候災(zāi)害頻發(fā)、自然資源枯竭的當(dāng)下，基于交叉學(xué)科的新發(fā)展可能性。我們通過“機器增量成型工藝”，嘗試用生物材料替代混凝土，從物體、空間、人和系統(tǒng)間的流動互動四個維度進(jìn)行設(shè)計；通過《Drivers of Change》一書，提高公眾和設(shè)計師對全球性問題的意識，聚焦會影響未來建造環(huán)境的全球性問題。

Mark Burry

Mark Burry：我同意Bob Sheil的觀點，大學(xué)的作用至關(guān)重要，高校擁有研發(fā)所需的設(shè)備、人才、技能，創(chuàng)造和協(xié)作同時在這里發(fā)生。2017年，我在斯威本科技大學(xué)創(chuàng)立了“智慧城市實驗室”，通過對建筑師教育經(jīng)歷的整合，我們發(fā)現(xiàn)解決現(xiàn)實問題時確實需要我們引導(dǎo)不同領(lǐng)域間的對話?！爸腔鄢鞘袑嶒炇摇北闶沁@樣，從“全民參與的未來城市決策制定”“未來城市移動性能”“未來居住空間”“未來城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)”四個方面展開工作。設(shè)計典型的思考路線便是在不斷試錯的過程中發(fā)現(xiàn)答案，就像一根折線，由一點出發(fā)后經(jīng)過數(shù)次方向調(diào)整才能抵達(dá)終點。因此，建筑師在解決問題的過程中必須了解其他領(lǐng)域的看法，并最終以團(tuán)隊協(xié)作的形式開展項目。

袁烽：面對數(shù)字時代生產(chǎn)工具的變革，設(shè)計師將何去何從？當(dāng)下數(shù)字化設(shè)計工具為我們提供了一種全新的生產(chǎn)形式。數(shù)據(jù)的便捷獲取對建筑師的協(xié)作與決策方法都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，塑造了一種有趣的技術(shù)型社會新的設(shè)計范式。基于數(shù)據(jù)的分析與歸納方法正在逐漸主導(dǎo)著建筑師的設(shè)計決策。數(shù)字與智能作為一種信息處理機器和工具化軟件，已經(jīng)逐步深入建筑設(shè)計范疇中。通過腳本的編程作為設(shè)計和發(fā)明的工具，使設(shè)計師規(guī)避了日常的重復(fù)工作，改變了傳統(tǒng)的設(shè)計流程與設(shè)計周期，拓寬了創(chuàng)意的可能性。