AI人工智慧輔助BIM衍生設計之研究

人工智慧（Artificial Intelligence, AI）是下一波翻轉智慧革命的重要關鍵，全球各地都在思考如何利用AI解決產業的問題，惟在建築/工程/營造產業(AEC Industry)的應用發展相對的緩慢，過去幾年來， BIM技術的成熟精進，逐步帶動AEC產業的升級，經典書籍BIM Handbook預期2030年將朝向AI BIM的發展推進，AI提供建築工作流程一個智慧化自動衍生的工具支援，以邏輯工具結合深度學習打破對直覺和經驗的依賴，如何建置AI輔助、資料驅動(AI-Assisted Data-Driven)的開放性共通平台，將是AEC產業的一大挑戰。本計畫的研究目標乃是將AI技術導入BIM平台，運用AI技術取代建築設計標準作業流程中複雜且重複性高的工作，聚焦在建築設計初期階段的設計作業流程，包括設計草案衍生、可行性評估、自動建模、最佳化決策等。本計畫提出AI BIM三層架構平台分為1)數據搜集與系統分析、2)AI衍生設計與深度學習、3)BIM自動化建模與最佳化評估，AI BIM軟體開發環境包括Revit/Dynamo、Project Refinery、Anaconda/Jupyter (Python程式語言)、Pix2Pix Tensorflow等。本計劃預期在二年內研發一個AI BIM環境平台，運用AI技術輔助BIM自動化衍生設計，相關技術包括人工神經網路、生成對抗網路、後設學習等模型，預期成果包括1) AI BIM的介面設計模組、2) BIM自動衍生的演算法、3) 衍生設計作業流程之服務模組，第一年應用範圍包括小規模建築平面衍生配置計畫、建築BIM模型自動轉成營造施工BIM模型、假設工程自動建模、建築立面自動建模等，第二年應用到大尺度之都市設計自動衍生案例，依據建築類型、物理環境、能源等大數據自動配置量體，達成最佳化之設計方案與可行性評估。本研究計畫的應用涵蓋從小規模的建築設計到大規模的都市設計，預期的貢獻包括：1)探討共通性衍生設計方法，如何在建築實務上與BIM技術流程整合、2)以AI BIM技術取代現有重複性的設計、繪圖與分析工作、3) 擬定AI BIM設計作業準則，協助政府推展下一世代數據驅動之BIM智慧設計產業規劃策略。