参数化非线性建筑设计中的多代理系统生成途径_黄蔚欣.pdf

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1、参数化非线性建筑设计中的多代理系统生成途径*Multi-agentSystemUsedinParametricNon-linearArchitecturalDesign撰文黄蔚欣徐卫国清华大学建筑学院摘要多代理系统是参数化非线性建筑设计中的重要生形途径。在理论阐述的基础之上，通过清华大学建筑学三年级“非线性Studio”的学生作品介绍，展示了多代理系统相关方法在非线性参数化建筑设计中的应用。关键词参数化非线性建筑设计多代理系统自下而上复杂系统元胞自动机1多代理系统生成途径多代理系统也被称作“自组织系统”，是由多个相互作用的参数化非线性建筑设计经过近年来的发展

2、，已经积累了较智能个体（IntelligentAgent）组成的系统，其中的智能个体具丰富的生成途径。这其中，既有以局部与整体自相似为特征的分有一定的自治性，能够根据自己周边的情况决定其行为，而整个形、L系统等，又有从其他学科借鉴而来的找形方法，如准晶体[4]系统中没有事先指定的主导个体。这样的系统可以随时间逐步结构、电场线、最小曲面等，而采用多代理系统（Multi-agent迭代，呈现动态和自组织的特性，成为一种预测和系统优化的途system）模拟复杂系统运动，从而生成设计雏形的方法，也是其径。多代理系统的原理与复杂系统理论紧密相连，因此在参数化中非常重要

3、的一类。非线性建筑设计中得到了广泛应用。参数化非线性建筑设计思潮开始于20世纪最后几年。其哲学事实上，我们可以将建筑的环境、建筑本身以及其内部人的基础来源于吉尔·德勒兹对米歇尔·福柯图解概念的重新解释。活动看作是一个复杂系统。在这里，建筑内的不同空间、不同的福柯认为，图解是“一种函数关系，从一些必须分离于具体用途个体以及各种环境要素等是其组成部分，这些因素之间存在很强的障碍和冲突中抽象出来的关系”。而德勒兹则进一步认为图解的相互耦合作用。因此我们可以通过计算机内的多代理系统的模是一部抽象机器，一方面由一些可述的功能及事物所定义，另一拟，由系统中的个体通过自组

4、织的方式自下而上地“涌现”出设方面产生出不同的可见形式。它是一种与整个社会领域有共同空计的雏形。这里的多代理系统即为德勒兹所描述的抽象机器，而[3]间的制图术。另一方面，现代科学也在探索物质世界规律方面其构筑和生形过程则是设计的核心环节。提出了新的理论——复杂系统。复杂系统相对于以经典牛顿力学2“自下而上”是多代理系统的基本属性描述的简单系统而言，由大量具有一定智慧性的个体组成，个体“自上而下”和“自下而上”是信息加工和知识组织的两之间存在强烈的耦合作用，它们能够根据环境信息调整自己的行[5]种策略。在建筑设计和城市规划中，如果简单理解，“自上而为。鸟群、蚁

5、群、人类社会、经济系统、互联网等都具有复杂系下”的设计策略是指先有总体构思，然后逐步深入细化的设计流统的特点。面对复杂系统，人们提出了“涌现”的方法，通过计程；而“自下而上”则是由局部的设计或个体的需求出发，经整算机模拟复杂系统中的个体行为和它们的相互作用，让整个系统理综合，生成出整体。的复杂行为自下而上“涌现”出来。当福柯与德勒兹的哲学思想多代理系统通过设定系统初态和个体之间的相互作用规则，与复杂系统科学、计算机技术相结合以后，在建筑设计领域产生并在计算机中进行迭代模拟，从而涌现出系统的演化过程并获得了变革，成为当代参数化非线性建筑设计的核心思想——通过构

6、设计雏形，应该说“自下而上”是其最基本的属性。筑反映建筑内外各种影响因素关系的参数化模型，在计算机内部“自下而上”的设计途径在建筑设计和城市规划领域占有[3]生成建筑设计的雏形。重要位置。例如，历史上很多村落和小镇，虽然没有规划师的规42图2多代理系统生成的不同时段功能分布图1不同功能粒子间相互作用力定义及外部影响力定义图3Voronoi空间划分得到最终形体划，但是在数百年的演化过程中，由居民依据各自的需求，相互筑的连接体，也即城市起居室。影响和磨合自发形成，其结果往往在形态和功能上达到了很高的为了获取场地的基本状况，在不同时段对场地的不同入口进品质，为建筑

7、师称道。而现代城市规划也重视“公众参与”，让行了人流量的统计，并且发放问卷得到了人群对建筑功能需求的生活在城市中的居民的个体需求能够对规划产生影响。在建筑设数据。基于这些数据，使用自下而上的策略分别进行了流线和功计层面，对人体工程学、人及人群行为的研究也成为建筑设计的能排布的生成。基础之一。在流线生成过程中使用了流体力学的模拟软件，根据实地调在参数化非线性建筑设计之前，“自下而上”的设计流程是查所得的人流量数据设定各个入口流量的大小和方向，模拟建筑由建筑师主导进行的，但是人脑的特点并不适合处理大量个体之体量范围内人流的分布。在这里，流体的运动遵从流体粒子相互

8、间复杂的关联与演化，因此设计中往往是在确定某种或某几