主觀評估模型在計算機衍生設計中的應用
學術交流
作者：範胡磊
【摘要】在計算機輔助設計（CAD）的過程中，用戶的主觀感受和想法對設計結果有時會有決定性的影響，文章針對用戶的主觀評估特征構建了一種新的用戶評估模型，該模型在傳統的三維評價的基礎上增加用戶的主觀評估維度，有效的提高了交互式設計的效果。
【關鍵詞】計算機衍生設計；主觀評估模型；形狀語法；計算機輔助設計
1.引言
在智能設計（AI-in-Design）過程中，學者麵臨著怎樣把複雜的人類智能轉變成可編輯可操作的計算機程序的現實問題，這個問題的研究成為了現在CAD研究的一個較為重要的分支領域。然而，迄今為止在CAD的研究領域中，人工智能技術還是無法完全替代人類設計師的功能，同時智能設計係統也很難明確的區分用戶主觀的評價和思路，因此，人機交互的設計方式在CAD領域中的應用越來越多的被使用到，逐漸成為了CAD領域的一種發展的趨勢[1]。CAD領域中交互式的一個核心的關鍵問題是在計算機係統中對用戶主觀的評價和感受進行明確的定義，並可以把其與計算機模型的相關部分進行映射。在現存的人機交互係統中，如果將用戶的評價信息直接的用作係統的評估值來參與計算和處理的過程上，將會導致有限的人工評價能力與計算機通過高速運算所確定的大量的候選設計方案之間的強烈衝突。針對以上所述的相關問題，本文提出一個新型的評估模型，同時將該模型與刺繡輔助設計係統（embroidery design system，EDS）進行結合使用，EDS係統通過應用本文所提出的模型，可以有效的在人機交互設計的過程中融入人的主觀評價。
2.計算機衍生式設計
衍生在生物學中是指事物的在不斷變化的過程中產生其他新的事物。把衍生設計的思想應用到新產品的設計開發之上，這體現了產品的衍生性。衍生技術是一種把有限的設計約束和標準利用發散式計算的方式處理產生大量產品的一種技術。迄今，在計算機設計的領域裏，衍生式設計的應被越來越普及和大眾化。衍生藝術也被很多藝術、建築以及計算機等領域的學者所關注，被大量的應用到工業設計的環節中。
衍生式設計輔助係統（Generative Design Systems，GDS）的主要用途在於通過多種自動的生產機製（Generative Mechanism，GM），幫助設計者對替選方案的快速設計和評估。1962年Asimow提出三階段的ASE設計程序：分析階段（Analysis），該階段著重於明確設計的問題並確定設計目標；綜合階段（Synthesis），各種各樣的備選方案的產生主要在該階段；評估階段（Evaluation），該階段主要是依據分析階段確定的設計目標來對各備選方案的可行性進行衡量並確定最終方案。GDS係統就是在Asimow的基礎上發展起來的計算機操作係統。衍生式設計輔助係統可分成多個子模塊，例如：人機接口子模塊，該模塊負責設計者與計算機設計係統的人機互動；方案生產子模塊，該模塊可以自動的運用相應的生產機製來衍生備選方案；數據庫子模塊，該模塊用來儲存和管理設計信息。其中，方案生產子模塊是GDS係統運行的核心模塊。
GDS係統能夠有效的對計算機的運算能力進行利用，經過對目標對象的編碼進行組合和優化並最終衍生出數量巨大的備選方案。但是，計算機的高速運算的能力有時卻會在CAD領域限製其自由度，妨礙突現形狀的產生，進而降低係統的創新性。因此，對設計目標的編碼方式會影響GDS係統的最終設計方案的確定。現在，符號型編碼方式是大多數CAD領域的主要編碼方式，該編碼方式相對成熟，可以無縫的實現與計算機的交互，計算效果良好。然而，站在可視化設計的角度來看，主要依靠用戶的視覺感受是符號型編碼方式的一個缺陷，他會帶來設計過程和設計結果不可控的問題，換句話說，它很難清晰明白體現出用戶主觀的評價和感受。由此可知，一種能夠體現用戶主觀評價的人機交互式設計，可以利用更清晰直觀的可視化設計表達方式。本文設計衍生式生成係統利用形狀語法表達方式來參與到係統的設計過程。