何时会出现更加智能的BIM建筑设计工具？

BIM是因建筑设计而诞生的。然而在智能建筑设计方面，设计师往往要煞费苦心地注意每个细节，尚未能依靠软件的智慧，通过简单的输入就将创意与想法付诸现实。自从SketchUp、Revit等相当酷的、创新型的设计工具诞生以来，已经过去了十多年。对于让建筑概念化的过程更智能，更直观，更有趣，我们还有什么可做的？对此，毕业于伯克利大学的建筑学博士LachmiKhemlani颇有想法。今天，就让我们一起来了解一下她的观点。

前段时间，我在明尼苏达参加了中西部大学会议，其中有一门名为“高级InfraWorks-360模块和功能”，由欧特克的EricChappell主讲。虽然我已撰写过关于InfraWorks的两篇文章，并大致了解其功能和应用，但我尚未有机会了解细节，看它到底如何工作。作为一名建筑师，我熟知所有建筑领域的BIM应用程序，我认为参加InfraWorks课程能让我学到更多知识。

智慧基础设施设计

对于不熟悉InfraWorks的人来说，它本质上是基础设施的初步工具，但适用于大规模，数据丰富的地区和城市模型，能根据现有开源GIS和映射数据动态创建，准确草拟3D道路、桥梁、铁路等，非常直观。全球多家领先的基础设施设计公司包括MulticonsultAS和ParsonsBrinckerhoff都在使用InfraWorks，这不足为奇。

在课堂上，令我赞叹的是这一软件对于真实基础设施模型的“智能”展现。如果你在勾勒一条道路，InfraWorks能从该区域的三维模型中考虑地形因素，自动生成道路的路径、海拔、斜度等信息，用户也能修改这些信息。道路设计是自动配置的，其“准确性”和“可建性”会随时保持匹配。根据理想的道路宽度，软件能自动计算车道数量，标记车道。类似的“智能”还体现在交叉口设计上，软件能根据道路相交角度和指定区域自动创建车道。用户修改后，相应信息也会及时更新。

举个令我印象深刻的例子，也是促使我写这篇文章的原由——当你使用InfraWorks画一座桥时，它能根据桥梁支撑要求自动建模，保证其可建性。用工程术语来描述，桥的主要组件如甲板、上盖结构（梁）和子结构（桥墩和桥台）等都会自动生成，其大小、尺寸会基于桥的宽广度自动匹配。和道路一样，用户能根据需求修改每个组件，必要时整座桥会重新设计和重新匹配，以保证其结构的完整性。关于创建桥，另一个令人激动的特征是，当你描绘一条穿越水体或峡谷的道路时，一座桥将会自动生成！

注：以下图片来自于“欧特克InfraWorks360桥梁设计：概述”的视频截图。

图1：描绘一条道路时，能自动生成海拔、坡度等信息。用户能在单独窗口中编辑。

图2：通过简单的操作来增加十字路口的面积，额外的车道会自动生成。

图3：指定道路的一部分作为桥梁，甲板、桥墩等结构构件会自动生成（上图），用户可根据需求进行修正（下图）。

道路和桥梁的创建及相关附属组件的自动匹配看上去如魔术一般，这让我觉得InfraWorks的本质是“完善的工程学原理”。你看到的，不仅仅是“好看的图片”或“好看的模型”。当建立一个基础设施时，所有相关的必要支持元素都会基于工程分析自动生成，且用户能自主控制。InfraWorks不是一个细节性的工程工具，大多数用户会把设计结果放入类似于AutoCADCivil3D的软件中进行微调，但这并不违背InfraWorks的初衷——让用户用最少的输入进行设计。

一个能用于建筑设计的“InfraWorks”？

那么问题来了：为什么不开发一个类似的能用于建筑设计的软件？

有些人可能认为这很有必要。毕竟，BIM是因建筑设计而诞生的，它最近才被用于基础设施设计。而基础设施的BIM优于建筑设计，这似乎有些说不过去。

很可惜，我们仍然没有一个类似于InfraWorks，能用于建筑设计的工具。

在我之前对BIM应用的论述中，“智能”的缺乏是我时常提及的。例如，我曾在2012年6月总结过对于ArchiCAD16的观点：

总的来说，ArchiCAD16有一些重要的新功能，胜过其他BIM软件。但它并没有让BIM变得更智能。建筑业的专业人士仍然要煞费苦心地注意每个细节，而不是有了高层次的想法就能依靠软件的智慧付诸现实。相比于其他几乎完全自动化的低水平设计领域如EDA（电子设计自动化，或CAD计算机芯片产业），BIM仍然是相对“哑”的技术，用户被迫构建模型中的一切。当前的BIM软件，包括ArchiCAD，在这一方面没有进步。如果Graphisoft能将它强大的技术能力应用在提升BIM的“智能”方面，实现“纸巾素描”，这将是极好的。

当时我没有扩展这个想法，因为建筑师们似乎对这样的功能没有需求——他们满足于BIM软件的增量更新，这使他们能够创建越来越详细的建筑模型，获得更好的工程、建筑和协作能力。那时我也不觉得这样的技术是存在的。因为我们讨论的是使用“专家系统”（也被称为基于知识的系统）进行设计，这是在学术界大家熟知的概念，但在专业实践和商业工具开发领域并不常见。

直到我看到InfraWorks实现了这个能力——使用“规则”来自动设计对象的支持系统和元素——我意识到我错了。我不确定InfraWorks的开发团队如何定义他们开发的“自动推断法和自动设计”，但事实是这已在一个商业工具而非研究项目上实现了——这意味着，它也将可以应用在建筑设计上。

一个开放的领域

既然InfraWorks是欧特克的产品，是否说明欧特克比其他开发商更有机会开发智能建筑设计工具？我不这么认为，尤其是考虑到InfraWorks不是至始至终由欧特克开发，而是欧特克于2008年收购的LandXplorer的产品。因此，这是一个开放的领域，任何开发商，无论新老，都能迎接挑战。

当然，BIM应用程序的现有开发人员能更容易地完成这个任务，他们已有了专业知识积累，知道如何创建“规则”。因此，欧特克，Bentley,Graphisoft,Vectorworks,Allplan等公司无疑有了极大的优势。然而，他们首先必须认可当前他们开发的工具适用于详细的建筑设计而非概念设计。任何你需要创建墙壁、地板和天花板的工作都不是概念性的建筑设计工具。同时，基于规则的设计不是创成式设计，所以欧特克和Bentley不能把Dynamo和SiteOPS定义为智能建筑设计工具。

类似于SketchUp的软件可能成为候选人。虽然它是通用的3D模型工具，不特定用于建筑设计，但它已经有了正确的理念和智能概念设计的界面。SketchUp能在最大限度地减少用户输入的基础上进行建模，非常直观且易于使用，这一特征曾在2001年全国代表大会和世博会上当它初次发布时令所有人喝彩。这种能迅速开始创建模块的能力看似简单，但实际上需要依靠十分复杂的推理算法，不断地根据用户鼠标移动的方向来对齐，捕捉。

想象一下，SketchUp是否能将这一智能推断法用于建筑设计，去自动创建结构合理，可建成的建筑？现在SketchUp属于Trimble，未来的版本中它会开发这个能力吗？

当然，一些小型技术公司或创业公司也有可能开发这种软件，它们可能从全新的视角来考虑问题。自从建筑师们拥有一些相当酷的，创新型的设计工具以来（如SketchUp和Revit），已经过去了十多年，是时候补充新鲜血液了！

回到起点

关于当今建筑设计技术的话题，已移步到了细节上——多学科协作、合作、施工能力、评估、物流、场地监控等等。这些话题都是至关重要的，为了让专业人员能更轻松高效地完成工作，建筑业的技术发展正在如火如荼地进行着。

同时，我们也要重新回到起点，质问自己：为了让建筑概念化的过程更智能，更直观，更有趣，我们还有什么可做的？我们是否可以通过简单勾勒建筑就自动获得全面、详细、结构合理的BIM？这样的要求高吗？

基础设施设计都做到了，为什么建筑设计不行？从技术的角度，用于建筑设计的BIM似乎开始疲惫不堪。我们急需新能量去让它重新振奋起来！