建筑中的人工智能
人工智能(AI)有望徹底改變我們的世界，雖然并沒有具有感知力的機(jī)器人接管社會這樣戲劇性的事情發(fā)生。但是，計算機(jī)算法能夠有效地執(zhí)行復(fù)雜的任務(wù)確實毋庸置疑的，這就是智能。
對于建筑領(lǐng)域而言，在該領(lǐng)域的許多方面，人工智能將充當(dāng)打造該領(lǐng)域的完美工具。在設(shè)計建筑物和戶外空間時，會考慮藝術(shù)元素的設(shè)計，此時就需要大量的智能運算。
如果將建筑設(shè)計分解成數(shù)字，那么計算機(jī)就可以參與其中?？臻g的幾何形狀、合理利用建材、使用建筑材料的數(shù)量、風(fēng)向、承重，甚至步行交通都是能否發(fā)揮人工智能的成熟領(lǐng)域。
當(dāng)然，人工智能作為設(shè)計程序的一部分，計算機(jī)已經(jīng)初步方式完成了其中的一些工作。然而，人工智能的前景是，計算機(jī)將找出解決方案來解決建筑中的設(shè)計問題，因此需要有限的人工進(jìn)行干預(yù)。
在撰寫本文時，建筑中的人工智能正在通過研究和實驗向前發(fā)展。同時需要考慮到許多建筑項目的復(fù)雜性和費用。
盡管如此，其發(fā)展仍舊令人興奮不已，其研究成果包括來自初創(chuàng)公司和主要科技公司的許多商業(yè)產(chǎn)品。
生成式設(shè)計
機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)是建筑行業(yè)中AI應(yīng)用的一大焦點。然而，ML并不等同于AI，而是更重要學(xué)科的一個子集。
使用機(jī)器學(xué)習(xí)（ML），是創(chuàng)建和訓(xùn)練算法，然后通過不斷建模和測試，經(jīng)過不斷嘗試以增量改進(jìn)的方式完成任務(wù)。這一過程類似于人類學(xué)習(xí)死記硬背，只是機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）可以做得更快。
機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）中有一個框架是GAN或生成對抗網(wǎng)絡(luò)，這是一種使用兩個人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的無監(jiān)督學(xué)習(xí)模式。
該模式的基本思路是，一個稱為生成器的網(wǎng)絡(luò)按照要求創(chuàng)建內(nèi)容-例如人臉圖像。然后，另一個稱為鑒別器的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)判斷生成器的輸出與創(chuàng)建的內(nèi)容（人臉圖像）是否一致。
兩個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種競爭關(guān)系，生成器試圖欺騙鑒別器，而鑒別器則進(jìn)行防御以免被生成器誤導(dǎo)。
在示例中，最終生成器會創(chuàng)建越來越逼真的人臉圖像，直到與真實圖像無法區(qū)分，最終愚弄鑒別器。
StanislasChaillou是眾多嘗試使用GAN來創(chuàng)建建筑設(shè)計的人之一。
對于他在哈佛的碩士論文工作，Chaillou使用GAN來創(chuàng)建和改進(jìn)平面圖設(shè)計。在工作中，他發(fā)現(xiàn)空間和功能不僅會影響到設(shè)計，還會影響到GAN生成的平面圖的風(fēng)格。
“似乎風(fēng)格不可逆轉(zhuǎn)地滲透到生成過程的本質(zhì)中了......對于建筑來說不會有不可知的人工智能，”Chaillou在一篇關(guān)于走向數(shù)據(jù)科學(xué)的文章中說到?！跋喾矗總€模型或算法都會有它的風(fēng)格、個性和專有技術(shù)?！?/p>
這是一個吸引人的概念，例如，您可以擁有一些喜歡現(xiàn)代建筑設(shè)計風(fēng)格的模型，例如弗蘭克·蓋里（FrankGehry）和扎哈·哈迪德（ZahaHadid），一個受包豪斯（Bauhaus）學(xué)派影響，另一個融合了多種風(fēng)格。
Chaillou與人共同創(chuàng)立了Rayon，這是一家專門從事平面空間設(shè)計的協(xié)作軟件公司。
GAN只是生成式設(shè)計的一種風(fēng)格，其想法是隨著時間的推移慢慢改進(jìn)計算機(jī)生成的設(shè)計?？梢允褂脽o監(jiān)督學(xué)習(xí)模型（例如GAN）或結(jié)合人工輸入的協(xié)作方式。
生成式設(shè)計的另一個例子是Delve，它是來自Google的SidewalkLabs的房地產(chǎn)開發(fā)工具。Delve可以在幾分鐘內(nèi)生成數(shù)百個設(shè)計。
每個設(shè)計都考慮了各種零售、住宅、停車場和公共空間的要求。這些設(shè)計還有一個詳細(xì)的成本模型來估計給定設(shè)計的成本。
網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用
技術(shù)狀態(tài)的美妙之處在于，不一定需要現(xiàn)場的計算能力來完成一些高級工作。重要的是，Web應(yīng)用程序在前端變得越來越精致，同時模糊了本地軟件和云軟件之間的界限。
一些網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序正在尋求徹底改變建筑行業(yè)。Delve就是這么一個例子Finch3D也是如此。Finch用于項目的早期階段，F(xiàn)inch的AI功能可以根據(jù)設(shè)計需求生成多個選項。
另一家基于人工智能開發(fā)的公司Higharc，它旨在通過迭代過程創(chuàng)建3D模型和計劃從而完成自動化房屋的設(shè)計。
Higharc創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官MarcMinor在2020年告訴英國《金融時報》：“雖然買家或建筑商看到的是一個簡單的3D模型，但幕后有復(fù)雜的算法不斷確定關(guān)鍵細(xì)節(jié)，而這些細(xì)節(jié)通常需要數(shù)小時的人工操作。”
Autodesk于2020年底收購了AI架構(gòu)初創(chuàng)公司Spacemaker。這款基于云的軟件可幫助團(tuán)隊使用Delve等設(shè)計工具分析和設(shè)計房地產(chǎn)網(wǎng)站。
該公司在Autodesk博客文章中表示，“Spacemaker可以分析多達(dá)100個城市街區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)：分區(qū)、景觀、日光、噪音、風(fēng)、道路、交通、熱島、停車等等。”
走進(jìn)Omniverse
無論是在本地還是在云端，AI項目都需要大量的計算機(jī)能力，而顯卡恰好能夠提供這種能力。
NVIDIA的Omniverse協(xié)作和模擬平臺是“用于3D模擬和設(shè)計協(xié)作的可擴(kuò)展、多GPU實時參考開發(fā)平臺”。
Omniverse可以容納少量或大量用戶以及單個或多個GPU。Omniverse基于NVIDIA的RTXGPU和皮克斯的通用場景描述軟件的功能。
Omniverse不僅僅是一種架構(gòu)工具。相反，它用于為建筑、工程、動畫或工業(yè)設(shè)計等領(lǐng)域生成逼真的3D設(shè)計和模擬。
建筑師可以將Omniverse與Autodesk3dsMax、Rhino和TrimbleSketchup等工具集成，將設(shè)計轉(zhuǎn)換為3D模擬。
目前，Omniverse的許多AI工作需要將產(chǎn)品輸入到Omniverse中，通常來說這些產(chǎn)品都是在工作流程中生成和設(shè)計的。然而，未來有望出現(xiàn)一些令人興奮的發(fā)展。例如，NVIDIA位于多倫多的AI研究實驗室創(chuàng)建了一個名為??GANverse3D??的工具，該工具可以獲取2D圖像并將其轉(zhuǎn)換為3D模型。很容易看出，人工智能工具可以改變建筑行業(yè)或任何以3D建模為主的行業(yè)。
計算機(jī)視覺
許多藝術(shù)項目也會應(yīng)為人工智能在建筑中的應(yīng)用而受到影響，例如倫敦的AIBuild的Deadalus展館。
Credit：AIBuild
這種小型結(jié)構(gòu)是使用NVIDIAGPU設(shè)計出來的，使用計算機(jī)視覺和深度學(xué)習(xí)來提高工業(yè)機(jī)器人創(chuàng)建的3D模型的能力，包括打印結(jié)構(gòu)元素的速度和準(zhǔn)確性的能力。
人工智能和建筑的未來
人工智能為許多行業(yè)的未來帶來了希望，建筑也不例外。雖然建筑行業(yè)還處于應(yīng)用人工智能的早期階段，但人工智能在增強(qiáng)架構(gòu)設(shè)計方面表現(xiàn)出很大的潛力。
然而，盡管有人工智能驅(qū)動的工具協(xié)助完成設(shè)計工作，人類仍然需要對設(shè)計結(jié)果進(jìn)行改進(jìn)和審批。盡管建筑工具越來越先進(jìn)，但它們不會很快取代人類建筑師。
譯者|崔皓
來源：51CTO