宏偉壯麗的設計:GPU 運算技術如何改變建築物外形樣貌

作者 Bea Longworth

綜合協和式超音速飛機的吸睛線條、雪梨歌劇院的高聳空間,以及鳥巢錯綜複雜的結構,這正是描述建築師 Daghan Cam 改寫建築樣貌之作品的語彙。

Daghan Cam是英國倫敦大學巴特萊特建築學院的講師、曾與普立茲克建築獎得主建築師 Zaha Hadid 合作,他使用 GPU 運算技術算繪出令人驚嘆的抽象 3D 列印設計內容,並且訓練影像處理機器人搭建出複雜的建築結構。

藝術品般的建築物:UCL 講師 Daghan Cam 展示使用 3D 列印技術製作出的建築物原型。
藝術品般的建築物:UCL 講師 Daghan Cam 展示使用 3D 列印技術製作出的建築物原型。

六年前 Cam 在前往倫敦之前即在伊斯坦堡進行初次訓練活動,使用計算物理學及各種演算法去模擬材料結構。

多年來他一直使用 CUDA 平行編程模型和 NVIDIA GPU 來編寫程式碼,包括在他最新探索大尺寸 3D 列印結合深度學習,以用於機器人建造活動的企劃案。

Cam 運用 Quadro K6000 繪圖卡與 Tesla K40 GPU 加速器來設計 3D 模型,接著與 Boston Limited 和 Materialise 合作,使用 Mammoth 立體光固化成型技術(stereolithography)3D 印表機,製作出單件大型複雜的高解析度模擬內容。

打印出的建築原型散發出抽象美麗的氛圍,通常要在當代藝術館裡才會見到如此佳作。然而此企劃案將目光放在實用性上:在不破壞結構完整性的情況下,使用最少的材料以降低建築成本。

Cam 的最新作品著重於大尺寸 3D 列印及機器建造流程。
Cam 的最新作品著重於大尺寸 3D 列印及機器建造流程。

此列印出的原型成為今春2015年米蘭設計週的熱門話題,巴特萊特建築學院支持 Cam 進行大尺寸 3D 列印及機器建造的企劃案。他和他的團隊正在研發機器建造流程裡,用於即時影像處理和反饋的電腦視覺和深度學習演算法。

這個企劃案的新階段旨於開發出先進的機器建造技術,以有效建造出複雜結構。他們使用 NVIDIA cuDNN 深度神經網路資料庫來訓練工業用製造機器人,利用自行決定機器人行為的優點。NVIDIA 的 GPU 將處理機器人身上感應器收集到的影像資料。

本月初 UCL 的 B-Pro 展展出了他們的研究成果及建築原型。在下方的影片裡呈現了 Cam 進行的部分模擬內容。