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AI与建筑设计的跨界融合

来源:美的楼宇科技 作者:美的楼宇科技

2021-10-26 13:26:16

导语

2015年9月,当今世界最有影响力的建筑大师之一安藤忠雄,开始顺德和美术馆的设计工作。在历经长达近120天的设计工作之后,和美术馆于同年12月动工。

设想一下,如果将重复、迭代的工作交给AI系统,设计师就能够更高效、更高质量地完成设计工作,建筑设计周期甚至能从120天缩短为60天,且建筑方案更加精细和完善。这并不是一个遥不可及的想象,如今,AI正逐渐赋能传统的建筑设计领域,重新定义着建筑设计方向,帮助用户降本增效,实现用户、设计师、合作方多方共赢。

和美术馆

AI与建筑设计

AI(Artificial Intelligence):人工智能

它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。该领域的研究包括机器人、语音识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。

AI从诞生以来,理论和技术日益成熟,应用领域也不断扩大,逐步渗入到传统的建筑领域,尤其是建筑设计阶段。

建筑设计阶段:在广义上是指建筑物在建造之前的所有相关设计工作。包括:

◆ 建筑专业设计(方案、功能布局、声、光、热等)

◆ 结构专业设计(梁、柱、板、墙、节点、抗震、抗风等)

◆ 排水专业设计

◆ 供暖、通风、空调专业设计

◆ 电气专业设计等

AI在建筑设计阶段应用范围广泛

目前具体有哪些应用?

AI助力建筑设计智能发展

辅助建筑布局规划:找到建筑空间规划的最优解


计算机能够通过对大量的建筑图纸进行学习以及分析,在考虑经济性、科学性、舒适性等指标下,判断建筑布局方案的优劣,辅助设计师规划建筑布局。

生成彩色总图:更生动地表达建筑设计方案


通过AI深度学习算法,计算机可以识别建筑总图地块中多种楼型的复杂组合与排布方式,自动生成与多个楼型适配的景观方案,同时能够快速生成附带景观的多种风格的彩色项目总图。

辅助户型生成:既能满足轮廓又能满足参数


计算机根据户型的大致轮廓和简单的户型参数,能快速在户型库(包含海量的户型)中进行AI图形匹配,生成数十种满足要求的户型方案。

辅助车位排布:排布出更多的停车位


在计算机识别出停车场的轮廓信息后,利用深度强化学习,实现停车位的自动排布设计,给出多个车位排布方案及对应的车位指标数据,并能够生成停车场设计图。

辅助结构设计优化:控制成本的同时保证安全的结构优化


在建筑限制条件下,通过AI对初步结构计算模型进行识别与分析,实现构件截面尺寸智能择优、不同结构体系比对,将衍生出的所有潜在方案进行计算分析,对比后产生最佳方案。

辅助机电管线排布:机电管线做到合理布局


利用AI技术自动生成机电管线路径,确保机电管线的路径不和建筑、结构发生碰撞,通过机器学习快速生成、分析,得到有效设计方案。基于设备库中的设备实际参数,结合设计能耗、舒适度指标、空间分区,通过机器学习完成设备的自动选型。

辅助绘图出图:保证图纸质量


通过建立建筑设计绘图知识库,利用AI技术给出绘图的优化建议,保证图纸质量,大幅缩短设计周期。同时基于建筑出图知识库,AI推荐出图逻辑与方案,在图纸中自动绘制标准化图框、构件等并进行深化,快速便捷地输出施工图。

建筑设计:AI时代奔赴而来

未来,随着建筑设计过程中所涉及的功能、数据、流程都逐步模块化,AI与建筑设计的融合将会越来越广泛、越来越深入,会有更多的应用场景。

比如:

◆ 依靠AI识图能力强这个特点,通过强化学习能够做到给排水、暖通空调、电气的智能设计;通过参数和图纸能够推荐最合适的机电设备,同时给出相应的设计方案。

◆ 构建一个庞大的建筑设计知识库,里面不仅有海量的户型库、楼型库,还有各种各样的核心筒库、构件库、机电设备库,以及标准规范库等等。

◆ 有一个能够宏观调度的通用建筑设计引擎,它是一个集感知、决策、认知三位一体的设计AI系统,辅助建筑设计整个过程的智能衍生、人机交互和智能优化,并且普遍适用于设计的各个场景。

◆ 利用算法去衍生设计方案,设计师只要通过简单输入、动态调整,就能得到满意的设计方案。

通过AI把计算机擅长的重复、低智能、迭代工作发挥到极致。未来的建筑设计也能够通过AI把设计数据、设计方法和标准规范串联起来,为建筑设计提供一体联动能力,打通数据壁垒、实现信息的有效传递和共享,让AI赋能建筑设计,促进设计和管理的精细化。

把复杂留给美的,让用户更简单

美的楼宇科技作为楼宇智慧生态集成解决方案引领者,致力用智慧赋能建筑,为城市创造更多可持续的价值。运用AI技术,用智慧赋活建筑。当建筑可感知、有温度、会思考,它便拥有了生命。一个个智慧的建筑生命体,最终会构建出智慧城市的蓝图。

结语

据调研,在建筑设计过程中,有27%的工作需要人来创造、沟通、协作,而剩下73%的程序化工作则能由计算机完成。随着AI在建筑设计领域应用的深入,大大提升了建筑设计师的效率,助力设计师把更多的时间专注于创意、文化融合、人群心理等方面的思考与探究。然而,由于设计数据不联通、设计方法与标准规范难串联、操作流程复杂、参数输入繁多、技术学习成本高、二次开发成本高等原因,目前AI在建筑设计中的应用并不是很广泛和深入。只有当AI技术成本能被大众消费得起,操作方式能被大众简单接受时,AI才能真正地做到普惠建筑设计师群体,才能真正对人类社会有作用。


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