亲身体验项目重新发现：生成式设计欧特克多伦多办事处

Project Discover是启动Autodesk围绕AEC衍生式设计工作的原始项目，从而创建了Project Refinery，这是Dynamo 的优化引擎。它涉及Autodesk在多伦多MaRS区的新办公室的创成式设计，这是在建筑布局中使用创成式设计的展示。虽然这个项目早于该领域最新的欧特克工具，但欧特克研究院开始了重新发现项目，以回过头来改造与Dynamo和Refinery合作的原始方法。本文将仔细研究 Project Rediscovery 图，该图现已公开供任何人在 Dynamo 中加载，以及人们如何使用类似的技术来实现自己的创成式设计工作流程。

创成式设计

创成式设计是一个框架，用于结合数字计算和人类创造力来实现原本不可能实现的结果。它涉及基于规则的几何系统、一系列可衡量的目标以及用于自动生成、评估和发展大量设计选项的系统。

这种方法为设计建筑物和城市提供了许多好处——包括管理复杂性、优化特定标准、整合来自过去项目和当前请求的大量输入、根据真实数据进行权衡、组织利益相关者之间关于设计特征和项目目标的讨论、提供项目假设的透明度，并为入住后的适应提供“实时模型”。该框架由三个主要组件组成：1.通过定制的几何系统生成可能的解决方案的广泛设计空间;2. 通过可衡量的目标评估每个解决方案;3. 通过进化计算进化几代设计。

创成式设计是一个灵活且可扩展的框架。它可以应用于广泛的设计问题和规模，从工业组件一直到建筑物和城市。

欧特克 MaRS 办公室：建筑的创成式设计

建筑往往比工程更具挑战性。事实上，与工程项目不同，建筑涉及空间体验的定性方面，这些方面不那么有形，更难衡量。2017年，The Living突破了衍生式设计的界限，并将该框架应用于多伦多MaRS探索区新欧特克办公室的设计。

几何系统包含多个级别的限制，包括空间的大小，便利设施和会议室的数量以及核心和机械室的固定位置。这些目标将人类经验的定性方面（如“工作方式偏好”和“邻接偏好”）与定量措施（如“日光”、“嗡嗡声”和“生产力”）相结合。这个过程使设计师能够超越一刀切的工作空间设计方法，提供一个多样化和丰富的功能空间。通过对空间的持续监控和基于调查的数据收集，衍生式设计可用于建议新的设计选项，并且可以改进评分算法。

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项目重新发现

最初的MaRS项目代号为“Project Discover”，这在某种程度上描述了探索的意义：这是关于发现衍生式设计是否可以在建筑规模的实践中应用。

鉴于这是研究 - 并且我们的工具当时没有能力直接用于解决此类问题 - The Living继续使用其他工具来解决问题，包括大量他们自己的定制代码。虽然这项研究显然非常有价值，但对于Autodesk客户来说，能够访问使用Autodesk工具显示类似工作流程的示例也很重要。

因此，重新发现项目开始了，本质上是在Dynamo和炼油厂内重建用于MaRS项目的工作流程。为此，有一些功能空白需要填补 - 这导致了空间分析包的创建 - 但总的来说，我们发现可以在Dynamo中创建一个类似于Project Discover中实现的图形。

该图的第一个版本在2019年非盟伦敦发布。当时它是功能性的，但我们还没有机会完整地记录一个高度复杂的工作流程。本文试图通过逐步检查图形的逻辑来纠正这种情况，并让人们更多地了解实现了什么以及为什么实现，这应该更容易将类似的方法应用于其他问题。

几何系统

定义几何系统的主要约束是楼层区域的轮廓以及窗口位置的定义。出于此图形的目的，此信息已在定义边界的一系列点中硬编码，但同样可以通过从 Revit 或外部文件加载此信息来实现。

下一步是定义一些将用于创成式设计过程的区域。在这种情况下，我们在顶部有一个矩形区域，在左侧和底部有一个 L 形区域。这些再次在图形中进行了硬编码。

一旦我们定义了这些“GD区域”，我们就用中心线将它们分开，以定义划分为邻域的轴。

出于优化目的，所有这些项都被视为常量：它们不会因运行而异。有可能使用数据缓存其结果。请记住节点，尽管相对于流程后期执行的分析，重新计算成本不是很高。

下一步是计算邻域的近似中心点，由沿区域棘的参数指定。这是过程中的第一个项目，将根据输入参数而变化（在本例中为 8 个参数“nbr1 – spine”到“nbr8 – spine”）。

然后，这些近似的中心在远离脊柱的垂直方向上略微移动。数量再次由输入参数控制（8个参数“nbr1 – perp spine”到“nbr8 – perp spine”）。

在这个阶段，我们不需要近似点或刺，所以我们将关闭它们。

我们现在将基于这些邻里中心创建一个简单的Voronoi空间分区。

这会将空间划分为社区。我们现在可以忽略中心，所以让我们从这里开始关闭它们。

我们可以使用边界几何来裁剪 Voronoi 分区以获得我们的邻域。

接下来，我们将用一条与其中一条边保持固定距离的线划分每个邻域。选择的特定边缘由我们最后一组输入参数控制（8 个参数“nbr1 – am 侧”到 “nbr8 – am 侧”）。在流程的这一部分，复杂性比您预期的要多一些，主要是因为我们希望忽略短边并确保线放置在正确的方向上。

在这个阶段，我们可以放置便利设施区域。首先，我们通过向内偏移来定义边界曲线。

这些指定了便利设施区域。

然后，我们将入口放置在便利设施区域。这些当前被指定为始终位于用于分割邻域的线一侧的中心位置。

接下来是在剩余空间中放置桌子。办公桌是双排放置的，有一些逻辑来避免列等。

现在，我们可以删除分割邻域的线，以获得最终布局。

评价体系

基于24个输入参数（定义指定区域中的八个邻域），我们的Dynamo图中的几何系统能够为我们的办公室生成数千（甚至数百万）种不同的布局，有效地定义解决方案空间。

评估系统（包括一系列指标）的工作是为每个设计提供一组分数，可用于搜索空间并归零“最佳”解决方案。对于任何具有竞争目标的足够复杂的系统，我们将不可避免地看到不同指标之间的权衡。任何创成式设计系统的很大一部分都是一个环境，它允许设计人员探索这些权衡并确定他们最感兴趣的解决方案。

对于任何复杂的解决方案空间，都有不同的搜索策略。炼油厂允许我们执行随机搜索、交叉（或笛卡尔）产品搜索（与优化研究相当）以及使用遗传算法进行更有针对性的搜索：我们称之为优化研究。

定义评估系统时要考虑的一个重要点是，优化只有在每个不同指标上都具有一定的连续性时才能有效。同样重要的是要确保输入参数的微小变化通常会导致输出参数的微小变化：否则该过程将陷入困境。

与最初的MaRS项目非常相似，Project Rediscover有六个不同的指标来评估每个设计。以下是原始项目发现论文中的指标：

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Kean Walmsley是Autodesk Research的平台架构师和布道者。他撰写有关使用 Forge、AutoCAD 和其他 Autodesk 技术进行开发的博客和推文，尤其是在物联网、创成式设计、VR 和 AR 方面。