基于语义网络的建筑设计通约算子研究董君

基于语义网络的建筑设计通约算子研究董君

董君王永金

东北林业大学黑龙江哈尔滨150040

摘要：结合语义网络特点和通约性概念的提出，将二者进行高阶转化和输出，并通过对多领域量化通约算子的研究，为城市大数据从无机量化向有机量化提供了有效的过度途径，同时也为实现建筑设计要素跨维度、跨学科的量化分析提供了研究思路，并且能够为人工智能及其他分析工具提供接口匹配的量化模式。

关键词：语义网络；通约算子；量化

1引言

建筑设计目的就是对建筑空间的布局方式、位置、的形态、开放程度与附属设施等因素的合理安排，满足使用者需求的同时，给予其舒适的空间心理感受。时下的建筑设计更加注重多维度、多角度的融合，而不是单纯从建筑设计要素的简单量化，而忽略了建筑设计自身的复杂性。这就需要新的方式重新对建筑设计要素进行分类，并从科学的角度将其进行有效量化，从整体的角度上将建筑设计在前期准备的过程中加以复杂化，并通过系统化的方式将问题解决，那么在后期建设以及管理等方面能够得到有效的梳理和解决。

在此基础上，由于语义网络从知识的表示方式上具有一定的多面性，对事物能够从不同层面对其进行综合研究，通过知识表示方式有效的将建筑设计要素从不同层面进行分类，语义网络作为一个较为传统的知识表示方法，为建筑设计过程中能够进行引申并且结合时下大数据环境，实现未来人工智能方式转化和承接提供了有效的方式。对多维度、跨学科概念的引入以及同一事物在不同层面上的分析做准备，并进行有效的梳理。

2通约概念的多维性扩展

通约是数学中的一个概念，相对于本文的研究方向来说可以将“通约”也进行两个方向的探讨。一方面，在建筑设计以及建筑语义网络建模的过程中可以将线性要素及非线性要素进行“最小公倍数”含义上的范围确定，满足在能够充分结合地域性城市文化的基础上对建筑设计要素的选取上进行合理划分和筛选。另一方面，从“最大公约数”的角度上来讲就是将跨学科、跨领域、多维度的概念尽可能的作为建筑设计要素融入到建筑语义网络建模中。从建筑设计要素的筛选到选取要素范围的确定，使得建筑设计要素量化方面更加具有准确性和针对性。

2.1学科之间的通约

建筑设计是与各学科联系十分紧密的一个系统性学科，在现阶段的研究中，更多的是根据建筑现有的基本信息和相关数据进行比较，再结合设计师的实际工作经验和既定的建设模式进行统筹性设计。其实，在这种传统的设计方法中，建筑师在设计过程中占主导地位，并且政府部门也成为建设决策过程中的重要一环。

近年来建筑设计涉及到的学科方方面面，从人文地理到信息科学等学科，从可拓学到数学建模的引入，更多的是对于建筑的分析更加趋向于数字化、科学化和技术化，并非凭借建筑师的工作经验进行，更多的是引入跨学科方法对其进行综合性、系统性的分析，并通过对数据及相应指标的总结得出建筑设计方案及结论。

2.2物质要素、非物质要素的通约

在建筑设计过程中，非物质要素往往是最无法量化的变量，一方面非物质要素例如宗教、民族、理念以及喜好等，以其自身的特点无法进行整体量化，另一方面，非物质要素是作为建筑设计导则中文字性内容存在的。这就意味着，在设计过程中的不确定因素，而具体非物质要素在区域内承载着什么样的作用，以及在城市设计中的权重有多少并未进行系统量化。

从思维知识和描述人类对事物的方法上来看，语义网络的方法能够将城市设计中的文化、情感以及意象中非物质要素通过关系链、节点等方式表述出来，通过这样系统化的方法将城市设计要素中的不可量化活这说难于具象化的要素提取出来，进行有效的整合和归类。通过对物质要素以及非物质要素进行有效量化，结合设计地块特点进行指标体系的建立，形成设计地块内的建筑衡量标准，纳入建筑设计中，从而将建筑设计的研究内容落实，并在科学合理的范围内进行有效控制。

2.3方式方法的通约

首先方式和方法在哲学层面能够看成是各个学科和理论研究的一个整体性的升华，对其应用的方法进行系统性的总结。而语义网络方法就是从这样一个角度入手，通过建筑设计中将其他学科的方式方法的引入，从哲学层面将其进行整体性的方法通约。

技术手段的介入在过去一段时间迅速发展起来的城市问题的研究方法，通过理论信息模型对实际空间要素的模拟和分析，对相关要素能够有一个直观的认识，城市生活空间中不可度量的要素，可通过“元”的转化以及相应算子的概括和二次转化，将城市中可度量要素和不可度量要素融入到统一的算子系统中。

3建筑设计算子的通约与转化

算子是一个函数空间到函数空间上的映射，广义上来讲，对任何函数进行某一项操作都可以认为是一个算子，甚至包括求幂次、开方、求和、乘积等都可以认为是一个算子，它强调的是一个函数到另一个函数的映射或者说是变换方式。

这就为我们在语义网络研究中提供了一个新的思路，可以将语义网络中的“关系链”引申成为建筑设计中的不同算子，通过对建筑设计要素中各种“元”以及由各种“元”组成的函数空间之间的关系的转化。通过对数学算法的进一步探讨，得出相应的转化方法，使得建筑设计中的各个要素能够遵循一定的算法进行整合。

4结论与展望

在数据空间时代，建筑设计不再是单一的空间建设模式推演，更多的是要素融合复杂的巨系统，将建筑设计要素中的“元”转化为相应数据，通过实际的关系链进行算子算法对数据进行合理的转化和计算，将网络数据、既定的量化数据等进行有效组织和整合，结合实际应用，分析城市设计问题。在现有的研究和工作环境内，我们既不能抛开传统的建筑设计方法，但是对于新技术、新方法的引入是一个必然的趋势。

参考文献

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