14、AI与BIM结合：火星栖息地设计与建造的创新之路

AI与BIM结合：火星栖息地设计与建造的创新之路

1. AI与建筑设计的融合历程

人工智能（AI）作为一门学科在20世纪50年代兴起，多年来有多种相关定义。Patrick Winston将其定义为“对感知、推理和行动成为可能的计算的研究”，并通过图灵测试验证机器的智能行为。自诞生以来，AI涵盖了语义网络、搜索与优化、基于规则的系统等多个子领域和方法。近年来，“学习”被称为“机器学习（ML）”，并常与AI等同。

AI在设计领域的应用从一开始就存在，因为解决设计问题需要超越简单计算的更复杂智能。20世纪60年代，Ivan Sutherland开发了首个计算机辅助设计（CAD）系统“Sketchpad”，Herbert Simon的《人工科学》也对AI在建筑领域的应用产生了重要影响。此后，多位学者运用不同的AI技术和范式解决建筑问题。例如，José Duarte使用形状语法对Álvaro Siza的Malagueira房屋设计规则进行编码，通过最佳优先搜索生成符合Siza风格的定制住房解决方案，Siza本人都难以区分系统生成的方案与自己的设计，验证了系统的“智能”。

当前的工作旨在找到最符合预设条件的解决方案，采用了与Duarte类似的概念框架，包括生成、模拟和优化，但在实施上有显著差异：用参数化设计系统取代形状语法作为生成系统的基础；使用复杂软件从结构和环境等不同角度模拟候选解决方案的性能；采用多标准优化来找到适合不同场景的解决方案。ML用于优化器中，利用先前搜索的信息加速搜索过程。此外，新系统纳入了实现解决方案的过程信息，并在建筑信息模型（BIM）平台上开发，该平台不仅用于设计栖息地，还用于规划建造过程，包括打印系统、运输和安装。

2. 机器人建造与模拟的重要