谷歌AI生成式设计工具Delve实地案例首秀

在这一实际案例中,可以看到谷歌Sidelwalk Labs的AI生成式设计工具Delve是如何从计算机科学的角度,去解决城市设计和发展中的多维优化问题,相对深入,非常有趣。

个人认为其机器学习汇总出的形体设计策略和城市设计行业内的部分优秀实践经验有着出奇高的重合度,这也和一些不必神话人工智能,仍将其看作统计学一部分的思考互为印证。

— iPattern

平衡生活质量 优化开发数量

——Delve温布利公园社区开发项目

A visual of the Quintain development site for Wembley Park near London

温布利公园社区85英亩总体规划的效果图

“我们想真正测试一下我们对温布利公园社区的想法。

Delve在尊重游戏规则的前提下,按照我们设定的目标,提供了可行的方案。”

——杰森-马格雷夫 Quintain开发执行董事

Quintain委托Delve提高项目开发密度,同时最大限度地减少采光和成本影响,解决了伦敦温布利公园东北地块上一个12英亩的综合开发项目的复杂要求。

通过使用Delve,Quintain生成、评估和优化了40,000个变体,增加了住房单元的数量(即 “单元数量”),同时相比现有的基准设计保证了环境质量。在为期8周的工作结束时,Delve产生了24个高性能的变体,在单元数量可用建筑面积日照通道地面日照时间日照对邻居的影响方面都超出了所有既定目标。

Delve设计与基准设计的比较表

A table comparing Delve designs to a baseline design

这项工作证实,Delve可以生成多种设计方案增加密度满足监管限制,并改善场地及周边居民在一个具有挑战性的开发项目上的体验。此外,Sidewalk Labs团队还对Delve进行了定制,以应对项目的具体需求和Quintain的设计原则

Quintain项目的Delve设计视觉图

A visual showing Delve designs for the Quintain project

Delve产生了24个高性能的变体,在单元数量可用建筑面积日照通道地面日照时间日照对邻居的影响方面都超过了所有目标。

用Delve服务地产开发商Quintain

Quintain是英国和爱尔兰的一家屡获殊荣的房地产开发商,专注于创造人们喜欢居住的社区。2004年,Quintain获得了开发温布利体育场周围85英亩土地的许可。尽管该体育场是一个历史悠久的文化场所,曾举办过奥运会和世界杯,但其周围的场地却没有得到充分利用。Quintain的总体规划提出了一个新的温布利公园:数以千计的新住宅和就业机会,以及对42英亩的公共空间的重大改进。温布利公园将成为英国最大的多户住宅、建房出租的场所,有超过6000个住宅由Quintain Living管理。

东北地块

在温布利公园内,12英亩的东北地块是最后开发的。Quintain对该地块有着雄心勃勃的目标,需要一个能够满足多种空间和性能要求的设计。之前2016年和2019年的设计要么没有提供足够的单位收益来实现项目的财务目标,要么减少了日光通道。虽然较高的建筑会增加更多的单位,但却导致了阴影和较高楼层的成本增加。

面对复杂的问题空间,Quintain求助于Sidewalk Labs的Delve软件来增强他们的决策过程。

3D visuals for the Delve work with Quintain

Delve的3D视觉效果显示了物理(形体)设计限制和Quintain的现有基准。

定义问题

Delve解决了城市设计和发展中的多维优化问题

  • 首先,通过使用机器学习和计算设计,Delve生成了成千上万的综合设计方案。

  • 其次,Delve评估了这些不同方案对关键指标和生活质量指标可能产生的多种影响。

  • 最后,Delve软件确定具有最佳性能的设计方案,并向用户提供每个方案的详细分析报告

Delve将复杂的项目要求转化为一个(数学和计算机科学上的)优化问题

定义问题包括确定项目中的考虑因素和复杂状况。

一个典型的问题集包括:

输入:将被改变或探索的物理(形体)设计和开发方案策略 约束条件:必须满足的要求,以便被接受 优先结果:标明获取成功的关键性能指标 基准:提供比较基础的基准设计

在与Quintain协商后,Sidewalk Labs团队将问题定义为:

输入:建筑体量、项目组合、街道网格配置和开放空间 限制条件:提供3.5英亩的开放空间,遵守最高高度限制 优先结果:住宅单元数量、建筑日光通道、地面阳光通道、邻近建筑的日光通道、建筑成本和价值 基准。Quintain2016年和2019年以前的设计方案

界定问题后,Sidewalk Labs团队和Quintain准备应用Delve。

为东北地块建立模型

在召开启动会议并收到关键文件后,Sidewalk Labs团队将Quintain的场地信息–现有公园和街道的几何形状,以及期望的项目楼层面积–转换成Delve的输入。在项目开始后的两周内,Delve软件产生了几百个场地设计方案,可在Delve网页互动界面上查看。

Sidewalk Labs团队和Quintain随后进一步定制了该模型,以更好地回应有关单元数量性能融资的关键问题。通过与Quintain的密切合作,Sidewalk Labs开发并将一些新功能整合到Delve中,包括公寓布局日光通道项目财务模型

Delve designs optimizing for apartment layout一个高性能设计方案中的公寓布局功能的例子

生成公寓布局

Quintain公司希望增加东北地块的住宅单位数量。虽然以前的方案设想了多达2400个单位,但Quintain认为该地块可以容纳更高的密度。然而,确保设计包含足够的单位,需要时间进行人工计算

为了准确估计新设计的单元数量,Sidewalk Labs团队在Delve中增加了一个公寓布局功能。使用关于所需单元组合最小楼面面积的基本输入,Delve自动将每层楼细分为单个单元。然后,Quintain可以了解一个设计是否提供了足够的单元,以及这些单元将如何分配

Delve designs optimizing for daylight一个高绩效设计方案中的日光通道功能的例子

评估日照通道

Quintain还希望在整个场地内确保居民有良好的日光通道–这是建筑室内体验的关键要素。较高的建筑密度通常会造成较多阴影面积,从而减少单个单元的日照时间。Quintain希望满足垂直天光分量(VSC)指标所定义的日光获取的最佳实践。

Sidewalk实验室团队在Delve中定制了模拟程序,以测量VSC。结合公寓的布局,Delve评估了每个单元的日照通道。Quintain可以看到性能高和低的区域,为建筑策略和外墙处理提供支持信息。

计算项目成本和价值

增加建筑高度也会增加建筑成本。为了更好地评估项目的财务状况,Sidewalk Labs团队将成本和价值模型整合为一个互动的电子表格。Quintain提供了项目和单位费率,并将其与Delve中物理(形体)设计的特定元素联系起来。然后,Delve根据建筑高度建筑面积以及景观和开放空间的数量来评估项目的可行性(成本、价值和净利润)。

An array of Delve design options for Quintain案例研究中产生的高绩效设计方案的比较

优化和分析结果

在参与活动的最后一周,Delve为东北地块产生了超过40,000个设计方案。结果被总结在一份报告中,并与Quintain团队分享,作为参与活动的最终成果。在所有的研究中,有24个变体在单元数量日照通道地面日照时间日照对邻居的影响方面的表现超过了Quintain以前的设计。

Delve通过确定场地的关键物理(形体)设计策略,得以超越基准性能。这些策略包括

  • 将场地的不规则部分开发成更有效的庭院区块

  • 安排更规则的矩形区块增加日照通道

  • 特定位置增加建筑高度以限制对邻近开发的影响

Quintain公司收到了东北地块的多种设计方案,满足了挑战性的目标和复杂的要求。Delve允许在可能的设计选择和性能的许多方面探索数以千计的选择,并在向Quintain表明该项目可以在提高生活质量的同时,实现更高的收益

资料来源:Sidewalk Labs

翻译整理:iPattern

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