Evolving Floor Plan 是乔尔·西蒙（Joel Simon）在2018年探索优化学校蓝图的一个实验项目。乔尔是一名纽约洛克菲勒大学（Rockefeller University）的实验室成员，从事生物物理学的研究。在此项目中他使用图收缩(graph contraction)和蚁群路径算法(ant-colony pathing algorithms)作为平面图算法模式。这个算法可以生成针对各种特征而优化的小学设计，例如：最小化走廊的长度以减少步行时间、布置室外景观和缩短逃生路线等等。

（1）原始布局 

在缅因州的某所小学的原始布局。

（2）算法优化 

左图：经过算法优化，可最大程度地减少教室之间的流量和建构材料使用率。右图：经过优化以最大限度缩短走火通道。

（3）设置窗户 

添加窗户并把教室设置为比储藏室具有更高的优先级。这个设定促成许多内部庭院便逐渐生成。

（4）生成原理 

生成模式运用了两种算法：

(一）Graph Contraction 图收缩算法

功能是创建有视觉吸引力的布局图。

(二）Ant-Colony Pathing 蚁群路径算法

功能是使用蜂巢状特工来寻找出最佳路径的概率方法。

在生成模拟过程中，属性基因编码将控制各个方面的元参数，直接对整个布局进行优化，并不需要针对每一条走廊进行另外编码。而每个房间都有各自的节点基因，该基因包含了设计师输入如房间的大小之类的信息。连接基因会指定两个节点基因之间的连接以及给予随机化的初始权重。就这样节点基因以随机的方式逐渐添加直到形成一个完整的基因连接图。除此之外，设计师可以输入邻接要求，如自助餐厅必须与厨房相邻，这种设定将会形成最大边缘权重的子图。这种遗传编码是NeuroEvolution of Augmenting Topologies (NEAT) 的概括，它可以将神经网络进化发展为图形，并在训练的过程中使用历史标记，允许拓扑变化的图形交叉。最后形成可以提供设计师参考拥有多个不同房间数量的平面图。

（5）生成 Mapping 总览 

a) 使用光谱布局作为输入的初始物理模式。

b) 物理模式的最终结果

c) 红色外壳被放大以产生紫色Voronoi种子边界

d) Voronoi布局创建几何网格

e) 以黄色添加内部边缘，并绘制走廊

f) 形成最终平面图表型。走廊合并为最终几何形状，以及内部边缘设定门口位置。

（6）门廊生成过程 

a) 具有三个房间的平面图表型

b) 创建内部节点和边缘

c) OHP的初步成果，选定的边缘以红色绘制

d) 向内移动走廊顶点

e) 使用圆形半径与流量载荷促成的比例来创建走廊的几何形状

f) 形成最终走廊几何形状，设定门口位置

（7）未来应用 

乔尔此实验项目的初始概念是想借用算法设计一个可以随着学生课程表的改变而演变的平面布局。但实验项目并不是最完善的，乔尔指出算法指标还未加入其它诸多考量，如地形、太阳途径、现有树木和其它种种环境因素，但是有一点可以参考的是以上两种算法的原理可以使用在办公或医院布局上。例如办公部门之间的共享行道的百分比最大化，又或者缩小手术和病房之间或在护士与患者之间的路线。种种诸类的可能性都可以通过利用人工算法原理计算出最高效的平面图布局。

3. Finch3D

同样是在今年，两所瑞典建筑工作室Wallgren Arkitekter和BOX Bygg共同开发了这个名为Finch3D的平面图自动生成设计工具。Finch设计工具具有响应性，它可以帮助设计师在在项目早期阶段用作为设计工具，不管在任何位置和场景上，多大多小多宽多窄都可以进行设计模拟。该工具是建立在Rhino/Grasshopper之上开发。

（1）应用范围 

Finch3D策划于2020年推出作为Rhino中的Grasshopper的12种具有不同功能的插件面世。这些插件不管是修改面积、楼层还是体量，都可以快速实现精细化计算并自动生成平面图。

ADAPTIVE PLAN -  根据给定参数实时生成相应平面空间配置方案

MULTIPLE PLANS - 任意设定地块范围，根据建筑路径自动生成多个住宅平面图。

SQUARE METERS - 利用进化求解算法evolutionary solvers and algorithms找到楼盘得房率最高的点，从而节约投资。

COLUMN GRID - 使用Galapagos在有机建筑里优化方形网格和柱子的位置。

3D ORGANIC - 将有机形状的建筑分成所需大小的公寓，楼层高度可以随意增减。

FOOTPRINT - 通过折线创建建筑路径和建筑占地块，并实时进行尺寸和比例的即使计算。

VOLUME - 根据不同路径自动生成建筑体积。

STAIRS - 随设定层高一键生成所有楼梯。

（2）目前开发进展 

根据官方网站上看来，目前的进展已经推出了4种插件两种格式（grasshopper格式和3Ds Max格式）供给公众下载使用。下载链接请参考参考文献。

FInch3D 官网 Image From Finch3D.com

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实践项目中的自动生成设计案例

（1）优化城市小区