建筑师如何使用人工智能和数据驱动型工具

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联合国估计，到 2100 年世界人口将达到 104 亿。到 2050 年,每 3 个人中就有 2 个人会以城市为家，来寻求这里提供的机会、服务和设施。这给城市地区带来了更大的压力，因为所有这些人都需要获得水、食物、公共空间、良好的基础设施，以及最为重要的住房。事实上据估计，到 21 世纪末，将需要建造 20 多亿套住房来容纳这一人口爆炸。随着城市的发展，城市化的无序扩张也随之而来，这带来了一系列环境和社会的挑战。面对气候变化，可持续的城市发展必须确保未来的住房解决方案——新建和翻新——是为了支持健康的社区，优先考虑人类和环境的福祉。反过来，城市将需要建设得更密集、更快速，但必须要满足一系列严格的标准。只有这样，我们才能避免无节制的过度密集化带来的负面效应，这些效应往往是被忽视的，却会给城市发展带来坏名声。

| 城市发展的未来是紧凑的

城市密集化有不同的形式；由于每个城市和地点都是独特的，它们需要量身定做的方案。同时，我们需要最大限度地利用现有城市中的稀缺土地，以减少城市的无序扩张。摩天大楼通常与密集化联系在一起，但其他侵入性较小的解决方案更适合复杂的城市环境。想象一下紧凑的、混合用途的街区，根据街景和城市质量将较高和较低的密度结合，因而具有更人性化的规模。15 分钟城市和以交通为导向的开发项目就是这样的例子，它们利用了紧凑的城市结构，使居民可以方便地步行或骑自行车到达便民设施、公共交通枢纽或工作地点。同时，填充项目、棕地和适应性再利用项目现在正被优先考虑，以最大限度利用现有的城市空间，并且改造荒废的社区。



在考虑生活质量时，建筑师必须处理一系列的因素，以确保建筑居住者和其他城市居民的安全、舒适和健康。其中包括创造实用和灵活的平面布局，纳入公共和绿色空间，确保适当的通风、自然照明，以及室外公共空间的良好微气候。由于这些因素都是相互关联的，它们不应被孤立地看待，实际上却往往是这样。

紧凑型城市中建筑的复杂性带来了不同的城市状况、法规和利益相关者。应对这些挑战对建筑师、城市设计师、市政当局和开发商来说是一项艰巨的任务。但是，随着新技术的发展，将我们的城市密集化不一定是一个难题；设计师们现在拥有了新的工具，可以帮助他们建立他们所设想的健康和舒适的城市社区。



|  用人工智能和数据驱动设计过程

人工智能（AI）和数据驱动型数字工具拓展了创新的边界，深刻地影响了建筑师塑造和重构建筑环境的方式。人工智能使他们能够利用计算机最擅长的东西，即访问和处理无数的数据，并提出大量的方案以帮助解决最复杂的问题。该技术能够优化设计过程，尽量减少失误，优化时间，并减少任何项目中的猜测和工作量。

这些新的数据驱动型工具可以辅助建筑师和城市规划师，为他们提供基于数据分析的洞见和建议，驱动他们的思维和决策过程。例如，机器学习算法可被用于追踪和预测行人流量，或预测建筑运行所需的能源量。有了生成式设计这样的概念，就有可能结合参数化设计和人工智能来处理建筑师输入的数据，生成多个高性能设计的替代方案。建筑师可以对他们的首选设计方案进行微调，以确保他们在满足社区需求的同时优化空间，并减少对环境的影响。



| 改善紧凑型城市中的生活品质，从设计早期开始

考虑到这一切，Autodesk 强大的基于云计算的场地规划软件 Spacemaker 可以帮助建筑师和城市设计师在早期阶段应对紧凑型城市设计的挑战。该工具可以计算出一块土地的最佳密度。项目方案可以很方便地进行可行性测试。先进的分析可以帮助建筑师在早期阶段做出明智的决定，以便他们从自然光、视野、声学和许多其他决定性因素的角度来优化设计。同时，这也使他们更容易对这些因素如何相互影响有一个更全面的了解。例如，如果一面外墙被抬高，成为一道隔音屏障，这将如何影响邻近街区的视野？它是否会在院子里造成过多的阴影？是否会有任何负面的风效应？



每个 Spacemaker 的分析都有一个目标，那就是改善人们在密集城市中的生活方式。例如，微气候分析可以帮助建筑师优化室外空间的热舒适度，使它们全年都被充分使用。在人们紧邻而居的紧凑型城市中，更多、更好和更环保的公共区域变得更加重要。居民需要良好的公共空间来会面、锻炼或与他们的社群闲逛，这促进了一种归属感——所有这些都有助于居民的身体和精神健康。微气候分析也是解决城市热岛效应的一个宝贵的新工具。随着越来越多的城市与热浪的影响作斗争，建筑师和城市规划师现在的任务是寻找缓解策略，使我们的城市保持凉爽。



由于 Spacemaker 是一个基于云的平台，每个参与规划和设计过程的角色都可以随时随地使用同一个三维模型。这有助于提高透明度和信任度，也有助于开发商、建筑师、承包商和市政当局协同工作，在现有城市和新城区之间创造更多的协调性——而这是一项非常复杂的任务。

Mei architects andplanners 在荷兰的一个城市项目中正是面临这样的挑战，该项目在复杂的市中心场地新增了一个大体量建筑。为了解决居民们的顾虑，例如阴影，团队使用了易于理解的可视化技术，不仅用于沟通，而且还获得了居民对他们设计方案的认同和热情。

为了在这个地方做出改变，我们需要外科手术般的精确。使用 Spacemaker 的分析，我们能够准确地显示建筑的影响。它还帮助我们在限制条件下探索场地的可能性——我们展示了在边界内的各种设计方案。—— Rob Grim，Mei 城市规划负责人

在另一个项目中使用 Spacemaker，该团队改进了场地上新建筑物的位置，并测试了它们的影响，以确保公共空间全年的良好状态。正如 Grim 所解释的，“使用 Spacemaker，我们可以研究如何保持高密度的优势来创造大量的住房、位于一层的大型混合用途项目和一个生机勃勃的社区，同时对生活条件有很好的把握。”



在不断发展的建筑和城市设计领域，像 Spacemaker 这样基于数据的人工智能工具使得设计专业人士能够更轻松地驾驭当前和未来的复杂挑战——从气候变化的影响到城市的快速增长和密集化。因此，城市化可以被视为一个机会，健康、紧凑的城市可以成为提高生活在其中的人们的生活质量的捷径。