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新的設計方式必将重新定義行業的數字化(組圖)

改革開(kāi)放(fàng)40多年來，建設領域發生(shēng)了幾次飛躍，而這些變化都與信息技術的發展息息相關。今天，我(wǒ)們迎來了前所未有的變化。移動互聯網重建了虛拟信息高速公路。這個無形的數字網絡深刻地改變了全球人類活動的方方面面。建築業作爲這一(yī)活動的主要形式，正順應這一(yī)數字化浪潮，正在發生(shēng)快速的變化。新的設計方式必将重新定義行業的數字化。

當前的數字設計格局是在過去(qù) 40 年設計行業的曆史性變化中(zhōng)形成的。由于計算機技術的發展，建築設計已經實現了從傳統的二維到三維的巨大(dà)飛躍。擺脫古代制圖台束縛的建築師在數字平台上重新定義了設計的價值，現代設計由此展現出無與倫比的精緻和表現力。

在過去(qù)的 10 年裏，軟件工(gōng)程師、IT 領域的架構師、設計行業的架構師和建築工(gōng)程師在跨界環境中(zhōng)一(yī)起工(gōng)作。. 計算機輔助設計（CAD）始于1980年代，經曆了從二維到三維、從模型到數據的過程，多維“數智融合”成爲行業新共識。随着人工(gōng)智能算法的不斷叠代和計算能力的指數級提升，數字化設計過程變得更加智能和自動化，人工(gōng)輔助計算設計（HAD）成爲一(yī)種全新的設計場景。

數字化設計與“數字智能集成”（從 CAD 到 HAD）

随着設計工(gōng)具的革命性變革，數據成爲主要的設計載體(tǐ)，傳統設計從繪圖生(shēng)産者轉變爲數據生(shēng)産者。無論是獨立設計師、事務所還是設計企業，生(shēng)産方式的升級和現代管理技術的出現共同塑造了行業的新面貌，數據驅動的數字化設計理念在全球範圍内逐漸普及，而它已經開(kāi)始從概念走向實踐。

如今，無論是富有想象力的概念設計，還是嚴謹的施工(gōng)圖準備，基于數據交互的設計和跨專業的協作已經成爲行業标準，新的數字設計“方法論”滲透到建築設計場景的每一(yī)個角落。”《數字建築》已成爲業内的“新名詞”，深受大(dà)衆歡迎。

數據驅動的一(yī)體(tǐ)化智能設計

數據作爲設計的對象，已經成爲最基本的元素，正在從更高的維度重新構建所有知(zhī)識工(gōng)作者的連接。一(yī)個數字設計生(shēng)态正在生(shēng)根發芽，未來将成長爲一(yī)片郁郁蔥蔥的數字森(sēn)林。

從信息化到智能化

中(zhōng)國工(gōng)程院院士潘雲和曾說過：“世界正在從二元空間向三元空間轉變。舊(jiù)的二元世界是人類的社會空間和物(wù)理空間，現在要增加一(yī)個新的空間。 ，也就是信息空間。尤其是近兩年疫情期間，信息空間的發展進一(yī)步加快，逐步走向互聯互通，基于此，AI也将從1.0時代走向2.0時代。 2.0時代是人機智能的融合，在AI2.0時代，大(dà)數據智能、群體(tǐ)智能、跨媒體(tǐ)智能、人機混合增強智能和自主智能系統将作爲關鍵的理論和技術支撐應用于城市等實際應用，醫療保健和制造業。”

人工(gōng)智能技術的發展已經開(kāi)始影響未來設計平台的基礎設施。探索者正在嘗試将設計思維與數學算法相結合，以期通過計算機澎湃的計算能力實現設計過程的幾何加速，推動數字設計向數字設計的遷移。在人工(gōng)智能階段，在大(dà)數據和機器學習的支持下(xià)，參數化、關聯化、生(shēng)成化已經逐漸進入整個人工(gōng)智能設計過程。

設計巧妙。許多設計優化問題可以通過創建數學模型和尋找最優解來解決。設計工(gōng)作量不可控的原因之一(yī)是存在無窮無盡的設計可能性來确定最優解決方案或找到更好的解決方案。未來，一(yī)些架構師也将成爲算法和數據科學家，通過算法挖掘所有設計可能性，根據各種條件篩選出最佳設計方案。如果設計目的和功能要求之間的關系可以通過一(yī)組參數來描述，那麽架構師可以使用與性能标準相關的數學方程式進行設計。

生(shēng)成式設計。設計叠代的過程是構件從抽象到具體(tǐ)的演進過程。通過輕量級的空間構件排列和參數化智能生(shēng)成構件生(shēng)成，設計師可以以最符合設計思維的方式工(gōng)作，大(dà)大(dà)提高設計效率。空間、空間組件和組件之間可以保持雙向映射關系，從而在整個設計過程中(zhōng)維護一(yī)個完整的空間數據庫。

基于人工(gōng)智能算法的機制模型和數據模型。下(xià)一(yī)代設計平台無疑将基于人工(gōng)智能技術構建，理論框架在業界讨論中(zhōng)逐漸成型。真正能替代人類設計思維的AI模式還沒有形成主流。不同于棋牌類遊戲高度規則化、刻闆化，設計活動在從0到1的思維過程中(zhōng)有着極其寬泛甚至矛盾的維度，幾乎因人而異。但是，有兩個抽象的理解與 AI 理論的兩個基本語境是一(yī)緻的：雖然大(dà)部分(fēn)關鍵場景是通過人類直覺來思考和判斷的，在設計過程中(zhōng)也有很多非常規律的生(shēng)成邏輯。因此，我(wǒ)們可以從規則和算法驅動的機制模型和強調機器學習的數據模型這兩個方向來理解和構建。在同一(yī)個任務場景中(zhōng)，他們的目标是相同的。

機制模型，又(yòu)稱“白(bái)盒模型”，可以從業務邏輯中(zhōng)梳理出來。數據模型被稱爲“黑盒模型”，隻能拟合來自大(dà)數據的規律。這兩種算法的結合将真正促進設計的智能化。在設計業務中(zhōng)，場景複雜(zá)度高，基于人工(gōng)智能算法的數據模型隻能模拟部分(fēn)結果。爲了産生(shēng)更好的結果，需要疊加業務邏輯算法，建立準确的機制模型。

AI強排。在上述理論的支撐下(xià)，近年來全球湧現出大(dà)量的AI智能強排設計，尤其是在住宅建築整體(tǐ)布局設計階段，取得了顯着進展。目前，通過具體(tǐ)算法取得了開(kāi)創性進展：根據目标容積率、建築密度，結合紅線和日照約束，生(shēng)成建築多示意圖布局。這無疑使數字化設計朝着更加智能化和自動化的方向發展。

從工(gōng)具思維到數據思維

通過“數智融合”的理念，構建全新的數字化設計方法論，更加精簡直接的溝通渠道和平台，更加動态透明的流通機制，從根本上解決數據碎片化帶來的各種行業問題。，提高設計協作效率，實現高質量的數字化交付。數字化設計新維度通過業務數字化打通設計全流程，建立全專業協作共享機制，打破傳統意義上的設計工(gōng)具業務組合，梳理設計邏輯的數字化屬性以結構化的方式将業務工(gōng)作流壓縮并簡化爲基于數據透明流動的工(gōng)作流，

以5G爲代表的移動互聯網、雲存儲、雲計算的快速發展，爲數字化設計提供了完善的操作平台。建築和基礎設施的數字化活動也迅速遷移到雲端和互聯網平台。數字化設計的基本形态也開(kāi)始脫離(lí)工(gōng)具端的單點運行機制，開(kāi)始将數據的輸入輸出平台化、智能化。

在理想的設計場景中(zhōng)，将設計格式和邊界作爲條件信息輸入，通過數字化設計平台的集成生(shēng)成和處理，考慮全專業、全過程的因素，進而得出設計結果将被輸出。随着業務的積累，通過數字化設計平台産生(shēng)的數據可以存入企業的數據資(zī)産中(zhōng)，并不斷輸入數字化設計平台，不斷豐富和優化智能算法。值得一(yī)提的是，智能是人類智能和機器計算能力的結合。人們越來越關注需求和邊界條件的确定。讓設計師解放(fàng)雙手，更好地專注創意，

數據思維的形成，離(lí)不開(kāi)數據驅動和空間驅動的支撐。

數據驅動（整個建築生(shēng)命周期的數字化）。在設計業務數字化之前，設計流程的數據複用程度很低。沒有數據回收、合并、組織和管理的機制，沒有專業的IT知(zhī)識支持，設計師對于頻(pín)繁的重複性工(gōng)作沒有很好的解決方案，導緻行業效率普遍低下(xià)。數字化建築及其核心 BIM 技術以信息共享和專業協作的能力對所有要素信息進行數字化重構。所有對象都被抽象爲數據，無論是條件、設計過程、設計元素，還是設計邏輯本身。被構造成一(yī)個數據圖。在建築設計和施工(gōng)過程中(zhōng)，

數據驅動的建築生(shēng)命周期數字化

具體(tǐ)來說，所謂數據驅動，離(lí)不開(kāi)兩類數據：

一(yī)是設計全過程數據。建築設計的特點之一(yī)是多方參與、多學科協作。在從概念、方案到擴展、施工(gōng)圖階段的全過程數據中(zhōng)，每個參與者都是一(yī)個設計節點，在每個階段處理數據。這個節點通常是爲了解決一(yī)個特定的問題而設立的，有明确的邊界和入口，會接受和處理數據，并輸出一(yī)個解決方案。一(yī)個完整的設計是一(yī)張數據流圖。整個設計過程的數據流通過多個節點的數據協作推動了項目的進展。

二是特征數據圖。在設計的總特征圖中(zhōng)，數據的類型是多種多樣的。其中(zhōng)一(yī)些數據是固定的靜态數據，如規則、規範、設計條件，以及一(yī)些與建築類型相關的有針對性的設計邏輯。有些是随着設計過程而變化的動态數據，比如不同的設計組合、造型、風格等。理想情況下(xià)，這些數據将作爲數字化設計的驅動力，相互連接，與設計師的思維高度互動，最終提供高度集成的數字交付解決方案。

空間推動數字建築業務數字化

Space （數字建築業務的數字化）。空間是設計中(zhōng)最抽象的對象。空間本身沒有任何特定的對象，是所有其他元素的基礎。設計過程中(zhōng)空間的運作是形成完整建築體(tǐ)系的基礎。在數據驅動設計中(zhōng)，空間數據将貫穿設計叠代的全過程。組件是元數據，模塊是基于空間邏輯的數據集合，空間是建築模型的數據組織和載體(tǐ)。根據空間功能、指标等設計要求，基于規範、标準等限制，很多重複性的任務可以用算法代替。空間的布局、類型和關系是建築構圖的核心系統。空間數據驅動設計的基石是強大(dà)的空間設計功能。空間設計的過程就是創建空間數據庫的過程。通過将建築形式轉化爲計算機數據和計算，以空間數據庫爲中(zhōng)心，驅動各種設計活動和交付成果，保持良好的設計協作和數據一(yī)緻性。

從數據孤島到數字孿生(shēng)

建築行業的整體(tǐ)生(shēng)态，無論是設計本身的多專業協同，還是設計、施工(gōng)、運維的全流程協同，數據在各個領域之間産生(shēng)和流動。然而，平台之間的壁壘和不一(yī)緻的數據标準阻礙了數據的整合，中(zhōng)斷了數據的流動。數據孤島是整個行業的痛點。從行業來看，數據化集成設計是整個行業共同努力的方向。數字化設計實現跨區域設計交互，實時精準的構件級協同，設計流程一(yī)體(tǐ)化，設計、計算、施工(gōng)一(yī)體(tǐ)化成爲可能。

數字設計集成藍(lán)圖

設計概念階段，充滿創意和發散思維，這個過程側重于想法和概念的表達。在我(wǒ)們通常所說的初步設計和施工(gōng)圖設計階段，想法和創意需要逐步完善和實施。這是一(yī)項系統性的項目深化工(gōng)作，需要認真思考，不斷地計算和修正，以确保系統得到優化和深化。各種細節保證後續執行。傳統的工(gōng)作流和業務流程并沒有解決數據碎片化和數據失真的問題，集成藍(lán)圖通過數據層面的融合支持不同階段的價值，讓各個階段的數據透明無縫溝通，以及設計、深化、成本、

互聯網行業發展曆程

設計-生(shēng)成集成。概念設計從一(yī)個想法開(kāi)始，然後在整個設計過程中(zhōng)，這個想法從美觀、功能、安全等方面不斷豐富和延伸。因此，概念方案可以生(shēng)成建築、結構、機電(diàn)的全專業設計方案。在前期不斷調整和修改概念的過程中(zhōng)，可以不斷修改和生(shēng)成全專業的方案，讓設計師更加專注于概念的創造。

設計組件集成。設計的意圖與物(wù)理組件相結合。設計師不需要制作複雜(zá)的組件，而是專注于直接設計。概念組件可以适應專業并自行深化。

設計計算一(yī)體(tǐ)化。在設計的概念階段和工(gōng)程階段的交彙處，需要将設計的表達與仿真有效地結合起來，使設計既具有感性的表達，又(yòu)具有理性的支撐。數據驅動的數字化設計是通過各種要素的數字化，使設計具有可計算性、可分(fēn)析性、可優化性，從而實現設計意圖、計算和表達的統一(yī)，實現系統優化。

設計交互和協作。數字化設計平台同時支持全專業協同設計和跨組織外(wài)部協同，實現各方無縫協作什麽是網絡設計優化，讓協同交互更簡單，讓數據傳輸更順暢。

設計成本和施工(gōng)一(yī)體(tǐ)化。數字化設計平台通過實時成本模拟，實現設計與計算的銜接與集成。傳統的計算軟件需要輸入工(gōng)程圖信息來處理圖紙(zhǐ)或模型，增加了造價人員(yuán)的工(gōng)作量。通過預設計計算，可以在設計過程中(zhōng)實時映射計算，大(dà)大(dà)提高計算的準确性和效率，提供設計階段、初步設計階段、施工(gōng)階段的實時工(gōng)程計算繪圖階段。相應的模型從源頭控制計算和成本。

在建築模型的基礎上，加入工(gōng)程建設所需的工(gōng)藝方法、定額、材料等信息，形成建設信息模型。“試錯”法避免了實體(tǐ)施工(gōng)中(zhōng)的各種問題，降低了成本，縮短了工(gōng)期，降低了風險，增強了施工(gōng)過程中(zhōng)的決策、優化和控制能力。

設計元界，未來數字化設計的想象

回顧互聯網行業的發展曆程，從Web1.0到Web3.0，去(qù)中(zhōng)心化的理念和内容創造的價值凸顯。這些概念的升級也在推動範式的演進。由此可見，雖然建築設計與互聯網行業在不同的軌道上并行發展，但随着技術的進步和時代的發展，兩個行業的理念正在逐漸接近，新的碰撞必然會産生(shēng)新的火(huǒ)花。火(huǒ)花。

設計元界

新的價值和創造力。技術進步和認知(zhī)的巨大(dà)變化催生(shēng)了元宇宙的概念，一(yī)個更加以人爲本、虛實結合的世界呈現在世人面前。在去(qù)中(zhōng)心化的元宇宙世界中(zhōng)，人的價值與他的創造力密不可分(fēn)。個體(tǐ)的數據生(shēng)産能力得到全面提升和加持，元界中(zhōng)每個參與者的價值實現和定義方式也将發生(shēng)翻天覆地的變化。Web3.0 和元界重新定義了數據在平台之間的傳輸方式。可以預見，這兩種技術在未來的某個時間點會重疊，必然會引發數字化設計的新演進，

新組織和數字身份。數字化設計以設計平台爲核心，爲辦公、住宅、商(shāng)業、路橋設計等不同業态提供全新的數字化設計方法。未來，依托Web3.0，設計師與業主的關系不再局限于甲方和乙方，而是各自擁有新的數字身份，甚至交付的數字産品也将具有新的價值（NFT或其他形式）數字财産），爲平台解鎖新能力，成爲不可或缺的強大(dà)支柱。

新形式和數字雙胞胎。設計元界是一(yī)種全新的數字化設計形式，突破了傳統的社交協作方式，新的範式将揭示新的設計價值。數字化虛拟設計将實現與現實世界中(zhōng)相應實體(tǐ)的高度連接，實現多維度、全方位的數字孿生(shēng)。基于直覺的協作變得觸手可及什麽是網絡設計優化，随着創造力的釋放(fàng)，将出現高質量的數據來刷新所有已知(zhī)信息。

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