時(shí)隔10年，黨中央再度召開(kāi)的中央城市工作會(huì )議，精準錨定我國“城鎮化從快速增長(cháng)期轉向穩定發(fā)展期、城市發(fā)展從大規模增量擴張轉向存量提質(zhì)增效”的“兩個(gè)轉向”歷史方位，明確提出以建設創(chuàng )新、宜居、美麗、韌性、文明、智慧的現代化人民城市為核心目標，為未來(lái)中國特色城市現代化道路劃定了清晰路徑。其中，“創(chuàng )新”被置于六大目標首位，會(huì )議特別強調要在城市建設中發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，以技術(shù)創(chuàng )新驅動(dòng)城市治理體系與治理能力現代化。在此背景下，作為城市建設領(lǐng)域重要創(chuàng )新研究與實(shí)踐范型之一的“計算性設計”，能夠深度融合計算科學(xué)與設計科學(xué)，并整合“算法”“算力”“算據”新質(zhì)生產(chǎn)力優(yōu)勢，將城市建設中的復雜需求轉化為更加客觀(guān)、更加量化、更加科學(xué)的精準方案，推動(dòng)設計過(guò)程從經(jīng)驗驅動(dòng)轉向數據驅動(dòng)，從被動(dòng)適應轉向主動(dòng)優(yōu)化，從單一領(lǐng)域轉向跨域協(xié)同，為現代化人民城市多元建設目標落地提供全鏈條技術(shù)支撐。
計算性設計精準畫(huà)像人民需求，賦能舒適便利的宜居城市建設。中央城市工作會(huì )議指出，宜居城市建設的核心是“堅持人民城市人民建、人民城市為人民”。計算性設計能通過(guò)多源數據融合與智能算法優(yōu)化，對城市居民的行為模式、出行特征和空間需求進(jìn)行精準刻畫(huà)，破解既有城市建成環(huán)境與多樣化現代業(yè)態(tài)需求適配難、用戶(hù)動(dòng)態(tài)需求反饋遲滯導致運維管理響應不及時(shí)等問(wèn)題，讓“人民需求”成為宜居城市建設的精準坐標。通過(guò)建立“人口-空間-需求”關(guān)聯(lián)模型，計算性設計技術(shù)可以為公共服務(wù)設施布局、住房供給策略、社區生活圈規劃等提供科學(xué)依據，促進(jìn)實(shí)現人口、產(chǎn)業(yè)、城鎮、交通一體規劃，優(yōu)化城市空間結構。
計算性設計助力建筑全生命周期減碳，驅動(dòng)綠色低碳的美麗城市建設。我國建筑產(chǎn)業(yè)能源消耗規模大、碳排放量高，推動(dòng)建筑行業(yè)減排、提升建筑綠色性能是實(shí)現2060年碳中和目標的關(guān)鍵。計算性設計能夠突破傳統建筑設計“經(jīng)驗主導”的局限，通過(guò)創(chuàng )立“降維-嵌入-轉譯-仿真”思維模型，創(chuàng )新建筑“設計-建造-運維-改造”全生命周期碳排信息協(xié)同技術(shù)，研發(fā)整合人工智能技術(shù)的性能預測技術(shù)與多目標優(yōu)化設計決策技術(shù)，創(chuàng )新建筑“材料-構造-空間-設備”多元素耦合減碳策略體系，實(shí)現多綠色低碳性能的均衡提升，為建筑領(lǐng)域減碳提供系統性解決方案，推動(dòng)我國協(xié)同減碳設計理論與方法發(fā)展，顯著(zhù)提升我國建筑資源與能源利用效率，實(shí)現設計源頭控碳，助力碳中和目標實(shí)現。
計算性設計創(chuàng )新風(fēng)險診斷與防控技術(shù)，引領(lǐng)安全可靠的韌性城市建設。韌性城市建設的關(guān)鍵在于提升城市應對自然災害、公共衛生事件等多元風(fēng)險的能力。計算性設計可通過(guò)融合多源遙感數據和人工智能技術(shù)，實(shí)現復雜空間要素整合建模，構建面向多災種的“診斷-重構-推演-監管”一體化風(fēng)險診斷與防控技術(shù)體系，開(kāi)發(fā)基于多模態(tài)智能體的城市空間平急轉換綜合信息平臺與協(xié)同決策系統，實(shí)現城市綜合風(fēng)險的精準識別與科學(xué)防控，并開(kāi)展高精度疏散行為仿真，以此合理劃定防災避難空間、提升城市空間疏散效率，為科學(xué)確定不同風(fēng)險區的發(fā)展策略和風(fēng)險防控要求提供支撐，持續提升城市設施韌性、管理韌性、空間韌性，推動(dòng)城市安全發(fā)展。
計算性設計革新文脈賡續新路徑，促進(jìn)崇德向善的文明城市建設。文明城市建設離不開(kāi)城市歷史文化的保護與傳承。計算性設計通過(guò)三維激光掃描、無(wú)人機航測和圖元自組織生成方法，能夠實(shí)現歷史建筑、歷史文化街區、歷史文化名城的多尺度數據庫建構，并基于數據挖掘技術(shù)實(shí)現城市歷史文化基因的精準解碼，自組織生成城市肌理與歷史文化風(fēng)貌的治理方案，助力城市歷史文化的數字化保護與傳承。在歷史建筑的改造與活化利用過(guò)程中，計算性設計能夠運用機器學(xué)習與進(jìn)化計算方法研發(fā)歷史建筑綠色化改造的自適應性能驅動(dòng)技術(shù)，并基于設計建造運維一體化技術(shù)精準實(shí)現歷史建筑整體性能提升，讓歷史建筑空間更好適配多樣化現代使用功能需求，助力歷史文脈延續與歷史建筑新生。
計算性設計夯實(shí)數字治理技術(shù)底座，支撐便捷高效的智慧城市建設。通過(guò)研發(fā)城市信息模型(CIM)平臺，構建城市級數字孿生系統，匯聚基礎地理、建筑物、基礎設施三維數據和各類(lèi)城市運行管理數據，能夠加強國土空間規劃、城市建設、測繪遙感、城市運行管理等各有關(guān)行業(yè)及領(lǐng)域信息開(kāi)放共享，為城市精細化管理、智能化決策提供統一數字底座。融合CIM數字底座、物聯(lián)感知數據、多模態(tài)大模型、多智能體決策集群等技術(shù)，構建“問(wèn)題診斷-需求嵌入-實(shí)時(shí)推演-智慧決策”的城市治理模型，探索形成系統賦能城市智慧化管理的新型應用范式，高效解決群眾急難愁盼問(wèn)題，提高城市規劃、建設、治理信息化水平。
總的來(lái)說(shuō)，作為城市建設領(lǐng)域的前沿交叉方向，計算性設計正通過(guò)與人工智能、大數據、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)的深度融合，重塑城市規劃、建設與治理模式。其價(jià)值不僅體現在提升設計效率與質(zhì)量的技術(shù)層面，更在于通過(guò)數據驅動(dòng)與算法優(yōu)化，實(shí)現城市發(fā)展質(zhì)量、治理效能與民生福祉的全面提升。通過(guò)持續創(chuàng )新，計算性設計將為實(shí)現現代化人民城市建設目標、走出中國特色城市現代化道路提供強大技術(shù)支撐，為城市高質(zhì)量發(fā)展注入源源不斷的新動(dòng)能。
(作者孫澄系哈爾濱工業(yè)大學(xué)建筑與設計學(xué)院院長(cháng)、國家級高層次人才計劃特聘教授)
