摘要：当下人工智能的技术加持已经成为传统行业变革的重要突破口，应用领域不断扩大，工作效率日益提升。人工智能应用于传统行业必将带来发展的新机遇、新挑战，推动行业的革新和结构转型，也会带来行业形式和服务形式的变化。随着建筑产业规模的不断扩大，对技术要求的迫切，作为我国国民经济重要支柱行业的建筑业也开始了与人工智能的融合发展，提高决策、设计和管理的综合效率，推动建筑产业的良性循环，完成产业升级。文章对人工智能在建筑设计中的应用进行了分析。
关键词：人工智能；建筑设计；应用
1导言
人工智能的出现和这一技术成就在近年来越来越受到了人们的关注与重视，甚至还有人将人工智能与原子能技术、空间技术并称为二十世纪以来的三大重要科技成就。人工智能实际就是一项研究如何对智能计算机或智能系统进行构建，从而使其对人类智能进行模拟或是延伸的学科。但是由于这门技术的发展时间比较短，所以人们对其认识也比较有限，不能正确认识到其积极作用，这也在很大程度上限制了建筑设计行业领域的发展。
2人工智能技术概述
人工智能技术是一门极其复杂的系统学科，主要是用来模拟、研究和扩展人工智能的相关理论与方法，使机器能够胜任需要人脑才能完成的复杂工作。人工智能主要包括计算机技术、控制技术、心理学、语音技术等，是多学科为基础的一门系统学科。同时需要广泛应用数理模型及理论，促进人工智能技术的快速发展。就目前人工智能技术的应用研究来看，要实现人工智能技术主要有以下三种方法：
2.1传统编程方法
传统编程方法基于数理逻辑推理，模拟人类的行为。使用经典的逻辑证明理论运行的有效性，模拟出复杂的结果，并从众多的结果中选择合适的应对策略，这种方法是应用于整体规划以及搜索相应信息的最佳算法。满足某个场景条件下就执行某个行为，并且将结果进行表示，不需要进行大量的细节算法。
2.2机器学习
机器学习是人工智能的核心，主要是通过在前期的学习实验中掌握改进算法的能力，模拟人的学习行为，不断完善自身性能。与传统编程方法最大的不同是机器学习可以模拟人类的感知，判断场景。比较常用的机器学习方法有决策树法、集成学习方法、聚类算法等。机器学习算法与传统的数理逻辑规则不同，它需要输入大量的经验数据，将这些经验数据加以归纳和总结算法，通过计算机的训练之后，形成一个模型。
2.3深度学习方法
深度学习方法的实现主要是通过结合硬件和软件。硬件层面的APU（即人工智能处理单元，仿生芯片），通过SDK端口结合软件层面大规模并行处理的算法。能够通过高低层次的组合来获得更加具有特征性的属性，这样能够有效发现数据的分布特点并将它们结合起来。深度学习是目前人工智能领域的焦点，它能够模拟人脑神经网络的学习路径，通过模拟人的思维方式，而对于诸多工况进行最优的决策处理。
3人工智能在建筑设计中的应用
3.1人工智能技术在城市规划和建筑设计的应用
在城市规划和建筑设计的过程中，充满了规划师和建筑师对于方案的诸多思考和协调。当前人工智能技术已经可以可靠地应用于城市规划和建筑设计的前期工作。在2016年，由建筑师、软件工程师、数学学家等行业专家组成的小库科技在深圳成立。第一个人工智能建筑师xkool已经成功研制，2017年6月3日发布了第一个内测版。它结合了大数据处理、人工智能技术、机器学习技术等多种先进的功能，并且能够将先进的算法输入到自身的记忆之中，能够在操作过程中利用算法优化，呈现自己的思维。它是第一款应用于实践层面上的人工智能的建筑设计系统，能够有效帮助进入开发商实现建筑规划的完整性分析，配合建筑规划师以及建筑设计师完成前期的设计工作，根据产品的性能介绍，人工智能技术能够进入设计阶段的前2/3的内容，甚至包括概念设计。根据产品的案例介绍，小库xkool原型已经成功地在深圳南山区的深圳湾生态科技城项目于概念设计阶段参与了项目的辅助设计。相关研究学者在对于AI技术的认知和理解、以及相关理论研究的基础之上，将人工智能技术利用于建筑设计过程中，降低设计过程中的设计成本、加快效率、提高整个方案的设计质量并为方案的成型在短时间内带来更多的可能。包括周边环境的分析研究、场地的使用、建筑形态上的优化和建筑风格的取舍。
3.2神经网络模型
神经网络是指由大量的、简单的处理单元相互联接而形成的复杂网络系统，特别适合同时出现的多个因素和条件的、不精确和模糊的信息处理，其中尤为突出的是自学习功能，依据其基本原理建立的人工神经网络模型在系统辨识、模式识别、智能控制等领域有着巨大的发展前景。目前，智能建筑管理中涉及的信息智能化处理、图像处理、语音识别、系统功能设计、自学习等，均借助神经网络模型得到了一定程度的发展。较之于信息化和数字化建筑，智能建筑要求具备更“聪明”的管理能力，以建筑设备的管理为例，智能系统需要保证不同类别设备单体和整体运行的稳定安全、协调有序；各系统能够根据外界条件的变化，对运行模式进行自动调节；调节后各系统之间保持协调性，避免某个分系统调节后与整体脱节，无法自我修复；降低仿真过程中的内部复杂程度，提升系统的控制速度和控制精度；具备一定的自学习能力，提高系统的应用效率。神经网络模型是实现上述功能的关键技术。
3.3模块的结构化
建立一个大型的、较复杂的控制系统时，便捷的方法是将系统分解成一个个独立的部分，承担不同的功能，每一个独立的部分就是一个模块，而将各个模块进行有机组合，就是模块的结构化。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆智能建筑是传统建筑的升级，包括了传统建筑固有的功能，也集成了现代信息技术，为保证各个系统及其功能模块能够更好的发挥作用，需要应用人工智能对所有功能模块进行重组，实现模块的结构化，使建筑的功能控制由传统的并行变为集成。例如，升降式电梯的重量传感器能够识别电梯的设定载人（物）重量，消防系统中的烟感报警器能够监测环境中的烟雾浓度，通风系统中的流量阀可以自动控制气体流量，这些相对简单的功能模块已经在自控系统中得到广泛应用，随着信息通信技术的持续进步，特别是人工智能技术的出现，高性能的功能模块及模块结构化的研发愈加拓展，功能设计、语音识别、图像处理以及自主学习等功能都以结构化形式逐渐得到应用。
3.4专家系统
专家系统是指一种基于知识积累和自我学习的系统。该系统将控制对象和控制规则的相关知识记录到数据库中，通过运算和机器学习，生成可以提供正确决策的管理系统。这种管理系统类似于某个专门领域的专家，相比传统意义上的专家，系统的优势在于更快的并行运算和更有效的经验耦合。专家系统的设计，增强了系统的控制能力，由此前单纯依靠数学模型，发展为知识模型和数学模型相结合。可以更好的通过已有的专家知识，以及系统自身产生的案例，进行总结、推理和制定方案。
4建筑设计的未来的发展趋势
4.1健康、可续持设计发展逐步成为国内房屋建筑设计的发展趋势
就目前而言，我们处于一个生态化、文明化、信息化的时代。纵观整个人类的发展史，房屋建筑设计一直处于一个进步的状态，而如何运用高科技手段，探寻房屋建筑的健康、可持续发展需要做到以下几个方面：在对房屋建筑进行设计的过程中，设计人员应对地方性与地域性予以深入了解，注重区域文化脉络，并结合项目工程设计功能性要求，依据技术的公众意识，运用具有较高实用性且简单化的技术手段；牢固树立循环利用理念，在对建筑材料进行选择的过程中，首选可再生建筑材料，避免使用高温材料以及反射性材料，尽可能多的使用可再生构件与材料；对区域地理环境予以深入了解，尽可能选择可再生能源，同时加强空间灵活性设计，有效降低建筑体量和环境的损害率，避免建筑资源的浪费。
4.2对房屋建筑功能的多样性予以高度重视
因房屋建筑在体量上和结构上有一定的限制，这就导致房屋建筑在很长一段时间里功能都比较单一，这主要是由于传统建筑缺少现代化智能系统，很多结构功能在技术上一时难以实现，所以很多建筑都没有多元化、综合性的功能。就目前而言，在对现代房屋建筑进行设计的过程中，随着新型建筑材料以及新型建筑结构的广泛应用，使得房屋建筑的内部空间得以明显改善，很多功能需求得以实现。此外，通过对现代化智能设备的应用，还能够大大提升房屋建筑的使用功能。
4.3加强对新型能源的重复循环利用
在以往房屋建筑中，能源的供给主要依靠的是外部能源系统来完成，根本无法实现建筑内部的自给自足，一旦外部动力系统出现问题，整个建筑体系都会出现问题甚至陷入瘫痪中。对于现代房屋建筑的设计而言，应该尽可能使用新型能源新系统，并通过对风力以及太阳能等一系列可循环能源的有效利用，实现建筑自身能源的自给自足，同时还能对能源进行存储。对于建筑水系统设计而言，需要将自然采集与循环利用相结合使用，再经过净化、过滤等程序，即可满足正常用水需要。
4.4有效实现互通化
众所周知，城市空间并非完全封闭，且很不容易定义，建筑设计过程中需要对空间进行精准合围。所谓城市空间围合指的是一个空间慢慢渗透的过程中，相互渗透、相互融合，最终将建筑空间与自然界紧密相连。更为重要的是，应该对建筑长效性予以重点关注，现代建筑的长效化以及城市发展都需要在建筑实体上立足，并对能源的耐久性予以时刻关注。因此，房屋建筑的设计人员应该对自身设计行为予以高度关注，并注重城市的历史发展，从而对房屋建筑予以合理维护，有效实现建筑设计互通。
4.5运用新型建筑理念
在对房屋建筑进行设计的过程中，运用新型设计理念和先进技术能够不断促进建筑事业的健康、可持续发展，同时还需要对传统观念予以彻底转变。具体来说，主要表现为以下几个方面：规范设计，在对新型设计理念应用的过程中，建筑设计人员应对多方面因素加以考虑，尤其是建筑节能方面，应予以综合性、全面性考虑，确保建筑资源的高效利用；运用先进技术，在对房屋建筑进行设计的过程中，应尽可能使用先进技术，比如在对建筑暖通进行设计的过程中，考虑漆后的情况，应加强对水流量与空气的控制和调节，以便有效实现全面暖通供暖，同时有效发挥能源节约的作用；转变观念，新时期房屋建筑设计是一个从内到外的动态变化过程，如果仅仅要建筑的外部设计，很难将生活实际需要与建筑功能相匹配，选择动态技术和动态设计方案，不仅可以满足人们的居住需求，还能满足内外的审美需求。动态设计必然成为房屋建筑设计的一大趋势。
4.6治理环境污染
在现代化城市建设过程中，环境污染防治工作具有十分重要的意义。虽然现代建筑设计存在一些缺点，但是只要我们合理运用新型的设计理念，不断研究新型的房屋建筑设计方案，那么我国的建筑发展进程则会大大加快。
5结束语
总之，人工智能技术不仅对建筑设计领域有巨大的影响，同时，它也在逐渐影响生活中的方方面面，人工智能技术的应用是符合当今社会时代潮流的一种趋势，尽管当前人工智能在建筑领域的应用还存在着许多不同的声音，然而在当前建筑水平要求不断提升之下，依托于人工智能进行更加高效准确的设计是符合时代的一种选择。人工智能有利有弊，这项技术本身也在不断发展和完善，只要我们使用得当，稳妥发展，人工智能必将给我们的生活带来许多便利。
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论文作者:刘继项
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/25
标签：人工智能论文; 建筑论文; 建筑设计论文; 技术论文; 系统论文; 过程中论文; 房屋建筑论文; 《建筑学研究前沿》2018年第27期论文;