本文以机器建筑的情境构想为基础,每一个空间体由数百个微小的机器单元组合而成,结合感应器、致动器与智慧化科技,提出一个具备使用多元性与气候适应性的智慧机器建筑。机器与建筑并行的系统形态,可追溯自1960年代电脑运算与自动化技术方兴未艾的科技背景下,由建筑界期刊中提出“混生机器”的可能型态,以及科学家提出“软性建筑机器”的概念,预言建筑空间将因为引入数位运算科技而产生新形态。
在2007年,研究人员预言未来的机器人将遍布于空间各处,他们认为建筑将从“居住的机器”进化成“可被居住的机器人”。他们认为机器建筑必须跳脱人型机器或移动式家电的概念,寻找一种新的“建筑机器人”系统型态,建筑机器人应该具备可自行重组的实体特征,同时与嵌入式运算设备高度整合。以系统整合的概念将自动化控制引入智慧建筑中,可回顾自Eastman提出将回绶控制技术应用于建筑物的物理环境控制,此控制系统的概念已被广泛运用于许多智慧建筑的案例。
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“智慧机器建筑”是指一个灵敏可变动的建筑构造,能感知环境涵构、使用者活动等因素,来调整自身形貌,这其中必须考虑可动构件、自动化设备、嵌入式运算等跨领域系统的整合。一个可主动响应的智慧建筑必须具备主动且连续的环境感知能力,能整合众多环境信息、推论当前空间情境,在模糊或冲突的处境下进行决策,并具备学习能力,能依照使用者回馈来调整控制内容,逐步改善系统性能;智慧机器建筑的控制系统,必须能协助使用者同时管理众多可动元件,建筑物的外壳表层与内部隔间墙二者应被同时控制,每个可动元件应具备社群互动能力,能与邻近的智慧系统协同运作。
然而,目前智慧建筑的系统架构大多局限于中央式构架,近年的控制工程与机器人领域已经开始探索分布式的系统架构,许多智慧建筑的研究人员也将研究焦点从中央控制系统转向分布式控制及多代理人协作的系统,但是一个可行的智慧机器建筑的系统整合构架仍尚未被完整探讨。分布式控制系统的概念,可回溯自1980年代,时为主流的中心化、由上而下的层级性系统架构,开始受到由下而上的分布式系统观点所挑战。
分布式的系统观点在许多领域形成趋势,相关的研究议题有分布式人工智慧、多代理人系统、多机器人系统等。在机器人领域,科研人员舍弃了当时为主流的中心控制式机器人,以仿生的分布式智慧建构出更具环境调节力的移动式机器人。在1990年代以后,一种分布式、由下而上的构架的“行为基础式机器人”,逐渐被应用于许多小型移动机器人及多体型机器人的系统中。在智慧建筑领域,1976年的“衍生构造体项目”,可视为分布式智能建筑体的早期开端,此计划最后发展出一种称为“通用构造函数”的单元式智能构材,这些相似的单元构材能各自独立运行“感知-运算-执行”的功能,许多单元可在社群合作下,重新构筑产生多样化的建筑构造。科研人员在“演化的建筑”一书中对分布式的建筑形态已经有完整的论述。在2000年代,已经有许多建筑研究机构发展出分布式建筑机器人的原型,如:卡耐基美仑大学研发的可自行组装的智慧砖材机器人、瑞士联邦理工学院研发的可协助自动化营造的蜂鸟型营造机器人。
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