一個小例子,告訴你什麼是衍生式設計

又有一個月左右沒更新了,今天先填個坑,之前好多小夥伴想讓我介紹介紹Dynamo與衍生式設計,奈何最近太忙了,實在沒時間弄這些~趁着端午節,今天用一個小案例,先簡單讓大家對衍生式設計有個初步認識,之後有時間,我再多寫幾篇關於這方面的文章,好了,接下來進入正題:

一、計算設計

在瞭解衍生式設計之前,先來了解下什麼是計算設計。計算設計不是任何一種你可以應用的算法或現成的過程。相反,我們將其描述爲一種方法,設計師通過定義一系列指令、規則和關係,精確地確定實現設計及其結果數據或幾何所需的步驟。

這裏,最主要的,是這些步驟必須是可計算的,這意味着可以通過計算機來理解和計算這些步驟。

當進行計算設計時,設計師會專注於開發創建設計的程序,而不是設計本身。遍歷選項和數據的過程轉移到計算機。這節省了時間、金錢和精力,讓設計師專注於設計過程的創造力。

二、衍生式設計

區別於計算設計,一般我們認爲:衍生式設計是人類和計算機之間的協作設計的過程。在此過程中,設計人員定義設計參數,計算機生成設計方案(備選方案),根據設計人員設定的可量化目標對其進行評估,使用以前的結果和設計人員的反饋改進研究,並根據設計的原始目標對結果進行排名。

這個過程中,涉及了很多的算法,例如遺傳算法,後面有時間的話,我們可以深入聊聊這部分內容。

三、舉個例子

我們舉一個非常簡單的例子,來簡單試用下Revit2021的衍生式設計功能。

假設平面上有三個點,他們能夠圍成一個三角形。我們希望,在一定的範圍內,讓計算機幫我們畫出三角形,使得面積與周長的比值最大。

接下來,我們打開Revit2021和Dynamo2.5,現在把三角形做出來。

首先創建三個點,分別用參數控制每個點的XY值:

然後將三個點串聯成線,並求周長:

接下來封閉曲線成面,並求面積:

最後計算面積和周長的比值,並用一個watch節點輸出結果:

到這裏,一個基本的三角形就創建完成了,我們可以調整參數,生成不同的三角形,接下來如何來用這個程序測試衍生式設計呢?

首先,衍生式設計需要有輸入和輸出,我們需要把控制點XY值得滑塊作爲輸入,最後的watch節點作爲輸出:

到這裏,Dynamo程序就算真正的完成了,接下來就要利用衍生式設計工具了,點擊菜單欄衍生式設計按鈕,單擊導出以用於衍生式設計...

然後在彈出的菜單裏設置說明和圖標:

點擊導出後,會提示導出完成:

接下來點擊,衍生式設計菜單下的“創建分析”命令,就會彈出創建分析對話框::

選擇我們之前導出的三角形,進入定義分析對話框:

定義分析的時候,首先需要選擇分析的方法,工具裏內置了四種方法,分別是:Optimize(最優化),Cross Product(跨產品),Randomize(隨機化)和 Like This(相似)。

最優化:迭代以實現目標

生成針對您的目標進行優化的設計。Generative Design運行多次設計生成。每個後續生成都基於之前的結果進行進化和改進。

隨機化:使用範圍內的隨機值

使用此方法進行探索,以瀏覽分析類型可以生成的廣泛的可能解決方案樣例。

跨產品:在範圍內均勻分佈值

嘗試不同的變量組合。使用等間距值生成指定數量的結果。

相似:探索首選結果的變化

要達成目標,但想要調整設計?查看對選定變量的細微更改如何更改設計。使用此方法可以瀏覽首選結果的不同變體。

這裏我們選擇用Randomize(隨機化),讓程序快速創建多個備選方案,供我們選擇。同時勾選所需的變量,這裏默認列出之前我們在Dynamo設置的輸入。設置生成方案的數量,默認爲40個。

之後點擊生成,就會自動生成分析結果,並跳轉到瀏覽結果界面:

同時我們可以切換散點圖和平行座標圖,以不同的方式查看結果。

到這裏,一個基本的衍生式設計流程,我們已經走了一遍,當然,這只是簡單的嘗試一下這個流程,想要真正的進行衍生式設計,需要更復雜的邏輯,配合Dynamo編寫更復雜的程序,來執行衍生式設計。

當然了,有小夥伴肯定會問,節點庫裏,還有GenerativeDesign節點包,根本沒用到啊!沒關係,下次有時間,我會專門介紹下,相關的節點有什麼用途,其實真正對我們有意義的,只有Data.Gate和Data.Remember兩個節點,很有意思,下次我們繼續聊~

好了,今天的分享就到這裏了,主要是想給大家簡單介紹一下衍生式設計的工作流程,當然還需要大家自行嘗試,有不對的地方,請指正哈!

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