23、增强直觉：人工智能在建筑设计与制造中的应用

增强直觉：人工智能在建筑设计与制造中的应用

1. 人工智能与建筑设计的融合背景

建筑融合了想象与理性、实验与功能、艺术与科学，一直以来都在积极接纳当时的先进知识和技术。如今探讨机器学习在建筑领域的应用，是建筑在熟悉建筑知识编码概念后的自然延续。

计算的历史可以追溯到现代电子计算机发明之前，1685 年莱布尼茨引入了第一台机械计算器，1840 年左右阿达·洛芙莱斯为查尔斯·巴贝奇的差分机提出了编程语言的概念。而且，在每个历史时期，建筑知识的编码都以模拟形式存在，如文艺复兴时期帕拉迪奥的条约提出了设计新建筑的“组合机制”，杜兰德则建议采用通用原则系统对基本建筑元素进行模块化组装。

早期计算机体积庞大时，建筑师就对其如何积极支持设计过程充满好奇，而不仅仅将其作为数字绘图板。如今，数字技术的进步使设计过程从确定性模式转向更具选择性的模式，设计师可以生成大量解决方案并选择首选方案。

1.1 设计空间的构建与探索

设计空间可以通过多种方式构建，例如参数化建模技术，它允许用几个变量操纵任何几何形状。所有参数的集合可以称为特征向量，其维度通常与物理对象的度量维度直接相关。设计空间受预定义拓扑的约束，随着参数的增加，可能的组合呈指数级增长。

许多学科从自然中汲取解决问题的策略，计算机科学家借鉴进化思想，使用遗传算法（GAs）来探索有前景的设计方向。GAs 通过模拟自然进化机制，如繁殖、突变和重组，利用适应度函数来评估和生成解决方案，更有效地搜索合适的解决方案。

1.2 机器学习在建筑中的应用潜力

机器学习算法推动的数据驱动方法为建筑知识的编码开辟了新的模式，超越了纯粹的形式、分析或分类模型，