建筑中的人工智能：扎哈·哈迪德建筑事务所 (Zaha Hadid Architects) 探讨人工智能的开创性应用以及与 NVIDIA 的合作

关于建筑和创造力中的生成式人工智能的争论似乎将永远持续下去。创作者分为两大阵营；人工智能要么是一个像其他工具一样的工具，要么是一种存在的威胁，看起来将揭开人类创造力的无形魔力。建筑可能认为自己是艺术之母，但它是学科和数据的棘手泥沼。人工智能工具能否在不牺牲建筑设计视觉表现主义的情况下，为现代建筑的复杂性提供一条道路？

已故创建者扎哈哈迪德自1980年起，ZHA一直是计算机辅助设计的先驱。Wallpaper* 采访了工作室的副总监 Shajay Bhooshan（工作室计算设计研究小组 CODE 的联合创始人），以及首席设计师和 CODE 同事 Vishu Bhooshan 以及 ZHA 总监 Nils Fischer（他曾在该公司已有20年历史。多年来，机器学习、人工智能和 CAD 是如何发展和交叉的？

建筑中的人工智能：未来是什么样子？

“多年来，我们一直致力于楼板优化方面的机器学习，”Fischer 说道，“这就是许多人所认为的人工智能。”该工作室很快就探索了早期人工智能的潜力。生成软件，特别是 DALL·E，OpenAI 的文本到图像模型于 2021 年 1 月首次发布。费舍尔说，和其他人一样兴奋，“我们并不害怕破坏东西。”

作为Instagram 最受欢迎的建筑公司，拥有 140 万粉丝，ZHA 拥有大量的公共和私人视觉档案。该工作室进行的首批人工智能实验之一是将数据集上传到稳定扩散（Stable Diffusion），这是另一种生成人工智能模型。“我们的团队一直在策划数据集和训练模型，”Fischer 解释道，“[但他们]就像一个五岁的孩子 - 他们有梦幻般的梦想，但不是你真正需要的。—

事实证明，人工智能是一种有效的“快速而肮脏”的渲染和可视化创建方式，而且不会对设计过程产生任何影响。正如费舍尔所说，“中途不会解决构建和编程的问题。”“通用人工智能尤其不擅长理解元素的界面，”他继续说道，“它们有一个伪-对构造的理解。

虽然所有法学硕士及其对提示和问题的反应方式都是如此，但 ZHA 致力于构建能够利用人工智能优势的工具，而不是掩盖其弱点的幻想。“我认为建筑领域的下一件大事是使用语言模型，”Fischer 说，“就像编码一样。”ZHA 选择的 CAD 程序是 Autodesk Maya，这是一个建模软件包，具有自己的功能。起源于电影和动画。“理论上，你可以使用 Maya 数据来训练人工智能，就像代码存储库一样，”Fischer 说，“[如果你]为建筑创建一种可编码的设计语言，那么你设计什么并不重要”“你有一种语言。”

阻止这种存储库变得实用的是建筑物的巨大复杂性。“细节上的投资超过了收益，”Fischer 解释道，“在汽车和航空航天领域，您可以在同一个屋檐下进行设计和制造 - 所有知识产权都集中在一个桶中。”负债的结构不同。

那么 ZHA 对人工智能的运用进展如何呢？Shajay Bhooshan 表示，二维图像和三维模型之间的鸿沟仍然巨大。– 图像是统一的格式 – 图像数量有数十亿。它们与计算机硬件的工作方式保持一致。3D 是不同的，”他说，“这些先决条件不存在。”最终，ZHA 正在寻求创建一种“原型统一文件格式，相当于图像的 3D 等效项”。可以用来训练生成人工智能的东西。

ZHA 正在使用 NVIDIA 的 Omniverse 平台，这是一个建模工具包，可加速 3D 模型与设计、渲染和演示工具的集成，作为其 ZSPACE 套件的一部分。对于制造业来说，创建产品或工厂的“数字孪生”的想法是标准做法。建筑学更加深奥和专业。Vishu Bhooshan 将 NVIDIA 合作解释为“让各个利益相关者以相同的文件格式进行协作”。 - 对于建筑公司来说，以易于访问的方式提供这些信息是非常罕见的，——Shajay 补充道。

所有这些工作都需要进行前所未有的规模的数字运算。ZHA 使用包含最新 GPU（图形处理单元）的 NVIDIA 工作站，使用虚幻引擎等现成软件以及专业 CAD 程序来创建实时可视化以及更复杂的数据密集型模型。英伟达最近超越苹果成为全球最有价值的公司，主要关注制造业和汽车等行业，而不是建筑等相对较小的行业。然而，通过与 ZHA 的合作，Omniverse 的能力得到了扩展。

这些工具的首次实际应用是在广州南沙体育中心，这是一个目前正在建设中、可容纳 6 万人的体育场。该项目使用 Omniverse 平台来整合以前不兼容的软件套件，用于创建综合体的几何形状、形式和可视化。以前，所有这些数据都必须手动编译和交叉检查，并在 Maya 和 McNeel Rhino3D 等 3D 软件包之间交换。NVIDIA 的工具使用 OpenUSD 来整合这些数据集，OpenUSD 是皮克斯通用场景描述框架的开源版本，最初是为动画开发的。

这些巨大、“干净”的 3D 模型的创建也对人工智能产生了巨大影响，远远超出了生成式人工智能的 2D 应用范围。相反，创建的 3D 数据将允许下一代法学硕士根据每个站点的数据集和参数提出 3D 建筑形式。“如果你给人工智能一个虚拟世界，它就可以学习该世界中的潜在关系，”Shajay Bhooshan 说道，并解释了当前的人工智能模型为何是神经网络的抽象。它显然不是人类的大脑，但它很有用，因为它让我们深入了解如何做出决策。”

在塑造建筑方面，这使得 ZHA 能够将“点生成元素”应用到他们的设计中，例如更好的交通、更多的日光、低能耗等。“建筑并没有真正投资于研究，””他补充道，“这是一个上涨的浪潮，将提升每个人的船。这些工具的价值尚未确定。”

ZHA已经开始涉足虚拟世界，使用 Fortnite建立一系列可以添加到游戏世界中的模块化建筑元素，作为测试生成城市主义形式的一种手段。除了与《堡垒之夜》的合作外，ZHA 最近的项目还包括与艺术家的合作雷菲克·阿纳多尔以及对小规模的持续关注，展馆等实验项目。将它们描述为“雕塑家的模型”和技术演示器，这些小型结构从一开始就一直是工作室作品的重要组成部分。

费舍尔将人工智能描述为“工具集变化”，并补充说“它将成为行业的一部分”。您将看到许多解决非常具体问题的利基工具。例如，这些可能是采用 3D 模型来创建生命周期碳评估的可持续性用途。ZHA 是参数化设计的先驱，创建了根据设计变化自动调整的模型。使用人工智能处理数据集可以对风研究、能源使用等进行近乎即时的反馈，并探索站点的无数视觉机会。

Ø 我们对人工智能的投资是为了提高我们自身的迭代速度。我们不做很多建筑，但我们做很多比赛，”Shajay 继续说道，“人工智能是一个副驾驶或助手，可以帮助完成事情，并使参数化设计更容易为人们所接受. – 实时呈现视图的能力也改变了客户演示。“它帮助他们参与自己的建筑，”他补充道，“人工智能彻底改变了渲染艺术。”

建筑师将这种同时建模和获取反馈的能力描述为就像在“数字粘土”中工作一样。注意到许多开发商已经使用某种形式的人工智能来塑造一个结构，以适应场地、照明、规划、体量和潜在占用的限制，ZHA 主张对这项技术进行更仔细、更深入的应用。正如费舍尔所说，“我们的大多数城市都没有建筑”，看看杭州和深圳之间的海岸，那里居住着 4000 万人口。20 年后，我们需要容纳 6 亿人口的城市才能满足人口预测。“人工智能在我们行业中发挥的关键作用之一就是使设计民主化，这将是一件好事，”Shajay Bhooshan 说道。

使用与工作室以及扎哈自己的艺术和实践相关的流体雕塑形式的复杂建筑可以通过一组参数生成，这一想法令人不安。然而，ZHA 很快指出，他们提供优质产品，通过体育场、画廊和交通枢纽等公共建筑进行创新。“我们是顶级实践，因为我们从不重复做任何事情，”费舍尔说，“我们的人工智能工具包将帮助我们做到这一点。建筑不是火箭科学，但几乎每座建筑都是原型，”他补充道，“人工智能可以克服建筑市场固有的低效率问题。”

ZHA 的团队并不关心人工智能工具加速逐底竞争。Shajay Bhooshan 引用了 ZHA 校长帕特里克·舒马赫 (Patrik Schumacher) 的话。“他说，“美学是对性能的承诺。”我们知道如何将其变成现实。“提高最高层的标准，你就提高了其他人的水平。Ø 当科布醒来时印度他在昌迪加尔等地设计了开创性的建筑，但这也改善了最低的共同标准，”他解释道。

ZHA认为，南沙体育场可以被视为人工智能在建筑领域的“零号项目”，这是迈向计算设计新时代的第一步，它将对全世界的建筑和城市化产生广泛的影响。

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