人工智能申論范文(2)
人工智能申論范文篇二
人工智能在園林設計中的應用
1 現有園林設計所面臨的問題
隨著人們環保意識的提高，綠化已成為城市建設中的重要一環，而園林的設計與建設更是城市綠化的重要組成部分。園林設計是研究如何應用藝術和技術手段處理自然、建筑和人類活動之間復雜關系，達到和諧完美、生態良好、景色如畫之境界。藝術的設計通過設計者的藝術修養能夠很好的完成和提高，但是在工程技術方面，卻會面臨很多問題，主要有以下幾個方面：
1.1 由于系統本身的原因，參與設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，這對工程技術人員要求太高，不易實現。
1.2 所設計園林重用性很低，由于不同地區的氣候，地形等原因，使得設計的園林系統不能在其他地方得到復制，浪費較多人力物力。
1.3 現有的CAD技術只能給客戶提供單一圖形，客戶很難在設計成型前看到效果，不利于技術人員與客戶及時溝通。很容易造成設計人員與客戶想法的偏差，造成損失。
2 智能園林系統的設計
本系統完全按照園林規劃設計的流程，用計算機模擬了園林規劃設計的各個環節。每一個環節不僅可以獨立成為孤立的環節，同時也動態關聯影響到其他環節的結果，方便了各環節的設計人員、評審人員的協作、交接，并且使園林的設計過程可以迭代修改。
根據一般的園林規劃設計流程，本軟件分如下幾個子系統：
2.1 項目概要設定子系統 用計算機進行建模的前提，首先是需要對項目進行基本設定，以確定項目自動生成的基本規則。之后把搜集到的信息，輸入計算機，需要輸入基本信息有：建設規模、投資規模、是否可持續發展、服務對象、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，影響計算機的推理結果。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 地形子系統實現的目標是用輸入的地質勘測數據根據推理機計算，輸出目標園林的地形設計圖。首先，需要人工處理的是地質勘測工作，這是目前計算機無法取代的。勘測工作根據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計初稿，投入的人力較少獲得勘測數據也較粗糙。細堪的目的是為項目施工準備施工圖紙，需要對整個現場做詳盡的勘測。我們的軟件系統，可以在粗堪與細堪的數據間做平穩的過度。輸入粗堪數據后，再次輸入細堪數據，系統會自動細化修正設計結果。這里需要輸入的勘測數據包括基地現狀圖、等高圖、水文分布圖、土壤酸堿性分布圖等，作為推理機的輸入參數。之后，推理機會參考之前步驟輸入的基本信息，包括建設規模、投資規模、是否可持續發展、服務對象、地理位置、氣溫、光照、季風風向等數據，同時參考一般園林的基本設計規范以及現有其他園林的設計，演繹推導出地形的初步模型。
我們選用了規則引擎作為推理機。規則引擎起源于基于規則的專家系統，而基于規則的專家系統又是專家系統的其中一個分支。專家系統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語解釋和證明它的推理結論。利用它就可以在應用系統中分離商業決策者的商業決策邏輯和應用開發者的技術決策，并把這些商業決策放在中心數據庫或其他統一的地方，讓它們能在運行時可以動態地管理和修改，從而為企業保持靈活性和競爭力提供有效的技術支持。簡單地說：讓程序的業務邏輯可以通過規則配置進行處理。
本次開發中采用了Drools.NET作為規則引擎。Drools.NET是.NET版的Drools，基于Charles Forgy的RETE算法的開源的業務規則引擎。推理的總體規則如下：
R1：輸入建設規模、投資規模、是否可持續發展、服務對象、地理位置、氣溫根據一般園林的基本設計規范計算出綠地占比、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的結果數據根據園林設計模板數據庫，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，根據園林設計模板數據庫劃分出綠地、 建筑、水體、空地的區域。
R5：人工調整地形模板、地形設計細節、區域劃分等，放入R2、R3、R4的規則中迭代計算，得出滿意的結果。
2.3 主干道路子系統 主干道路子系統實現的目標是用地形子系統輸出地形數據生成主干道路。地形設計完成后，在開始其他設計開始前，首先需要設計道路，以避開同時圈定建筑、花園和樹木等。推理的總體規則如下：
R1：根據建設規模、投資規模、是否可持續 發展、服務對象等，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據。
R2：根據之前輸出的地形，生成推薦道路圖。
R3：道路的密度符合園林設計規范。
R4：用推薦道路圖，根據道路建設定額表，計算出造價，是否符合投資情況。
R5：人工調整道路圖，放入R2、R3、R4的規則中迭代計算，得出滿意的結果。
2.4 建筑子系統 有了地形和主干道路的設計后，園林的區域已經被劃分清楚了。接下來，建筑、樹木、花卉的設計可以并行進行，為了描述方便，我們從建筑系統開始介紹。
建筑系統的目標是生成園林中建筑的設計圖。推理的總體規則如下：
R1：根據建設規模、投資規模、是否可持續發展、服務對象等，推導出設計風格，并計算出建設費用在總造價中的占比等數據。
R2：根據之前輸出的地形圖和主干道路圖，參考R1推導出的設計風格和建筑設計模板庫，生成推薦的建筑設計圖。
R3：用推薦的建筑設計圖，根據建筑建設定額表，計算出造價，是否符合投資情況。
R4：人工調整建筑設計圖，放入R2、R3的規則中迭代計算，得出滿意的結果。
2.5 樹木、花卉子系統 樹木、花卉子系統的目標是生成園林中的樹木、花卉分布圖。推理的總體規則如下：
R1：根據建設規模、投資規模、是否可持續發展、服務對象、地理位置、氣溫、光照、季風風向等，推導出樹木、花卉的選型，并計算出建設費用在總造價中的占比等數據。
R2：根據之前輸出的地形圖和主干道路圖，參考R1推導出的數據與樹木、花卉數據庫，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、花卉或改善地質土壤。
R4：用樹木、花卉種植分布圖，根據樹木、花卉定額表，計算出造價，是否符合投資情況。
R5：人工調整樹木、花卉種植分布圖，放入R2、R3、R4的規則中迭代計算，得出滿意的結果。
2.6 水電管網子系統 地形、主干道路、建筑、樹木、花卉設計完成后，需要設計相關的路燈、房屋、廁所、噴泉、灌溉等系統配套的給水供電系統。推理的總體規則如下：
R1：根據建設規模、投資規模、是否可持續發展、服務對象等，計算出水電管網系統的建設費用在總造價中的占比等數據。
R2：根據之前輸出的地形圖、主干道路圖、建筑設計圖、樹木花卉種植分布圖等，生成推薦的水電管網圖。
R3：用推薦的水電管網圖，根據水電管網建設定額，計算出造價，是否符合投資情況。
R4：人工調整水電管網圖，放入R2、R3的規則中迭代計算，得出滿意的結果。
2.7 圖紙、圖表輸出子系統 在完成園林各個環節的設計后，需要輸出相關的圖紙進行評審與施工。本系統可以輸出的圖紙有：
總平面放樣定位圖(方格網圖)，豎向設計圖(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、管網布置圖，主要材料表，電的總平面布置圖、系統圖等。
由于采用 計算機程序處理的優勢，輸出的各種圖紙圖表有如下優點：①各專業的圖紙相互一致，可以自圓其說。②各專業圖紙有準確的銜接和連續關系。③出圖快，所見即所得，設計完成后，可以一鍵導出各種專業圖紙，節約排版時間。
3 結束語
以上介紹了人工智能在園林設計中的 應用具體的實現過程。人工智能研究處于計算機科學結構中的上層，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，軟硬件的基礎已經打好，人工智能的研究突破到了一個臨界點，所以科研人員應該加大對其關注的力度。
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