CAAD方法復(fù)習(xí)提綱490505878-CAAD資料文檔

1、CAAD方法復(fù)習(xí)提綱（2021）第一講緒論1、CAAD的特點(diǎn)：從2D到3D（發(fā)展的必然方向）、設(shè)計(jì)中的感性因素（建筑設(shè)計(jì)的特點(diǎn)）、精確性與創(chuàng)造性（不同設(shè)計(jì)階段的不同要求）、多因素多目標(biāo)的優(yōu)化（建筑設(shè)計(jì)的本質(zhì)）2、CAAD未來的發(fā)展方向：（1）硬件：摩爾定律：當(dāng)價(jià)格不變時(shí)，集成電路上可容納的晶體管數(shù)目，約每隔18個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。換言之，每一美元所能買到的電腦性能，將每隔18個月翻一番以上。這一定律揭示了信息技術(shù)進(jìn)步的速度。（2）軟件：更加智能和人性化（3）互聯(lián)網(wǎng)：快速的信息傳遞、集群與涌現(xiàn)（4）云計(jì)算：基于網(wǎng)絡(luò)的軟硬件服務(wù)3、摩爾定律：當(dāng)價(jià)格不變時(shí)，集成電路上可容納的晶體管數(shù)

2、目，約每隔18個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。換言之，每一美元所能買到的電腦性能，將每隔18個月翻一番以上。這一定律揭示了信息技術(shù)進(jìn)步的速度。第二講參數(shù)化設(shè)計(jì)方法1、參數(shù)化設(shè)計(jì)方法的不同定義：（CAD軟件中的參數(shù)化設(shè)計(jì)，參數(shù)化設(shè)計(jì)一一尺寸驅(qū)動（Dimension-Driven）,使CAD系統(tǒng)具有交互式繪圖功能，自動繪圖的功能。可以大大提高設(shè)計(jì)速度，并減少信息的存儲量。）（1）通過特定的計(jì)算機(jī)編程設(shè)計(jì)工具去應(yīng)對設(shè)計(jì)過程中的一系列設(shè)計(jì)變量，這樣的設(shè)計(jì)能夠?qū)π螒B(tài)，功能，以及環(huán)境變量保持敏感。（2）建筑的外部影響及內(nèi)部要求可以看作一個復(fù)雜系統(tǒng)，眾多外部及內(nèi)在因素的綜合作用決定設(shè)計(jì)結(jié)果。我們可以把各

3、種影響因素看成參變量（Parameter），并在對場地及建筑性能（Performance、研究的基礎(chǔ)上，找到聯(lián)結(jié)各個參變量的規(guī)則，進(jìn)而建立參數(shù)模型（Parametricmodel），運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)生成建筑體量、空間、或結(jié)構(gòu)，且可以通過改變參變量的數(shù)值，獲得多解性及動態(tài)性的設(shè)2、參數(shù)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)需求信息的數(shù)字化。對周邊環(huán)境特征和人的活動行為數(shù)據(jù)的收集整理和數(shù)字化，作為計(jì)算機(jī)內(nèi)形態(tài)生成的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)參數(shù)關(guān)系的確立。找到影響設(shè)計(jì)的某些主要因素表現(xiàn)出來的行為或現(xiàn)象，并用某些關(guān)系或規(guī)則來模擬這些行為或現(xiàn)象的特征，這樣就有了基本的設(shè)計(jì)參數(shù)關(guān)系。計(jì)算機(jī)中參數(shù)化模型的建立。用計(jì)算機(jī)語言描述參數(shù)關(guān)系，形成

4、參數(shù)化模型。當(dāng)對參數(shù)化模型輸入一定的參數(shù)信息時(shí)，就得到了設(shè)計(jì)雛形。設(shè)計(jì)雛形的進(jìn)化。從某些主要因素得到的設(shè)計(jì)雛形一般只解決了復(fù)雜系統(tǒng)的主要矛盾，設(shè)計(jì)雛形還需要在其他因素的作用下進(jìn)化，從而發(fā)生形態(tài)優(yōu)化變形，并發(fā)展成為令人滿意的設(shè)計(jì)結(jié)果。最終設(shè)計(jì)形體的參數(shù)化結(jié)構(gòu)系統(tǒng)及構(gòu)造邏輯。通過深化上述生形步驟的內(nèi)在邏輯，或者結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析和構(gòu)造研究，或者向自然生物結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)等途徑，完成不規(guī)則非線性體的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)及構(gòu)造邏輯設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)成果的測試與反饋。參數(shù)化設(shè)計(jì)過程的終極目標(biāo)是要獲得最高程度滿足使用要求的設(shè)計(jì)結(jié)果。通過模擬軟件等對設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行測試，并反饋到以上各個環(huán)節(jié)，以使設(shè)計(jì)結(jié)果更趨完善。3、參數(shù)化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)參數(shù)化設(shè)計(jì)

5、過程的起點(diǎn)在于對人及環(huán)境的尊重；設(shè)計(jì)策略在于通過判斷和取舍對過程的控制決定設(shè)計(jì)結(jié)果；設(shè)計(jì)過程遵循前后連續(xù)的因果邏輯關(guān)系以獲得與設(shè)計(jì)起點(diǎn)相對應(yīng)的設(shè)計(jì)結(jié)果；結(jié)構(gòu)邏輯及構(gòu)造邏輯的研究保證了設(shè)計(jì)結(jié)果的可實(shí)施性第1頁,共11頁第 頁，共11頁第 頁，共11頁4、數(shù)學(xué)圖解參數(shù)化建筑設(shè)計(jì)的關(guān)鍵就是在解讀設(shè)計(jì)條件的基礎(chǔ)上，構(gòu)造出反映各種力之間關(guān)系的參數(shù)模型，并在此基礎(chǔ)上依據(jù)建筑內(nèi)外條件生成非線性體。這里的參數(shù)模型不僅有分析設(shè)計(jì)條件和闡釋設(shè)計(jì)概念的作用，而且利用了數(shù)字技術(shù)，能夠依據(jù)條件生成建筑形體，因此可以被看作是在傳統(tǒng)建筑學(xué)圖解的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的數(shù)字圖解。構(gòu)建數(shù)字圖解并生成非線性體的過程被稱為“找形”(For

6、mfinding)。建筑師需要分析場所、功能、建造等的客觀規(guī)律，尋找適當(dāng)?shù)臄?shù)理方法，在計(jì)算機(jī)內(nèi)建構(gòu)描述各因素相互關(guān)系的數(shù)字圖解，并根據(jù)不同的設(shè)計(jì)條件生成形體。在“找形”過程中，更為強(qiáng)調(diào)數(shù)字圖解與建筑設(shè)計(jì)需求在科學(xué)上和哲學(xué)上的你們，以及整個設(shè)計(jì)過程的邏輯性。第三講計(jì)算機(jī)圖形學(xué)Ps計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的定義：使用數(shù)學(xué)算法，將二維或三維幾何圖形轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)顯示器的柵格形式的科學(xué)。【圖像：以位圖(陣列)形式存在的灰度/顏色信息。圖形：是由幾何模型和景物的物理屬性組成。】【主要研究內(nèi)容：如何在計(jì)算機(jī)中表示圖形、以及利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖形的計(jì)算、處理和顯示的相關(guān)原理與算法?！俊狙芯糠秶?(1)圖形硬件、圖形標(biāo)準(zhǔn);(

7、2)圖形交互技術(shù)、光柵圖形生成算法;(3)曲線曲面造型、實(shí)體造型;真實(shí)感圖形計(jì)算與顯示算法、非真實(shí)感繪制;(5)科學(xué)計(jì)算可視化、自然景物仿真;(6)計(jì)算機(jī)動畫;(7)虛擬現(xiàn)實(shí)】1.1坐標(biāo)系空間直角坐標(biāo)系空間任何一點(diǎn)可以用三個坐標(biāo)(x,y,z)表示空間直角坐標(biāo)系有兩種：右手系和左手系(2)球坐標(biāo)系:(r,0,(3)柱坐標(biāo)系:(r,h,p)世界坐標(biāo)與局部坐標(biāo)系幾何場景：定義在一個世界坐標(biāo)系中，由許多物體組成。物體的幾何描述與空間坐標(biāo)系密切相關(guān)。對于相同的幾何物體，在不同的坐標(biāo)系中會有不同的表示形式。選擇空間坐標(biāo)系，使得幾何物體的表示最簡單。該坐標(biāo)系稱為局部坐標(biāo)系。1.2體素、八叉樹體素：用小立方體

8、集合(數(shù)組)表示立體。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單，但存儲數(shù)據(jù)量大。八叉樹：(用大小不同的立方體集合表示)求出立體形狀的包圍盒(立方體)；沿長、寬、高三方向二等分，得8個立方體；判斷每個立方體：(A)在形狀內(nèi)部，(B)在形狀外部，(C)交于形狀邊界；對于(C)情況，進(jìn)一步8等分，反復(fù)進(jìn)行，直到分的小立方體小于某設(shè)定值。1.3三維形體的表示之二：CSGCSG樹：將簡單的原體通過一系列幾何操作組合起來。原體：立方體、球、圓柱、圓錐等。幾何操作布爾運(yùn)算：并、交、差、補(bǔ)等幾何變換：平移、旋轉(zhuǎn)、放縮、剪切等集合運(yùn)算：和(+)、差(-)、積(*)運(yùn)算等。1.4邊界表示定義：邊界表示(BoundaryRepresentat

9、ion)：立體形狀是用頂點(diǎn)、棱、面及連接信息表示的。多邊形表示：多邊形(Polygon)表示：由點(diǎn)、直線和平面構(gòu)成的邊界表示，即把立體形狀用多面體來表示。多邊形表示物體的數(shù)據(jù)來源三維測量與掃描：原始數(shù)據(jù)一般為三維空間中的點(diǎn)集。采用適當(dāng)?shù)闹亟ㄋ惴ǖ玫狡涠噙呅伪硎尽?該方法更適用于數(shù)學(xué)公式難以直接描述的自然界已有實(shí)物。)斷層掃描重建：CT、MRI等值面抽取?？蚣苣Ｐ停簣D中描述各頂點(diǎn)的坐標(biāo)值及頂點(diǎn)與棱線的關(guān)系，給出其形狀精確定義。表面模型，立體模型：描述各面的各頂點(diǎn)的關(guān)系，給出其含面信息的定義。在面信息中，需定義該面所含有的棱或點(diǎn)信息，既得到其立體模型定義(在框架模型上加入面信息表)。通常，立體模型

10、由點(diǎn)、棱、面表組成。(4)多邊形模型:描述人及動物等復(fù)雜形體時(shí)，需用多邊形的面構(gòu)成的多面體來表現(xiàn)；這需要復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。幾何構(gòu)成要素：平面、直線和點(diǎn)。連接信息：立體形狀由面集合構(gòu)成，面由棱線集合構(gòu)成，棱線由點(diǎn)集合構(gòu)成。形體不是單純的面堆積,而是從一個面出發(fā)，沿棱線連接到相鄰的面，直至遍歷所有的面。三角形網(wǎng)格表示的半邊結(jié)構(gòu)半邊起點(diǎn)相鄰半邊面下條半邊前條半邊e3.1V3e3,2flel.le2,le3,2e3,le4.1e5,le4_lV3e4,265,1e3,2e4.2V5e4,l%丄e7,l對稱棱線數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：以棱線為中心，記錄相鄰的形狀要素的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。棱線E有兩個端點(diǎn)和兩個側(cè)面(pvt,n

11、vt,pface,nface)；pface上的pvt沿順時(shí)針連接的棱線為pew，逆時(shí)針連接的棱線為peew；同樣，面nface上兩棱線為new和neew。ffiJ.J自由曲線、曲面的參數(shù)表示(一般將不能用簡單曲面表示的那些光滑曲面稱為自由曲面，如：汽車表面、山脈丘陵等直線:P二尸(I)二片十A/PO:某確定點(diǎn)匹直線的方向矢量。polygon)A)Bezier曲線尸二尸(0)=垃十(reus十(rin&)V十血WI對于復(fù)雜的參數(shù)曲線、曲面，常采用把多個參數(shù)曲線、曲面連接在一起，生成整個曲線、曲面。每一條曲線稱為曲線段、每一曲面稱為曲面片。由控制點(diǎn)生成曲線(曲面)的一般表達(dá)式，以及權(quán)函數(shù)需滿足的條

12、件設(shè)定許多點(diǎn)，然后把這些點(diǎn)連接起來生成類似于多邊形的曲線，這是一種生成預(yù)想曲線的方法。這是，稱各點(diǎn)為控制點(diǎn)(controlpoints),稱多邊形為控制多邊形(controlBQ=嚴(yán)，.!t111：I：三川(川-/)!,(f)稱AjBenisiein數(shù)Bezier曲線的特性：(1)曲線通過起點(diǎn)和終點(diǎn)：P(0)=q0,P(1)=qn;(2)曲線端點(diǎn)切線:起點(diǎn)(終點(diǎn))處切線落在前(后)兩點(diǎn)的直線上；兩條Bezier曲線的平滑連接：第1條曲線終點(diǎn)與第2條曲線起點(diǎn)重合兩條曲線在連接點(diǎn)處有相同的導(dǎo)數(shù)(切線)B)B樣條方法是在保留Bezier方法的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服其由于整體表示帶來不具有局部性質(zhì)的缺點(diǎn)，及解

13、決在描述復(fù)雜形狀時(shí)帶來的連接問題下提出來的。尸=o/iE_(三次B-樣條表達(dá)式)其中，相為B-樣條曲線的權(quán)函數(shù),由下次鈴出：(也可由遞歸定義)I3623可以驗(yàn)證:JV,(/=_P-t2-t-.N.(t)=f122256三次B-樣條的主要特性：由多個曲線段連接的三次B-樣條曲線是光滑的；三次B-樣條曲線具有局部性；三次B-樣條曲線落在控制點(diǎn)組成的凸包內(nèi)；若三個連續(xù)控制點(diǎn)相重合，則曲線通過該坐標(biāo)位置。C)由控制點(diǎn)生成曲面片寸于給定的一組點(diǎn)(控制點(diǎn))0八構(gòu)造參數(shù)曲面:P(心)二工工兒(小耳()環(huán)01,OP1(=0J=(J其中，F(xiàn)i(u).丿稱為權(quán)函數(shù)，并滿足下式:工廠MLVr；v)_I.：i；和用B

14、ernstein基函數(shù)Bi(u)、Bj(v)作為權(quán)函數(shù)，稱為Bezier曲面。門JIP(n)=工工毘(町耳務(wù)r=Oj-0B-樣條曲面：用B-樣條權(quán)函數(shù)Ni(u)、Nj(v)作為權(quán)函數(shù)，稱為B-樣條曲面。P(U,V)=MTZg)dl,DIGj-rj-o三次B-樣條曲面片也由16個控制點(diǎn)生成。進(jìn)一步能夠生成光滑連接的自由曲面。當(dāng)把B-樣條函數(shù)作為有理式表示自由曲面時(shí)，則稱為非均勻有理B-樣條曲面(NURBS)。第五講BIM與協(xié)同設(shè)計(jì)BIM的概念英文是BuildingInformationModeling通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息，在這里，信息不僅僅是三維幾何形狀信息，還包含大量的非

15、幾何形信息，如建筑構(gòu)件的材料、重量、價(jià)格、進(jìn)度等。BIM的主要特點(diǎn)三維數(shù)字化建筑模型建模對象是建筑構(gòu)件包含各種建筑工程信息信息之間保持實(shí)時(shí)關(guān)聯(lián)多種方式信息表達(dá)BIM應(yīng)用價(jià)值點(diǎn)（以ppt第27頁為準(zhǔn)，結(jié)合第35頁內(nèi)容理解）精致設(shè)計(jì)提高質(zhì)量控制成本降低風(fēng)險(xiǎn)提咼效率電子運(yùn)維（P27）（P35）未來BIM的發(fā)展趨勢：通過BIM及相關(guān)信息技術(shù)整合建筑行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈資源，構(gòu)建基于行業(yè)特征的信息模型，實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈的信息集成、共享和協(xié)作。第六講人工智能方法人工智能的定義：所謂人工智能，就是用人工的方法在機(jī)器(計(jì)算機(jī))上實(shí)現(xiàn)的智能；或者說，是人們使用機(jī)器模擬人類的智能。人工智能是指研究如何用計(jì)算機(jī)去模擬、延伸和擴(kuò)展

16、人的智能；如何使計(jì)算機(jī)變得更聰敏、更能干；如何設(shè)計(jì)和制造具有更高智能水平的計(jì)算機(jī)的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新興科學(xué)技術(shù)。人工智能研究的目標(biāo)：近期目標(biāo)：在近期，人工智能研究的任務(wù)是利用馮偌依曼型計(jì)算機(jī)模擬人類智力行為，研制智能程序；遠(yuǎn)期目標(biāo)：遠(yuǎn)期是研制全新的計(jì)算機(jī)，即智能計(jì)算機(jī)。根據(jù)馮諾依曼的思想，計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、存儲器、控制器和輸入/輸出五個部分組成；“存儲程序”的概念：在典型情況下，完成一條指令需要3個步驟，即：取指令、指令譯碼和執(zhí)行指令。強(qiáng)人工智能強(qiáng)人工智能觀點(diǎn)認(rèn)為有可能制造出真正能推理(Reasoning)和解決問題(Problem_solving)的智能機(jī)器，并且，這樣的機(jī)器能

17、將被認(rèn)為是有知覺的，有自我意識的。強(qiáng)人工智能可以有兩類：類人的人工智能，即機(jī)器的思考和推理就像人的思維一樣。非類人的人工智能，即機(jī)器產(chǎn)生了和人完全不一樣的知覺和意識，使用和人完全不一樣的推理方式。弱人工智能弱人工智能觀點(diǎn)認(rèn)為不可能制造出能真正地推理(Reasoning)和解決問題(Problem_solving)的智能機(jī)器，這些機(jī)器只不過看起來像是智能的，但是并不真正擁有智能，也不會有自主意識。建筑設(shè)計(jì)問題的特點(diǎn)軟計(jì)算傳統(tǒng)計(jì)算(硬計(jì)算)的主要特征是嚴(yán)格、確定和精確。但是硬計(jì)算并不適合處理現(xiàn)實(shí)生活中的許多問題，例如駕駛汽車。軟計(jì)算通過對不確定、不精確及不完全真值的容錯以取得低代價(jià)的解決方案和魯棒

18、性。它模擬自然界中智能系統(tǒng)的生化過程(人的感知、腦結(jié)構(gòu)、進(jìn)化和免疫等)來有效處理日常工作。軟計(jì)算包括幾種計(jì)算模式：模糊邏輯、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法和混沌理論。這些模式是互補(bǔ)及相互配合的，因此在許多應(yīng)用系統(tǒng)中組合使用。多目標(biāo)求解維特魯威在建筑十書中提出了建筑的“堅(jiān)固、適用、美觀(firmitas,utilitas,venustas)”的原則。從問題求解的角度來看，我們可以將建筑設(shè)計(jì)看作是一個多目標(biāo)問題的求解過程，建筑師必須在設(shè)計(jì)中同時(shí)處理“堅(jiān)固、適用、美觀”及其他設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)最好的綜合效益。多目標(biāo)問題中的各目標(biāo)采用了不同的評價(jià)體系，有的時(shí)候它們會相互促進(jìn)，有的時(shí)候則相互制約。Pareto最優(yōu)解

19、優(yōu)化目標(biāo)B我龜好的較羞的人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的基本模型，多層人工神經(jīng)原網(wǎng)絡(luò)的信息傳遞(注意神經(jīng)元被激活后，輸出的是單位強(qiáng)度的信號)大腦神經(jīng)元結(jié)構(gòu)模型(生理結(jié)構(gòu))大腦的神經(jīng)系統(tǒng)由10*11到10*12個神經(jīng)元組成，每個神經(jīng)元可直接與100020000個其他神經(jīng)元相互作用。大腦所具有的強(qiáng)大功能來自大量的多層次的神經(jīng)元的相互連接。最簡單的生物神經(jīng)元結(jié)構(gòu)模型是：樹突(接收信息)一細(xì)胞核(信息處理)一軸突(發(fā)出信息)2大腦神經(jīng)系統(tǒng)的功能：大腦的神經(jīng)元通過突觸互相連接，形成了復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)人類的各種智能行為。作為一個智能的信息處理系統(tǒng)，人腦具有以下幾方面的固有特征：并行分布處理的工作模式。單個神經(jīng)元的

20、信息處理速度很慢，每次約1ms，但人腦對某一復(fù)雜過程的反應(yīng)卻是很快，一般只需幾百微秒。例如，要判斷人眼看到的兩個圖形是否一樣，實(shí)際需要400微秒。在這個處理過程中，人腦是一個超高密度的并行處理系統(tǒng)。神經(jīng)系統(tǒng)的可塑性和自組織性。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)機(jī)制就是基于這種可塑現(xiàn)象，并通過修正突觸的結(jié)合強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)的神經(jīng)系統(tǒng)的系統(tǒng)性。大腦中的各個部件可以看成是一個大系統(tǒng)中的許多子系統(tǒng)，各個子系統(tǒng)之間具有很強(qiáng)的相互關(guān)系，一些子系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)另一些子系統(tǒng)的行為。例如視覺系統(tǒng)和運(yùn)動系統(tǒng)就存在很強(qiáng)的系統(tǒng)你們，可相互協(xié)調(diào)各種信息處理功能。信息分布式記憶。大腦神經(jīng)系統(tǒng)的信息存儲是分布存儲于整個網(wǎng)絡(luò)中，并體現(xiàn)在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之間突

21、觸的結(jié)合強(qiáng)度上。當(dāng)少量神經(jīng)元受到損傷(或正常死亡)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的總體功能繼續(xù)有效。3.人工神經(jīng)元模型11尸1人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的人工神經(jīng)元(有時(shí)也稱為計(jì)算單元或計(jì)算節(jié)點(diǎn))，模擬了大腦神經(jīng)元的簡單特性。神經(jīng)元1的輸出為0,=f(1j)式中，f()為激發(fā)函數(shù)亠Wij表示神經(jīng)元i和神經(jīng)元j的結(jié)合強(qiáng)度，稱為連接權(quán)(權(quán)值)；Xj為神經(jīng)元j的輸出；9表示神經(jīng)元i的閾值BP網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)方法的基本思想：將訓(xùn)練過程分為兩個階段：第一階段：正向傳播，輸入信息從輸入層經(jīng)隱含層單元處理后傳向輸出層，每一層神經(jīng)元的狀態(tài)只影響下一層神經(jīng)元狀態(tài)。第二階段：倘若在輸出層得不到希望的輸出，則轉(zhuǎn)入第二階段反向傳播，將誤差信號沿原來的神經(jīng)元連

22、接通路返回，通過修改各層神經(jīng)元的權(quán)值，逐次地向輸入層傳播進(jìn)行計(jì)算。這樣，反復(fù)地運(yùn)用這兩個過程，使得誤差信號最小，最后使得信號誤差達(dá)到允許的范圍之內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)就結(jié)束學(xué)習(xí)訓(xùn)練過程。多代理系統(tǒng)的基本特點(diǎn)，細(xì)胞自動機(jī)的規(guī)則和演化方式多代理系統(tǒng)(MAS)是由多個相互作用的智能主體(Agent)組成的系統(tǒng)。CharacteristicsTheagentsinamulti-agentsystemhaveseveralimportantcharacteristics:Autonomy:theagentsareatleastpartiallyautonomousLocalviews:noagenthasafullg

23、lobalviewofthesystem,orthesystemistoo你們plexforanagenttomakepracticaluseofsuchknowledgeDecentralization:thereisnodesignatedcontrollingagent(orthesystemiseffectivelyreducedtoamonolithicsystem)細(xì)胞自動機(jī)CellularAutomata：細(xì)胞自動機(jī)是由一些特定規(guī)則的格子所組成，每個格子看做是一個細(xì)胞；每一個細(xì)胞可以具有一些狀態(tài)，但是在某一時(shí)刻只能處一種狀態(tài)之中。隨著時(shí)間的變化(我們稱作疊代過程)，格子上的每一個

24、細(xì)胞根據(jù)周圍細(xì)胞的情形，按照相同的法則而改變狀態(tài)，換句話說，一個細(xì)胞的狀態(tài)是由上一個時(shí)刻所圍繞的細(xì)胞的狀態(tài)所決定。以人工生命的角度來看，細(xì)胞自動機(jī)可以視為一個讓許多單細(xì)胞生物生活的世界，在我們設(shè)定好這個世界的初始狀態(tài)之後，它們便按照同一個規(guī)則做演化遺傳算法的定義，二進(jìn)制編碼、交叉、變異(GA)遺傳算法(GA)基本原理物競天擇，適者生存遺傳、變異(Crossover&Mutation)第 頁,共11頁第 頁，共11頁遺傳算法通常實(shí)現(xiàn)方式為一種計(jì)算機(jī)模擬。對于一個最優(yōu)化問題，一定數(shù)量的候選解（稱為個體,individuals）的抽象表示（稱為染色體chromosomes）的種群（populatio

25、n）向更好的解進(jìn)化。傳統(tǒng)上，解用二進(jìn)制表示（即0和1的串），但也可以用其他表示方法。進(jìn)化從完全隨機(jī)個體的種群開始，之后一代一代發(fā)生。在每一代中，整個種群的適應(yīng)度被評價(jià)，從當(dāng)前種群中隨機(jī)地選擇多個個體（基于它們的適應(yīng)度,fitness）,通過自然選擇和突變產(chǎn)生新的生命種群，該種群在算法的下一次迭代中成為當(dāng)前種群。Step1:先定義合乎問題中決策變數(shù)的染色體(chromosome)Step2:定義群體的數(shù)目(populationsize)Step3:將群體中的個體以隨機(jī)的方式進(jìn)行交配(crossover)產(chǎn)生新的後代Step4:將目前產(chǎn)生的後代，給予一定的機(jī)率作隨機(jī)的突變(mutation)Ste

26、p5:將目前所產(chǎn)生的後代，給予一定的機(jī)率作”物競天擇”，染色體的適合度(fitness)越高則越能保留下來。常使用的方法為Roulettewheel(輪盤法)或ElitismStep6:”物競天擇”所生存下的群體去進(jìn)行下一階段交配、突變(即回到Step3從新開始，直到繁衍的迭代數(shù)目已到)遺傳算法的定義：遺傳算法是計(jì)算數(shù)學(xué)中用于解決最優(yōu)化的搜索算法，是進(jìn)化算法的一種。進(jìn)化算法最初是借鑒了進(jìn)化生物學(xué)中的一些現(xiàn)象而發(fā)展起來的，這些現(xiàn)象包括遺傳(inheritance)、突變(mutation)、自然選擇(selection)以及雜交(crossover)等。第八講數(shù)控建造方法為什么要用數(shù)控建造方法：

27、現(xiàn)代建筑和工業(yè)化的建造體系多采用橫平豎直的正交體系，以及可重復(fù)使用的標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)，這樣可以大大降低建設(shè)成本，并簡化建造過程。然而，新的參數(shù)化設(shè)計(jì)往往呈現(xiàn)出復(fù)雜的曲面有機(jī)形態(tài)，或者難于標(biāo)準(zhǔn)化的大量單元的聚集。其建造的難題是當(dāng)代建筑工業(yè)面臨的一大挑戰(zhàn)。新的數(shù)控加工方法、空間定位等相關(guān)技術(shù)，為建筑創(chuàng)作提供了全新的可能性，成為建筑領(lǐng)域新的增長點(diǎn)。從計(jì)算機(jī)內(nèi)的參數(shù)化找形，到數(shù)字環(huán)境下的深化設(shè)計(jì)，到數(shù)控構(gòu)件加工，再到在數(shù)字化工具支持下的現(xiàn)場施工組裝，這樣一個完整的數(shù)字化設(shè)計(jì)建造流程代表著信息時(shí)代建筑工業(yè)發(fā)展的未來。常見的數(shù)控建造方法激光切割機(jī)水刀切割機(jī)CNC機(jī)床快速成型技術(shù)ContourCraftin

28、g工業(yè)機(jī)器人CNC機(jī)床的加工方式計(jì)算機(jī)數(shù)字控制機(jī)床（Computernumericalcontrolledmachine）簡稱CNC（數(shù)控機(jī)床），是一種由程序控制的自動化機(jī)床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，通過計(jì)算機(jī)將其譯碼，從而使機(jī)床執(zhí)行規(guī)定好了的動作，通過刀具切削將毛坯料加工成半成品成品零件?？焖俪尚图夹g(shù)的特點(diǎn)，以及三種不同的快速成型工藝RP系統(tǒng)可以根據(jù)零件的形狀，每次制做一個具有一定微小厚度和特定形狀的截面，然后再把它們逐層粘結(jié)起來，就得到了所需制造的立體的零件。當(dāng)然，整個過程是在計(jì)算機(jī)的控制下，由快速成形系統(tǒng)自動完成的。不同公司制造的RP系統(tǒng)所用的成形材

29、料不同，系統(tǒng)的工作原理也有所不同，但其基本原理都是一樣的，那就是分層制造、逐層疊加。這種工藝可以形象地叫做增長法或加法。1、三維印刷（3DP）工藝是美國麻省理工學(xué)院EmanualSachs等人研制的。3DP工藝與SLS工藝類似，采用粉末材料成形，如陶瓷粉末，金屬粉末。材料粉末通過噴頭用粘接劑（如硅膠）將零件的截面“印刷”在材料粉末上面。用粘接劑粘接的零件強(qiáng)度較低，還須后處理。具體工藝過程如下：上一層粘結(jié)完畢后，成型缸下降一個距離（等于層厚：0.0130.1mm）,供粉缸上升一高度，推出若干粉末，并被鋪粉輥推到成型缸，鋪平并被壓實(shí)。噴頭在計(jì)算機(jī)控制下，按下一建造截面的成形數(shù)據(jù)有選擇地噴射粘結(jié)劑建

30、造層面。如此周而復(fù)始地送粉、鋪粉和噴射粘結(jié)劑，最終完成一個三維粉體的粘結(jié)。未被噴射粘結(jié)劑的地方為干粉，在成形過程中起支撐作用，且成形結(jié)束后，比較容易去除。（封閉的空間需要設(shè)計(jì)開口，以便將內(nèi)部干粉清除出來，避免材料浪費(fèi)）（2）熔融擠出成型（FDM）工藝的材料一般是熱塑性材料，如蠟、ABS、PC、尼龍等，以絲狀供料。材料在噴頭內(nèi)被加熱熔化。噴頭沿零件截面輪廓和填充軌跡運(yùn)動，同時(shí)將熔化的材料擠出，材料迅速固化，并與周圍的材料粘結(jié)。每一個層片都是在上一層上堆積而成，上一層對當(dāng)前層起到定位和支撐的作用。隨著高度的增加，層片輪廓的面積和形狀都會發(fā)生變化，當(dāng)形狀發(fā)生較大的變化時(shí)，上層輪廓就不能給當(dāng)前層提供充分的定位和支撐作用，這就需要設(shè)計(jì)一些輔助結(jié)構(gòu)“支撐”，對后續(xù)層提供定位和支撐，以保證成形過程的順利實(shí)現(xiàn)。（3）SL工藝是基于液態(tài)光敏樹脂的光聚合原理工作的。這種液態(tài)材料在一定波長和強(qiáng)度的紫外光的照射下能迅速發(fā)生光聚合反應(yīng),分子量急劇增大,材料也就從液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)。液槽中盛滿液態(tài)光固化樹脂，激光束在偏轉(zhuǎn)鏡作用下，能在液態(tài)表面上掃描，掃描的軌跡及激光的有無均由計(jì)算機(jī)控制，光點(diǎn)掃描到的地方，液體就