超越形式和结构：
生成式设计与 AI 在 AEC 行业中的应用
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当计算机辅助设计 (CAD) 在 20 世纪 80 年代成为主流时，实际上只是作为一种替代人工绘图的工具，并没有在建筑设计方面起到实际的“辅助”作用。现在，随着本地计算能力、3D 图形的进步以及对 3D 建模范式的普及，CAD 终于名副其实。
生成式设计和人工智能 (AI) 是当今引领 CAD 趋势的两项关键技术，它们让 CAD 的作用相较于 20 世纪 80 年代有了质的飞跃。如今，计算机的工作并非只是保存设计文件，而是需要完成繁重的计算工作，生成千百个符合预定义目标的设计方案。然后，设计师将选择符合项目目标的方案，对其完善，打造出功能完善的理想解决方案。相比之下，在传统设计工作流程中，时间和成本限制通常使得设计师不得不谨慎行事，因循守旧。
但这也意味着可能永远也找不到真正的理想设计。生成式设计和 AI 为行业带来了巨大的优势，生成式设计不仅可以提高质量、减少浪费，还能够降低整个行业的成本。这些技术还可以降低复杂建筑的设计和制造风险，让建筑、工程和施工 (AEC) 公司更加确信能够满足项目和客户需求，并按时完成交付。
生成式挑战
21 世纪诞生了许多标志性的建筑，如果没有生成式设计，这些线条流动且特色鲜明的建筑将耗费难以估量的设计和建造成本。其中部分的成本将高到令人咋舌，甚至无法进行沟通。Robert McNeel & Associates 的 Rhino® Grasshopper® 帮助跨国建筑公司 Gensler 解决了上海中心大厦的分离抛物线问题。Buro Happold 的工程团队使用相同的算法建模软件，为新加坡“星耀樟宜”复杂的网格屋顶快速生成了设计方案。
只有通过自定义脚本有效生成多个可选建筑形式，如此令人难以置信的复杂建筑方能成为现实。其几何图形非常复杂，对每个场景进行人工建模根本不具备可行性，就算勉强这么做，项目团队也只能开发一到两个方案。每次迭代都需要强大的电脑来处理模型中表面和元素的重建，而每次对基础控制点进行更改后都会发生重建。
虽然生成式设计的早期应用主要集中在形式和结构上，但现在，重点应用领域正在向其他设计目标和项目特定指标转移。现在，这项技术常被用于优化多个相互制约的指标，如成本、性能、社会学和环境指标，或者用于探索如何充分利用建筑内的空间。
例如，Autodesk® 使用生成式设计来规划其在多伦多的新办公空间，并设定了几个不同的目标，包括工作风格、位置偏好、采光和室外景观。
生成式设计软件非常强大，因为它支持全面自定义，可帮助解决许多不同的设计挑战。但这也成为了这项技术得到广泛采用的阻碍因素之一，特别是对于规模较小的 AEC 公司。
“许多生成式设计工具可能难以使用，因为它们通常会要求您通晓编程或理解特殊术语，或者遗传算法的工作原理”
Racel Williams
Autodesk AI 开发经理（摘自其在 2019 年 Autodesk University 上的致辞。）
为此，Autodesk 正在积极寻求降低技术门槛的方法。在 Project Refinery 的基础上，Autodesk 近期推出了 Generative Design for Revit® 2021，允许用户选择模板化设计研究、定义目标，然后运用高性能电脑的计算能力得出一系列选项。
值得注意的是，生成式设计并不能替代设计师。虽然该软件可以生成千百个设计方案，对数据进行结构化处理，以帮助组织和排序各个方案，但只有设计师才能决定哪些方案比较重要，值得进一步完善。这款软件的目的并不是用计算机代替人，而是让设计师能把时间放在更具战略性的工作上。
Project refinery 图像由 Excitech 提供
图像由 Testfit 提供
AI 未来
现在，计算机开始扮演更加主动的角色。AI 将在建筑或基础设施生命周期的几乎所有阶段为 AEC 行业带来诸多全新的可能性。
目前，AI 的应用还处于萌芽阶段，但少数软件开发商已开始着手探索其潜力。AI 在设计的可行性评估或早期阶段扮演着十分重要的角色，它可以大幅提高场地利用率、住宅容量、采光条件或获得优质景观。
建筑师也会将 AI 用于一些普通任务，例如检查建筑是否符合当地法规。它还可用于优化施工调度和管理，或提前向施工规划师发出项目延迟的警告
Digital Blue Foam 正在开发一种工具来协助应对新冠病毒带来的风险，优化内部建筑布局，同时满足保持社交距离的规定。其目标是通过模拟人员和空气的流动来识别高风险区域。
TestFit 是一款搭载 AI 技术的场地可行性研究和建筑配置软件。设计师可以创建一个场地边界，软件按照用户给出的规格，利用专有算法生成建筑。
AI 还被应用于视觉计算，将突破性技术引入建筑工地，用于健康和安全、材料追踪和静默图像或视频检查。这将使数字模型和模拟施工流程更加和谐地合二为一，从而进一步推进流程改进，享受数字双胞胎和大数据带来的各种优势。
虽然这个行业从绘图板和铅笔发展到在个人电脑上绘制数字 2D 图纸已花费了数十年的时间，但在前沿设计实践的助力下，向 3D 建模发展的速度正在不断加快。通过创建数字化原型，新一代设计技术为这个行业带来了各种优势。
一方面，设计师可以利用生成式设计工具，通过创造复杂的形式来扩展现代建筑的建筑语汇。另一方面，AI 助手和专家代理还可以随时随地提供分析和建议。从初期的设计简报开始，涵盖建筑的整个生命周期，不断分析智能传感器的数据，优化环境并预测故障。我们终于进入了真正的计算机辅助设计时代。
建议
惠普 Z 系列
建议
对于像 Rhino Grasshopper、Project Refinery 或 Generative Design for Revit 这样的生成式设计工具，我们建议使用惠普 Z 系列中搭载高频英特尔® 酷睿™ 或至强® 处理器、高阶 NVIDIA® Quadro® RTX 显卡、64 GB 内存和 1 TB NVMe 存储的 Z4 台式工作站和 ZBook Studio。
强劲性能来自
英特尔® 至强®
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