建築中的人工智能：扎哈·哈迪德建築事務所對其先驅性使用及與NVIDIA的合作
我們與扎哈·哈迪德建築事務所（ZHA）探討了人工智能在建築領域的應用、計算設計的進步，以及與NVIDIA在設計、數據和未來的人工智能及創意方面的合作。
關於生成性人工智能在建築及創意領域的辯論，似乎將永無止境。創作者們分為兩派；有人認為人工智能只是一種工具，而另一些人則視其為一種存在性威脅，將破壞人類創意的無形魔力。儘管建築自認為是藝術之母，但其內部卻是一個錯綜複雜的學科和數據的泥潭。人工智能工具是否能在不犧牲建築設計的視覺表現的情況下，為現代建築的複雜性提供一條出路？
扎哈·哈迪德於1980年創立的ZHA，一直以來都是計算機輔助設計的先驅。Wallpaper*雜誌與該事務所的副主任Shajay Bhooshan、首席設計師Vishu Bhooshan和在公司工作超過20年的ZHA主任Nils Fischer進行了對話，探討機器學習、人工智能和計算機輔助設計（CAD）在這些年來的演變和交集。
人工智能在建築中的未來會是什麼樣子？
「我們已經進行了多年的機器學習以優化樓面佈局，」Fischer表示，「這就是許多人所認為的人工智能。」該事務所迅速探索早期生成性軟件的潛力，特別是OpenAI於2021年1月首次推出的文本到圖像模型DALL·E。「我們和其他人一樣興奮，」Fischer說，「我們並不害怕打破常規。」
作為Instagram上最受歡迎的建築事務所，ZHA擁有大量的視覺檔案，包括公共和私人資料。該事務所進行的第一個人工智能實驗之一是將這些數據集上傳至Stable Diffusion，另一個生成性人工智能模型。「我們的團隊一直在策劃數據集並訓練模型，」Fischer解釋道，「但它們就像五歲的小孩——有著奇妙的夢想，但卻不一定符合實際需求。」
人工智能已被證明是一種有效的「快速簡便」方式來創建渲染和可視化，而不會對設計過程產生影響。正如Fischer所說，「Midjourney不會解決建築和方案的問題。」他補充道，「通用人工智能在理解元素之間的界面方面特別差，它們對建設的理解是虛假的。」
儘管所有大型語言模型（LLMs）的反應方式都存在這一問題，ZHA卻致力於開發能夠利用人工智能優勢的工具，而不是掩蓋其弱點的幻象。「我認為建築領域的下一個大趨勢是使用語言模型，」Fischer表示，「就像編碼一樣。」ZHA所選擇的CAD程序是Autodesk Maya，這是一個源自電影和動畫的建模套件。「從理論上講，你可以使用Maya數據來訓練人工智能，就像一個代碼庫，」Fischer說，「如果你創建了一種可編碼的建築設計語言，無論你設計什麼——你都有一種語言。」
阻礙這種資料庫實用化的原因在於建築的複雜性。「對細節的投資超過了收益，」Fischer解釋，「在汽車和航空航天領域，設計和製造在一個屋簷下——知識產權都集中在一個地方。建築的責任則有所不同。」
ZHA的人工智能使用進展如何？
根據Shajay Bhooshan的說法，兩維圖像和三維模型之間的鴻溝仍然很大。「圖像是一種統一的格式——有數十億個，它們與計算機硬件的運作方式相符。3D則不同，」他說，「那種前提條件並不存在。」最終，ZHA正在尋求創建一種「原型統一文件格式，將是三維的圖像等價物」，這可以用來訓練生成性人工智能。
ZHA使用NVIDIA的Omniverse平台，這是一個建模工具包，加速了3D模型與設計、渲染和展示工具的整合，作為其ZSPACE工具包的一部分。對於製造業而言，創建產品或工廠的「數字雙胞胎」的概念已經是標準實踐。建築則稍顯神秘和專業。Vishu Bhooshan解釋了NVIDIA的合作關係，強調「這是關於讓各方利益相關者在同一文件格式中協作。」Shajay補充道，「建築公司能以可接入的方式提供這些信息是非常罕見的。」
所有這些工作都需要前所未有的數據運算能力。ZHA使用搭載最新GPU（圖形處理單元）的NVIDIA工作站，並使用現成的軟件如Unreal Engine以及專業CAD程序來創建實時可視化和更複雜的數據密集模型。NVIDIA最近超越了蘋果，成為全球最有價值的公司，主要專注於製造和汽車等行業，而不是相對較小的建築領域。然而，通過與ZHA的合作，Omniverse的能力得到了擴展。
這些工具的第一次實際應用是在ZHA位於廣州的南沙體育複合體，這是一座目前正在建設中的60,000座容量的體育場。該項目使用Omniverse平台來統一之前不相容的軟件套件，用以創建複合體的幾何形狀、形式和可視化。之前，所有這些數據必須手動編譯和交叉檢查，在Maya和McNeel Rhino3D等3D套件之間進行交互。NVIDIA的工具使用OpenUSD，這是皮克斯的通用場景描述框架的開源版本，最初是為動畫而開發的，來統一這些數據集。
這些龐大而「乾淨」的3D模型的創建對人工智能有著巨大影響，遠超過生成性人工智能的2D應用。相反，所創建的3D數據將使下一代大型語言模型能夠提出3D建築形式，這些形式受到每個場地的數據集和參數的影響。「如果你給人工智能一個虛擬世界，它可以學習該世界中的潛在關係，」Shajay Bhooshan解釋道，當前的人工智能模型是「神經網絡的抽象。它顯然不是人腦，但它有用，因為它讓我們深入了解如何做出決策。」
在塑造建築方面，這使ZHA能夠將「點生成元素」應用於其設計，例如更好的交通、更多的日光、低能耗等。「建築並不真正投資於研究，」他補充道，「這是一種上升的潮流，將提升每個人的船。這些工具的價值尚未被確定。」
ZHA已經開始進入虛擬世界，利用Fortnite設置一系列模塊化建築元素，這些元素可以添加到遊戲世界中，以測試一種生成性城市化的形式。除了Fortnite的合作，最近ZHA的項目還包括與藝術家Refik Anadol的合作，以及持續專注於小型實驗項目如展館的工作。這些小型結構被描述為「雕塑師的模型」和技術示範，自該事務所成立初期以來一直是其作品的重要部分。
Fischer將人工智能形容為「工具集的變革」，並補充道「它將成為職業的一部分。你會看到一些解決非常具體問題的利基工具。」這些工具可能包括將3D模型用於創建生命周期碳評估的可持續性用途。例如，ZHA在參數化設計方面是一個先驅，創建了根據設計變化自動調整的模型。使用人工智能處理數據集可以對風力研究、能耗等問題提供幾乎即時的反饋，並探索場地的各種視覺機會。
「我們在人工智能上的投資是為了提高我們自身的迭代速度。我們不做太多建築，但我們參加了很多競賽，」Shajay繼續說，「人工智能是協助者，幫助完成工作，並使參數化設計對人們更具可及性。」實時渲染視圖的能力也徹底改變了客戶的演示。「它幫助他們參與到自己的建築中，」他補充道，「人工智能徹底改變了渲染的藝術。」
建築師們形容這種同時建模和獲得反饋的能力就像在「數字黏土」中工作。注意到許多開發商已經使用某種形式的人工智能來根據場地的限制、光照、規劃、大量和潛在占用來塑造結構，ZHA主張對這項技術進行更深層次的考量和應用。正如Fischer所說，「我們的大多數城市是在沒有建築的情況下建立的——看看杭州和深圳之間的海岸，那里居住著4000萬人。在20年內，我們需要為6億人建設城市，以匹配人口預測。」Shajay Bhooshan表示，「人工智能在我們行業中的一個關鍵角色是民主化設計，這將是一件好事。」
南沙體育場的建設，2024年11月
這種使用流動的、雕塑般的形式來建造複雜建築的想法，可能會由一組參數生成，令人不安。然而，ZHA迅速指出，他們提供的是高端產品，通過公共建築如體育場、畫廊和交通樞紐進行創新。「我們是一家頂尖的事務所，因為我們從不重複任何事情，」Fischer說，「我們的人工智能工具包將幫助我們做到這一點。建築不是火箭科學，但幾乎每棟建築都是一個原型，」他補充道，「人工智能可以克服建築市場固有的低效率。」
ZHA的團隊並不擔心人工智能工具加速降低標準的競賽。Shajay Bhooshan引用了ZHA負責人Patrik Schumacher的話。「他說『美學是性能的承諾』。我們知道如何將這變為現實。」提升頂層的標準，自然會提高其他人的水準。「當柯布西耶來到印度時，他在昌迪加爾等地設計了開創性的建築，但這也改善了最低的共同標準，」他解釋道。
ZHA相信，南沙體育場可以被視為建築中人工智能的「零項目」，是邁向計算設計新時代的第一步，將對全球的建築和城市規劃產生深遠的影響。
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