Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Một khung tương tác dựa trên tác nhân cho thiết kế kiến trúc thông tin vật liệu
Tóm tắt
Các khái niệm về trí tuệ bầy đàn ngày càng trở nên relevant trong lĩnh vực thiết kế kiến trúc. Một ví dụ là việc sử dụng các phương pháp mô phỏng và mô hình dựa trên tác nhân, có thể giúp quản lý độ phức tạp của thiết kế công trình với nhiều yếu tố tương tự nhưng có hình dạng hình học duy nhất. Ngoài việc dẫn đến các giải pháp hiệu quả và mở rộng không gian thiết kế kiến trúc, các phương pháp thiết kế dựa trên tác nhân cũng có thể được sử dụng trong các quy trình lập kế hoạch tích hợp, nơi mà đóng góp của các lĩnh vực khác nhau diễn ra trong một vòng lặp tích hợp thay vì được thực hiện liên tiếp. Chúng tôi đề xuất một khung tính toán cho thiết kế kiến trúc, trong đó các tác nhân đại diện cho các yếu tố xây dựng và/hoặc mối nối giữa các yếu tố xây dựng. Các tham số hành vi, trọng số hành vi và môi trường có thể được điều chỉnh theo thời gian thực trong khi hệ thống tác nhân đang chạy. Thêm vào đó, nhà thiết kế có thể tương tác trực tiếp với các tác nhân riêng lẻ, trong khi làm chậm hay tạm dừng chuyển động của các tác nhân nếu cần thiết. Trong cách tiếp cận thiết kế này, nhà thiết kế có thể điều chỉnh toàn cầu các tham số hành vi, trong khi vẫn giữ quyền kiểm soát cục bộ với các chi tiết khi cần thiết. Để thuận lợi cho một quy trình thiết kế tích hợp, dữ liệu thuộc miền cụ thể và kết quả của phân tích bên ngoài có thể được đưa vào, hoặc trực tiếp làm đầu vào cho hành vi của các tác nhân, hoặc bằng cách điều chỉnh môi trường. Chúng tôi minh họa tiềm năng của khung tính toán này bằng cách sử dụng ví dụ về thiết kế kết cấu tấm và cho thấy cách mà phương pháp này có thể dẫn đến các kết quả định lượng trong khi cũng đạt được các mục tiêu thẩm mỹ. Hơn nữa, chúng tôi cung cấp một cái nhìn về những khả năng mở rộng trong tương lai của các phương pháp thiết kế dựa trên tác nhân trong kiến trúc.
Từ khóa
#trí tuệ bầy đàn #thiết kế kiến trúc #mô phỏng tác nhân #phương pháp thiết kế tích hợp #kết cấu tấmTài liệu tham khảo
Anumba, C., Ugwu, O. O., Newnham, L., & Thorpe, A. (2002). Collaborative design of structures using intelligent agents. Automation in Construction, 11(1), 89–103.
Arndt, O., Peter, S., & Wünnenberg, D. (2000). Hyperorganismen. Essays, fotos, sounds der ausstellung “Wissen” des ZKM im themenpark der expo 2000. Hamburg: Internationalismus Verlag.
Baharlou, E., & Menges, A. (2013). Generative agent-based design computation. In Computation and performance: Proceedings of the 31st international conference on education and research in computer aided architectural design in Europe (pp. 165–174). Delft: eCAADe
Baharlou, E., & Menges, A. (2015). Toward a behavioral design system: An agent-based approach for polygonal surface structures. In Computational ecologies: Design in the anthropocene, proceedings of the 35th annual conference of the association for computer aided design in architecture (ACADIA) (pp. 161–172). Cincinnati, OH: University of Cincinnati.
Ball, P. (2012). Pattern formation in nature: Physical constraints and self-organising characteristics. Architectural Design, 82(2), 22–27.
Bathe, K.-J. (1996). Finite element procedures. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall.
Beetz, J., van Leeuwen, J., & de Vries, B. (2004). Towards a multi agent system for the support of collaborative design. In Developments in design & decision support systems in architecture and urban planning (pp. 269–280). Eindhoven, NL: Eindhoven University of Technology.
Bonabeau, E. (2002). Agent-based modeling: Methods and techniques for simulating human systems. Proceedings of the National Academy of Sciences, 99(suppl. 3), 7280–7287.
Boyd, J. E., Hushlak, G., & Jacob, C. J. (2004). SwarmArt: interactive art from swarm intelligence. In Proceedings of the 12th annual ACM international conference on Multimedia (pp. 628–635). New York: ACM.
Brownlee, J. (2011). Clever algorithms: Nature-inspired programming recipes. Morrisville, NC: Lulu.
Cohen-Steiner, D., Alliez, P., & Desbrun, M. (2004). Variational shape approximation. ACM Transactions on Graphics (TOG), 23(3), 905–914.
Consoli, F. (Ed.). (1993). Guidelines for life-cycle assessment: A “code of practice”; from the SETAC Workshop held at Sesimbra, Portugal, 31 March–3 April 1993. Pensacola, FL: Society of Environmental Toxicology and Chemistry.
Construction Users Roundtable. (2004). Collaboration, integrated information and the project lifecycle in building design, construction and operation. Cincinnati, OH: Construction Users Roundtable.
De Wolf, T., & Holvoet, T. (2004). Emergence versus self-organisation: Different concepts but promising when combined. In International workshop on engineering self-organising applications (pp. 1–15). Heidelberg: Springer.
Dorigo, M. (2007). Ant colony optimization. Scholarpedia, 2(3), 1461.
Dorigo, M., Maniezzo, V., & Colorni, A. (1996). Ant system: Optimization by a colony of cooperating agents. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, Part B (Cybernetics), 26(1), 29–41.
Eiter, T., & Mascardi, V. (2002). Comparing environments for developing software agents. AI Communications, 15(4), 169–197.
Forrest, S., & Mitchell, M. (2016). Adaptive computation: The multidisciplinary legacy of John H. Holland. Communications of the ACM, 59(8), 58–63.
Garnier, S., Gautrais, J., & Theraulaz, G. (2007). The biological principles of swarm intelligence. Swarm Intelligence, 1(1), 3–31.
Gerber, D. J., Pantazis, E., & Wang, A. (2017). A multi-agent approach for performance based architecture: Design exploring geometry, user, and environmental agencies in facades. Automation in Construction, 76, 45–58.
Glover, F., & Kochenberger, G. A. (2003). Handbook of metaheuristics. Dordrecht, NL: Kluwer.
Guttman, A. (1984). R-trees: A dynamic index structure for spatial searching. In Proceedings of the 1984 ACM SIGMOD international conference on Management of data (Vol. 14, pp. 47–57).
Heath, B., Hill, R., & Ciarallo, F. (2009). A survey of agent-based modeling practices (January 1998 to July 2008), Journal of Artificial Societies and Social Simulation, 12(4):9.
Helbing, D., Buzna, L., Johansson, A., & Werner, T. (2005). Self-organized pedestrian crowd dynamics: Experiments, simulations, and design solutions. Transportation Science, 39(1), 1–24.
Kennedy, J., & Eberhart, R. (1995). Particle swarm optimization. In Proceedings of IEEE international conference on neural networks, IV, pp. 1942–1948.
Krieg, O. D., & Menges, A. (2013). Prototyping robotic production: development of elastically bent wood plate morphologies with curved finger joint seams. Rethinking prototyping: Proceedings of the design modelling symposium (pp. 479–490). Berlin: epubli GmbH.
Krieg, O. D., Schwinn, T., Menges, A., Li, J.-M., Knippers, J., Schmitt, A. & Schwieger, V. (2015). Biomimetic lightweight timber plate shells: Computational integration of robotic fabrication, architectural geometry and structural design. In Advances in architectural geometry 2014, (pp. 209–125). Cham, CH: Springer.
La Magna, R., Waimer, F., & Knippers, J. (2012). Nature-inspired generation scheme for shell structures. In Proceedings of IASS-APCS 2012. Seoul: Korean Association for Spatial Structures.
Laugier, M. A. (1753). Essai sur l’architecture. Paris: Duchesne.
Leach, N. (2009). Swarm urbanism. Architectural Design, 79(4), 56–63.
Levitis, D. A., Lidicker, W. Z., & Freund, G. (2009). Behavioural biologists do not agree on what constitutes behavior. Animal Behavior, 78(1), 103–110.
Li, J.-M., & Knippers, J. (2015). Pattern and form–their influence on segmental plate shells. In Future visions: proceedings of the international association for shell and spatial structures symposium 2015. IASS.
Li, Y., Liu, Y., & Wang, W. (2015). Planar hexagonal meshing for architecture. IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, 21(1), 95–106.
Macal, C. M., & North, M. J. (2005). Tutorial on agent-based modeling and simulation. In Proceedings of IEEE the winter simulation conference, pp. 2–15.
Macal, C. M. (2016). Everything you need to know about agent-based modelling and simulation. Journal of Simulation, 10(2), 144–156.
McMullen, C. P., & Jabbour, J. R. (Eds.). (2009). UNEP Climate change science compendium 2009. Nairobi: Earthprint.
Menges, A. (2012). Biomimetic design processes in architecture: Morphogenetic and evolutionary computational design. Bioinspiration & Biomimetics, 7(1), 015003. https://doi.org/10.1088/1748-3182/7/1/015003.
Minar, N., Burkhart, R., Langton, C., & Askenazi, M. (1996). The swarm simulation system: A toolkit for building multi-agent simulations. SFI Working Paper 1996-06-042. Santa Fe, NM: Santa Fe Institute.
Nikolai, C., & Madey, G. (2009). Tools of the trade: A survey of various agent based modeling platforms. Journal of Artificial Societies and Social Simulation, 12(2:2).
Otto, F., Barthel, R., & Burkhardt, B. (1982). Natürliche Konstruktionen: Formen und Strukturen in Natur und Technik und Prozesse ihrer Entstehung. Stuttgart: DVA.
Pollio, V. (1914). The ten books on architecture. Cambridge, MA: Harvard University Press.
Puusepp, R. (2014). Agent-based models for computing circulation. Design agency: Proceedings of the 34th annual conference of the association for computer aided design in architecture (ACADIA) (pp. 43–52). Toronto: Riverside Architectural Press
Reynolds, C. W. (1987). Flocks, herds and schools: A distributed behavioral model. ACM SIGGRAPH Computer Graphics, 21(4), 25–34.
Reynolds, C. W. (1999). Steering behaviors for autonomous characters. In Game developers conference (Vol. 1999, pp. 763–782). San Francisco, CA: Miller Freeman
Reynolds, C. W. (2000). Interaction with groups of autonomous characters. In Game developers conference (Vol. 2000, pp. 449–460). San Francisco, CA: CMP Media.
Roller, D. (1991). An approach to computer-aided parametric design. Computer-Aided Design, 23(5), 385–391.
Scheurer, F. (2007). Getting complexity organised: Using self-organisation in architectural construction. Automation in Construction, 16(1), 78–85.
Schwinn, T., Krieg, O. D., & Menges, A. (2014). Behavioral strategies: synthesizing design computation and robotic fabrication of lightweight timber plate structures. In Design agency–proceedings of the 34th annual conference of the association for computer aided design in architecture (ACADIA) (pp. 177–188). Toronto: Riverside Architectural Press.
Schwinn, T., & Menges, A. (2015). Fabrication agency: Landesgartenschau exhibition hall. Architectural Design, 85(5), 92–99.
Shiffman, D., Fry, S., & Marsh, Z. (2012). The nature of code, D. Shiffman.
Snooks, R. (2012). Volatile formation. Log, 25, 55–62.
Snooks, R. (2012). Behavioral matter: Pulsations of the swarm. In Goldemberg, E. (Ed.), Pulsation in Architecture. Ft. Lauderdale, FL: J Ross Publishing.
Takagi, H. (2001). Interactive evolutionary computation: Fusion of the capabilities of EC optimization and human evaluation. Proceedings of the IEEE, 89(9), 1275–1296.
Tamke, M., Riiber, J., Jungjohann, H., & Thomsen, M. R. (2010). Lamella flock, advances in architectural geometry 2010 (pp. 37–48). Vienna: Springer.
Taron, J. M., & Parker, M. (2014). Bounded Agency, Design agency–proceedings of the 34th annual conference of the association for computer aided design in architecture (ACADIA) (pp. 33–42). Toronto: Riverside Architectural Press.
Troche, C. (2008). Planar hexagonal meshes by tangent plane intersection (pp. 57–60). Vienna: AAG: Advances in Architectural Geometry.
Vasey, L., Baharlou, E., Dörstelmann, M., Koslowski, V., Prado, M., Schieber, G., Menges, A., & Knippers, J. (2015). Behavioral design and adaptive robotic fabrication of a fiber composite compression shell with pneumatic formwork. In Computational ecologies: Design in the anthropocene, proceedings of the 35th annual conference of the association for computer aided design in architecture (ACADIA) (pp. 297–309). Cincinnati, OH: University of Cincinnati.
Vincent, J. (2009). Biomimetic patterns in architectural design. Architectural Design, 79(6), 74–81.
von Mammen, S., & Jacob, C. (2008). Evolutionary swarm design of architectural idea models. In Proceedings of the 10th annual conference on Genetic and evolutionary computation (pp. 143–150). New York: ACM.
Wang, W., Liu, Y., Yan, D., Chan, B., Ling, R., & Sun, F. (2008). Hexagonal meshes with planar faces. In Technical report TR-2008-13, Department of Computer Science. Pokfulam, Hong Kong: The University of Hong Kong.
Wester, T. (1989). Structures of nature in modern buildings. Monthly Journal of Institute of Industrial Science, University of Tokyo.
Wooldridge, M. (1997). Agent-based software engineering. IEE Proceedings: Software Engineering, 144(1), 26–37.
Zadravec, M., Schiftner, A., & Wallner, J. (2010). Designing quad-dominant meshes with planar faces. Computer Graphics Forum, 29, 1671–1679.
Zeng, Y., Buus, D. P., & Cordero, H. J. (2007). Multiagent based construction for human-like architecture. In Proceedings of the 6th international joint conference on autonomous agents and multiagent systems (AAMAS 07) (pp. 409–411). New York, NY: ACM.