人工智能+建筑,會(huì)有什么化學(xué)反應(yīng)?

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作為一門學(xué)科,人工智能已經(jīng)滲透到了無數(shù)領(lǐng)域,可以應(yīng)用到各行各業(yè)之前未能解決的挑戰(zhàn)之上。有人認(rèn)為:AI在建筑領(lǐng)域中的運(yùn)用雖仍處于起步階段,但卻大有前景,甚至?xí)厮芙ㄖW(xué)科。那么,這個(gè)論斷到底對(duì)不對(duì)?本文將AI應(yīng)用于建筑環(huán)境之中來證實(shí)這個(gè)預(yù)言的準(zhǔn)確性。

具體來說:我們打算將AI應(yīng)用于建筑平面圖的分析與生成。最終的目標(biāo)分為三個(gè)方面:

  1. 生成建筑平面圖,如優(yōu)化大量且高度多元的平面圖設(shè)計(jì)的生成;
  2. 挑選合格的建筑平面圖,如提供適當(dāng)?shù)姆诸惙椒ǎ?/li>
  3. 允許用戶“瀏覽”生成的設(shè)計(jì)選項(xiàng)。

我們方法主要來源于兩種直覺:

  1. 雖然包含了標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化技術(shù),但是創(chuàng)建建筑平面圖確是一項(xiàng)非凡的技術(shù)挑戰(zhàn);
  2. 空間設(shè)計(jì)是一個(gè)連續(xù)的過程,需要橫跨不同規(guī)模(城市規(guī)模、建筑規(guī)模與單位規(guī)模)的連續(xù)設(shè)計(jì)步驟。

為了利用以上兩點(diǎn),我們選擇了嵌入式生成對(duì)抗神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Generative Adversarial Neural Networks)。

該模型能讓我們?cè)谒龅降慕ㄖ矫鎴D中捕捉到更多的復(fù)雜性,并且通過連續(xù)的步驟來解決問題以分解這些復(fù)雜性。每個(gè)步驟都對(duì)應(yīng)一個(gè)給定模型,且專門針對(duì)該特定任務(wù)進(jìn)行訓(xùn)練,整個(gè)過程最終可以證實(shí)人機(jī)交互的可能性。

平面圖實(shí)際上是一個(gè)高維度問題,處于可量化技術(shù)與定性屬性的交叉口。

研究建筑先例往往是一個(gè)危險(xiǎn)的過程,在分析不夠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)那闆r下,忽視了現(xiàn)有資源數(shù)量的豐富性。我們的方法受當(dāng)前數(shù)據(jù)科學(xué)方法的啟發(fā),旨在確定優(yōu)質(zhì)的建筑平面圖。通過創(chuàng)建6個(gè)指標(biāo),我們提出了一個(gè)可捕獲平面圖建筑相關(guān)參數(shù)的框架。

一方面,占地、朝向、厚度與材質(zhì)這三個(gè)指標(biāo)可用于捕捉給定平面圖風(fēng)格的本質(zhì);另一方面,計(jì)劃、連通性和流通性則旨在描述平面圖組織的本質(zhì)。

簡而言之,機(jī)器曾是鉛筆的延伸,如今卻可用于繪制建筑知識(shí),并通過訓(xùn)練來幫助我們創(chuàng)建可行的設(shè)計(jì)選擇。

一、框架

我們的工作處于建筑與人工智能的交匯處。前者是話題,后者是方法。兩者都已簡化成清晰且可操作的類別。

“建筑”在這里可理解為風(fēng)格與組織的交集物。

一方面,我們認(rèn)為建筑物是具有文化意義的載體,通過幾何學(xué)、分類學(xué)、類型學(xué)與裝飾來表達(dá)某種風(fēng)格——巴洛克、羅馬、哥特、現(xiàn)代與當(dāng)代,仔細(xì)研究平面圖便可找到許多建筑風(fēng)格;另一方面,建筑物則是工程與科學(xué)的產(chǎn)物,遵循嚴(yán)格的框架與規(guī)則——建筑規(guī)范、人體工程學(xué)、能量效率、出口與程序等——這些都可以在我們閱讀平面圖時(shí)找到。

這種組織要求會(huì)幫助我們完成對(duì)“建筑”的定義,并且推動(dòng)我們的研究。

人工智能+建筑,會(huì)產(chǎn)生什么?

框架矩陣

我們將會(huì)用到人工智能的兩個(gè)主要研究領(lǐng)域——Analytics和生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò),以作為研究工具。

首先,我們將深入探討“生成”這一主題。

我們會(huì)使用GANs來將我們自己的人工智能系統(tǒng)運(yùn)用于建筑設(shè)計(jì)之中。我們假設(shè)人工智能的使用可以增強(qiáng)建筑學(xué)科的實(shí)踐。該領(lǐng)域是一個(gè)全新的領(lǐng)域,還處于試驗(yàn)階段,并且已經(jīng)得到了令人驚訝的結(jié)果。我們希望能夠訓(xùn)練人工智能來繪制真實(shí)的建筑平面圖。

然后,我們會(huì)提出一個(gè)強(qiáng)大的分析框架來挑選與分類生成的平面圖。最終,我們的目標(biāo)是組織GANs的結(jié)果,使用戶能夠無縫瀏覽各種創(chuàng)建的設(shè)計(jì)選項(xiàng)。

為此,數(shù)據(jù)科學(xué)所提供的工具的數(shù)量和普遍性將會(huì)證明我們的研究是有價(jià)值的。

通過這種雙重設(shè)計(jì),在風(fēng)格與組織、挑選與生成的交叉口,我們制定了一個(gè)框架來安排建筑與人工智能的相遇。

二、生成

設(shè)計(jì)建筑平面圖是建筑實(shí)踐的核心,掌握平面圖的設(shè)計(jì)是該學(xué)科的黃金標(biāo)準(zhǔn)。

從業(yè)者加班加點(diǎn)、不斷嘗試通過技術(shù)的手段來提高這項(xiàng)實(shí)踐。在第一部分中,我們深入探討了應(yīng)用于平面圖生成的人工智能的潛力,以進(jìn)一步推動(dòng)這一領(lǐng)域的發(fā)展。

為了解決平面圖的風(fēng)格與組織問題,在下文中,我們會(huì)運(yùn)用框架來探討基于人工智能的空間規(guī)劃潛能。我們的目標(biāo)是提供一套可靠強(qiáng)大的工具來證明這種方法的潛能并驗(yàn)證我們的假設(shè)。

存在三個(gè)方面的挑戰(zhàn):

  1. 選擇正確的工具集;
  2. 分離正確的現(xiàn)象來展示給機(jī)器;
  3. 確保機(jī)器正確地“學(xué)習(xí)”。

人工智能與生成對(duì)抗神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

生成對(duì)抗神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(GANs)是我們選擇的武器。

在人工智能領(lǐng)域,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是重要的研究領(lǐng)域。

最近,生成對(duì)抗神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)證明了這種模型的創(chuàng)造能力。作為機(jī)器學(xué)習(xí)模型,GAN能在給定的數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)重要的現(xiàn)象。

然而,它們的結(jié)構(gòu)代表著一個(gè)重大突破:GAN由生成器與判別器這兩個(gè)關(guān)鍵模型組成,可以利用這兩個(gè)模型之間的反饋循環(huán)來提高生成相關(guān)圖像的能力。

判別器用于從數(shù)據(jù)中識(shí)別圖像。經(jīng)過適當(dāng)?shù)挠?xùn)練,該模型能夠區(qū)分從數(shù)據(jù)集中提取出來的真實(shí)圖像和數(shù)據(jù)集不熟悉的“假”圖像;生成器則是用于創(chuàng)建圖像,這些圖像與來自相同數(shù)據(jù)集中的圖像相似。

當(dāng)生成器生成圖像時(shí),判別器會(huì)向它反饋其輸出的質(zhì)量。作為回應(yīng),生成器會(huì)采納這些反饋,以生成更加逼真的圖像。通過這個(gè)反饋循環(huán),GAN慢慢建立了創(chuàng)建相關(guān)合成圖像的能力,將在數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象考慮在內(nèi)。

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生成對(duì)抗神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)

呈現(xiàn)與學(xué)習(xí)

如果GANs為我們帶來了巨大的機(jī)會(huì),那么,知道向它們展示什么是至關(guān)重要的。

我們有機(jī)會(huì)讓模型直接從建筑平面圖中學(xué)習(xí)。通過格式化圖像,我們可以控制模型學(xué)習(xí)的信息類型,比如:將地塊形狀與相關(guān)建筑占地展示給我們的模型就會(huì)得到一個(gè)新的模型,它能夠根據(jù)地塊的形狀來創(chuàng)建典型的建筑占地。

為了確保輸出的質(zhì)量,我們將運(yùn)用我們的“建筑感”來組織訓(xùn)練集的內(nèi)容:每個(gè)模型的好壞取決于建筑師所提供的數(shù)據(jù)。

A. 風(fēng)格轉(zhuǎn)變:

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現(xiàn)代到巴洛克風(fēng)格的轉(zhuǎn)變

在建筑平面圖中,可以通過墻壁的形狀與圖形平面來判定其“風(fēng)格”。

典型的巴洛克教堂以厚重的柱子與圓形凹痕為特征,Mies van der Rohe的現(xiàn)代別墅則以又薄又平的墻壁為特征。GAN能夠識(shí)別墻壁表面的鋸齒形狀。通過展示這兩幅圖像并且將其中一幅作為平面圖線框,另一幅作為實(shí)際的墻結(jié)構(gòu),我們可以根據(jù)建筑風(fēng)格建立一定數(shù)量的機(jī)器直覺。

該部分展示了模型學(xué)習(xí)巴洛克風(fēng)格的成果圖。我們繼續(xù)風(fēng)格轉(zhuǎn)換,將給定建筑平面圖的厚墻壁磨平(A),然后再賦予其新的墻壁風(fēng)格(B)。

人工智能+建筑,會(huì)產(chǎn)生什么?

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人工智能+建筑,會(huì)產(chǎn)生什么?

人工智能+建筑,會(huì)產(chǎn)生什么?

人工智能+建筑,會(huì)產(chǎn)生什么?

風(fēng)格轉(zhuǎn)變結(jié)果:公寓單元,現(xiàn)代到巴洛克風(fēng)格的轉(zhuǎn)變

B. 布局輔助:

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布局輔助分步驟流程

在本節(jié)中,我們準(zhǔn)備了一份多步驟的流程圖,包含了繪制建筑平面圖的所有必要步驟。它能根據(jù)不同建筑規(guī)模模仿建筑師繪制平面圖,并且將每個(gè)步驟壓縮至一個(gè)特定模型之中,用于執(zhí)行給定操作。

從地塊到建筑占地圖,從建筑占地圖到標(biāo)明墻壁和開窗的房間圖,從房間圖到精裝平面圖,每一步都經(jīng)過精心設(shè)計(jì)、訓(xùn)練與測(cè)試。

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生成流程(模型I to III)

同時(shí),通過將整個(gè)流程分成幾個(gè)單獨(dú)的步驟,該系統(tǒng)考慮到了每個(gè)模型之間的用戶干擾。通過選擇與編輯模型輸出,用戶可以在輸出進(jìn)入下個(gè)模型之前控制設(shè)計(jì)過程。它的輸入決定了模型的決策,從而能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的人機(jī)交互。

a. 占地

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周邊| 地塊(輸入)| 生成占地(輸出)

流程的第一步解決了根據(jù)給定地塊幾何創(chuàng)建適當(dāng)?shù)慕ㄖ嫉貓D的挑戰(zhàn)。

為了訓(xùn)練這個(gè)模型,我們使用了波士頓建筑占地圖的廣泛數(shù)據(jù)庫,并且創(chuàng)建了一系列模型,每個(gè)都能匹配某種特定的房產(chǎn)類型:商業(yè)房、住宅、公寓與工業(yè)房等。

每個(gè)模型都能根據(jù)給定的地塊創(chuàng)建一組相關(guān)建筑占地圖,其大小與風(fēng)格都類似于訓(xùn)練中的類型。下圖是使用住宅模型的9個(gè)示例:

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結(jié)果: 生成占地(住宅)

b. 房間分割與開窗

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占地| 開口& 陽臺(tái)(輸入) | 計(jì)劃&開窗(輸出)

下一步自然是建筑占地圖中房間的布局了。

能夠分割給定的建筑平面圖,并且保留有意義的銜接、正常的房間尺寸與適當(dāng)?shù)拈_窗是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。GANs能夠迎刃而解,并且產(chǎn)生令人驚訝的結(jié)果。

通過使用含有大約700個(gè)帶注釋的建筑平面圖的數(shù)據(jù)集,我們能夠訓(xùn)練出各種模型。每個(gè)都面向特定的房間數(shù),并且一旦用于空白的建筑占地圖就能產(chǎn)生意想不到的相關(guān)結(jié)果。

下圖展示了一些典型的結(jié)果:

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結(jié)果:生成計(jì)劃&開窗

c. 配置家具

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計(jì)劃(輸入, 選項(xiàng)1) | 家具位置(輸入, 選項(xiàng)2)| 配置家具的單元(輸出)

最后一步將生成原理帶到了最細(xì)微的層面:往空間里添加家具。

為此,我們首先訓(xùn)練模型來一次性完成整個(gè)公寓的家具配置。

該網(wǎng)絡(luò)能基于各個(gè)房間的計(jì)劃、空間里家具的相關(guān)布置以及各個(gè)元素的大小來學(xué)習(xí)。

結(jié)果如下圖所示:

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結(jié)果: 配置家具的單元

這些結(jié)果能讓我們大致了解可能的家具布局,但是成果圖的質(zhì)量仍然太模糊了。

為了進(jìn)一步提高輸出質(zhì)量,我們?yōu)楦鱾€(gè)房間類型(客廳、臥室與廚房等)額外訓(xùn)練了一組模型。每個(gè)模型只能將平面圖上的色塊轉(zhuǎn)變?yōu)榫睦L制的家具,家具類型用顏色代碼編號(hào)。各模型結(jié)果如圖所示:

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配置房間家具模型的結(jié)果|浴室/ 廚房/ 客廳/ 臥室

d. 再進(jìn)一步

如果能運(yùn)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)公寓的生成,那么下一步自然是進(jìn)一步挑戰(zhàn)模型的極限。

實(shí)際上,GANs具有顯著的靈活性以解決看似困難重重的問題。在建筑平面圖的布局中,由于建筑占地圖的大小與形狀有變,人工劃分與裝飾空間是一個(gè)極具挑戰(zhàn)的過程。

在這種情況下,我們的模型非?!奥斆鳌保軌蜻m應(yīng)變化的限制條件,證明如下:

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GAN下的空間布局

我們可以控制建筑單元的入口和門窗,加上模型非常靈活,因此能夠超越單個(gè)建筑單元,解決更大規(guī)模的空間規(guī)劃問題.

在下圖的示例中,我們將技術(shù)應(yīng)用擴(kuò)展到了整個(gè)建筑物之中。

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GAN生成的實(shí)驗(yàn)總體規(guī)劃圖

三、挑選合格的平面圖

“無法命名則增加了世界的混亂。”——AlbertCamus

為了平衡我們生成建筑平面圖的能力,找到適當(dāng)?shù)目蚣埽瑢?duì)生成的設(shè)計(jì)選項(xiàng)進(jìn)行組織、排序和分類至關(guān)重要。

建筑平面圖的好壞取決于我們對(duì)生成選項(xiàng)數(shù)據(jù)庫的駕馭能力。通過借用建筑概念,我們希望將常見的建筑用語轉(zhuǎn)化為可量化的指標(biāo)。

為此,我們建立了6個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)來形容建筑平面圖設(shè)計(jì)的6個(gè)重要方面:占地、計(jì)劃、朝向、厚度與質(zhì)地、連通性與流通性。

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6個(gè)指標(biāo)

這些指標(biāo)組成了一個(gè)綜合框架,可解決建筑平面圖的風(fēng)格與組織問題。每個(gè)指標(biāo)都是一種算法,并且經(jīng)過了全面測(cè)試。

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A. 占地

建筑物形狀是用于確定建筑物風(fēng)格的最簡單的也是最直觀的指標(biāo)。

“占地”這個(gè)指標(biāo)可分析建筑物平面圖周邊的形狀,并將其轉(zhuǎn)化為直方圖。

該描述符號(hào)能在對(duì)建筑物形狀進(jìn)行編碼的情況下,將建筑師口中常用的形容詞——如“薄”、“笨重”與“對(duì)稱”等,轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息,以便于與計(jì)算機(jī)交流關(guān)于建筑形狀的信息。

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占地圖

從技術(shù)層面來說,該指標(biāo)運(yùn)用極凸性將給定輪廓轉(zhuǎn)變?yōu)橐唤M離散值(向量),然后將其與其它建筑平面圖進(jìn)行比較。

我們運(yùn)用來自平面圖中心的極線陣列來提取平面圖區(qū)域,這些區(qū)域由空間切片捕捉而成。

如下圖所示,事實(shí)證明,該方法能夠取得不錯(cuò)的成果。該技術(shù)同樣也可用來確定室內(nèi)空間形狀與建筑物周邊的形狀。

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運(yùn)用占地指標(biāo)的典型建筑平面圖(左: query, 右: results)

B. 計(jì)劃

建筑物計(jì)劃,換句話說也就是所含房間的類型,是內(nèi)部組織的主要驅(qū)動(dòng)要素。了解這一點(diǎn)對(duì)我們的方法來說至關(guān)重要。

為了描述房間組合,我們用顏色為給定建筑平面圖的各個(gè)房間進(jìn)行編碼。這些顏色組合就變成了描述建筑物計(jì)劃的指標(biāo)。它充當(dāng)模板,融合了建筑平面圖的房間數(shù)量和計(jì)劃質(zhì)量。

這一指標(biāo)對(duì)人類來說看起來很直觀,它也可以轉(zhuǎn)換成機(jī)器能夠理解的可靠的編碼技術(shù)。

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運(yùn)用計(jì)劃指標(biāo)的典型建筑平面圖(左: query, 右: results)

從技術(shù)層面上來說:通過運(yùn)用顏色組合,我們可以計(jì)算任意給定建筑平面圖之間的計(jì)劃相似性和差異性。

為了可視化結(jié)果,每個(gè)平面圖都既是彩色建筑平面圖,又是計(jì)劃的一維顏色向量。

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人工智能+建筑,會(huì)產(chǎn)生什么?

運(yùn)用計(jì)劃指標(biāo)的典型建筑平面圖(左: query, 右: results, 底部: results’ program)

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C. 朝向

平面圖中墻壁朝向能夠提供重要信息。

它既能描述平面圖的封閉性(墻壁朝向所造成空間封閉性),也能描述其風(fēng)格。事實(shí)上,只需提取墻壁朝向的直方圖,我們就可以運(yùn)用這個(gè)指標(biāo)輕松區(qū)分現(xiàn)代房屋與哥特式大教堂。

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朝向圖

從技術(shù)層面上來說,“朝向”提取了給定建筑平面圖中的墻壁,沿著各個(gè)空間方向(從0到360度)來總結(jié)其長度。評(píng)估平面圖總體朝向,然后得出一組數(shù)值。

該指標(biāo)可用于獲取單個(gè)描述符號(hào),也可當(dāng)作向量來比較各個(gè)平面圖。

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人工智能+建筑,會(huì)產(chǎn)生什么?

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人工智能+建筑,會(huì)產(chǎn)生什么?

運(yùn)用朝向指標(biāo)的典型建筑平面圖(左: plan, 右: orientation)

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D. 厚度與材質(zhì)

“厚度與材質(zhì)”這個(gè)指標(biāo)確定了平面圖的“肥瘦”:墻壁厚度與厚度變化。

在不同風(fēng)格的平面圖中,墻壁厚度與墻體材質(zhì)差異巨大。在學(xué)院派風(fēng)格的大廳中可以看見厚柱子與參差不齊的厚墻壁,但是在Miesvan der Rohe的別墅中則只能看到呈直線型的薄墻壁。

該指標(biāo)能夠輕松掌握這些特征(如下圖所示):

人工智能+建筑,會(huì)產(chǎn)生什么?

厚度與材質(zhì)

從技術(shù)層面上來說,該指標(biāo)能分離給定平面圖中的所有墻壁,并輸出有關(guān)墻壁厚度的直方圖。

同時(shí),該算法也可計(jì)算墻壁厚度的變化,以更好地描述墻壁材質(zhì)(如平坦的墻壁與豎框)。

人工智能+建筑,會(huì)產(chǎn)生什么?

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人工智能+建筑,會(huì)產(chǎn)生什么?

人工智能+建筑,會(huì)產(chǎn)生什么?

運(yùn)用厚度與材質(zhì)指標(biāo)的典型建筑平面圖分析(左: plan, 右: resulting diagrams)

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E. 連通性

“連通性”這個(gè)指標(biāo)解決了房間鄰接的問題。

房間之間彼此的接近程度是建筑平面圖中的重要指標(biāo)。另外,房間之間通過門與走廊來連接,這決定了房間之間彼此的連接。“連通性”將房間連接當(dāng)作標(biāo)準(zhǔn)圖表,以此來研究連接的數(shù)量和質(zhì)量。

人工智能+建筑,會(huì)產(chǎn)生什么?

連通性與鄰接矩陣

從技術(shù)層面上來說,通過平面圖中的開窗,我們可以推斷出房間之間現(xiàn)有的關(guān)系圖。

然后,“連通性”會(huì)創(chuàng)建矩陣圖來呈現(xiàn)這些連接,最終有關(guān)房間連接的圖表就生成了。通過這個(gè)圖表,我們可以比較不同的建筑平面圖,考慮它們房間連接的相似性。

人工智能+建筑,會(huì)產(chǎn)生什么?

人工智能+建筑,會(huì)產(chǎn)生什么?

人工智能+建筑,會(huì)產(chǎn)生什么?

人工智能+建筑,會(huì)產(chǎn)生什么?

人工智能+建筑,會(huì)產(chǎn)生什么?

人工智能+建筑,會(huì)產(chǎn)生什么?

運(yùn)用連通性指標(biāo)的典型建筑平面圖分析(左: connectivity graph, 右: plan adjacencies)

人工智能+建筑,會(huì)產(chǎn)生什么?

F. 流通性

建筑平面圖中的流通性描述了人們?cè)诳臻g中的移動(dòng)。通過提取流通性的骨架,換句話說也就是流通網(wǎng)絡(luò)的線框,我們可以量化與確定人們?cè)诮ㄖ矫鎴D中的移動(dòng)。

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流通性

從技術(shù)層面上來說,“流通性”提取了給定建筑平面圖的流通程度,并且沿著空間各個(gè)方向(從0到360度)來總結(jié)其長度。所得直方圖評(píng)估了該流通網(wǎng)絡(luò)形狀,可用于比較不同建筑平面圖的流通性。

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人工智能+建筑,會(huì)產(chǎn)生什么?

運(yùn)用流通性指標(biāo)的典型建筑平面圖分析(左: circulation graph, 右: diagram)

四、繪制與瀏覽

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比較平面圖得到的相似的平面圖

回顧我們的GAN模型:每個(gè)模型都在生成流程的各個(gè)步驟輸出了多個(gè)選項(xiàng)。隨后,設(shè)計(jì)師需要“挑選”出心儀的選項(xiàng),并且在需要的時(shí)候改進(jìn)該選項(xiàng),然后再進(jìn)入下一步。

然而,瀏覽生成選項(xiàng)實(shí)則是個(gè)既難受又耗時(shí)的過程。為此,“挑選合格的平面圖”章節(jié)中所描述的6個(gè)指標(biāo)在這兒可以發(fā)揮它們的所有潛力,補(bǔ)充我們的生成流程。用戶可將它們用作過濾器來縮小選擇范圍,在幾秒鐘內(nèi)找到相關(guān)設(shè)計(jì)選項(xiàng)。

生成過濾器的雙重性在于我們的工作價(jià)值得到了更多的證明:我們提供了一個(gè)完整的框架,并且在普通用戶力所能及的范圍內(nèi)利用了人工智能。

一旦模型根據(jù)給定標(biāo)準(zhǔn)(占地、計(jì)劃、朝向、厚度與材質(zhì)、連通性與流通性)進(jìn)行過濾,我們就會(huì)為用戶提供一幅樹狀圖來呈現(xiàn)他/她的選擇。選定選項(xiàng)在樹狀圖中央,周圍是最接近用戶選擇標(biāo)準(zhǔn)的選項(xiàng)。

然后,用戶可以縮小搜索范圍,尋找最理想的設(shè)計(jì)選項(xiàng),或是選擇樹狀圖里的其他選項(xiàng),來重新計(jì)算圖形。

人工智能+建筑,會(huì)產(chǎn)生什么?

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建筑平面圖的相似樹狀圖

五、總結(jié)

人工智能很快就會(huì)大力幫助建筑師進(jìn)行日常實(shí)踐了。

隨著這種潛能即將得到證實(shí),我們參與了概念的驗(yàn)證,我們的框架提供了討論的契機(jī)。我們邀請(qǐng)建筑師參與人工智能,建議數(shù)據(jù)科學(xué)家將建筑作為研究領(lǐng)域。

但是,今天我們的工作可以總結(jié)為以下四個(gè)方面:

首先,從概念上來說,我們相信設(shè)計(jì)概念的統(tǒng)計(jì)方法決定了人工智能在建筑方面的潛能。

它的不確定性和全面性無疑為我們的領(lǐng)域創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。依靠它們來提取重要品質(zhì),并在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中模仿它們,而不是利用機(jī)器來優(yōu)化變量,是一種范式上的轉(zhuǎn)變。

其次,我們堅(jiān)信,正確設(shè)計(jì)流程的能力將推動(dòng)人工智能成為新的建筑工具。

我們選擇了Andrew Witt教授在Log中引入的“灰盒測(cè)試,有可能會(huì)得到最佳的潛在結(jié)果?!盎液袦y(cè)試”與“黑盒測(cè)試”相反,后者只允許用戶提前輸入信息,在流程結(jié)束時(shí)才能得到設(shè)計(jì)選項(xiàng),無法控制連續(xù)的生成步驟。

相反,通過將整個(gè)流程分解成單獨(dú)的步驟,“灰盒測(cè)試”允許用戶隨時(shí)干預(yù)。對(duì)機(jī)器的嚴(yán)格控制是對(duì)設(shè)計(jì)過程質(zhì)量的最終保證。

第三,在技術(shù)層面上,我們認(rèn)為應(yīng)用程序的順序性會(huì)提高其可管理性,并且會(huì)促進(jìn)其發(fā)展。

能夠在整個(gè)生成過程中進(jìn)行干預(yù)是非常重要的——該流程的各個(gè)步驟代表著建筑專業(yè)知識(shí)的不同板塊,每個(gè)模型都可以獨(dú)立訓(xùn)練,這有利于未來的重大改進(jìn)與實(shí)驗(yàn)。

實(shí)際上,從頭到尾改進(jìn)整個(gè)流程可能是一項(xiàng)漫長而繁瑣的任務(wù),但是逐步改進(jìn)卻是可管理的過程,并且是在業(yè)內(nèi)大多數(shù)建筑師和工程師的能力范圍之內(nèi)的。

最后,我們希望我們的框架能夠解決模型(不管是需要訓(xùn)練的模型還是生成流程中的模型)的無限廣度和復(fù)雜性的問題。我們相信,在諸多選項(xiàng)中,像我們那樣處理地塊-占地-房間分割等是一種可行的方法。

要想概括空間規(guī)劃的必要步驟,關(guān)鍵在于原則而非方法。

隨著獲取建筑數(shù)據(jù)變得愈加容易,我們鼓勵(lì)大家開放思想,進(jìn)一步進(jìn)行研究與實(shí)驗(yàn)。

我們并不是將人工智能視作建筑領(lǐng)域的新教條,而是將其看作一項(xiàng)充滿潛力和希望的新挑戰(zhàn)。

在這里我們有可能取得豐碩的成果,這將豐富我們的實(shí)踐,并且解決我們學(xué)科中的一些盲點(diǎn)。

 

作者:讀芯術(shù),微信公眾號(hào):讀芯術(shù)(ID:AI_Discovery)

來源:https://mp.weixin.qq.com/s/xJkrVFC9UmDKFqUbOim6lw

本文由 @讀芯術(shù) 授權(quán)發(fā)布于人人都是產(chǎn)品經(jīng)理,未經(jīng)作者許可,禁止轉(zhuǎn)載

題圖來自Unsplash, 基于CC0 協(xié)議

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  1. 看了你寫的內(nèi)容,怎么說呢,還是停留在設(shè)計(jì)圖紙的層面上,并不能代表建筑業(yè),當(dāng)然你的這個(gè)想法確實(shí)是很棒的,但是我作為一個(gè)從事建筑行業(yè)10年的人來說只能稍微潑你一點(diǎn)點(diǎn)冷水了。首先,設(shè)計(jì)出來的圖紙,是交給施工人員施工的,能不能看懂是一回事,能不能結(jié)合到建設(shè)中又是另外一回事,推廣的話需要付出的代價(jià)是相當(dāng)大的,一棟奇形怪狀的建筑物一個(gè)弧度模具定制要多花費(fèi)幾萬塊錢,結(jié)構(gòu)越復(fù)雜越費(fèi)錢,設(shè)計(jì)是爽了,畫出來挺好看的,但是施工隊(duì)肯定會(huì)在背后狂噴,這還是人干的事嗎。。。哪怕現(xiàn)在流行的bim技術(shù)都推廣了不知道幾年大概快有10年了吧還只推廣到20%左右的建筑工程項(xiàng)目里面,而且他的還是3D立體設(shè)計(jì)的,你有的他都有。。

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    1. 感覺可能是前期東西能馬上出來,后面也都會(huì)調(diào)整,不用再憑空去做設(shè)計(jì),這樣最理想的是可以盡量少改,但是好的設(shè)計(jì)都是改出來的,這個(gè)毋庸置疑,只是提供一個(gè)大概的思路。

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