人工智能城市設計在街區尺度的逐級交互式設計模式探索

宋欣欣

（佛羅倫薩大學）

1 引言

隨著我國經濟社會的迅速發展，國民經濟的不斷提高，人們生活質量的水平不斷提升，信息化不斷應用到人們生活方式當中，大數據技術等前沿科學技術，不僅逐步影響人們日常的生活，而且掀起了產業的變革。為充分發揮科學技術帶來的益處，進一步推動智能城市設計在街區尺度的應用有著重要意義。為此，本文針對人工智能城市設計在街區尺度的逐級交互式設計應用展開探討。

2 人工智能概況

2.1 人工智能的概念

目前，人工智能的概念并沒有準確的定義，國內外研究學者針對不同的研究領域賦予人工智能不同的概念，但是通過查詢，發現國內外研究學者在對人工智能定義時，都包含“充分利用計算機研究分析人類智能的活動頻率及規律，并在此基礎上構造不同程度的自動化系統，從而去完成以往需要靠人力去完成的工作任務”[1]這一內容，為此，本文結合現有成果，針對人工智能的概念進行定義：所謂人工智能，是依靠計算機對海量數據進行分析，并在分析結果的基礎上，構成一定智能的系統，從而完成以往需要人力完成的工作。

2.2 人工智能的發展現狀

目前，人工智能已經初步應用到不同行業中，人工智能的產品更新迭代，不斷出現在人們的日常生活中，比如：Sense-Time與運營商進行合作，從而使我國在人臉識別、語音播報等層面取得了較大進步和發展，此外，共享單車、電動車以及自動駕駛等也出現在人們的生活當中[2]。

3 街區三維形態智能化設計的總體架構

本文通過查詢國內外針對人工智能領域的研究文獻，梳理了人工智能在城市領域規劃以及城市設計層面的研究現狀，并著重剖析了在現狀條件下我國人工智能在街區尺度城市設計當中的應用，本文在現有研究成果基礎之上，結合實際工作現狀以及大數據技術、5G互聯網技術和oracle數據庫等科研工具提出了街區三維形態智能化設計的框架（見圖1）。

圖1 街區三維形態智能化設計模塊總體架構圖

3.1 街區三維空間—基底計算模塊

在街區三維空間的基底計算模塊，通過獲取目標區塊及周邊區塊的地理信息數據，構建三維空間沙漏[3]。在地理信息平臺中，引入嵌入式數據采集模塊，將通過無人機采集到的以目標塊為中心的目標塊和向外擴展的目標塊上的地理空間信息，轉換為矢量數據。

3.2 方案規范風格—智能控制模塊

該模塊先從不同的規劃文件和各級規范標準中提取設計條件，記錄地理信息，并以屬性列表的形式將設計先決條件嵌入到目標塊中[4]。然后，通過加載數據庫組件，收集目標塊的專項規劃、控制模板和相關規范標準文本，提取塊的設計條件。最后，收集的區塊的設計條件是標準和協調的，將與三維空間沙漏相對應，并鏈接到目標塊的數據屬性表。

3.3 整體智能設計—逐級生成模塊

該模塊通過提取本章節中所提及的街區三維空間—基底計算模塊、方案規范風格—智能控制模塊生成的參數條件，從而進一步生成街區的三維立體模塊，同時結合機器學習，生成街區的三維建筑簡易模型[5]。

3.4 人機協調設計—逐級優化模塊

人機協調設計—逐級優化模塊主要用全息沙盤顯示生成的街區設計方案，并構建交互反饋的指令庫，選擇和識別指令，指令處理與結果反饋顯示。通過構建城市設計方案的全息沙盤和虛擬現實即時交互系統，可實現設計師對城市設計方案即時、準確地反饋調整。

4 完善人工智能在城市設計的應用策略

4.1 信息化系統的建設

隨著各行各業逐步使用大數據技術，為了進一步融合科研技術在自動化、智能化的應用、促進技術進步，在實現人工智能城市設計在街區尺度也可借助大數據平臺的技術優勢，從而進一步優化我國在人工智能城市設計在街區尺度的應用。隨著我國智能化工程建設項目的發展趨勢，以及信息時代的要求，為此本文結合大數據技術、5G技術和底層的oracle數據以及機器學習可視化學習工具，有必要構建人工智能城市設計在街區尺度信息化系統（見圖2）。

圖2 街區尺度系統架構示意圖

4.2 人員要素提升策略

人才是第一資源。用事業凝聚人才，用環境造就人才，用機制激勵人才。科學技術的進步離不開科研人員的努力，因此，為進一步促進我國科學技術的進步，相關單位部門及機構組織等應拿出一定的資金加大科研投入，同時提供相應的專項研究資金，并給予稅收等優惠扶持政策，大力扶持技術研發機構和各類實驗室的科研發展。

5 研究結論

本文首先概述了我國人工智能的研究現狀以及人工智能的概念，然后結合國內外研究現狀，以現有的研究成果為基礎，提出了街區三維形態智能化設計的總體框架，闡述了街區三維形態的框架，并針對性地提出完善人工智能在城市設計中的應用策略，研究成果對促進我國人工智能城市設計在街區尺度的逐級交互式設計發展起到積極作用。