人工智能赋能数字技术，引领建筑未来

未来已来。这句话在2023年的今天丝毫不显突兀。随着openAI公司大语言模型GPT系列、文生图模型系列、语音识别模型Whisper系列的发布，人们才惊讶地发现，AIGC已如此之强：根据提示和要求，GPT可以写出逻辑思维清晰，条理分明的文章，可以瞬间写出能够直接应用的代码；仅仅通过语言描述，AIGC可以据此生成大批量图片，且可选各种风格，不论绘画风格还是实景照片，均精美到令人赞叹。而这些技术的广泛应用直接冲击到不少人的职业生涯，不少人开始哀叹自己将被机器取代。

笔者也在此次的人工智能浪潮中体验着AIGC带来的便利。不论是Midjourney还是Stable Diffusion，其便捷的操作度和令人惊喜的输出成果每每亮瞎双眼。

这些智能生成工具不仅手绘生动，画建筑效果图也是一把好手：

现在各类大小公司竞相把AIGC成果融入自己的软件或程序中，如大名鼎鼎的Photoshop可以直接给画作中一键增加任何想加的元素，小库则针对建筑设计领域，可以利用线框模型生成概念方案。不过，AIGC这些生成成果都是基于二维平面的像素化产品，相对于建筑工程设计行业来说，二维效果图充其量只能在概念设计初期起到提供头脑风暴，参与创意设计的环节，对于工程项目的实际落地、实施等复杂工作帮助意义不大。因此，在rhino、revit这类三维软件中搭载AIGC将变得更加有意义。而建筑师通过chatGPT获得编程代码，通过Grasshopper、Blender等参数化软件获得更加可控的三维输出成果，使AIGC的输出成果真实有效的应用在建筑设计中。而如何将人工智能技术融入到建筑设计的全过程工作流中甚至引入到工程全生命周期的建设管理中，将是下一步最具有挑战意义的工作。

 

AIGC是人工智能重要的应用方向之一，可以被看做是人工智能赋能数字技术生产的结果。

在建筑设计阶段，人工智能搭载数字技术将是大幅提高生产效率有效手段。而参数化是智能化的前提，智能化需要根据输入的数据和参数进行学习和优化, 合理的参数化能为智能化提供离散化的输入空间。在正在进行的超高层建筑小程序设计中，我们正在尝试基于参数化程序应用之上搭载智能化设计方面的探索：

《超高层设计智能小程序》是基于Rhino平台及对Grasshopper软件的应用开发，可以自动生成楼层，并可同时生成相关技术表格。现有工作成果为一套完成基础测试和初步应用的程序软件，包含其程序代码和使用界面。

此程序以建筑师常用建模工具Rhino软件，及其插件程序Grasshopper为基础软件，以Python语言为程序语言编写。本软件所基于的Rhino和Grasshopper平台为建筑师进行数字化设计的常用软件，从而保证了软件使用的普适性

程序的主体程序代码通过特征值计算和分-治算法，实现了建筑师以往通过人脑思考运算步骤的智能程序化，使用者通过输入简单直观的基本建筑参数，以及所需的数字化三维模型建筑体量，便可获得基于此三维模型和建筑规范、技术标准运算得出的功能竖向分区布置、避难层和空中大堂所在标高、各分区多种类型电梯的数量和竖向分布逻辑等超高层建筑设计所必须的关键参数，且模型可跟随建筑师数字参数和三维模型体量的变动实时联动计算，从而快速为建筑师提供设计反馈，辅助决策。

现有程序实现了简单易用的交互界面，建筑师在同一界面可快速输入设计参数，并在界面中直观的以统计图表的形式阅读反馈数据。通过标签栏的增补也可快速实现客制化数据的呈现。将已有知识体系与实际工程实践真正的结合起来，并实现了跨界跨平台技术整合。例如在方案前期造型研究阶段，通过本项研究提供的成果，可以快速确定建筑总体规模与分项规模，快速确定避难层位置并给出电梯竖向分配的建议，以此可以大大提高方案的推进速度。

在这款智能程序设计的下一个阶段，我们将会利用更多AIGC的能力，将智能辅助设计的工作拓展到更多层面。

 

数字技术是人工智能发展的重要基础。

而建筑行业的数字化转型，正是从BIM（建筑信息模型）正向设计开始。以北京CBD核心区远洋集团及汇丰银行总部大厦（简称Z6 TOWER）为例，我们利用数字化平台建立了项目的数字全信息模型，在项目设计阶段就已经在虚拟世界将塔楼完整的建造出来，并利用数字化模型完成风环境、光环境、节能、消防CFD模拟、板块优化等各项物理环境的分析模拟。

由于建筑自身功能的复杂度及异形曲面的幕墙系统和结构体系，决定了数字化设计必须要贯穿整个正向设计过程。我们也在整个项目设计过程中，总结出了一套具有实践意义的数字化设计方法：如建立项目的三维几何规则，为所有的建筑构件定义了数学生成规则，程序化表达整个建筑的所有构件；通过建立一个动态的、通过修改关键的参数和逻辑关系来调整与之相关联的数据模型信息库，控制所有空间定位点和相互之间的制约关系，并随着设计深入不断深化，完整描述各阶段、各参与方的设计成果；在这样的超高层项目中，业主、咨询方、顾问、外方设计团队、本地设计院之间有着大量的模型文档数据需要交互、共享、管理、协作，我们提供了统一、便捷、精确的模型平台保证整个定义体系的几何元素信息都能被保存、检索、传递。

由于是全过程的数字化设计，每一个构件的生成方式和原始定义数据，都记录到一段段代码中，并且能够借助RHINO的Grasshopper插件提供的可视化方式，随时检索查看提取数据。在我们的设计过程中有很多工作需要在不同软件之间进行数据交换，我们项目所有信息都通过代码来生成，存储，这种纯代码的实现方式正适合不同软件之间的信息交换，而过程中不丢失信息。全过程的数字化设计改变了传统的设计模式。借助数字化技术，Z6这样一个超复杂的项目才能高精度高完成度的完成整体设计。

 

不过，全过程的数字化设计也只是走出了数字技术应用在建筑工程领域的第一步。数字技术包含了建筑全过程、全要素、全参与方的数字化、在线化、智能化，基于全信息模型搭载智能化技术，将建筑业冗长的产业链进行有效的整合。利用云计算平台和大数据技术的发展，将各种设计数据、构件信息、管线编码、设备信息、生产采购、更换维护信息统一到同一个平台进行处理，可以实现数据互通和不同的业务整合，可以改善建筑业的数据各阶段割裂、分散的状态，促进产业链的高效整合。

 

在建筑的数字信息管理中，沙特新城TheLine提供给我们新的思路。这是一个直线性城市，有着170公里的超长尺度，更夸张的是全线城市高500米，而整个城市总宽度却只有200米。这座新城将依托数字化技术，建立真正意义的智慧城市。在我们现在传统城市中已在使用的多种智能系统，比如智能导航，外卖系统，打车软件等等，将个人的个性化出行方案、物联网系统在TheLine中充分进行整合，依托强大算力的数据中心以人工智能为载体为每个居民提供高效贴心的服务。目前世界上一线城市对于所收集的数据的利用率仅有不到5%，而在The line中这个比例将超过95%。 TheLine将建立超大的数据存储中心，所有数据将被充分整合利用，通过全球最强大的中央处理器分析处理，以保证这个城市以最高效经济的方式运转。

或许我们可以设想这样一个场景：早上准备出门上班前语音告诉手机，我要去上班。之后，手机会自动导航去乘坐哪一台电梯，人到达时正好电梯已至，下了电梯就可直接登上去往公司的快速铁路，到站时已有去往公司楼层的电梯等候，进入办公室已有一杯香气四溢的咖啡放在桌上……利用大数据智能化整合各种交通工具，将使出行变得无比顺畅。

 

总之，随着数字技术和人工智能技术的进一步发展，我们有理由相信，建筑工程领域将会越来越依赖于数字赋能。在未来，我们不仅可以预见到数字技术在建筑设计、施工和运营等各个环节的广泛应用，同时，随着人工智能技术的发展，建筑领域将形成真正的数字孪生。人们也许可以同时在物理世界和网络世界体验建筑环境， 孪生的数字建筑不仅可以指导现实物理世界的建筑建造，也可能成为虚拟世界中的乌托邦。