机器人和人工智能助力设计与建造“空中花园”
建筑和施工领域的技术与材料发展一直较为缓慢且低调。因此，在ETH Zurich这样知名的技术大学里出现一个将人工智能和机器人技术应用于这两个领域新方法的项目，并不令人意外。他们正在试验的自动化设计与建造方式表明，十年后住宅和办公楼可能会以这种方式建成。
该项目是一个巨大的雕塑式花盆，即“空中花园”，灵感来自古巴比伦城的传奇建筑。
这一项目于2019年推出，名为Semiramis（塞米拉米斯，花园以巴比伦王后的名字命名），是人与人工智能设计师合作的成果。总体构想当然来自其创建者——建筑学教授法比奥·格拉马西奥和马蒂亚斯·科勒的创意思维。但设计是通过一组计算机模型和机器学习算法确定尺寸、浇灌需求和建造风格等关键要求后实现的。
例如，在设计过程中，团队可以调整构成22米结构的一个大“胶囊”的位置，或改变构成其表面的面板排列。他们开发的软件随后会立即调整整个结构和其他面板的几何形状以适应这些变化，确保结构仍能安全地承受自身重量。
该结构由五个复杂几何形状的木块组成，这些木块彼此略微错开，并由八根细钢柱支撑。雕塑采用该项目开发的创新数字方法进行设计和建造。
“在类似项目的常规设计过程中，建筑师试图在设计中考虑建筑物或构筑物的各种要求，然后不断调整设计，直到所有要求都得到最佳满足。但Semiramis并非如此：与瑞士数据科学中心合作开发的专用机器学习算法为研究人员提供了复杂的设计方案。这些方案在胶囊的形状及其相对空间位置上有所不同。他们还强调了每种设计如何影响各个目标变量，例如荚果的灌溉，”研究人员表示。
当然，建筑领域已有许多自动化流程，但这一项目在看似赋予其的最终控制层面上拓展了边界。归根结底，目标是使其成为真正的合作，而不仅仅是一种建筑上的“拼写检查”，用来确保结构不会倒塌。
“计算机模型使我们能够彻底改变传统设计流程，并探索该项目的全部设计空间。这带来了新的、常常令人惊讶的几何形态”
在位于亨格贝格校区的沉浸式设计实验室——增强现实实验室中，科学家们能够以三维方式研究项目，并实时协同调整。与ETH计算机器人实验室联合开发的软件简化了木质模块结构的调整：例如，如果科学家移动其中一个模块几何形状中的一个点（每个模块由约70块木板组成），软件会自动调整整个几何形状。
同时，软件会考虑相关的生产参数，例如单块面板的最大可承受重量，这意味着它始终能生成最高效、承载力最强的构型。Semiramis的五个木质箱体中，每个都由51至88块木板组成。
获得最终设计后，建造工作由另一支负责自动化的团队完成：四台协同工作、由同一智能系统控制的机械臂固定住多个沉重部件（每个胶囊中有数十个），同时人工涂抹用于将它们粘合在一起的树脂。算法会规划机器人的运动路径，确保任务执行过程中不发生碰撞。
与传统木结构建造相比，机器人化生产有几个优势：首先，机器人使人类免于繁重劳动和精确定位工作；其次，装配过程不需要昂贵且耗费资源的辅助结构。
机器人装配目前正在全速进行。胶囊的各个部分定期由卡车运送到楚格科技园，建筑雕塑将在那里安装并于2022年春季最终定植。夏季时，人们便可以从地面或附近建筑上看到这座木结构，还能一瞥其中生长的植物。
与此同时，对科勒而言，该项目已证明了自身价值：“Semiramis是建筑研究的一个标杆项目，它汇聚了ETH内外的人员，并推动了当下的关键研究课题，例如交互式建筑设计和数字化生产。”
