人工智能申論范文(2)
人工智能申論范文篇二
人工智能在園林設(shè)計中的應(yīng)用
1 現(xiàn)有園林設(shè)計所面臨的問題
隨著人們環(huán)保意識的提高，綠化已成為城市建設(shè)中的重要一環(huán)，而園林的設(shè)計與建設(shè)更是城市綠化的重要組成部分。園林設(shè)計是研究如何應(yīng)用藝術(shù)和技術(shù)手段處理自然、建筑和人類活動之間復雜關(guān)系，達到和諧完美、生態(tài)良好、景色如畫之境界。藝術(shù)的設(shè)計通過設(shè)計者的藝術(shù)修養(yǎng)能夠很好的完成和提高，但是在工程技術(shù)方面，卻會面臨很多問題，主要有以下幾個方面：
1.1 由于系統(tǒng)本身的原因，參與設(shè)計的人員需要有非常廣的知識面，不光計算機知識要懂，建筑知識，植物知識等等都需要精通，這對工程技術(shù)人員要求太高，不易實現(xiàn)。
1.2 所設(shè)計園林重用性很低，由于不同地區(qū)的氣候，地形等原因，使得設(shè)計的園林系統(tǒng)不能在其他地方得到復制，浪費較多人力物力。
1.3 現(xiàn)有的CAD技術(shù)只能給客戶提供單一圖形，客戶很難在設(shè)計成型前看到效果，不利于技術(shù)人員與客戶及時溝通。很容易造成設(shè)計人員與客戶想法的偏差，造成損失。
2 智能園林系統(tǒng)的設(shè)計
本系統(tǒng)完全按照園林規(guī)劃設(shè)計的流程，用計算機模擬了園林規(guī)劃設(shè)計的各個環(huán)節(jié)。每一個環(huán)節(jié)不僅可以獨立成為孤立的環(huán)節(jié)，同時也動態(tài)關(guān)聯(lián)影響到其他環(huán)節(jié)的結(jié)果，方便了各環(huán)節(jié)的設(shè)計人員、評審人員的協(xié)作、交接，并且使園林的設(shè)計過程可以迭代修改。
根據(jù)一般的園林規(guī)劃設(shè)計流程，本軟件分如下幾個子系統(tǒng)：
2.1 項目概要設(shè)定子系統(tǒng) 用計算機進行建模的前提，首先是需要對項目進行基本設(shè)定，以確定項目自動生成的基本規(guī)則。之后把搜集到的信息，輸入計算機，需要輸入基本信息有：建設(shè)規(guī)模、投資規(guī)模、是否可持續(xù)發(fā)展、服務(wù)對象、地理位置、氣溫、光照、季風風向等等。這些信息會作為全局的參數(shù)，影響計算機的推理結(jié)果。如建筑面積、建筑風格、植被花卉的選型等等。
2.2 地形子系統(tǒng) 地形子系統(tǒng)實現(xiàn)的目標是用輸入的地質(zhì)勘測數(shù)據(jù)根據(jù)推理機計算，輸出目標園林的地形設(shè)計圖。首先，需要人工處理的是地質(zhì)勘測工作，這是目前計算機無法取代的。勘測工作根據(jù)又分前期的粗堪和后期的細堪。粗堪的目的是為了初步評審或投標準備的設(shè)計初稿，投入的人力較少獲得勘測數(shù)據(jù)也較粗糙。細堪的目的是為項目施工準備施工圖紙，需要對整個現(xiàn)場做詳盡的勘測。我們的軟件系統(tǒng)，可以在粗堪與細堪的數(shù)據(jù)間做平穩(wěn)的過度。輸入粗堪數(shù)據(jù)后，再次輸入細堪數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會自動細化修正設(shè)計結(jié)果。這里需要輸入的勘測數(shù)據(jù)包括基地現(xiàn)狀圖、等高圖、水文分布圖、土壤酸堿性分布圖等，作為推理機的輸入?yún)?shù)。之后，推理機會參考之前步驟輸入的基本信息，包括建設(shè)規(guī)模、投資規(guī)模、是否可持續(xù)發(fā)展、服務(wù)對象、地理位置、氣溫、光照、季風風向等數(shù)據(jù)，同時參考一般園林的基本設(shè)計規(guī)范以及現(xiàn)有其他園林的設(shè)計，演繹推導出地形的初步模型。
我們選用了規(guī)則引擎作為推理機。規(guī)則引擎起源于基于規(guī)則的專家系統(tǒng)，而基于規(guī)則的專家系統(tǒng)又是專家系統(tǒng)的其中一個分支。專家系統(tǒng)屬于人工智能的范疇，它模仿人類的推理方式，使用試探性的方法進行推理，并使用人類能理解的術(shù)語解釋和證明它的推理結(jié)論。利用它就可以在應(yīng)用系統(tǒng)中分離商業(yè)決策者的商業(yè)決策邏輯和應(yīng)用開發(fā)者的技術(shù)決策，并把這些商業(yè)決策放在中心數(shù)據(jù)庫或其他統(tǒng)一的地方，讓它們能在運行時可以動態(tài)地管理和修改，從而為企業(yè)保持靈活性和競爭力提供有效的技術(shù)支持。簡單地說：讓程序的業(yè)務(wù)邏輯可以通過規(guī)則配置進行處理。
本次開發(fā)中采用了Drools.NET作為規(guī)則引擎。Drools.NET是.NET版的Drools，基于Charles Forgy的RETE算法的開源的業(yè)務(wù)規(guī)則引擎。推理的總體規(guī)則如下：
R1：輸入建設(shè)規(guī)模、投資規(guī)模、是否可持續(xù)發(fā)展、服務(wù)對象、地理位置、氣溫根據(jù)一般園林的基本設(shè)計規(guī)范計算出綠地占比、水體占比、空地占比、建筑面積、地形改造費用在總體造價中的占比等。
R2：輸入等高圖和R1的結(jié)果數(shù)據(jù)根據(jù)園林設(shè)計模板數(shù)據(jù)庫，計算出中推薦地形。
R3：用推薦地形等高圖和原始等高圖計算出總進、出土方量。用土方定額表，計算出造價，是否符合投資情況。
R4：用推薦地形圖，根據(jù)園林設(shè)計模板數(shù)據(jù)庫劃分出綠地、 建筑、水體、空地的區(qū)域。
R5：人工調(diào)整地形模板、地形設(shè)計細節(jié)、區(qū)域劃分等，放入R2、R3、R4的規(guī)則中迭代計算，得出滿意的結(jié)果。
2.3 主干道路子系統(tǒng) 主干道路子系統(tǒng)實現(xiàn)的目標是用地形子系統(tǒng)輸出地形數(shù)據(jù)生成主干道路。地形設(shè)計完成后，在開始其他設(shè)計開始前，首先需要設(shè)計道路，以避開同時圈定建筑、花園和樹木等。推理的總體規(guī)則如下：
R1：根據(jù)建設(shè)規(guī)模、投資規(guī)模、是否可持續(xù) 發(fā)展、服務(wù)對象等，計算出道路的選型(柏油、水泥、鵝卵)、費用在總體造價中的占比等數(shù)據(jù)。
R2：根據(jù)之前輸出的地形，生成推薦道路圖。
R3：道路的密度符合園林設(shè)計規(guī)范。
R4：用推薦道路圖，根據(jù)道路建設(shè)定額表，計算出造價，是否符合投資情況。
R5：人工調(diào)整道路圖，放入R2、R3、R4的規(guī)則中迭代計算，得出滿意的結(jié)果。
2.4 建筑子系統(tǒng) 有了地形和主干道路的設(shè)計后，園林的區(qū)域已經(jīng)被劃分清楚了。接下來，建筑、樹木、花卉的設(shè)計可以并行進行，為了描述方便，我們從建筑系統(tǒng)開始介紹。
建筑系統(tǒng)的目標是生成園林中建筑的設(shè)計圖。推理的總體規(guī)則如下：
R1：根據(jù)建設(shè)規(guī)模、投資規(guī)模、是否可持續(xù)發(fā)展、服務(wù)對象等，推導出設(shè)計風格，并計算出建設(shè)費用在總造價中的占比等數(shù)據(jù)。
R2：根據(jù)之前輸出的地形圖和主干道路圖，參考R1推導出的設(shè)計風格和建筑設(shè)計模板庫，生成推薦的建筑設(shè)計圖。
R3：用推薦的建筑設(shè)計圖，根據(jù)建筑建設(shè)定額表，計算出造價，是否符合投資情況。
R4：人工調(diào)整建筑設(shè)計圖，放入R2、R3的規(guī)則中迭代計算，得出滿意的結(jié)果。
2.5 樹木、花卉子系統(tǒng) 樹木、花卉子系統(tǒng)的目標是生成園林中的樹木、花卉分布圖。推理的總體規(guī)則如下：
R1：根據(jù)建設(shè)規(guī)模、投資規(guī)模、是否可持續(xù)發(fā)展、服務(wù)對象、地理位置、氣溫、光照、季風風向等，推導出樹木、花卉的選型，并計算出建設(shè)費用在總造價中的占比等數(shù)據(jù)。
R2：根據(jù)之前輸出的地形圖和主干道路圖，參考R1推導出的數(shù)據(jù)與樹木、花卉數(shù)據(jù)庫，生成推薦的樹木、花卉種植分布圖。
R3：樹木、花卉的種植位置，參考地質(zhì)土壤圖(酸堿性、地下水位)，推導出是否合適種植，如不合適種植，推導出是否需要移動樹木、花卉或改善地質(zhì)土壤。
R4：用樹木、花卉種植分布圖，根據(jù)樹木、花卉定額表，計算出造價，是否符合投資情況。
R5：人工調(diào)整樹木、花卉種植分布圖，放入R2、R3、R4的規(guī)則中迭代計算，得出滿意的結(jié)果。
2.6 水電管網(wǎng)子系統(tǒng) 地形、主干道路、建筑、樹木、花卉設(shè)計完成后，需要設(shè)計相關(guān)的路燈、房屋、廁所、噴泉、灌溉等系統(tǒng)配套的給水供電系統(tǒng)。推理的總體規(guī)則如下：
R1：根據(jù)建設(shè)規(guī)模、投資規(guī)模、是否可持續(xù)發(fā)展、服務(wù)對象等，計算出水電管網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)費用在總造價中的占比等數(shù)據(jù)。
R2：根據(jù)之前輸出的地形圖、主干道路圖、建筑設(shè)計圖、樹木花卉種植分布圖等，生成推薦的水電管網(wǎng)圖。
R3：用推薦的水電管網(wǎng)圖，根據(jù)水電管網(wǎng)建設(shè)定額，計算出造價，是否符合投資情況。
R4：人工調(diào)整水電管網(wǎng)圖，放入R2、R3的規(guī)則中迭代計算，得出滿意的結(jié)果。
2.7 圖紙、圖表輸出子系統(tǒng) 在完成園林各個環(huán)節(jié)的設(shè)計后，需要輸出相關(guān)的圖紙進行評審與施工。本系統(tǒng)可以輸出的圖紙有：
總平面放樣定位圖(方格網(wǎng)圖)，豎向設(shè)計圖(土方地形圖)，主要剖面圖，土方平衡表(包括總進、出土方量)，水的總體上水、下水、管網(wǎng)布置圖，主要材料表，電的總平面布置圖、系統(tǒng)圖等。
由于采用 計算機程序處理的優(yōu)勢，輸出的各種圖紙圖表有如下優(yōu)點：①各專業(yè)的圖紙相互一致，可以自圓其說。②各專業(yè)圖紙有準確的銜接和連續(xù)關(guān)系。③出圖快，所見即所得，設(shè)計完成后，可以一鍵導出各種專業(yè)圖紙，節(jié)約排版時間。
3 結(jié)束語
以上介紹了人工智能在園林設(shè)計中的 應(yīng)用具體的實現(xiàn)過程。人工智能研究處于計算機科學結(jié)構(gòu)中的上層，由于之前軟硬件條件上的限制，很長一段時間都沒有突破性的進展。當前，軟硬件的基礎(chǔ)已經(jīng)打好，人工智能的研究突破到了一個臨界點，所以科研人員應(yīng)該加大對其關(guān)注的力度。
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