何時會出現(xiàn)更加智能的BIM建筑設計工具？

BIM是因建筑設計而誕生的。然而在智能建筑設計方面，設計師往往要煞費苦心地注意每個細節(jié)，尚未能依靠軟件的智慧，通過簡單的輸入就將創(chuàng)意與想法付諸現(xiàn)實。自從SketchUp、Revit等相當酷的、創(chuàng)新型的設計工具誕生以來，已經過去了十多年。對于讓建筑概念化的過程更智能，更直觀，更有趣，我們還有什么可做的？對此，畢業(yè)于伯克利大學的建筑學博士LachmiKhemlani頗有想法。今天，就讓我們一起來了解一下她的觀點。

前段時間，我在明尼蘇達參加了中西部大學會議，其中有一門名為“高級InfraWorks-360模塊和功能”，由歐特克的EricChappell主講。雖然我已撰寫過關于InfraWorks的兩篇文章，并大致了解其功能和應用，但我尚未有機會了解細節(jié)，看它到底如何工作。作為一名建筑師，我熟知所有建筑領域的BIM應用程序，我認為參加InfraWorks課程能讓我學到更多知識。

智慧基礎設施設計

對于不熟悉InfraWorks的人來說，它本質上是基礎設施的初步工具，但適用于大規(guī)模，數(shù)據(jù)豐富的地區(qū)和城市模型，能根據(jù)現(xiàn)有開源GIS和映射數(shù)據(jù)動態(tài)創(chuàng)建，準確草擬3D道路、橋梁、鐵路等，非常直觀。全球多家領先的基礎設施設計公司包括MulticonsultAS和ParsonsBrinckerhoff都在使用InfraWorks，這不足為奇。

在課堂上，令我贊嘆的是這一軟件對于真實基礎設施模型的“智能”展現(xiàn)。如果你在勾勒一條道路，InfraWorks能從該區(qū)域的三維模型中考慮地形因素，自動生成道路的路徑、海拔、斜度等信息，用戶也能修改這些信息。道路設計是自動配置的，其“準確性”和“可建性”會隨時保持匹配。根據(jù)理想的道路寬度，軟件能自動計算車道數(shù)量，標記車道。類似的“智能”還體現(xiàn)在交叉口設計上，軟件能根據(jù)道路相交角度和指定區(qū)域自動創(chuàng)建車道。用戶修改后，相應信息也會及時更新。

舉個令我印象深刻的例子，也是促使我寫這篇文章的原由——當你使用InfraWorks畫一座橋時，它能根據(jù)橋梁支撐要求自動建模，保證其可建性。用工程術語來描述，橋的主要組件如甲板、上蓋結構（梁）和子結構（橋墩和橋臺）等都會自動生成，其大小、尺寸會基于橋的寬廣度自動匹配。和道路一樣，用戶能根據(jù)需求修改每個組件，必要時整座橋會重新設計和重新匹配，以保證其結構的完整性。關于創(chuàng)建橋，另一個令人激動的特征是，當你描繪一條穿越水體或峽谷的道路時，一座橋將會自動生成！

注：以下圖片來自于“歐特克InfraWorks360橋梁設計：概述”的視頻截圖。

圖1：描繪一條道路時，能自動生成海拔、坡度等信息。用戶能在單獨窗口中編輯。

圖2：通過簡單的操作來增加十字路口的面積，額外的車道會自動生成。

圖3：指定道路的一部分作為橋梁，甲板、橋墩等結構構件會自動生成（上圖），用戶可根據(jù)需求進行修正（下圖）。

道路和橋梁的創(chuàng)建及相關附屬組件的自動匹配看上去如魔術一般，這讓我覺得InfraWorks的本質是“完善的工程學原理”。你看到的，不僅僅是“好看的圖片”或“好看的模型”。當建立一個基礎設施時，所有相關的必要支持元素都會基于工程分析自動生成，且用戶能自主控制。InfraWorks不是一個細節(jié)性的工程工具，大多數(shù)用戶會把設計結果放入類似于AutoCADCivil3D的軟件中進行微調，但這并不違背InfraWorks的初衷——讓用戶用最少的輸入進行設計。

一個能用于建筑設計的“InfraWorks”？

那么問題來了：為什么不開發(fā)一個類似的能用于建筑設計的軟件？

有些人可能認為這很有必要。畢竟，BIM是因建筑設計而誕生的，它最近才被用于基礎設施設計。而基礎設施的BIM優(yōu)于建筑設計，這似乎有些說不過去。

很可惜，我們仍然沒有一個類似于InfraWorks，能用于建筑設計的工具。

在我之前對BIM應用的論述中，“智能”的缺乏是我時常提及的。例如，我曾在2012年6月總結過對于ArchiCAD16的觀點：

總的來說，ArchiCAD16有一些重要的新功能，勝過其他BIM軟件。但它并沒有讓BIM變得更智能。建筑業(yè)的專業(yè)人士仍然要煞費苦心地注意每個細節(jié)，而不是有了高層次的想法就能依靠軟件的智慧付諸現(xiàn)實。相比于其他幾乎完全自動化的低水平設計領域如EDA（電子設計自動化，或CAD計算機芯片產業(yè)），BIM仍然是相對“啞”的技術，用戶被迫構建模型中的一切。當前的BIM軟件，包括ArchiCAD，在這一方面沒有進步。如果Graphisoft能將它強大的技術能力應用在提升BIM的“智能”方面，實現(xiàn)“紙巾素描”，這將是極好的。

當時我沒有擴展這個想法，因為建筑師們似乎對這樣的功能沒有需求——他們滿足于BIM軟件的增量更新，這使他們能夠創(chuàng)建越來越詳細的建筑模型，獲得更好的工程、建筑和協(xié)作能力。那時我也不覺得這樣的技術是存在的。因為我們討論的是使用“專家系統(tǒng)”（也被稱為基于知識的系統(tǒng)）進行設計，這是在學術界大家熟知的概念，但在專業(yè)實踐和商業(yè)工具開發(fā)領域并不常見。

直到我看到InfraWorks實現(xiàn)了這個能力——使用“規(guī)則”來自動設計對象的支持系統(tǒng)和元素——我意識到我錯了。我不確定InfraWorks的開發(fā)團隊如何定義他們開發(fā)的“自動推斷法和自動設計”，但事實是這已在一個商業(yè)工具而非研究項目上實現(xiàn)了——這意味著，它也將可以應用在建筑設計上。

一個開放的領域

既然InfraWorks是歐特克的產品，是否說明歐特克比其他開發(fā)商更有機會開發(fā)智能建筑設計工具？我不這么認為，尤其是考慮到InfraWorks不是至始至終由歐特克開發(fā)，而是歐特克于2008年收購的LandXplorer的產品。因此，這是一個開放的領域，任何開發(fā)商，無論新老，都能迎接挑戰(zhàn)。

當然，BIM應用程序的現(xiàn)有開發(fā)人員能更容易地完成這個任務，他們已有了專業(yè)知識積累，知道如何創(chuàng)建“規(guī)則”。因此，歐特克，Bentley,Graphisoft,Vectorworks,Allplan等公司無疑有了極大的優(yōu)勢。然而，他們首先必須認可當前他們開發(fā)的工具適用于詳細的建筑設計而非概念設計。任何你需要創(chuàng)建墻壁、地板和天花板的工作都不是概念性的建筑設計工具。同時，基于規(guī)則的設計不是創(chuàng)成式設計，所以歐特克和Bentley不能把Dynamo和SiteOPS定義為智能建筑設計工具。

類似于SketchUp的軟件可能成為候選人。雖然它是通用的3D模型工具，不特定用于建筑設計，但它已經有了正確的理念和智能概念設計的界面。SketchUp能在最大限度地減少用戶輸入的基礎上進行建模，非常直觀且易于使用，這一特征曾在2001年全國代表大會和世博會上當它初次發(fā)布時令所有人喝彩。這種能迅速開始創(chuàng)建模塊的能力看似簡單，但實際上需要依靠十分復雜的推理算法，不斷地根據(jù)用戶鼠標移動的方向來對齊，捕捉。

想象一下，SketchUp是否能將這一智能推斷法用于建筑設計，去自動創(chuàng)建結構合理，可建成的建筑？現(xiàn)在SketchUp屬于Trimble，未來的版本中它會開發(fā)這個能力嗎？

當然，一些小型技術公司或創(chuàng)業(yè)公司也有可能開發(fā)這種軟件，它們可能從全新的視角來考慮問題。自從建筑師們擁有一些相當酷的，創(chuàng)新型的設計工具以來（如SketchUp和Revit），已經過去了十多年，是時候補充新鮮血液了！

回到起點

關于當今建筑設計技術的話題，已移步到了細節(jié)上——多學科協(xié)作、合作、施工能力、評估、物流、場地監(jiān)控等等。這些話題都是至關重要的，為了讓專業(yè)人員能更輕松高效地完成工作，建筑業(yè)的技術發(fā)展正在如火如荼地進行著。

同時，我們也要重新回到起點，質問自己：為了讓建筑概念化的過程更智能，更直觀，更有趣，我們還有什么可做的？我們是否可以通過簡單勾勒建筑就自動獲得全面、詳細、結構合理的BIM？這樣的要求高嗎？

基礎設施設計都做到了，為什么建筑設計不行？從技術的角度，用于建筑設計的BIM似乎開始疲憊不堪。我們急需新能量去讓它重新振奮起來！