通过信息技术重构建筑设计产业链
通过信息技术重构建筑设计产业链
张静 于茜薇 余民久
摘要：自上世纪80年代引入CAD技术以来，信息技术正在以空前的速度影响着以建筑设计为核心的建筑产业上下游。本文回顾总结信息技术重构建筑设计及其产业链的整个过程，包括已经发生的前两个阶段，及正在发生的第三个阶段。为第三阶段的发展方向提出有效的建议并附诸实践，提出以Object Rank算法为核心的全行业对象数据库及其搜索应用模式，解决了建筑行业内所有人、公司、产品等对象的评价及搜索排序问题，使得使用者可以快速有效的在海量对象里作出最符合自身需求的选择。此外，本方法还可以延伸应用于其他类似的行业。
关键词：重构 建筑设计 搜索引擎 对象级别
信息技术的介入，实质上彻底重构了建筑设计及其相关产业链。这个过程已经持续了二十多年，并且正在以更快的加速度持续下去。从目前看来，整个过程分为了"工具、交流、选择"三个大的主题阶段。需要注意的是，每一个阶段的主题内容并未在下一阶段消失，而是继续发展下去，只不过没有当前阶段的主题那么引人注意罢了。
第一阶段：工具
以PC为代表的信息技术引入建筑行业，始自上世纪80年代的"CAD"（Computer Aided Design，计算机辅助设计）技术。当时的口号是"甩掉图板"，可见所谓计算机辅助设计，其实只是"辅助绘图"而已。电脑图形文件中的墙仍只是由线条构成而已，与这些线条在手绘图纸上的内涵并无区别。而当时的CAD技术，也很难实际帮助建筑师进行方案的仿真观看、计算和修改。
"3D"（Three Dimensions，三维建模与动画）是被广为接受的另一电脑设计概念。经由90年代初期Autodesk的另一软件3DS作为建筑效果图工具引入建筑业，电脑工具才初步具有了"辅助设计"的功用。笔者作为第一批尝试使用3DS等动画软件来进行建筑表现及动画的探索者，也经历了自3DS 3.0、4.0到3DS MAX各版本乃至引入LightScape光能传递技术的全过程。在这个过程中，作为工具的信息技术，越来越逼真的模仿着真实世界的形状、材质和光线，乃至到了90年代末，无论是建筑效果图、动画还是电影模拟拍摄，都已可乱真。建筑设计产业的下游——房地产行业，也已经大量应用3D技术来表现其产品。
"VR"（Virtual Reality，虚拟现实）是接下来一个被寄予厚望的技术。基于实时渲染技术的成熟和当时突飞猛进的硬件发展速度，类似于大型3D游戏场景的VR虚拟现实表现一度成为热门方向。让使用者直接进入到虚拟的建筑中去自由漫步，而不是局限于动画师设定好的摄象机路径，看起来是一个历史性的突破。伴随当时互联网的爆炸式发展，VR甚至直接应用到了网页展示上，VRML（Virtual Reality Modeling Language）是当时在网络上应用虚拟现实技术的主流语言。
"BIM"（Building Information Modeling，建筑信息模型）是新世纪到来后逐步升温的新一代信息技术工具。以BIM为核心基本可以融合前述三种主流技术。在BIM里，建筑虚拟模型不再是由CAD里的线条构成，也不是3D技术里简单的带材质的形体，而是带有物理属性的真正物体。这样一来，建筑虚拟模型不再是建筑师的私用物品，而是可以延伸应用到从地块勘探、规划设计、材料生产、房屋建造……到地产开发、广告营销、物业管理的产业链全过程。全过程都只需要一个模型，就是真实世界那个建筑在虚拟空间里的完全翻版。
"GIS"（Geographic Information System，地理信息系统）近年来也逐渐影响到建筑行业。尤其是Google Earth，是Google成为互联网霸主之后对建筑领域的最新改变。所有的建筑将不再是孤立的存在于某个设计公司的图形库，而是屹立到整个虚拟地球上它被建造的真正经纬度的真实环境中。它终极的目标将是地球上每一个建筑物都会有其虚拟的替身。
时至今日，信息技术作为工具在建筑行业的历程远未终结，恰是方兴未艾。其他阶段的到来，并不意味着它的工具属性有任何削弱之势，而是更为加强。
第二阶段：交流
在CAD时代，建筑图纸间的交流最初只有一个途径：软盘（这个设备目前已经退出历史舞台）。除此之外，建筑师们仍只能延续数千年来的方式：围桌而聚。面对面讨论加上邮寄和偶尔被采用的低分辨率电话传真，是当时默认的主流。甚至人们也不觉得有任何改进的必要。
在技术的推动下，这种千年的平静很快被Internet（互联网）打破。"E-mail"（电子邮件）是第一种被建筑师广泛使用的互联网工具。因为可以通过附件传送CAD和3D文件，远距离交流被迅速拉近。而以ICQ为代表的"IM"（Instant Messaging，即时通讯）再次对交流提速，使得交流无需等待。
"News Group"（新闻组）是电子邮件的群体集成，它使得交流不再局限于一对一，不再是孤立的电话对话的翻版。而真正使大规模群体交流成为现实的，则是"BBS"（Bulletin Board System，电子公告板）。BBS源于1978年，其实是一种比WWW自身还要古老的网络系统，当BBS嫁接到WWW上的时候，建筑行业的真正全球交流开始了。位于中国的ABBS（www.abbs.com.cn）是其中的规模最大者，超过200万建筑师和相关行业人员在其上进行详细分类分话题的讨论沟通，至今已经超过13年。而同样发源于中国的另一类BBS——"（房屋）业主论坛"（例如www.focus.cn）则为建筑产品的最终消费者构建了一个交流的平台。
其后，"SNS"（Social Networking Services，社会网络）伴随FaceBook和Twitter的崛起而兴起，在SNS平台上催生了成千上万的应用。不过大多数应用还是游戏类的，很多开发者（包括我们自己）也正在计划把专业类的应用开发出来，放到SNS里面去。
在交流的大背景下，在前述第一阶段的所有工具都有网络化的趋势，并逐渐产生了网络协同工作的方式。建筑师之间的交流不局限于语言、文字、图纸和动画，而是可以通过互联网组成团队，每个成员都可以参与到具体的建筑方案的设计之中去。
最近一年多来，"LBS"（Location Based Service，基于位置服务）带来了交流的新热点。通过"GPS"（Global Positioning System，全球定位系统）技术将每个交流者准确的定位到真实的地球上，使得交流本身更具有当地化的现实意义。Four Square是LBS最新捧红的交流网站，也将交流从电脑屏幕延伸到了手机及手持平板电脑，并且实时定位于真实的地址，这对基于真实地址的建筑行业来说，自然是如虎添翼。
第三阶段：选择
在交流的大势下，产业链的每个环节内部，都在变得透明和快速。然而上下游之间仍然存在严重的信息不对称。尤其在互联网的积累下，信息由严重短缺，迅速改变为严重过剩、严重重复和严重垃圾化。
人们的第一个应对之策，是"Search Engine"（搜索引擎），互联网新生儿Google因为发明了PR（Page Rank，网页级别，核心是以被链接数作为被投票数来排序）而能够对网页信息进行分级排序，短短几年成长为互联网的新霸主。通过搜索引擎，人们得以从信息海洋中大致筛选出自己所需要的信息，大大提高了工作效率。
然而对于建筑行业来说，一个个的对象，无论是人（建筑师、工程师、室内设计师、动画师……）、公司（开发商、政府业主、建材厂商、家具厂商、建筑公司……），还是产品（建材、家具、楼盘、建筑……）都并非作为一个个单独网页或网站存在于互联网上。就算他们中的一部分已经拥有自己的网页或网站，他们作为产品的级别和地位，也是完全不能等同于其网页的级别的。也就是说，不能因为一个产品的网页被链接的次数多从而网页级别高而得出结论该产品的品质就高。另一方面，仅仅就一个关键词来对这些对象进行搜索，也显得过于简单而草率，根本无法得到你想得到的结果。传统的搜索引擎，在行业内部失效了。
笔者所在的团队，正在试图解决这一前沿性的技术问题。即建立一种适用于特定行业或专业、结合客观数据与人的主观评分的专业化搜索引擎。具体的实践方法步骤如下：
1、将产业链的所有对象复制到虚拟世界
建筑产业链上下游的所有公司、产品和人，都归入到一个产业数据库中，而且每个对象都在Google Earth上标明了真实地理位置，并将通过业主和设计者，逐一建造产品的BIM模型。此外也应用了VRML虚拟现实场景、360度全景拍摄的随鼠标移动视角的Flash动画等技术来增强用户现实感。
2、给予每个对象一个评分
·评分分为两类：
一类是类似Page Rank的客观评分，主要来自对象的物理性状、产品品质、已经获得现实世界里的资质、在互联网上所有网站上的声誉等等。此类数据由程序自动在互联网上抓取，同时也接受来自对象自身的信息提交。
另一类则是来自同行和使用者的主观评分。每种产品的品质细分为多个子项，然后交由同行和使用者对每个子项进行评分。他们还可以投票得出每个子项应占有的权重。
·对象也分为两类：
一类是可以被直接评分的对象。包括楼盘、装修、家具、家电、设计师、建材、非楼盘建筑共七类。
另一类则是不被直接评分，而通过直接评分对象的评分，间接得到自己的分数。包括开发商、设计公司、建筑公司、材料公司、产品品牌等五类。
3、让主观评分保持公正
主观评分是否公正，将直接影响到对象最终得分的有效性。为此，我们通过取优的算法，让位居所有评分中位的那60%得分有效，偏离过远的则不予采信。同时，不公正的评分也将影响评分者自身的得分，从而具有相当的约束机制。此外，因为足够数量的评分者才能相对客观的得到总分，因为对评分数量不足的对象，也将暂时不公布其分数。
4、所有对象的评分互相牵连
当一个楼盘被评到较高的总分时，其设计公司、开发商、建筑公司、材料公司都会获得相应的评分提升。再细化下去，如果其"建筑质量"的子项得分较高，该楼盘的建筑公司会获得更明显的评分提升。
果其"空间设计"的子项得分较高，该楼盘的设计公司也会获得更明显的评分提升，其注明的主创设计师更将直接分配到一个高分值。
反过来，当某个设计师因为创作大量得分高的建筑或楼盘后，其所供职的设计公司的得分也会得到相应的提升。
如此反复循环下去，当评分值的数量累积到足够多的时候，整个虚拟世界的对象就会越来越接近现实世界中他们的真实水平，而这个水平在目前是我们每个人所不知道或不清楚的。
评分互相牵连是一个通过算法达到各评分相对客观科学的办法。类似Page Rank算法，我们称之为Object Rank（对象级别）。Page Rank算法是先给每个网页赋予一个PR值，那么对于用户查询串分词后得到关键字的集合，Q =
由此可见，某个对象的Object Rank值为所有关联到该对象的其他对象的Object Rank值除以它们各自关联出对象个数的和。A表示所有关联到对象p的对象集合，|P|表示对象p的关联对象个数。
通过幂法也可以计算这个分值，转化为求解 lim Anx的值，其中矩阵为：
式中，eT为n维的全1行，m为全部对象个数。用矩阵P表示这个链接关系，如果对象i向对象j有关联情况，则pij = 1，否则pij = 0。如果对象总数为N，那么这个对象关联矩阵就是一个一行N列的矩阵。
5、使用者的搜索引擎
基于上述原理建立起来的建筑行业虚拟世界数据库，也与互联网本身一样，是一个可以被搜索引擎搜索的数据库。而这个搜索将与Google这样的关键词搜索有两个重要的不同：
一是搜索的可选项非常多。以楼盘对象为例，目前我们对楼盘的搜索选项设置就达到数十个之多。足够多的选项才能足够清楚的知道使用者的真实需求，仅仅一个关键词是肯定不够的。
二是搜索加上了权重设计。在地段、环境、户型、格调、增值、开发商口碑、施工质量、建筑选材等八个权重分类中，使用者可以自行设置自己对每个分类的喜好度，例如地段最高占30%，户型其次占25%，环境第三占20%……如此下来，每个人都可以得到一个属于自己的权重分布，也就得到了一个专门属于自己的对象搜索排名。假设每个用户的个性搜索得分为UserScore，则：
其中（k1+k2+k3……+kn）= 100，当用户自行填项之和不等于100时，程序自动缩放数值之和使之等于100。
6、实时在线交流
使用者在访问楼盘主页时，就可以直接通过IM与该楼盘的主创设计师、室内设计师或开发商的销售人员进行实时在线的文字或语音、视频对话，避免了层层寻找具体联系人的过程，也绕开了种种中介或障碍，将是最直接的沟通渠道。
7、协同工作环境
对于行业内的每个对象，尤其是人来说，这里还会是一个庞大的协同工作环境。例如每个家具厂商都可以将其产品的真实BIM模型上传到网页，而每个设计师都可以直接将这些产品拖拽到自己电脑上的设计软件中安插使用。一旦设计师对该产品满意，而业主代表也点击确认的话，网页将自动发送采购信息给家具厂商。最终经过物流环节，一个真实的家具产品就将如同图纸空间里面一样，真正的购买并安放到某建筑的具体房间。整个协同工作环境集设计、交流、选材、电子商务于一体，大大提高了产业链的运转效率。
结束语
目前整个实践（搜索引擎访问地址www.pinfang.com）已经进入到Beta测试阶段。我们希望这个将整个产业链搬上网、复制到虚拟世界并拥有对象自身所有属性和明确品质分数的过程，将是整个建筑行业利用信息技术重构世界的又一次迈进。
参考文献：
[1] ABBS．ABBS建筑论坛精粹．中国建筑工业出版社，2003：112-120
[2] 康亚雄．建筑师完全3D手册．北京希望电子出版社，2000：1-13
作者简介：
张静（1975.11—），女，汉族，四川简阳人。四川大学建筑与环境学院讲师。建筑学学士、企业管理硕士。国家注册房地产估价师、注册造价工程师、注册监理工程师、高级工程师。研究方向为建筑项目管理。第一作者。
于茜薇（1967.8—），女，汉族，吉林四平人，广州大学商学院教师，副教授，工程硕士，研究方向为建设项目管理（政府投资项目管理及项目后评价等）。第二作者。
余民久（1971—），男，汉族，四川仁寿人，四川大学建筑与环境学院，讲师，硕士，研究方向为项目管理和结构工程。通讯作者。
