智慧機器建築的動態表層研究

Abstract

　　將機器物件導入空間中使建築物具備氣候適應性、使用多元性與構造可適性，是近年智慧建築的研究方向之一。本研究以機器建築為情境構想，設想一個空間智能體，由數百個小型可移動的機器單元群集而成，這些機器單元結合了感應器、致動器與智慧化科技，能藉由分散、聚集或變形來產生各種建築表層配置，進而創造出具有彈性及適應性的智慧空間。 　　當建築空間中散佈著各種自動化裝置，「如何整合眾多自主運作的智能單體，成為一個協同運作的智能空間體」是機器建築主要的研究議題。本論文的研究目的，在於探討智慧機器建築的系統架構，探討層面包含：構造型態、機電整合與資訊整合。本研究透過文獻回顧、案例分析、議題研究與原型實作，來建立並測試機器建築的概念架構。本研究對以下四個領域進行文獻回顧，作為系統架構的理論基礎，包含：智慧建築系統、動態表層構造、群體智能系統與建築資訊模型理論。 　　智慧機器建築的系統架構分為「實體裝置」與「資訊內容」二個面向，每個面向再依照空間尺度分為「空間場域」、「中介系統」與「單體物件」等三個層級。 在「實體裝置」方面，機器建築的實踐，必須關注以下四種技術項目： (1)實體構造、(2)動力與能源轉換、(3)空間定位與遠端遙控與(4)行動控制與管理，本研究建構三個逐代演進的實體原型，以驗證實體構造及機電設備的整合架構並討論其應用潛力及限制。在「資訊平台」方面，機器建築的運作，必須考慮以下三種平台的同步性：(1)實體場域平台、(2)虛擬模型平台與(3)雲端資料平台，一個單體智能物件在這三個平台中，分別以實體模組、模型元件及雲端位址等形式呈現，當這三個平台的運作能同步共構，就能使空間場域及智能物件的資訊內容，能在跨平台與跨階段間發揮?能綜效。 　　本研究的結論與貢獻如下：(1)本文所提出的機器建築的系統架構，可作為未來智慧建築空間的參照範式，尤其在構造型態、機電整合、資訊平台與新型應用等方面。(2)本研究為智慧機器表層所建構的混合式控制架構，以及個體單元的行為控制系統，這其中對於智能物件的自主行為之系統觀點與執行方法，如：行為決策機制、行為模塊的權限定義與?能分層、表層模組的平行運算與動態屬性，可作為未來分散式模組化建築表層與智能建築構材等相關研究的借鏡。(3)本研究認為智慧化環境的未來發展，應將智慧建築視為一個實體裝置與資訊內容之共構平台，如此能使?多分散自主的智能物件在群體協同運作下，成為統合一體的空間智能體，並提昇建築生命週期中的資訊交換性。(4)本研究在機器建築的實體原型建構階段中所獲得之空間設計、建築構造與機電系統的經驗可作為後續研究之參考。

Date of Award	2015 Sept 4
Original language	Chinese
Supervisor	Taysheng Jeng (Supervisor)