算法对建筑业的影响，不仅仅是画图

By 超神经

场景描述：近年来，算法在各行各业发挥作用，它也正在悄然改变建筑业。人工智能算法为设计师们带来了更多可能，为我们带来更多更惊艳、更合理的设计。

关键词：建筑 算法 

在建筑界，总有一些建筑师不走寻常路，设计出奇奇怪怪的建筑，让人大跌眼镜。

一些建筑造型之奇特，让人不得不佩服建筑师的脑洞之大；还有各种奇葩的户型设计，也是让人无力吐槽。

 拿什么来拯救，这些奇葩的设计？

 奇葩造型 

位于英国伦敦芬乔奇街 20 号的一座摩天大楼，由于造型像「对讲机」，被取外号「对讲机大楼」。

其实造型奇葩倒没什么，也有一些人觉得还挺好看。

但问题是，建成之后，大家很快发现，由于弧形的玻璃幕墙形成一个凹透镜，因此会聚集阳光，使得光线非常强烈，甚至可以融化汽车、引发火灾。

摩天大楼变凹透镜，一位车主把爱车停在附近街区两小时

发现后视镜和车身外层被热熔

在对城市造成了如此严重的影响之后，这座建筑的部分玻璃幕墙被覆盖上了遮阳板。

 奇葩户型 

除了奇葩的建筑设计外，还有一些奇葩户型也经常令人哭笑不得，比如这样的：

此类户型让人哭笑不得，卫生间放房子中央是要闹哪样？

面对这些「灵魂设计师」，人工智能也看不下去了。

近年来，人工智能算法已经介入建筑行业来辅助设计，更加合理地设计、利用空间，让人们更舒适地居住、使用，同时也节省了大量的人力成本。

 算法：为建筑外观带来新突破

20 世纪八九十年代，一些城市出现了一些曲面、流体建筑，这成为建筑史上突破性的设计。

这背后，正是有了计算机辅助设计(CAD)，建筑师们才摆脱了计算尺和量角器的限制，尝试新的有机形式。

如今，从 Revit 到 3D 打印，再到人工智能算法，都在加速建筑业全面的数字化转型。

由 Zaha Hadid（扎哈·哈迪德）建筑事务所设计的墨尔本 Mayfair Residential Tower，便是利用算法设计了波浪形外墙。

该建筑耗资约 16 亿元，预计今年竣工

据介绍， Zaha Hadid 设计团队从澳大利亚的风景和海景流动性中获得灵感，立面的组成是从简单的波浪形成系统演变而来，接着利用相同的设计语言，进一步产生变量。

「使用算法来确定这些变量，使立面能够适应各种不同的公寓布局，也适应不规则的场地。」

波浪形的立面设计，贯穿在整个建筑布局中

此外，基于团队在复杂的建筑几何图形方面的专业知识，计算参数化设计允许优化算法，在一个可接受的程度内，识别外观形状相似性，然后最小化不同的立面板数量。

这一过程使得建筑的雕塑立面得以创造，否则成本会高得离谱。此外还最大程度地减少了所需的独特外墙板的数量，降低了成本。

可以说，人工智能算法，为建筑师提供了一个全新的工具箱，来实现和改进他们的想法，帮助他们思考和生成原本可能无法实现的形状和排列。

建筑师无需根据自己的直觉和品味亲自绘制平面图，而是使用算法设计输入规则和参数，并允许计算机生成建筑物的形状。

 规划平面布局，空间利用更合理

设计出突破传统的外观，仅仅是算法改变建筑业的一部分。

在平面布局方面，人工智能算法依然大展拳脚。

算法可以找出布置房间、建造建筑物的最佳方法，甚至可以随着时间的推移，改变这些布局，以满足用户的需求。

利用 GAN 解决空间规划问题，其模型非常灵活

算法还可以帮助建筑师在设计阶段，揭示现有和计划中的建筑中的隐藏模式（pattern），帮助建筑师更好地利用一座建筑。

这些隐藏模式可以是空间和几何特征，比如公共区域与私人区域的比例，或建筑物的自然气流；也可以是使用模式，显示哪些房间使用得最多，哪些房间使用得最少。

比如有位程序员 Joel Simon，就创建了一个名为 Evolving Floor Plans 的实验研究项目，来优化平面布局。他通过遗传算法，布局房间，预期人流，以最大限度地减少步行时间，走廊的使用等。

利用算法生成走廊的过程 （从 a 至 f ）

 动线智能规划，生成最优布局

Zaha Hadid（扎哈·哈迪德）建筑事务所的副架构师 Ulrich Blum，致力于创建高效能的办公空间，而算法，在其中发挥了重要作用。

在设计书给出的一定前提条件下，算法自动测试了数千种内部布局备选项，通过测量每张桌子的沟通和协作统计数据，选出最优布局，使最大人数能彼此靠近，方便沟通，但不会拥挤。

设计师输入各项参数，利用算法得出

该布局下员工沟通的频次、可触及人数等

一般来说，员工更喜欢坐在窗边。因此，为了确保最大程度地利用窗口区域，并且每个办公桌都能尽可能拥有最大的视野，Ulrich Blum 团队还利用算法来测量视野质量，以实现办公桌最佳布局。

算法可显示和评估平面图上，视觉效果最不理想的办公桌

（红色区域为最不理想，反之为蓝色）

除了办公区域，设计师们还利用算法，为养老院设计新的布局，以最佳方式安排私人房间和公共区域，让老人在家中的步行距离尽可能的短。

设计师 Silvio Carta 表示，正确的算法组合，配合设计师的合理输入，可以大大加速这一设计进程。否则将需要大量艰苦的工作，或者可能根本无法完成。

但他也相信，算法并不会取代建筑师，而是成为重要工具，为建筑师和整个建筑行业带来前所未有的变革。

对建筑师们来说，也许能托算法的福，逐渐告别无止境的加班时光。而卫生间摆在房子中间的户型，应该是不会再出现了吧？

参考资料：

https://techxplore.com/news/2020-06-algorithms.html

https://www.frameweb.com/news/covid-19-workplace-design-movement

https://www.commercialdesignindia.com/insights/2929-designing-high-performance-workplaces-with-algorithms

—— 完 ——

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