彎曲的玻璃幕墻可以令人嘆為觀止，但傳統(tǒng)的建造方法非常昂貴。窗格通常通過“熱彎曲”制成，在這種情況下，玻璃是使用模具或?qū)Ｓ脵C器加熱并成型的，這是一種能源密集型過程，會以單個模具的形式產(chǎn)生多余的廢物。冷彎玻璃是一種較便宜的替代方法，在該方法中，將玻璃平板彎曲并固定在施工現(xiàn)場的框架上。然而，鑒于材料的脆弱性，提出一種既美觀又可制造的形式是極具挑戰(zhàn)性的?，F(xiàn)在，交互式的，數(shù)據(jù)驅(qū)動的設計工具使架構師可以做到這一點。

該軟件由來自IST Austria，TU Wien，UJRC和KAUST的科學家團隊創(chuàng)建，該軟件使用戶可以交互操作立面設計并立即收到有關面板化的可加工性和美觀性的反饋，這是一種導航各種實現(xiàn)方式的非常便捷的方法設計師的意圖。該軟件基于經(jīng)過特殊物理模擬訓練的深度神經(jīng)網(wǎng)絡，可預測玻璃面板的形狀和可加工性。除了允許用戶以交互方式適應預期的設計之外，它還可以自動優(yōu)化給定的設計，并且可以輕松地集成到架構師的常規(guī)工作流程中。該軟件和研究結果在SIGGRAPH Asia 2020上展出。

冷彎玻璃

熱彎玻璃自19世紀就開始使用，盡管直到1990年代才開始普遍使用。然而，該方法仍然非常昂貴，并且運輸彎曲玻璃的物流很復雜。大約十年前開發(fā)了一種替代的冷彎玻璃。它制造便宜，易于運輸，并且?guī)缀魏鸵曈X質(zhì)量都比熱彎玻璃好。該技術還使建筑師能夠使用特殊類型的玻璃，并準確估算面板上的變形應力。

問題在于設計冷彎玻璃幕墻代表了巨大的計算問題。奧地利IST博士后和第一作者之一Ruslan Guseinov解釋說：“雖然可以計算單個面板何時破裂，或提供額外荷載的安全裕度，但要使用整個立面(通常包含數(shù)千個面板)對于傳統(tǒng)的設計器工具來說太復雜了。” 此外，每次使用更改時，使用具有傳統(tǒng)計算方法的計算機來獲取應力和形狀將花費太長時間而無法使用。

啟用新技術

因此，該團隊的目標是創(chuàng)建一種軟件，該軟件將允許(非專家)用戶交互式地編輯曲面，同時接收有關彎曲形狀的實時信息以及每個單獨面板的相關應力。他們決定采用數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法：該團隊進行了超過一百萬次模擬，以建立可能存在的彎曲玻璃形狀的數(shù)據(jù)庫，以建筑中傳統(tǒng)的計算機輔助設計(CAD)格式表示。然后，在此數(shù)據(jù)上訓練了一個深度神經(jīng)網(wǎng)絡(DNN)。對于給定的四邊形邊界框架，此DNN可以精確預測一種或兩種可能的玻璃面板形狀;然后可以將其用于由建筑師繪制的立面中。