一栋大楼能用一个函数来表达吗？
▲一栋大楼能用一个函数来表达吗？
记得上学的时候学到函数，老师跟我们讲，你们一定要好好学习函数，因为世界上的一切都可以用函数表达。函数不仅仅是一条曲线，一张曲面，函数可以表达宇宙里面一切的东西。
当时真的没有太理解老师这句话。现在是学的东西越多，对这句话的理解越深刻。就从学物理开始吧，速度有速度的函数，热学有热学的函数，量子力学有量子力学的函数，弦论有弦论的函数。构成复杂生命的基因，不也就是ACGT的函数吗？
一栋大楼可以是一个函数吗？我们怎样才能用一个函数来表达一栋大楼呢？如果真的可以实现，这是不是未来建筑设计的趋势呢？
当然这个时候你可以说，这栋大楼，在我设计的时候不是画出来的，而是用一套公式算出来的，换句话说，这幢大楼的设计，是用一个函数生成出来的。
真有这样的事情发生吗？今天让我们把目光投向遥远的非洲，科特迪瓦的首都，阿比让。科特迪瓦其实是音译（法语：La Côte d'Ivoire，英语：Ivory Coast），这个国家原来的名字，我们称之为象牙海岸，历史上曾经大象成群，也是象牙贸易集散地。现在的行政首都叫亚穆苏克罗（Yamoussoukro），但事实上的首都还是阿比让。亚穆苏克罗之前只是一个村子，因为是前总统博瓦尼的老家，博瓦尼决定把首都从阿比让迁到他老家。
阿比让有一栋七层楼的建筑，是法国跨国电信公司橙子集团科特迪瓦总部。它的总建筑面积超过15,000 平方米，一个4,000 平方米的宝石般的复杂艺术外墙环绕着外部，外墙由4,000 个独特的双曲面部件组成。
宝石般的外墙参考了大楼所处的场地位置，它夹在郁郁葱葱的绿洲和高尔夫球场之间。高尔夫球的形状和凹痕被转化为设计。建筑物的连续曲线使立面元素的创建更加复杂。
大楼由Koffi和Diabaté Architects 建筑事务所设计，Jet Contracts建造。Jet Contracts是一个具备完全EPC建筑经验的集团，在摩洛哥和非洲大陆的其他地方开展业务，拥有30 年在工程、采购、制造和施工方面的领先专业知识。
新冠疫情，出差旅行困难时期正在进行的项目尤其困难。对于这样的复杂项目，云端的在线协同是必不可少的。而且，难道每个协同者电脑上都要安装一个大型的设计软件吗？
理想的场景是什么？在云端协同，用Web浏览器就能完成项目的管控、建筑设计、审核、变更、制造、装配。而且，可以用一个函数来生成整个建筑。
恰好达索系统3DEXPERIENCE平台，特别是平台上的xGenerative Design应用就能满足所有这些需求。
作为3D体验的一部分，xGenerative Design是一个基于Web 的CATIA 应用程序。用户无需安装软件，在Web浏览器即可创建、打开或修改其参数化设计；可以使用任何设备从任何地方安全地访问它。
xGenerative Design代表了计算设计形式化的重大转变。它可以很方便地跟踪模型的演变、管理所有权和成熟度状态，因为它基于3DEXPERIENCE平台，引入了协作能力。智能视觉编码器只需通过拖拖拉拉的操作，就可帮助用户创建他们的脚本，并轻松地将其与其他应用程序一起使用。
从2010 年开始，计算设计的进步强化了这样一种信念，即创意人员可以大规模定制建筑物中的几乎所有东西。这些应用改变了实践，甚至改变了我们如何感知空间的想法。智能视觉编码的出现和民主化加速了这一趋势。一般的学生和专业人士都能够通过几个节点来创建和控制复杂的形状，这就是xGenerative Design应用的用武之地。
xGenerative Design放大了 CATIA 为行业带来的两个最大价值：处理超大型装配的能力和基于模板的方法。
首先，它使多个设计人员能够创建组件并连接多个xGenerative Design部件。这些可以共享共同的参考几何形状以及参数。一旦更改，设计会自动更新。然后，该工具可以用作模板实例化的参数骨架，模板实例化是产品生命周期管理(PLM) 对象，可以嵌入大量信息，从车间图纸到本地属性。它加快了创意人员验证其设计的能力。随着模块化和非现场方法的出现，xGenerative Design因此成为一个巨大的加速器，允许参数化概念设计和施工设计之间的数字连续性。
CATIA xGenerative Design推出以后，受到广大CATIA爱好者的欢迎。拖拉式图示化低代码、时时在线协同、云端、基于Web，功能强大且易于操作的特性，极大地激发了用户创新能力。
xGenerative Design不仅仅用于建筑，也同样可以用于制造业，比如汽车的设计。xGenerative Design不仅仅用于生成单体建筑，还可以生成一个城市。
xGenerative Design也在不断的发展中，最新的版本是CATIA xGenerative Design R2022x。我们来看看这个新版本有哪些新功能。
变形与包络算子（Deform and Wrap operator）
一栋大楼外立面上，通常会放个商标、打个广告什么的，新版本增加了变形与包络算子，参考下面的例子，在表面上加一个标志，只需像下面这样将它包裹在目标表面上即可。
嵌套算子（nesting operator）
巴黎圣母院有很多漂亮的玫瑰玻璃窗，一个玫瑰玻璃窗由72 个易碎部件组成的，这些按正确顺序包装并固定在六层容器中，它们之间的距离足够近，但彼此不接触。
要设计和建造这样的玫瑰窗，需要指定每个零件之间的最小距离，并最终非常精确地控制每一层的布局，以保证最佳包装并减少零件操作和破损风险。
多面体建模（Polyhedral Modeling）
不管是挖矿，还是建筑工地上挖土方，或者建造水电站的大坝，各种情况下都需要对地形进行挖掘改造。
多面体建模允许在转换为多面体的网格中的地形数值模型与转换为多面体的精确几何形状的开挖之间进行直接操作。
多面体结果可以代表挖掘的地形、移除的土体体积，并完全集成到参数化设计过程中。
可以再次重新切割以细化挖掘以确定最佳挖掘方法。
展开算子（Unfold Operator）
展开算子有两种应用，一种是把建筑模型通过展平、打印、剪切、折叠，用折纸的方式把建筑模型做出来。
第二种是将一系列面板展平以进行制造。展开可以严格限制为仅可展开的表面，或者用更广泛的展开对象，还可以把有变形的部分也包括进来。
首先是图形编辑器叠加模式。前面的版本需要经常性的在图形编辑器和3D编辑界面之间频繁切换。叠加模式可以很直观地看到图形编辑器中的调整带来的效果。
同时，可以修改背景不透明度。通过快捷键【Alt+G】在图形编辑器和 3D 查看器交互之间切换，也可以使用快捷键【Ctrl+G】关闭或重新打开图形编辑器。
其次是沉浸式直接操作。选择图形节点可以在 3D 查看器中显示关联的算子，也可以通过 3D 交互快速修改内部值，在3D 查看器或规格树中选择时，也会显示算子。
控制器重新排序和分组的更新。现在可以在实验选项卡中重新排序控制器，用户还可以根据图形区域对多个控制器进行分组，创建用户自己的实验视图，以进行更好、更简单的设计探索。
达索系统大中华区
基础设施与新能源行业技术总监
清华大学精密仪器系博士，美国佛罗里达国际大学工业工程系博士后，现任达索系统中国大学校长、达索系统大中华区技术咨询部技术总监。丰富的企业数字化转型经验，覆盖企业数字化战略咨询、项目管理、实施、开发、研究、培训经验，涉足航空航天及国防、交通运输、造船、高科技电子、工业装备、消费品、能源电力、建筑市政、矿业、生命科学、金融及商业服务等行业。担任的社会职务有：中国智能制造系统解决方案供应商联盟智能制造专家、金融街企业家俱乐部智能制造专委会委员、广东省机械工程学会制造业信息化分会理事、中国水利水电BIM设计联盟咨询委员会专家、中国数字化企业研习社专家、哈尔滨理工大学机械学院创业创新导师、阿里研究院《新商业攻守道》客座专家、E-works数字孪生客座讲师、科技独角兽百人团产业智库导师等。
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