嵌入式机器学习方法在街区形态生成设计中的应用探索

城市街区的形态与空间品质关系密切。在城市设计中借助智能工具实现街区形态的生成是辅助设计决策的一项典型应用。既有的生成式方法主要采用参数化建模、形流推理以及图像生成算法实现,缺少对街区尺度形态规律学习的过程因而难以处理复杂、精细的空间形态关系,生成令人满意的形态结果。因此,本研究在既有生成式方法基础上借鉴嵌入式系统理论,提出一种通过嵌入机器学习训练模块优化街区形态生成结果的综合性方法(简称“嵌入式机器学习方法”)。该方法包含高质量的训练数据、平衡的模型复杂度与性能、特征工程与模型优化能力、独立运行的学习模块以及支持开放接口与部署五个要素,实现在传统生成规则中增加弹性并且可控的人工神经网络,可根据设计需求对训练样本及模型进行自由组合,改善了既有算法的生成效果。该方法也增加了设计流程的灵活性,设计师可根据场地需要配置合适的训练样本,并通过预训练的方法将结果嵌入生成式系统中,从而实现快速、便捷的三维形态生成,辅助街区形态设计过程。文章阐述了一个探索性的实践案例,从模型目标、数据、训练过程等方面进行阐述,并结合生成结果对比探讨了该方法对传统生成方法的改进,结果表明采用嵌入式机器学习方法可以有效改善三维形态的特征细节,生成更契合场地特质的设计方案,为设计师带来有益启示。最后文章提出了嵌入式机器学习方法的未来开发潜力,为城市街区设计中的人工智能技术应用提出了新的思路和可能性。

城市智能模型(CIM)的概念及发展

2005年在上海世博会的规划设计过程中就曾研制并应用了上海世博园区智能模型(campus intelligent model),这一模型后被扩展应用到城市与城区范围,与城市的规划、建设、管理结合,衍生出城市智能模型(city intelligent model,CIM)的概念。CIM自提出以来,已逐步成为国内智慧城市研究的热点。本文以CIM概念的缘起及发展作为出发点,对CIM及其相关概念进行理论阐述;通过对CIM的批判性分析,系统地提出CIM的特征及其与其他技术之间的关联;在笔者团队历时14年开展的CIM研发与实践的基础上,梳理并凝练出四代CIM技术发展演变的过程,即从针对城市园区管理的中枢系统发展成为融合城市大脑、小脑及迷走神经系统的综合智能系统;进而结合我国当前发展的热点问题及宏观趋势,展望CIM发展的四个重点领域,探讨了未来技术的发展路径。

城市韧性空间设计

面对灾难冲击,城市需要完整的韧性空间系统才能在灾难中破坏最小,并在灾后快速恢复。文章通过对灾难冲击过程的分析,指出应对灾难冲击的城市韧性空间设计的五大要点:技术前提在于灾难时空特征及其机理的快速识别;细部关键在于生命安全的最后一米;基本原则在于回归人本、低耗有效;空间类型的理性划分与分类应对;时间空间的韧性统筹。提出"空间换时间,设施换生命"的核心设计逻辑,建构以"城市家园"为基本单元的城市空间设计思想。

21世纪的世博会 走向精神的生态智慧

21世纪的世博会是人类推动生态文明的全球性的思想驿站。文章从世博会的发展历程出发,阐述了生态是超越东西方文明的共同语境,认为世博会的生态观在21世纪后发生了变化,开始反思人与自然的关系,从自然中汲取智慧,向自然学习。2010年的上海世博会将城市作为生命体来看待,到了2015年米兰世博会强调回归最本源的生态,食品和能源,进一步将世博会推向一个新的高潮。

转型时期的城市智能规划技术实践

中国城市规划思想方法的变革仍在进行。我国经济发展步入"新常态"后,供给侧结构性改革成为适应和引领我国经济发展的重要举措。提高城市规划水平,优化城市产品供给是这一时期的重要工作。2016年以来,大数据、智能化、云计算、移动互联网等技术大量涌现,城市规划智能化有了新契机,本文是对城市规划理性转型问题的思考,并结合在实际规划工作中构建城市智能模型(CIM),借力人工智能辅助城市规划精准布局的案例,阐述关注城市规划"流"与"形"的交互迭代的未来新思想。

城市生命视角下的人工智能规划理论与模型

城市智能规划是建立在城市是一个智能生命体的基本认知基础上的。文章在阐述城市智能规划的目的是维护城市生命与智力的健康发展的基础上,通过引入人工智能算法模拟城市生命行为的一套技术方法和体系,对城市智能规划的技术体系及内核进行了系统论述,并结合近年的研发实践介绍了三个关键的智能模型,而后提出了城市规划方法将出现的四个方向性转变,为城市智能规划的研究提出新的设想和可能性。

国内外城市智能规划技术类型与特征研究

随着我国智慧城市建设的不断深入,各行各业的智能化有了实质性的推进,在城市规划领域逐步形成智能规划的技术方法。本文首先对城市智能规划的概念进行研究界定,认为城市智能规划是通过多种智能技术辅助城市规划理性分析和科学决策的过程。在此基础上,整理了过去30年以来形成的四类城市智能规划技术,分别是:计算机辅助设计技术、城市定量分析技术、城市动态模拟技术以及城市智能交互技术。之后对每一类城市智能规划技术的相关研究进行整理,并提出城市智能规划的五项技术特征,分别是:大数据、自动化、交互性、复合型和生长性。最后,作者介绍了城市智能模型平台(CIM)——可以作为未来城市智能规划的一种可能的技术载体,整合城市时空大数据及运行各类城市模型,从而支撑城市规划的智能决策。

青岛中德未来城--循律鼎新 致爱家园

对"未来城市"的憧憬和探索是人类发自内心的情感与渴望。8000多年的城市历史,见证了人类基于自身认知水平和发展需求对城市物质环境和社会环境的持续改造。本文在探讨未来城市形成机制的基础上,确定了科学循律、理性决策的未来发展必由之路。青岛中德未来城的规划设计,遵循城市生命规律,紧扣"三大和谐"——人与自然和谐、人与社会和谐、历史与未来和谐的主题,应用城市智能模型技术,对未来方案进行推演,指导空间创作实践,成为新时代对未来城市的一次全新探索。

北京城市副中心公共服务设施创新规划模式

为健全城市公共服务体系,整治"大城市病",加强基层治理,北京城市副中心总体城市设计中提出了公共服务设施的创新规划模式。本文总结该模式的三大思想来源和六大目标,提出了大数据、人工智能等技术手段的应用要求,构建初步的理论框架。