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郑琪:知识经济时代期待IT技术放飞设计灵感

更新时间:2019-04-12

  建筑设计是人们运用科技知识和方法,有目标地创造建筑构思和计划的过程。对于现代人类而言,建筑几乎影响到人类活动的全部领域▯▯▯。而建筑设计的费用虽然只占最终建筑成本的一小部分(通常是8~15%),然而毫不夸张的说▯▯,除了满足美学需求之外▯▯,它对建筑安:全和功能实现起着决定性作用,并影响着制造成本和维护成本——而在地震、台风和暴雪等极端情况下,建筑设计质量还直接影响着社会安定和宏观经济。

  现代科技的迅猛发展,尤其是微电子▯、信息、新材料及集成技术的进展,使建筑设计发生了革命性的变化——在知识经济时代的背景下,建筑设计自动化▯、模块化和高效化已成为建筑设计的发展趋势;计算机技术的飞速发展和广泛应用▯▯,深刻地影响着建筑的设计过程▯、建造过程和售后过程,并改变着建筑物的结构和功能▯▯▯;先进的计算机技术为现代建筑工程设计提供了前所未有的技术平台。

  直到20多年前,国内的建筑设计师们主要依靠的还是手绘的方式,用的是尺规和铅笔在制图板上绘制蓝图,一张图需要花费几周甚至更长的时间。随着1980年代PC大潮的来临,建筑设计师们开始采用PC机做一些简单的辅助设计,但囿于硬件性能和设计软件功能的限制▯▯,还算不上真正意义上的建筑设计,更多的是制图电子化。

  众所周知,建筑设计的全过程就是不断建立各种模型▯▯▯,并不断进行综合和分析的过程,即反复地创造模型和评价模型的过程▯▯。现在建筑设计流派大致可分为两类:一类是以追求外观和表现形式的▯▯▯“高技派”▯▯▯,以弗兰克盖瑞(Frank Gehry)的高技工作室为代表▯▯▯;另外一类则是强调建筑形式必须反映和表现功能的“功能派▯▯”,认为建筑平面布局和空间组合▯?必须以功能为依据,而且所有不同功能的构件也应该分别表现出来。

  而到了知识经济时代,不论是高技派▯,还是功能派,在做建筑设计时都要求IT系统具备更宽的应用阈值和更高的性能▯▯▯。对于目前建筑设计中常用的Ansys、PKPM▯▯、AutoCAD、ArchiCAD、STAAD和探索者等众多应用而言▯▯▯,需要不同的处理器特性▯▯,有的要求“高浮点吞吐率,有的要求高内存带▯▯”宽▯,有的!要求更高的CPU指令带宽,有的要求整数性能良好▯▯。

  例如当年在中银大▯▯▯“厦的设计中▯▯▯,贝聿铭建筑师事务所采用AutoCAD(Release 12)软件,在图纸中“大量使用▯▯▯“Xref.(外部引用)”,使大▯▯、小样都引自共同的源文件▯,这样就大大节省了较对图纸所花费的时间▯▯。但Xref.的大量使用让一张设计图的图层多达二百多层▯,这就要求处理器的浮点处理能力和内存带宽达到一个很高的水平▯▯。

  初?步的信息化解决了从手工到电子绘图的转变,但在计算速度上,还是令用户觉得受到诸多限制。例如2006年令设计师马岩松一举成名的加拿大▯▯▯“玛丽莲梦露”大厦的设计方案,则是建筑设计师需要高速计算性能的有力佐证。现在看起来,玛丽莲梦露大厦的曲面堪称无懈可击,在安全性和外观上做到了极佳的平衡——但在完美背后,是每调整一个角度就需要几十分钟的计算时间▯,而每拉出一个曲面往往就需要更漫长的等待。

  在对高处理性能的需求上▯,北京市建研院也有亲身体验▯▯。此前在投标上海一座600多米高的地标建筑时,就碰到需要在短时间内完成设计方案的需求。如果把建筑结构风险测算放到普通的PC和笔记本上去做,至少需要100个小时才能完成▯▯▯,这对投标来说无疑是不可接受的▯▯。最后北京市建研院在基于AMD双核处理器的曙光天阔S4380服务器上运行该测算,仅用十几个小时就完成了方案。

  正是基于这样的使用体验,使我们对双核和多核处理技术产生了浓厚兴趣。通过调研,北京市建研院发现多核技术不仅能在性能上满足设计需求▯▯,还在降低信息化成本上也有贡献。因为正如前面介绍的,建筑设计中需要用到大量的计算机辅助设计和并行处理作业▯。但问题也随之而来——随着计算规模的增大,硬件采购成本和能耗成本等问题也随之凸显▯▯。

  以今年上半年采购基于AMD双核皓龙的曙光天阔S4380服务器的经验而言,我们发现双核服务器性价比要比过去使用的小型机高一些,而且同样能满足建筑设计的需求▯▯。而且曙光天阔S4380自投入使用以来▯▯,表现稳定▯▯▯,与国际品牌的服▯▯▯?务器相比,毫不逊色。除了一次性采购的成本优势▯▯▯,我们也注意到双核服务器的另一成本优势体现在皓龙处理器的低能耗特性上——这直接降低了整个服务器使用期间的电力成本,而电力成本目前来看已经超过了PC服务器的采购成本▯▯▯。

  由于有了对双核皓龙的较好使用体验▯▯▯,北京市建研院对多核处理器带来的收益有了较深了解,从而也就对AMD的巴塞罗那四核处理器有更大兴趣。目前从技术特性上来看▯,AMD即将发布,的真四核皓龙处理,器,由于具备真四核架构、宽浮点加速器、高内存带宽、内存优化器和平衡智能缓存技术等,这些特性对需要高处理速度、高吞吐量和高内存带宽的建筑设计应用来说都比较重要▯,故而巴塞罗那较之双核和其他四核处理器能更好更快地满足建筑设计的高性能需求▯▯▯。

  此外▯▯▯,从功耗”方面看▯▯▯,它的电气特性与双核皓龙完全一样,可以直接插到建研院现有的曙光服务器上升级BIOS使用▯▯,而由于其增强的内核技术,在性能方面得到大幅提升。而且在电力成本上,由于AMD采用了增强的Power NOW▯!▯、CoolCore和双重动态电源管理等技术▯▯▯,在两路平台上,基于真四核皓龙的服务器系统较之基于其他四核处理器的服务器系统▯▯,最高能节省41%的电力成本——这对于目前拥有20台左右服务器的北京市建研院来说,假如都采用基于真四核皓龙处理器的服务器,每年节约的电费就是2万多元▯▯▯。

  除此之。外▯▯▯,从AMD提供的技术资料来看,真四核皓龙处理器对于降低成本的优势不仅体现在性能和功耗上▯▯▯,更由于采用了包括直连架构和快速虚拟化索引(RVI)在内的四种虚拟化技术,使得基于真四核皓龙处理器的服务器系统具备良好的虚拟化性能,从总拥有成本上看,这也进一步降低了成本▯。

  在知识经济的大潮下,如其他业内建筑专业出身▯▯▯,目前又从事着IT工作的同行一样▯▯▯,我们深刻感受到IT技术的发展必须和传统行业的趋势紧密结合▯,否则很难发挥IT技术的最大作用▯。就如在建筑设计行业▯▯,没有好的设计师,就无法构思出高妙的设计方案▯▯;但没有计算机辅助设计,再好的设计构思也难以得到迅速、准确地体现。

  事实上,虽然现在建筑设计中使用的软硬件相较过去有了很:大发展▯,但还不能让设计师们完全摆脱技术上的限制。我们期待随着类似AMD巴塞罗那四核技术的广泛应用,可以让设计师们摆脱硬件的各种束缚▯▯,从而释放潜力,放飞灵感,设计出更多如同▯▯▯“玛丽莲梦露大厦▯”般的经典建▯▯▯“筑▯。

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