在建筑設(shè)計行業(yè)析二，人工智能的自動化工具日益引人注目，可用于圖像生成然评、示意設(shè)計仅财、城市規(guī)劃、室內(nèi)布局等等碗淌。

在建筑設(shè)計中盏求，隨著人工智能的能力不斷提升、日益先進贯莺，建筑師的角色將變得更像是策展人风喇。

• 建筑設(shè)計中的人工智能已處于其發(fā)展進程的中級階段，它擅長創(chuàng)建非常詳細的圖像和能解決問題的實用計算缕探。

• 這兩種能力使建筑師的角色變得像是設(shè)計策展人魂莫，負責(zé)對人工智能生成的多個選項進行選擇或淘汰。

• 如今爹耗，建筑設(shè)計中的人工智能的主要局限性在于其圖像制作和解決問題的能力之間——它缺乏從圖像中衍生出可構(gòu)建的示意圖的能力耙考，也缺乏從可構(gòu)建的示意圖中衍生出引人注目的圖像的能力。

建筑設(shè)計中的人工智能正成為一種廣泛應(yīng)用的強大工具劣秦，但其發(fā)展進程正處于尷尬的中級階段王菲。它可以解決簡單、實際的問題蔼邓，比如如何安排平面圖羽矮，而且其速度和多樣性無與倫比。只需給它簡短的文本提示侨懈，就可從整個互聯(lián)網(wǎng)的圖像中挑選并制作出廣泛而富有創(chuàng)意的愿景痪蚤。但是，要將建筑設(shè)計過程的兩個部分凄系，即基礎(chǔ)科學(xué)和建筑藝術(shù)聯(lián)系起來穴肄，卻是個難題。

把建筑方面的一串描述詞（如“生態(tài)烏托邦量票、打火石人度、平房、在礦井”）輸入圖像生成器来讯，例如 MidJourney拉氧，并不能得出任何可構(gòu)建的東西。算法可生成無數(shù)平面圖舱污，但還不能擴展來表達任何東西呀舔，除了對空間的有效利用以外。但是扩灯，將這兩種能力結(jié)合在一起媚赖，是設(shè)計技術(shù)在人工智能時代的一大進步，也許將帶來最為深遠的影響珠插。

人工智能目前在建筑設(shè)計中的應(yīng)用

建筑設(shè)計中的人工智能基于模仿人類認知的計算機程序來解決復(fù)雜的問題惧磺，并對刺激做出動態(tài)的響應(yīng)。與之密切相關(guān)的一個亞領(lǐng)域是機器學(xué)習(xí)捻撑，即人工智能系統(tǒng)能識別模式并從中學(xué)習(xí)的能力磨隘，無需人為干預(yù)就可獨立地提高其認知能力。

人工智能在整個建筑設(shè)計過程中都有用顾患。例如 Midjourney 這樣的圖像生成器番捂，只需向它輸入簡短的文本提示，它就可通過分析互聯(lián)網(wǎng)上的圖像而生成細節(jié)豐富的、質(zhì)量近乎照片的圖片设预。這相當(dāng)于數(shù)字化形式的詳細的概念草圖徙歼，在早期的頭腦風(fēng)暴概念階段，這可能是個強大的福音焦忌。這些圖像對于大眾宣傳也很有用捆牍，可用于市場營銷和宣傳材料，用來展示基本的設(shè)計概念和相關(guān)背景绳粮。

人工智能可以改進數(shù)字孿生技術(shù)檢查不斷變化的變量的方式跃躯，并學(xué)習(xí)如何改進建筑運營和設(shè)計。

專注于狹義范圍的人工智能工具可以優(yōu)化建筑性能指標(biāo)的設(shè)計需天，通過簡單的程序化輸入和空間輸入而生成平面圖唯久，在移動墻壁和隔斷后還可動態(tài)地重新組織平面圖——本質(zhì)上說就是可以自動進行各種各樣普通的設(shè)計任務(wù)。人工智能工程師正致力于把基于自然語言文本的界面（例如 ChatGPT）結(jié)合到這樣的人工智能建筑設(shè)計工具中猩禀。人工智能輔助的平面圖生成技術(shù)是一種參數(shù)化的設(shè)計坐蓉，在建筑設(shè)計中存在已久，可用來生成無數(shù)種形式上不同的變體喘茵。

但隨著人工智能計算能力的提高浩淹，建筑師和設(shè)計師正在把生成式人工智能整合到工作流程中，不僅是根據(jù)約束條件輸出大量不同的變體丈轻，現(xiàn)在還能按照用戶定義的一組指標(biāo)來對每種變體的質(zhì)量進行排名井辜。

許多建筑師習(xí)慣于通過數(shù)字化的流程，例如建筑信息模型（BIM）管闷，來調(diào)整設(shè)計粥脚，而人工智能讓這些模型的功能有很大改變。從許多方面來看包个，BIM 的下一個演變技術(shù)是數(shù)字孿生刷允，其中包含建筑物的所有正式描述信息和性能數(shù)據(jù)。人工智能可以讓這些模型得以測試和推動碧囊，能夠檢查改變一個變量會如何影響建筑物的能源性能树灶、太陽能熱增益或在街道上的陰影，然后持續(xù)地糯而、獨立地學(xué)習(xí)如何改進運營和設(shè)計天通。這項新興技術(shù)由聯(lián)網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)傳感器和設(shè)備提供數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)直接輸送到數(shù)字孿生體里熄驼。

在建筑設(shè)計中采用人工智能有何優(yōu)勢

建筑設(shè)計中的人工智能對于普通的重復(fù)性任務(wù)以及通過小增量來優(yōu)化設(shè)計最為有用像寒，可迅速完成，這通常稱為狹義人工智能瓜贾。這些類型的任務(wù)經(jīng)常重疊会贝，在此情況下人工智能是最有效的苞誊。人工智能可以迅速地按開發(fā)商指定的規(guī)格設(shè)計出住宅塔樓里的公寓形狀，并可以將它們的材料和成本效率調(diào)整到各種不同程度跺鬼。此外明殊，圖像生成器可以用于激發(fā)設(shè)計靈感的“情緒板”，可快速地從龐大的圖像庫中獲取盒酷、合成圖像，效果無與倫比伟铸。這些詳細的圖像可以為建筑師提供美學(xué)方面的目標(biāo)迟书，在設(shè)計結(jié)構(gòu)和工程系統(tǒng)時以此為目標(biāo)，有的放矢厘沉。

在這兩種情況下伴罢，建筑師的工作更像是廣義的策展人，而不像以前那樣對每個設(shè)計決策進行精細控制护丢。他們所做的是指定參數(shù)挚性、選擇和淘汰軟件生成的選項，并為算法提供建議和指導(dǎo)砂沛。建筑設(shè)計的方式發(fā)生了根本性變化烫扼。分界線目前尚未明確：這個新工具是像 CAD 或 BIM 一樣能節(jié)省勞動力，還是代表著創(chuàng)造性設(shè)計過程中的根本轉(zhuǎn)變碍庵？

人工智能可以通過小增量優(yōu)化房間布局和其他設(shè)計映企，快速地完成普通的重復(fù)性任務(wù)，從而讓設(shè)計師騰出時間從事更具創(chuàng)造性的任務(wù)静浴。

建筑設(shè)計項目中人工智能的七種應(yīng)用

在設(shè)計人員開始創(chuàng)建迭代之前堰氓，先用自動化的工具來組織現(xiàn)場數(shù)據(jù)和背景數(shù)據(jù)可以消除不確定性，從而有望消除風(fēng)險苹享。這些工具讓非編碼人員（如設(shè)計人員或開發(fā)人員）更容易從事技術(shù)性的双絮、需大量編程的工作。以下示例從研究項目到商業(yè)產(chǎn)品得问，展示了建筑設(shè)計中的人工智能可如何創(chuàng)造機會來改進設(shè)計過程囤攀，從而使人類的創(chuàng)造力成為主要核心。

1

人工智能用于示意規(guī)劃

Finch 是一種具有多種設(shè)計功能的參數(shù)化規(guī)劃工具宫纬。只需輸入幾個約束條件即可生成平面圖抚岗，并且這些平面圖設(shè)計可以即時自動調(diào)整。你可以選擇一面墻哪怔，移動它研矗，然后就可看到周圍的房間自動地改變比例、位置和組織方式夷硅。此平臺結(jié)合了當(dāng)?shù)氐囊?guī)劃法規(guī)芒浪，讓用戶可以優(yōu)化結(jié)構(gòu)效率歧余、單元數(shù)量或其他變量。它也可以快速地把平面圖置放在指定的場地邊界內(nèi)谦牛；把不規(guī)則的有機形狀劃分成亞單元跟努；動態(tài)地把樓梯連接到不同的樓層高度；并在復(fù)雜的地形中找出最優(yōu)的道路路線住建。

2

人工智能用于城市發(fā)展

在 Forma 程序中進行風(fēng)力分析垛撬。

新的人工智能工具可以將生成性和迭代性的能力應(yīng)用于像城市那么大規(guī)模的場地，超越了單個建筑的要求逆辐。歐特克的 Forma 就是這個概念的例證达快，它可提供基于云的、人工智能驅(qū)動的洞察和自動化功能唧尊，可把探索設(shè)計概念的工作變得簡單甸胃，減少重復(fù)性的工作量，并幫助評估建筑工地周圍的環(huán)境質(zhì)量跪另。

Forma 應(yīng)用于規(guī)劃和設(shè)計的早期階段拧抖，對關(guān)鍵的密度和環(huán)境質(zhì)量（如日照時數(shù)、日照潛力免绿、風(fēng)能唧席、運營能源和小氣候）進行實時分析，用戶無需具備深厚的技術(shù)專長就可進行嘲驾。這些由機器學(xué)習(xí)和人工智能驅(qū)動的環(huán)境分析從設(shè)計過程的第一天起就可以使用袱吆，幫助實現(xiàn)業(yè)務(wù)目標(biāo)和可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。例如距淫，F(xiàn)orma 的風(fēng)力建模揭示了建筑物如何引導(dǎo)風(fēng)向绞绒，用計算流體動力學(xué)來完善設(shè)計，以提高人的舒適度榕暇。

3

人工智能用于改進投標(biāo)中的出價

ConXtech 是一家位于灣區(qū)的模塊化建筑公司蓬衡，用人工智能來控制建筑施工行業(yè)中最不可預(yù)測的步驟之一：招標(biāo)過程。

與許多建筑公司一樣彤枢，ConXtech 在項目開發(fā)階段參與業(yè)主和開發(fā)商的招標(biāo)狰晚。此時，項目的可行性尚未得到證實须彼，多種選擇仍在桌面懸而未決乒萝。因此像 ConXtech 這樣的許多公司不得不為某個項目進行多次迭代設(shè)計，然而該設(shè)計可能永遠不會實際建成司箫∠朐ぃ花費數(shù)百萬美元，最終結(jié)果可能是項目并不成功或者投標(biāo)失敗绕众。而同時瞪卜，業(yè)主和開發(fā)商又希望迅速得出可行的且成本效益高的解決方案肴摊。

為了縮短投標(biāo)周期并降低投標(biāo)成本，ConXtech 與歐特克研究院合作開發(fā)了一個原型投標(biāo)平臺畴文，使用人工智能根據(jù)材料采購碉晾、制造和施工的成本得出成本效益最高的結(jié)構(gòu)鋼設(shè)計。這些成本受項目所選擇的供應(yīng)商和分包商的影響删猿，并因項目所在位置而有變化陋窗。

4

人工智能用于體積設(shè)計和規(guī)劃

大林組公司（Obayashi）和歐特克開發(fā)了一個人工智能平臺，可通過輸入建筑參數(shù)來估算體積并對室內(nèi)布局進行程序化的規(guī)劃隅本。

日本建筑实愚、工程和房地產(chǎn)開發(fā)公司大林組還與歐特克研究院合作設(shè)計一個人工智能解決方案，可讓建筑師插入建筑物的基本參數(shù)烹俗，并提供少量的指示，就可估算出體積并對室內(nèi)布局進行程序化的規(guī)劃萍程。此應(yīng)用程序的人工智能主要用于辦公空間幢妄，是通過大林組的包含 2,800 多個歐特克 Revit 文件的子集資料來進行訓(xùn)練的。

此人工智能工具能理解程序與建筑物體積中表示的所需的連接茫负、大小和比例之間的抽象關(guān)系蕉鸳。為了生成室內(nèi)程序化布局，設(shè)計師和客戶通過一系列詞匯參數(shù)來工作：即用一些簡單的句子來指定建筑元素及其位置忍法，以及它們之間的關(guān)系潮尝。比如，“會議室應(yīng)該靠近窗戶”饿序，或者“為了安全起見勉失，午餐室應(yīng)該遠離實驗室”等等。

5

人工智能用于合規(guī)指導(dǎo)和照片美化

與大林組類似原探，加拿大的 Maket 公司擅長協(xié)助建筑師進行早期示意設(shè)計乱凿，通過插入房間尺寸、類型和鄰接約束條件來生成平面圖芯妇，并將此功能與自然語言文本界面集成起來帝璃。Maket 還提供合規(guī)助理功能，它可閱讀上傳來的分區(qū)監(jiān)管文件并詳細回答有關(guān)問題肃刁。設(shè)計師還可以上傳建筑照片茎陪，并輸入基本的文本提示來應(yīng)用各種美學(xué)處理，為照片添加室內(nèi)設(shè)計和家具的元素孙泵。

6

人工智能用于房地產(chǎn)開發(fā)商

Parafin 公司基于云的衍生式設(shè)計平臺面向房地產(chǎn)開發(fā)商烫王，在早期規(guī)劃期間使用人工智能來確定項目的商業(yè)可行性。Parafin 供圖崇审。

Parafin 使用參數(shù)化迭代人工智能來在項目棋少、成本和商業(yè)可行性之間取得平衡杯娶。此程序由芝加哥和邁阿密的建筑師 Brian Ahmes 和開發(fā)商 Adam Hengels 共同開發(fā)，他們也是歐特克技術(shù)中心“Outsight 網(wǎng)絡(luò)”的成員儡特。此程序可對目標(biāo)盈利能力和性能生成無數(shù)的推導(dǎo)結(jié)果栅苞。

Parafin 是一個基于云的衍生式設(shè)計平臺，目前用于酒店開發(fā)疏唾。它主要面向房地產(chǎn)開發(fā)商蓄氧，有助于在早期規(guī)劃階段快速地評估潛在的建筑場所在財務(wù)方面的可行性。它只需要幾個參數(shù)（房間數(shù)量槐脏、停車場喉童、場地、高度和酒店經(jīng)營者的品牌指南）顿天，就可以生成數(shù)百萬次滿足這些指南的迭代結(jié)果——所有這些都可以通過財務(wù)業(yè)績堂氯、成本等進行搜索。它通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器中基于地圖和菜單的界面來工作牌废，為每個設(shè)計生成非常詳細的樓層平面圖咽白、三維視圖和 Revit 文件。

7

人工智能用于性能優(yōu)化

Cove.tool 是個自動化的建筑性能設(shè)計應(yīng)用程序鸟缕，由身為建筑科學(xué)家和建筑師的 Sandeep Ahuja 與他人共同創(chuàng)立晶框。它用機器學(xué)習(xí)并通過改變一些變量（如建筑物的方向和材料性）以及測量結(jié)果來分析建筑設(shè)計可如何改善其對能源和碳的消耗、采光水平懂从、成本結(jié)構(gòu)等授段。它可按各種標(biāo)準(zhǔn)進行成本優(yōu)化，并根據(jù)不同的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對結(jié)果進行排名番甩，從代碼最低到自愿評級系統(tǒng)的好評等等悄函。在它的粒度細節(jié)級別上，Cove.tool 本質(zhì)上是一個施工前的數(shù)字孿生軟件磅芬，與機器學(xué)習(xí)算法集成在一起蒜材，可以逐步改善建筑物的性能。

雖然計算機的能力帶來更多的機會以在人類和機器智能之間找到平衡點爵缸，但仍然是人類更擅長于開放式的創(chuàng)造性的解決方案——從目前來看抖臭。

人工智能會取代建筑師嗎？

鑒于人工智能在建筑領(lǐng)域還是個新事物晚饰，很難說它將如何影響建筑設(shè)計工作倾伶。不過，把技術(shù)性的細節(jié)和計劃組合起來這類任務(wù)窃橄，過去通常由入門級的設(shè)計師來進行感戴，而人工智能擅長于此類任務(wù)，必然會減少對入門級設(shè)計師的需求赵腰。此外都癣，人工智能確實具有把建筑師從繁雜瑣事中解放出來的潛力谐歪，而雇主傾向于采用這種能節(jié)省勞動力的工具來提高生產(chǎn)速度也是勢在必行的事。

現(xiàn)在還有許多建筑設(shè)計領(lǐng)域是人工智能尚未滲透的瓶逃。人工智能還不能定義建筑項目的限制條件束铭，例如程序、大小厢绝、受眾契沫、材料或地理環(huán)境。這些參數(shù)來自與客戶的交互昔汉，這些交互工作也不能外包給人工智能懈万。它對人們?nèi)绾卧诳臻g中移動并與物體互動也知之甚少，它還不能通過文本提示生成像它創(chuàng)建的 2D 圖像那么豐富和詳細的 3D 圖像靶病。

此外会通，MidJourney 和 DALL-E 夢寐以求的奇幻愿景不能產(chǎn)生支持性的施工文件。在整個建筑娄周、工程和施工（AEC）行業(yè)中涕侈，人工智能在與建筑工地或建筑物直接交互的機器人應(yīng)用中使用得最少——但隨著現(xiàn)實捕捉機器人的出現(xiàn)，這種情況正在改變昆咽，這種機器人具有一定程度的獨立性驾凶，但仍需要人類的指導(dǎo)阿魏。

建筑設(shè)計中的人工智能還受到基本經(jīng)濟和選擇偏差動態(tài)的限制鉴梦，這些動態(tài)會影響這些應(yīng)用程序所利用的數(shù)據(jù)的質(zhì)量。人工智能算法受限于它們有多少數(shù)據(jù)來學(xué)習(xí)耘泰，而在建筑設(shè)計行業(yè)逐茄，這些數(shù)據(jù)可能為某公司專有，不太愿意與也在開發(fā)人工智能程序的潛在競爭對手分享嘀醋。此外张域，創(chuàng)建圖像的人工智能只能重新合成它已經(jīng)見過的東西，所以如果互聯(lián)網(wǎng)的圖像庫存在文化或地區(qū)上偏倚（例如讲侵，來自富裕西方國家的建筑圖像過多）蚪录，得出的結(jié)果也同樣會存在偏倚。

人工智能是自動化的進一步演變耸壮，自動化的流程已經(jīng)成為設(shè)計中不可或缺的一部分粤街；它們只是被貼上了不同的標(biāo)簽⌒κ唬“如果我在Revit中設(shè)計某種東西职颜，它自動生成協(xié)調(diào)的文檔來構(gòu)建這個東西，我對此并不擔(dān)心嫌变《滞В”The Living 建筑工作室的 Jim Stoddart 說躬它，“這就是自動化，所有這些事情過去我親自動手做东涡，而現(xiàn)在實際上是用自動化來做冯吓。”

計算能力的進步提供了更多機會软啼，以在人類和機器智能之間找到平衡點桑谍，讓兩者都去做自己最擅長的事』雠玻“計算機不擅長開放式的創(chuàng)造性解決方案锣披，擅長這事的仍是人類』咛酰”Nvidia 深度學(xué)習(xí)研究所的認證講師和課程設(shè)計師 Mike Mendelson 說雹仿，“但是通過自動化，我們能省下做重復(fù)性工作的時間整以，用來做設(shè)計工作胧辽。”

本文最初發(fā)布于2021年4月勒蜘，現(xiàn)已更新悄锈。

作者：Zach Mortice - CN

Zach Mortice 是一名建筑專業(yè)的記者，基地在芝加哥炊惊。您可在推特（Twitter ）和照片墻（Instagram）上添加@zachmortice菌渐，即可跟隨。

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（歐特克Autodesk）

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