譯者 | 崔皓

人工智能 (AI) 有望徹底改變我們的世界，雖然并沒(méi)有具有感知力的機(jī)器人接管社會(huì)這樣戲劇性的事情發(fā)生。但是，計(jì)算機(jī)算法能夠有效地執(zhí)行復(fù)雜的任務(wù)確實(shí)毋庸置疑的，這就是智能。

對(duì)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(jì)建筑物和戶外空間時(shí)，會(huì)考慮藝術(shù)元素的設(shè)計(jì)，此時(shí)就需要大量的智能運(yùn)算。

如果將建筑設(shè)計(jì)分解成數(shù)字，那么計(jì)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(jì)程序的一部分，計(jì)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(jì)算機(jī)將找出解決方案來(lái)解決建筑中的設(shè)計(jì)問(wèn)題，因此需要有限的人工進(jìn)行干預(yù)。

在撰寫(xiě)本文時(shí)，建筑中的人工智能正在通過(guò)研究和實(shí)驗(yàn)向前發(fā)展。同時(shí)需要考慮到許多建筑項(xiàng)目的復(fù)雜性和費(fèi)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(lái)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(jì)

機(jī)器學(xué)習(xí) (ML) 是建筑行業(yè)中 AI應(yīng)用 的一大焦點(diǎn)。然而，ML 并不等同于 AI，而是更重要學(xué)科的一個(gè)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(guò)不斷建模和測(cè)試，經(jīng)過(guò)不斷嘗試以增量改進(jìn)的方式完成任務(wù)。這一過(guò)程類(lèi)似于人類(lèi)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(gè)框架是 GAN 或生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)，這是一種使用兩個(gè)??人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)??的無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)模式。

該模式的基本思路是，一個(gè)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(gè)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(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種競(jìng)爭(zhēng)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(huì)創(chuàng)建越來(lái)越逼真的人臉圖像，直到與真實(shí)圖像無(wú)法區(qū)分，最終愚弄鑒別器。

公寓樓數(shù)據(jù)集 | 圖片來(lái)源： 斯坦尼斯拉斯·夏尤 

Stanislas Chaillou 是眾多嘗試使用 GAN 來(lái)創(chuàng)建建筑設(shè)計(jì)的人之一。

對(duì)于他在哈佛的碩士論文工作，Chaillou 使用 GAN 來(lái)創(chuàng)建和改進(jìn)平面圖設(shè)計(jì)。在工作中，他發(fā)現(xiàn)空間和功能不僅會(huì)影響到設(shè)計(jì)，還會(huì)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(guò)程的本質(zhì)中了......對(duì)于建筑來(lái)說(shuō)不會(huì)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(shuō)到?！跋喾?，每個(gè)模型或算法都會(huì)有它的風(fēng)格、個(gè)性和專有技術(shù)?！?/span>

這是一個(gè)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(jì)風(fēng)格的模型，例如弗蘭克·蓋里（Frank Gehry）和扎哈·哈迪德（Zaha Hadid），一個(gè)受包豪斯（Bauhaus）學(xué)派影響，另一個(gè)融合了多種風(fēng)格。

Chaillou 與人共同創(chuàng)立 了??Rayon??，這是一家專門(mén)從事平面空間設(shè)計(jì)的協(xié)作軟件公司。

GAN 只是生成式設(shè)計(jì)的一種風(fēng)格，其想法是隨著時(shí)間的推移慢慢改進(jìn)計(jì)算機(jī)生成的設(shè)計(jì)。可以使用無(wú)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(jì)的另一個(gè)例子是 ??Delve??，它是來(lái)自 Google 的 Sidewalk Labs 的房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)工具。Delve 可以在幾分鐘內(nèi)生成數(shù)百個(gè)設(shè)計(jì)。

每個(gè)設(shè)計(jì)都考慮了各種零售、住宅、停車(chē)場(chǎng)和公共空間的要求。這些設(shè)計(jì)還有一個(gè)詳細(xì)的成本模型來(lái)估計(jì)給定設(shè)計(jì)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(chǎng)的計(jì)算能力來(lái)完成一些高級(jí)工作。重要的是，Web 應(yīng)用程序在前端變得越來(lái)越精致，同時(shí)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(gè)例子Finch 3D 也是如此。Finch 用于項(xiàng)目的早期階段，Finch 的 AI 功能可以根據(jù)設(shè)計(jì)需求生成多個(gè)選項(xiàng)。

另一家基于人工智能開(kāi)發(fā)的公司Higharc，它旨在通過(guò)迭代過(guò)程創(chuàng)建 3D 模型和計(jì)劃從而完成自動(dòng)化房屋的設(shè)計(jì)。

Higharc 創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官 Marc Minor 在 2020 年告訴英國(guó)《金融時(shí)報(bào)》：“雖然買(mǎi)家或建筑商看到的是一個(gè)簡(jiǎn)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(shí)的人工操作?！?/span>

Autodesk 于 2020 年底收購(gòu)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(duì)使用 Delve 等設(shè)計(jì)工具分析和設(shè)計(jì)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(gè)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(chē)等等?！?/span>

走進(jìn)Omniverse?

無(wú)論是在本地還是在云端，AI 項(xiàng)目都需要大量的計(jì)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(tái)是“用于 3D 模擬和設(shè)計(jì)協(xié)作的可擴(kuò)展、多 GPU 實(shí)時(shí)參考開(kāi)發(fā)平臺(tái)”。

Omniverse 可以容納少量或大量用戶以及單個(gè)或多個(gè) GPU。Omniverse 基于 NVIDIA 的 RTX GPU 和皮克斯的通用場(chǎng)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(dòng)畫(huà)或工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域生成逼真的 3D 設(shè)計(jì)和模擬。

建筑師可以將 Omniverse 與 Autodesk 3ds Max、Rhino 和 Trimble Sketchup 等工具集成，將設(shè)計(jì)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(lái)說(shuō)這些產(chǎn)品都是在工作流程中生成和設(shè)計(jì)的。然而，未來(lái)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(shí)驗(yàn)室創(chuàng)建了一個(gè)名為 ??GANverse 3D??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(jì)算機(jī)視覺(jué)?

許多藝術(shù)項(xiàng)目也會(huì)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 AI Build 的 Deadalus 展館。

Credit：AI Build

這種小型結(jié)構(gòu)是使用 NVIDIA GPU 設(shè)計(jì)出來(lái)的，使用計(jì)算機(jī)視覺(jué)和深度學(xué)習(xí)來(lái)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(lái)?

人工智能為許多行業(yè)的未來(lái)帶來(lái)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(jì)方面表現(xiàn)出很大的潛力。

然而，盡管有人工智能驅(qū)動(dòng)的工具協(xié)助完成設(shè)計(jì)工作，人類(lèi)仍然需要對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行改進(jìn)和審批。盡管建筑工具越來(lái)越先進(jìn)，但它們不會(huì)很快取代人類(lèi)建筑師。

譯者介紹?

崔皓，51CTO社區(qū)編輯，資深架構(gòu)師，擁有18年的軟件開(kāi)發(fā)和架構(gòu)經(jīng)驗(yàn)，10年分布式架構(gòu)經(jīng)驗(yàn)。曾任惠普技術(shù)專家。樂(lè)于分享，撰寫(xiě)了很多熱門(mén)技術(shù)文章，閱讀量超過(guò)60萬(wàn)?！斗植际郊軜?gòu)原理與實(shí)踐》作者。

原文標(biāo)題：Artificial Intelligence in Architecture，作者：Kevin Vu

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