南宫NG·28人工智能与元宇宙如何赋能建筑设计|读

编辑:小编 日期:2023-12-13 00:29 / 人气:

  在今年的武汉设计双年展上,中南建筑设计院副总建筑师王力讲了一个新锐的主题:人工智能如何与现代建筑设计进行发展融合。《读+》周刊专访王力,深入聊聊这个话题。

  近日,江夏八分山顶的武汉新一代天气雷达项目竣工验收,这是目前国内最先进的天气雷达,可定量估测降水量,有效监测预警暴雨、雷暴大风、冰雹等灾害性天气,是短时临近天气预报预警的“利器”。武汉新一代天气雷达投入运行后,不仅是武汉气象灾害监测的“千里眼”“顺风耳”,也是湖北省、中国天气雷达监测网重要组网雷达,将根本增强武汉灾害性天气监测能力,提升气象预报预警服务水平。

  谈起这个项目,中南建筑设计院股份有限公司副总建筑师王力很骄傲。它是由中南建筑设计院设计——其设计、施工打破了建筑业千百年来传统,没有用一张纸质图纸。据测算,该气象塔项目如按传统方法设计、施工,需要制作图纸约1000张,总重量超过200公斤。

  伴随数字时代来临,近年来我国建筑业开始探索数字化建造,包括利用BIM(建筑信息模型)技术打造建筑的“数字孪生体”。在项目中尝试设计、施工、业主等多方共享同一个三维模型,实现“一模到底、无图纸建造”。用数字模型代替图纸指导施工,相当于在“数字孪生”的元宇宙里,设计师先用电脑把气象塔“造出来”,并像“阿尔法狗”下围棋一样,利用大数据算法模拟施工流程,在众多施工方案中,选择“最优解”。

  从事建筑设计工作20年来,王力共参与完成100余项建筑、规划设计。其中,中国动漫博物馆、太原南站、杭州黄龙游泳跳水馆等多个项目先后获得国内外设计大奖。

  现在,王力参与的许多建筑设计项目都在方案阶段应用了人工智能辅助设计——相对以往,现在人工智能可以在短时间内快速生成多个设计方案,并根据用户需求和目标进行优化,从而大大提高设计效率,创造更具创新性和可持续性的解决方案。

  他以中国杭州电竞中心为例,它的总体建筑面积达8万平方米、犹如一艘“星际战舰”的建筑。由于建筑的外观形态非常复杂,王力和他的团队通过参数化、数字化技术,进行建筑结构一体化设计与数据计算分析。通过将建筑数字孪生模型与虚拟现实技术相结合,用户可利用电脑网络或佩戴VR眼镜等不同形式,身临其境探索建筑外观和内部空间。

  18世纪以前,建筑思想家们普遍认为建筑与艺术息息相关,可与诗歌、绘画相提并论。之后,随着科学价值观的形成以及建筑和结构技术的发展,对于建筑的解释与评价开始趋向于科学和理性地运用。单一路径下追求技术迭代的方式已经无法满足当下对于文化多样性的要求,在推动技术量化研究的同时,需要提升对于不可度量的地域特质、城市文脉、传统审美习惯等建筑文化属性的关注。

  王力认为建筑的技术与文化从来都不是孤立的存在,两者既会由于固有的差异,以及因技术与文化发展的非同步性形成对立和矛盾的关系,也可以产生相互促进的积极影响。

  他从小就对未来、科幻等题材感兴趣,书籍报刊看得多了,他就尝试绘画,用漫画的形式表现出来。大学时候选择专业,他也受此影响,绘画与设计似乎成为表达梦想的一种方式。

  2018—2019年,王力在美国访学,他去看路易斯·康设计的金贝尔艺术博物馆,令人震撼的设计感直击他的心。耶鲁大学美术馆、萨尔克生物研究所、菲利普斯·埃克塞特学院图书馆、耶鲁大学英国艺术中心,还有小沙里宁设计的肯尼迪国际机场……当这些作品跳脱于书本,直接映入眼帘,让他十分激动,忍不住反复去观察、去品味。

  王力始终认为,建筑要以人为本,“人在其中感到舒适自在为首要需求”。在工作历程中,他做过多年的城市交通建筑,如今偏重于文化体育类项目,始终把绿色、人文与创新有机地结合在一起。

  小时候就喜欢画画的他,设计了位于杭州的中国动漫博物馆;读书时就爱玩星际争霸游戏的他,设计了中国杭州电竞中心。目前,王力关注着光谷国际新文化电竞中心项目的建设进展,这也是他的力作之一,它将成为华中唯一的国家级电竞场馆。

  成长中的心愿似乎都在工作中一一完成了。“现在就差设计一个专业足球场了,我非常喜欢踢足球!”王力笑着说,他最期待的作品,永远是下一个。但有一点是肯定的,“作为一个土生土长的武汉人,我期待自己最好的作品在武汉”。

  读+:元宇宙和人工智能为赋能现代社会治理、助力社会工作发展、完善社会服务功能提供了广阔的应用前景,设计师甚至跳过“图纸”表达和迭代设计的传统步骤。数字化和AI将对设计业进行深刻的改造,近年来,这些技术在建筑设计上是如何体现的?

  王力:实际上数字化一直都在建筑设计中有着体现,要追溯的话,我们早在十几年前就在建筑设计中运用信息化技术了。

  随着科技的飞速发展,BIM技术在国内外迅速普及和发展。BIM是通过计算机技术对建筑中的各种信息进行数字化的表达,进而转化为信息化模型进行展示。它是在传统CAD的基础上发展起来的新型技术。BIM的核心是三维数字技术,通过将项目建设中的各种信息数字化,形成三维信息模型,并将以前相对独立的各专业融合在统一的管理平台之下。

  目前,BIM技术在我们的设计中运用得比较多。简单来说,就是在制作模型的同时附带信息。比如我在房子里建个门,门的尺寸可以通过数字化将它定义,更有利于进行修改。利用数字化建模之后,我们可以给这扇门赋予更多信息,例如,它是木门还是金属门——这在以前用建模的方式是很难实现的。

  值得一提的是,BIM技术需要把各个涉及的行业串联起来。打个比方,设计模型到了施工单位那边使用完毕后,到后期运维时也可以利用,这就要求模型要有统一的标准、统一的平台。我们在设计的一开始就要将上下游打通,各个环节需要提前介入。

  读+:在数字时代,我们需要定义建筑的新价值吗?作为一名建筑设计师,您认为在元宇宙与智能领域探索的路径是怎么样的呢?

  王力:在当今的数字时代,我们确实需要重新定义建筑的价值观念。建筑不仅仅是物理空间的创造者,还应适应数字化趋势,提供与科技、社会互动更深度融合的空间体验。在元宇宙与智能领域的探索中,建筑设计应关注创新技术的整合,为人们提供更智能、互动和可持续的居住与工作环境。

  20年前,国际著名的建筑设计、规划与咨询公司Gensler在设计图纸时,也面临二维转三维的问题,当时付出了很大的代价。这相当于软件都需要更新、工作方法都需要更换,这对于设计人员来说压力是很大的。

  对于设计师来说,花很多精力去学习新技术确实是痛苦的过程,像刚才我们聊到的BIM的转型就是很难的。但是,身处在日新月异的时代,你不去转变的话,有可能就被淘汰了。它一旦转型成功,工作效率会极大提高,设计的完成质量也会更好。这种感觉是“痛并快乐的”。

  另外,智能设计的产品还面临一个问题:它能不能被迅速应用,实现正向反馈?也许设计师做出来后发现,产品的转换率没有预想的那么高,你很难在短时间内获得成就感。尽管如此,我们仍需沉下心来迎接创新与挑战,抓住机遇去实现自己的想法。

  读+:您曾撰写了《从虚幻到现实——中国杭州电竞中心诞生记》,记录了在设计过程中,将建筑数字孪生模型与虚拟现实技术相结合,让人们身临其境探索建筑外观和空间。请结合您的设计经验,聊聊虚拟技术在现代建筑设计中的应用。

  王力:前不久,我前往德国领奖。很荣幸,“中国杭州电竞中心”荣获2023年德国标志性建筑奖。

  中国杭州电竞中心是中国第一座达到亚运会电竞比赛标准的场馆,它是我比较满意的作品。它的设计风格未来感十足,吸引了不少游客参观。

  位于杭州北景园生态公园内的杭州电竞中心就像一艘“星际战舰”,向星际空间抛射光明与能量。这确实是来源自我少年时的梦想,我喜欢科幻与星空,这一次我终于将设计与理想融合在一起。

  当初我们设计的时候,遇到了一系列的问题。电竞中心总建筑面积最初规划超过了12万平方米,如果全部在地面上建设,势必对原有生态公园及周边建筑造成不利影响。如何在公园内布置一个大型体育场馆,减少建筑体量对环境的影响,并巧妙地融入公园环境之中,成为项目首先要解决的问题。

  我们利用了BIM技术,以其三维信息模型为信息基准,通过模型全方位、全透明的规划整合,将电竞中心75%的建筑功能嵌入地下,在地下层设置裁判、教练、运动员等各类功能用房。同时将地上主场馆的高度控制在24米以内,尽量减小建筑体量,以充分尊重并最大程度地保护公园的自然环境。

  步入电竞中心的指挥大厅,人们可看到为场馆量身定做的数智驾驶舱、信息系统成功构建智能化场馆及设施的数字孪生体,可进行全场景、全空间、全要素的数字化感知、控制、运维、运营,可谓“一个大脑指挥全局”——要掌控如此“庞然大物”,其实只需一个“智慧大脑”。

  读+:元宇宙为建筑设计行业发展带来了巨大机遇与挑战。从全球视野来看,中国智能建造目前发展的优势与不足分别有哪些?

  王力:咱们先聊聊差距吧。在我看来,中国的智能建造在全球的发展还是很不错的,可能跟美国比还有些差距。如果说有不足的话,在我看来最大的问题在于算力。当然,我们国家的算力这一块正在慢慢突破,但跟一些发达国家相比还是有差距。大家都在争相抓住机遇,看谁能先掌握核心技术,并把它应用到社会生活中,谁可能就占领制高点。

  比如说人工智能生成内容的技术大家都在用,这属于一个设计类的大范畴,不仅仅是运用到建筑设计里,还可以运用到生活生产的方方面面。当类似的技术真正渗透到生活,改变我们的生活,才算是发挥了技术的核心优势。

  至于优势,中国最大的优势就是数据。我们人口多,大数据的样本更多。另外,中国以其高效的执行力和大规模的基础设施建设而著称,这使得在智能建造领域的实施更具成本效益和迅速推进的优势。

  近年来,我们在数字技术和信息化方面取得了显著进展,这为智能建造提供了坚实的基础。我们国家也对智能建造领域提供了强有力的支持和鼓励,通过政策激励措施促进了技术创新和产业升级。

  我们还需要大量跨学科的专业人才,包括工程师、设计师和技术专家。我们在一些新兴领域的技术创新速度相对较慢南宫NG·28,需要更多地研究和开发。

  读+:科学是人类追求真理的永续过程,技术创新是永远在路上的“持久战”。我们怎样既运用好技术的创新赋能,又保持设计者的独立思考?

  王力:我觉得只要是有创意有想法的人,根本就不会担心新的技术是否会将自己的个性限制。相反,技术赋能会帮助我们高效地完成许多简单重复的工作,让我们有更多的时间去做自己喜欢的事情。

  任何工具的产生都是用来解放人的劳动力、提高工作效率的,否则这个工具就没有存在的意义。当然,一开始你可能会觉得有些恐慌,就像马车被汽车取代的时候,一定会淘汰一些岗位,但也会产生一些新的机会。

  我曾经在清华参与有关元宇宙知识的培训课程。听到一个观点:在未来,元宇宙也许会实现人们大多数的梦想,从某种角度来说就是实现世界大同的过程。

  你掌握信息技术比别人早,会得到一些好的反馈,比如,相比较传统的方式,我们用AI技术设计图纸会更高效。我们可以用更多的时间去跟业主沟通进度,交流修改过程,为业主提供更多的设计创新可能性。

  但在学习的过程中,肯定要付出巨大的努力,继而成就感会逐渐显现出来,设计者也需要更多的正向反馈去激发学习的动力。

  在我看来,设计者需要对新兴技术有深刻的理解,包括其原理、应用范围和潜在影响。这种深度理解有助于设计者更好地评估技术在特定场景下的可行性和效果。另外,设计师还需要进一步的跨学科合作。与技术专家和其他领域专业人才合作,能够带来不同领域的知识和经验。最后,要强调技术创新应当服务于设计的目标,而不是被技术所驱动。

  读+:您曾经在演讲时表达:未来已来,你来不来?元宇宙与人工智能已成为科技发展的热点领域和未来经济增长的重要引擎,设计师们如何抢抓机遇,乘势而上?

  王力:近几年,人工智能在建筑行业发展迅速扩张,在建筑设计领域应用也在不断广泛普及。人工智能辅助生成建筑意向图和建筑形体等,主要辅助学术和工作方面的理论模型,促进技术上的变化,以至于推动提升建筑设计行业的设计效率。

  我始终认为,作为一名建筑设计师,你的事业与兴趣爱好接近或者统一是最好的。有时候做方案就像玩游戏,通关的时候是痛苦的,但当你最后攻克了难关收获了作品,那种成就感不言而喻。

  我常常跟我们团队的同事说,我们就是在抓机遇迎挑战,要把这种攻克难关的精神当作通关打卡,把技术赋能当作我们的武器加持。我们常常会搜集、交流新的资讯,内部团队形成不同的组合,各自去学习之后再进行交流——我相信团队的力量永远大于个人。

  设计师这个团队是需要时刻保持新锐度的,我们要对行业动向时刻关注,尤其是元宇宙和人工智能领域的最新发展。培养持续创新的意识,鼓励尝试新的设计方法、工具和技术。在设计过程中,不断寻找新理念和解决方案,推动设计的前沿。

  最重要的是,所有的技术手段都要通过参与实际项目,将理论知识转化为实践经验,不断积累和提升技能。设计师需要关注如何通过这些技术创造更智能、个性化、互动性强的用户体验,使设计更符合人们的需求和期望。

  在这个充满变革的时代,积极适应并引领科技潮流,将是设计师们取得成功的关键之一。

  读+:科技赋能于设计,要真正做到研以致用、学以致用,要将研究过程中理论和成果与实际工作相结合,广泛应用到数字城市的治理和设计中,最重要的是什么?

  王力:智能化设计的技术不仅仅局限于建筑设计,还将用在城市智慧管理中,经过分析得出设计中存在的不合理状况,并协同多个工种设计、优化、规避缺陷、降低损失。例如三维模型有助于后期运行维护管理,在直观浏览的同时,更有利于城市管理的信息化和智能化系统建设。在将科技赋能于数字城市的治理和设计中,实现真正的研以致用、学以致用,最重要的是确保理论和研究成果能够与实际工作相结合,并切实解决城市面临的问题。

  作为设计师,要确保研究过程始终以城市的实际需求为导向。深入了解城市的挑战、机遇和居民的需求,以确保研究和应用的科技方案符合城市的实际情况。

  我在做文化体育项目设计之前,做了很多年的城市公共交通项目,例如机场、高铁站等。在我看来,所有的设计作品都应与时俱进,在尺度和功能上对应时代变化,满足大众多样性的需求。

  另外,我们也要通过建立跨领域的合作网络,更全面地理解城市治理和设计中的问题,有效整合不同领域的专业知识。这可能不仅仅是设计师这个群体要做的事,而是需要联动各个领域,充分利用城市数据进行决策和设计。将大数据、人工智能等技术应用于城市治理,以更好地了解城市运行情况、优化资源分配和提高治理效能。


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