译者 | 崔皓
人工智能 (AI) 有望彻底改变我们的世界,虽然并没有具有感知力的机器人接管社会这样戏剧性的事情发生。但是,计算机算法能够有效地执行复杂的任务确实毋庸置疑的,这就是智能。
对于建筑领域而言,在该领域的许多方面,人工智能将充当打造该领域的完美工具。在设计建筑物和户外空间时,会考虑艺术元素的设计,此时就需要大量的智能运算。
如果将建筑设计分解成数字,那么计算机就可以参与其中。空间的几何形状、合理利用建材、使用建筑材料的数量、风向、承重,甚至步行交通都是能否发挥人工智能的成熟领域。
当然,人工智能作为设计程序的一部分,计算机已经初步方式完成了其中的一些工作。然而,人工智能的前景是,计算机将找出解决方案来解决建筑中的设计问题,因此需要有限的人工进行干预。
在撰写本文时,建筑中的人工智能正在通过研究和实验向前发展。同时需要考虑到许多建筑项目的复杂性和费用。
尽管如此,其发展仍旧令人兴奋不已,其研究成果包括来自初创公司和主要科技公司的许多商业产品。
生成式设计
机器学习 (ML) 是建筑行业中 AI应用 的一大焦点。然而,ML 并不等同于 AI,而是更重要学科的一个子集。
使用机器学习(ML),是创建和训练算法,然后通过不断建模和测试,经过不断尝试以增量改进的方式完成任务。这一过程类似于人类学习死记硬背,只是机器学习(ML) 可以做得更快。
机器学习(ML) 中有一个框架是 GAN 或生成对抗网络,这是一种使用两个人工神经网络的无监督学习模式。
该模式的基本思路是,一个称为生成器的网络按照要求创建内容- 例如人脸图像。然后,另一个称为鉴别器的神经网络判断生成器的输出与创建的内容(人脸图像)是否一致。
两个神经网络是一种竞争关系,生成器试图欺骗鉴别器,而鉴别器则进行防御以免被生成器误导。
在示例中,最终生成器会创建越来越逼真的人脸图像,直到与真实图像无法区分,最终愚弄鉴别器。
公寓楼数据集 | 图片来源: 斯坦尼斯拉斯·夏尤
Stanislas Chaillou 是众多尝试使用 GAN 来创建建筑设计的人之一。
对于他在哈佛的硕士论文工作,Chaillou 使用 GAN 来创建和改进平面图设计。在工作中,他发现空间和功能不仅会影响到设计,还会影响到 GAN 生成的平面图的风格。
“似乎风格不可逆转地渗透到生成过程的本质中了......对于建筑来说不会有不可知的人工智能,”Chaillou 在一篇关于走向数据科学的文章中说到。“相反,每个模型或算法都会有它的风格、个性和专有技术。”
这是一个吸引人的概念,例如,您可以拥有一些喜欢现代建筑设计风格的模型,例如弗兰克·盖里(Frank Gehry)和扎哈·哈迪德(Zaha Hadid),一个受包豪斯(Bauhaus)学派影响,另一个融合了多种风格。
Chaillou 与人共同创立 了Rayon,这是一家专门从事平面空间设计的协作软件公司。
GAN 只是生成式设计的一种风格,其想法是随着时间的推移慢慢改进计算机生成的设计。可以使用无监督学习模型(例如 GAN)或结合人工输入的协作方式。
生成式设计的另一个例子是 Delve,它是来自 Google 的 Sidewalk Labs 的房地产开发工具。Delve 可以在几分钟内生成数百个设计。
每个设计都考虑了各种零售、住宅、停车场和公共空间的要求。这些设计还有一个详细的成本模型来估计给定设计的成本。
网络应用
技术状态的美妙之处在于,不一定需要现场的计算能力来完成一些高级工作。重要的是,Web 应用程序在前端变得越来越精致,同时模糊了本地软件和云软件之间的界限。
一些网络应用程序正在寻求彻底改变建筑行业。 Delve 就是这么一个例子Finch 3D 也是如此。Finch 用于项目的早期阶段,Finch 的 AI 功能可以根据设计需求生成多个选项。
另一家基于人工智能开发的公司Higharc,它旨在通过迭代过程创建 3D 模型和计划从而完成自动化房屋的设计。
Higharc 创始人兼首席执行官 Marc Minor 在 2020 年告诉英国《金融时报》:“虽然买家或建筑商看到的是一个简单的 3D 模型,但幕后有复杂的算法不断确定关键细节,而这些细节通常需要数小时的人工操作。”
Autodesk 于 2020 年底收购了 AI 架构初创公司 Spacemaker。这款基于云的软件可帮助团队使用 Delve 等设计工具分析和设计房地产网站。
该公司在 Autodesk 博客文章中表示,“Spacemaker 可以分析多达 100 个城市街区的标准:分区、景观、日光、噪音、风、道路、交通、热岛、停车等等。”
走进Omniverse
无论是在本地还是在云端,AI 项目都需要大量的计算机能力,而显卡恰好能够提供这种能力。
NVIDIA 的 Omniverse协作和模拟平台是“用于 3D 模拟和设计协作的可扩展、多 GPU 实时参考开发平台”。
Omniverse 可以容纳少量或大量用户以及单个或多个 GPU。Omniverse 基于 NVIDIA 的 RTX GPU 和皮克斯的通用场景描述软件的功能。
Omniverse 不仅仅是一种架构工具。相反,它用于为建筑、工程、动画或工业设计等领域生成逼真的 3D 设计和模拟。
建筑师可以将 Omniverse 与 Autodesk 3ds Max、Rhino 和 Trimble Sketchup 等工具集成,将设计转换为 3D 模拟。
目前,Omniverse 的许多 AI 工作需要将产品输入到 Omniverse中, 通常来说这些产品都是在工作流程中生成和设计的。然而,未来有望出现一些令人兴奋的发展。例如,NVIDIA 位于多伦多的 AI 研究实验室创建了一个名为 GANverse 3D的工具,该工具可以获取 2D 图像并将其转换为 3D 模型。很容易看出,人工智能工具可以改变建筑行业或任何以 3D 建模为主的行业。
计算机视觉
许多艺术项目也会应为人工智能在建筑中的应用而受到影响,例如伦敦的 AI Build 的 Deadalus 展馆。
Credit:AI Build
这种小型结构是使用 NVIDIA GPU 设计出来的,使用计算机视觉和深度学习来提高工业机器人创建的3D模型的能力,包括打印结构元素的速度和准确性的能力。
人工智能和建筑的未来
人工智能为许多行业的未来带来了希望,建筑也不例外。虽然建筑行业还处于应用人工智能的早期阶段,但人工智能在增强架构设计方面表现出很大的潜力。
然而,尽管有人工智能驱动的工具协助完成设计工作,人类仍然需要对设计结果进行改进和审批。尽管建筑工具越来越先进,但它们不会很快取代人类建筑师。
译者介绍
崔皓,51CTO社区编辑,资深架构师,拥有18年的软件开发和架构经验,10年分布式架构经验。曾任惠普技术专家。乐于分享,撰写了很多热门技术文章,阅读量超过60万。《分布式架构原理与实践》作者。
原文Artificial Intelligence in Architecture,作者:Kevin Vu
链接:https://dzone.com/articles/artificial-intelligence-in-architecture