数字智能与生物智能的交汇

生成设计模仿大自然进化的方式进行设计,通过使用云计算等处理技术,可以循环成百上千次的设计选择,通过不

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生成设计模仿自然进化的方式。通过使用云计算等处理技术,我们可以循环浏览数百或数千种设计选择,并迭代调整配置参数以近似我们想要的结果。形式发现的过程。基于算法和参数化建模,可以输出图像、声音、动画、建筑模型等并应用于各个设计领域。

粘菌独特的生长模式在生长设计和虚拟建筑设计领域备受关注。

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Tim Zarki 是一位充满热情的多学科设计师,其工作涵盖从工业设计和产品可视化到UI/UX、生成设计和动态设计等学科。他基于多头绒泡菌传感和优化营养物质运输网络的原理,设计了一个名为PHYSARUM 的生长设计项目。

在他设计的模拟粘菌项目中:每个粒子都有一对传感器,可以找到其他粒子留下的轨迹,也留下自己的轨迹,就像粘菌传递发现食物的信息一样。可以相互交流,从而产生有趣且复杂的模式和行为。通过改变颗粒类型和扩散速率等变量,可以生成多种“电子粘液”。

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从日本北海道大学Toshiyuki Nakahisa教授团队利用粘菌网络寻找食物来模拟东京地区的地铁地图开始,越来越多的科学家和设计师被粘菌所吸引并利用集体资源用于粘菌。该网络的分布能力、向周围环境学习以及快速建立最有效的获取营养物质的路线的能力令人着迷。

EcoLogic Studio是伦敦的一家创新建筑设计事务所,一直在利用有机体来研究如何规划城市,优化与水元素(蓝色)和绿地元素(绿色)交织在一起的蓝绿网络,例如水道、绿化和公园等。提高对气候变化的抵御能力。

他的项目“GAN-Physarum:数字漂移”以粘菌为特色,在巴黎蓬皮杜的Rseaux-Mondes(网络世界)展览上展出。

该项目的核心是基于从粘菌生长模式中学到的算法来分析城市景观和基础设施的高分辨率数据,以生成可持续城市发展的模拟场景和新的、动态的、迭代的、全面的城市规划方法。 ecoLogicStudio 联合创始人Marco Poletto 认为,这为城市规划提供了更明智的替代方案。

该项目主要由四个过程组成:输入数据、生物-非生物分析、网络分析和场景建模。

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第一步从从卫星、地理信息系统(GIS) 和数字高程模型源读取大型数据集的算法开始(Pasquero 和Poletto 2017)。

然后,算法对城市形态、周边景观、资源网络进行识别和分析,生成绿化分布、水源分布、城市垃圾、太阳能分布等多个系统网络。

最后将算法生成的系统网络映射到城市地图上并建立模拟形式。可用于评估城市对各种项目的脆弱性并寻找设计解决方案。

例如,他们设定养分的数量来代表每个位置绿化的分布密度。粘菌首先生长并探索整个区域,然后确定最佳路线。食物源点(即绿色点)之间的网络变得更加紧密和高效。

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然后,人工智能算法被用来将粘菌的生长模式转化为规划策略。经过ecoLogicStudio生物计算团队的培训,人们可以读取粘菌的行为模式并学习以类似的方式行动,并将其应用到巴黎的街道上,通过粘菌重新诠释错综复杂的城市结构。在这个过程中,对城市的生物资源进行映射,重新解读和思考蓝绿路径系统的分布网络。

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ecoLogicStudio 还与联合国开发计划署合作开展一个名为DeepGreen 的专门研究项目。

GAN-Physarum系统已应用于危地马拉市的城市垃圾收集网络、摩加迪沙的水收集和分配网络、塞尔维亚弗拉涅市的可再生能源网络等区域规划中。

危地马拉城地势复杂且高度不稳定,周围环绕山脉,其中一些是活火山。

其原本生物多样性非常丰富的生态系统,由于不受控制的城市化和气候变化的影响而变得脆弱,而严重缺乏废物管理则加剧了这一问题,2,240个垃圾场中有99%没有环境保护系统。

该团队查阅了危地马拉城的三种遥感数据:土地调查、数字高程模型和GIS矢量数据,覆盖范围达16公里,包括整个市中心和周边几个街区。

市政、地方和非正规废物处理和回收站的位置都标有数据,并且还绘制了现有的道路网。

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然后计算两组路径系统。其中一组是本地路径系统,将所有废物源连接到最近的倾倒场。另一组是市政步道系统,将所有垃圾场与六个拟议的市政回收中心连接起来。我们还对危地马拉城当地的生物网络进行了算法分析。

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GAN-Physarum 将危地马拉城想象成一个悬浮在当地生物系统之上的网络结构。利用现有生物系统的邻近网络来突出显示缺乏连通性和需要重新绿化的区域。

通过GAN-Physarum对城市网络的重新诠释,将帮助当地利益相关者思考如何通过生物智能和人工智能创新高效地调整相应问题,例如城市绿化分布和城市垃圾处理系统。识别城市系统的脆弱性。

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除了利用粘菌的生长模式进行虚拟规划或建筑设计外,物理粘菌也用于建筑设计。

一个名为“Living Screens”的粘菌建筑项目是在加泰罗尼亚高级建筑研究所(IAAC)的高级建筑硕士课程中开发的。

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尽管粘菌缺乏大脑和神经系统,但它们表现出先进的空间智能。除了如前所述规划最有效的寻找食物的路线外,它们还可以对环境因素做出反应。因此,可以人为地使用盐和受控照明等化学驱虫剂来控制粘菌的运动和传播路径,使其应用于实体建筑的建造成为可能。

Living Screens项目致力于研究使用多头绒泡菌作为室内空间面板的可能性。该面板可以根据用户参数主动、连续地改变。它由一系列透明层组成,允许粘菌在面板内部生长,形成自然图案并充当过滤器。空间光的活墙。

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粘菌的生长受到面板内分布的营养源的控制。营养来源来自设置在面板结构中的食物分配机:透明层上有许多用于放置食物的小平台,食物分配机将食物排列在面板内部。在特定平台上,粘菌会寻找食物并在平台之间传播和生长。每层的粘菌都会形成不同形状的图案。这些层可以重叠或交错,并且整个面板将具有不同的密度。而且随着粘菌的不断生长和移动,整体面板的颜色、透明度、色素沉着、阴影投射等也会呈现出不同的效果。

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在觅食过程中,粘菌可以自然地优化复杂的网络路径,以更有效地获取营养。这为生成设计中的优化算法提供了参考,也为复杂的城市规划和建筑设计方法提供了创新和突破。同时也提醒我们在设计中亲近自然、融入自然的重要性。

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来源:as科学艺术研究中心

编辑:阿博

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