人工智能与环境设计精选(九篇)

第1篇：人工智能与环境设计范文

不同于普通建筑，智能建筑具备较强的适应性与拓展性，有其灵活性特征，且具备较好的节能与环保功能，能够实现对不同的信息资源进行通信与处理。能够实现对建筑结构内的机械、电气设备实施综合化的控制与管理，监视设备的运行状态，统计记录相关数据，同时可实现办公自动化，对建筑环境有较强的适应性。一般所应用的材料均为绿色、节能、环保的高效建筑材料，所有设备均可实现即时更新。且具备典型的节能型特点，主要依照建筑特点进行设计，体现相对发散性的设计要求，能够节约大量水、电、热能源。智能建筑与城市环境同样有其一定的协调性。现代建筑并非独立存在，其发展规划必须严格按照城市规划设计的方向而进行，能够充分融入环境中，体现其舒适性特点。

2现代智能建筑规划设计的方案

2.1总体设计目标

智能建筑的设计目标主要围绕多功能、一体化同步发展所展开。首先需实现对大功率智能电气及设备的管理与监测，发挥其控制作用，以构建全方位、多元化的智能建筑结构，提高智能系统的现代化水平。同时还需做到充分利用建筑环境的优势，将智能化系统融入建筑环境中。诸如在设计房屋走向时，可根据智能控制系统对光源的强度反应，灵活地调节太阳板。在温度较高的夏季，太阳板将自动转向，面向背光面，在温度较低的冬季，且与之相反。此外，还需对建筑空间实施合理化的分配，以改善室内的温度环境，遵循节能的原则，确保建筑通风采光等条件可满足节能设计的要求，以突显智能化设计的理念。

2.2智能设计融入建筑环境中的具体途径

将智能建筑设计作为中心，围绕具体建筑的空间组合、限定等实际情况，加入空间行为、体验、感知、构景等内容，正确处理建筑智能设计与环境的关系。首先保障空间与环境的一体性。加入空间与环境整合设计的观念，实现智能建筑规划与设计。一般来说，要实现智能建筑的办公自动化功能，必须构建计算机网络基础设施，铺设高速主干通信网络，在不同的建筑楼层设置单个或多个局域网，与主干网络进行高速连通，进而实现建筑与外界环境的联网通信。其次，为解决智能建筑设计的布线问题，需建立结构化的布线系统，实现不同电气设备的连接、互通，同时支持不同厂家的数据设备与语言环境。再者，贯彻系统集成理念，将建筑物内部的设计、安装、调试、运行与维护等不同的子系统建构为有较大规模的综合性系统。充分协调各个子系统的工作内容，确保其独立性，同时注重各个系统之间的联系，发挥不同系统的作用，保障集成系统的正常、稳定运行。智能建筑设计不仅可以满足优化建筑电气能源配置，同样能够提高人们生活水平，促进社会经济的良性发展。

3智能建筑设计中需要注意的环节

3.1采用合理的结构形式、柱网和层高

在智能建筑设计过程中，设计师可以将框架结构等融入进来，从而打造一个灵活多变、舒适的生活环境，另外，可以根据建筑的使用功能来设计柱网。在智能建筑设计过程中，我们对其要求具有舒适的环境，因此，设计师应该尽量避免将内部的管道、线路暴露在外，中央空调的设置是施工的一大难点问题，所以在施工过程中，应该对管道、排水系统、支架等进行综合考虑，在整个智能建筑物中，每一层的高度不能够小于3.6m，这样才能够保证中央空调的安装与施工以及建筑内部的空间布局。

3.2合理的设置布线

在设计智能建筑过程中，设计师应该对布线进行合理的设置。在建筑物日常使用过程中，内部的电气设备会产生一定的声响，从而影响到居民的生活环境，所以在设计时，设计师应该根据设备的性质进行合理的设置，另外，需要根据外界环境来对其进行设计，这样才能够为居民提供一个良好的、舒适的环境。

3.3节约用水技术的应用

这里所说的节约用水技术不仅仅指的是见谅的减少水资源的使用量，还包括了在建筑过程以及建筑物的使用过程当中对水资源进行有效的循环利用。比如说我们对人们日常生活的当中排放出来的大量的生活污水以及废水，这其中包括了沐浴、洗衣、厨房以及厕所当中的排水，对这些排出的污水我们可以进行一定的处理使其达到一定的标准，这种经过处理的污水也就是我们日常生活中所说的中水。这也就意味着我们可以讲办公楼、居民区、以及超市和饭店当中排放出来的污水进行收集，在收集之后进行合理的处理形成中水，然后将中水应用与人们日常生活当中的冲厕所、道路清扫、消防、洗车以及绿化等方面。

4智能建筑对未来社会的影响

现在的智能建筑与我国传统的建筑进行比较的话具有着十分明显的优势，其中的主要的特点就是需要进行合理的选址设计、高效的对资源进行循环的利用、节能减排、功能齐全、智能灵活、帮助建筑物的用户提供一个健康舒适的生活或者是工作的环境。这样不仅仅能够满足带人们对于生活的要求，还能够对能源以及资源的消耗进行降低，降低建设过程以及使用过程当中二氧化碳的平排放，对环境进行很好的保护，促进经济的可持续发展。智能建筑对于未来社会的影响主要体现在两个方面，一个是社会方面一个技术方面。在社会内涵方面，智能建筑的基本内涵主要体现在“绿色的理念”上，其中主要强调的就是节能减排、健康舒适、智能高效以及灵活便捷。这些一系列的特点主要就是体现在建筑物的整体的布局规划以及系统的机构模式、制度体系、管理理念、价值观等。在技术的内涵方面，主要就是体现在“绿色技术”以及“智能技术”两个方面上来。其中的“绿色技术”也就是与环保有关的技术这些技术具体上包括了循环利用资源、节约能源、减少排放、节省占地面积以及节约用水和高效率的利用能演以及资源等绿色的环保技术。智能技术就是在计算机系统的整体的控制之下所采用的视频监控技术、图像显示技术、通信技术、控制技术以及各种互联网新型技术。所以说，智能建筑能够自动的对内杯以及外部环境的动态变化尽心观测并且根据观测的结果进行一定的响应，具有着智能报警的功能，从而能够达到技术的协调一致以及建筑物内外结构的有机结合。

5结束语

第2篇：人工智能与环境设计范文

目的探讨信息物理融合系统环境下的智能手机交互设计方法。方法运用信息物理融合系统理论，通过分析用户、智能手机、情境的特点和三者之间交互的特征，以情境中的人为中心，探讨信息物理融合环境下手机人机交互的变化，提出一种智能手机人机交互的设计方法和思路。结论通过对情境中智能手机人机交互需求的分析，构建了信息物理融合环境下智能手机的人机交互模型。在信息物理融合系统环境下,智能手机人机交互设计运用多通道交互、情境感知、自然交互等设计方法，可提高智能手机人机交互设计的可用性。

关键词：

智能手机；交互界面；人机交互；信息物理融合系统

智能手机作为移动计算的媒介，在传统通讯媒介的属性之上融入了电脑般强大的功能，由于其灵活性、便携性的特点，已经成为人们手中的生产力、社交和认识世界的工具。用户在享受嵌入式系统、计算机技术和网络技术发展带给智能手机进步的便利时，已不仅仅关注系统功能的扩充和效率的优化，对于服务个性化与特定环境的应用的用户满意度有了更高的要求[1]。智能手机性能的提升和网络的普及使得应用情境已经比以往更加多样。如果能够了解用户在不同情境下的人机交互过程，并针对交互特征进行交互的优化设计，将会帮助设计师构建更好的用户交互体验。由此，能更有效地服务于用户的信息物理融合系统（Cyber-PhysicalSystems，CPS）应运而生。不同场景中的智能手机交互设计是包含多对象（个性化用户、场景、交互界面）的系统，不同的对象间存在着数据、信息和知识的流动及逻辑关系，因此，运用信息物理融合系统的思路，可以构建适合多场景的人机交互体验。

1智能手机中的人机交互

由于人的认知中视觉认知信息量最大，智能手机的人机交互一般是以视觉通道为主，通过视频、图像、文字等确认状态和传达信息。视觉交互界面的设计是智能手机人机交互的主要构成部分。为了构建更好的视觉交互界面，设计师通过提高智能手机的屏幕尺寸、屏占比、视觉层次[2]等方法，提升人机交互的视觉空间和交互效果。同时，视觉交互界面的发展也经历了电脑终端直接移植菜单式交互设计、对现实事物抽象概括的拟物化设计和强调高效交互扁平化设计[3]的不同方向和阶段，通过构建与用户更加亲和的交互模式和交互要素[4]等手段，有效地提升了智能手机的人机交互体验。尽管如此，智能手机作为移动计算的最佳媒介，与电脑等其他固定终端相比，人机交互中可视交互的空间仍较小。智能手机有限的可视范围和操作空间，容易让用户在使用中产生大量平移、拖动等重复动作，易产生疲劳感和厌烦情绪[5]。智能手机人机交互界面交互空间局限的问题，可以以用户认知的多通道性进行拓展和弥补。所谓“多通道”是指运用多种用户表达意图、执行动作和感知反馈信息的方法，如肢体姿势、动作、表情、语音、触觉等，采用这种交互方式的用户界面称为“多通道用户界面”[6]。智能手机的交互设计中综合使用多通道交互已成为趋势，智能手机的人机交互见图1，充分利用多通道的输入调动用户的视觉（图像）、听觉（声音）、触觉（触控）、运动等多种感知通道和交互通道，可以有效地拓展智能手机的交互空间，提高用户交互的满意度。运动交互界面（微信的“摇红包”界面）见图2。

2CPS环境中的人机交互

计算机技术、通讯技术和互联网技术的发展，逐步使得人们随时随地都能接入网络，获取信息，与他人互动，智能手机等移动计算设备的用途由于应用场景的扩展也日益丰富。同时，物联网技术、云计算、智能城市等技术发展，使得用户可以通过移动计算设备与其他用户、智能设备、乃至环境进行互动。为了解决不同情境中更广泛的人机交互的机遇与挑战，CPS应运而生。

2.1CPSCPS可以理解为运用嵌入式系统通过一系列智能设备和物理对象在高效能网络环境下进行高度集成和交互，从而实现系统的实时通信、高效能信息处理及复杂情境下的自主协调[7]。简单说来，CPS就是在环境感知的基础上，融合移动计算、互联网、通讯、计算机技术、物联网、云计算技术等扩展的网络化物理设备系统，通过虚拟交互或实体交互的反馈，循环实现信息和物理设备、环境的融合与实时交互，从而拓展智能设备的功能和使用领域[1,8]。CPS的发展是信息与人类生活和社会的发展日益密切的体现。CPS正逐步应用于生活的方方面面，其应用场景包括监测和记录身体状态的可穿戴智能终端，主动感知和预测用户需求的智能家居[9]，根据交通状况合理安排路线和规避障碍的自动导航汽车，甚至包含复杂基础设施和社会关系的智能城市。CPS不仅是一项蓬勃发展的技术，而且也正逐步成为一种生活方式。如基于地理位置感知的人机交互已经运用于支付宝公司和肯德基公司的无线支付应用项目中，当支付宝用户走进肯德基快餐门店时即会收到电子点卷，然后通过无线支付即可享受购物折扣。基于位置感知的智能人机交互实例见图3。

2.2CPS环境中智能手机的人机交互CPS环境为人机交互拓展更大的空间，同时更多交互要素的引入也产生了更多的不确定性，软件和硬件的设计面临着新的挑战[10]。CPS将传统人机交互中“以用户为中心进行设计”的理念，提升为“以情境中用户为中心进行设计”。“情境”既包括用户与智能手机所处的物理环境信息（声音、光照、温度、湿度、图像、运动地理位置等），又包括用户在使用智能手机的过程、状态等上下文信息。这使得CPS环境下的智能手机人机交互有了更多元化的应用前景。CPS环境中的智能手机人机交互模型见图4，与图1相比，不同要素间产生了更多数据、信息和知识的流动。用户群对情境中的相关内容（智能设备、实体环境、服务等）进行实体交互（触摸、使用等）的同时，实现对情境的分布式认知。另外，用户群也可以通过智能手机发出交互请求，这使得用户群与情境中各种要素有了更多的交互机会。智能手机根据情境中的物理特征（声音、光照、温度、湿度、图像、运动等）对人机交互模式进行调整，以适应不同情境中的需求。而这一切都是在数据网络和位置信息服务的支持下完成，不同信息通过云端完成交换和存储，实现信息和知识的共享与其他社交应用。

3CPS下智能手机交互设计方法

智能手机的应用日益广泛，使用的情境也更加多样化。智能手机人机交互设计应服务于情境中用户持续不断的需求，以情境中的用户为中心，综合考虑“用户—智能手机—情境”的多种要素，从而使智能手机的人机交互更加有效和宜人。3.1CPS下智能手机交互设计原则人类认知的特点决定了采用实体按键、笔迹、语音等的方式，简明扼要、逐步细化的过程交流信息可以使人机交互更加高效和宜人，也是人机自然交互的要求[6]。智能手机由于便携性的要求，屏幕大小、屏幕亮度、扬声器功率、计算性能等都受到了限制，因此，智能手机人机交互设计过程中应综合利用各种通道进行人机交互，并结合用户所处情境中认知的特点进行设计。智能手机的人机交互设计应运用CPS的相关技术，使其更为精准地感知用户所处的情境，获取周边空间的物理状态和相关服务信息。而人机交互的模式也应该根据所感知的情境进行相应调整。人机交互的设计过程中，应使软硬件具备通过对用户的位置、特征、时空等上下文条件进行检测，自动简化信息的处理能力，使用户获取有效的人机交互，因此，在CPS环境中的智能手机交互设计，应按照以情境中的人为中心进行设计，运用多通道技术扩展人机交互空间的原则，根据用户认知特点和情境需求进行设计，提升智能手机人机交互的效果。

3.2CPS下智能手机交互设计流程以用户为中心，交互设计流程一般包括用户需求调研、产品分析、交互设计、原型设计、详细设计、设计维护等阶段。在此基础上，为了更好地使用CPS环境下的智能手机交互设计，这里提出了一种面向CPS环境下的多通道交互设计方法。CPS下智能手机交互设计流程见图5。CPS下的智能手机交互设计过程与传统以人为中心的交互设计一样，开始于用户需求调研，通过分析用户需求确认产品设计要求并进行分析。不同的是，CPS下产品分析需要对产品使用环境的地理位置信息、情境特征等进行分析和预测。CPS下的交互设计部分，设计师不仅需要针对产品功能要求构建人机交互界面，而且还需要对用户使用情境和产品功能进行分析，确认使用情境对产品功能的影响，并分析地理位置信息与情境特征的作用。然后需要针对使用情境对产品功能和交互通道进行分析，选择适合的交互设计通道（视觉、触觉、听觉等）进行交互模式构建。在不同通道交互设计完成后，需要对多通道交互方式进行整合与评估，以防止不同通道交互间产生干涉，如确认无误则按照交互设计的结果进行原型设计。原型设计是对用户需求与产品功能的最基本实现。在此阶段后，需对多通道交互效果进行测试，判断通道数是否过少而影响交互效率或过多而产生干涉。若存在交互通道数不合理的情况，则返回“产品功能—交互通道”分析阶段重新确认交互模式；若多通道交互模式恰当可靠，则继续进行细节设计。

3.3CPS下智能手机交互设计应用CPS的引入将极大地提高用户使用智能手机人机交互的舒适度，提高工作和生活的效率。如在城市交通领域，用户在不同交通模式换乘时，智能手机应可以通过感知位置的变化，接收城市智能服务系统推送的相应位置的提示和换乘建议，使用户生活更便捷。如图3使智能手机成为了情境与人的动态界面，增强了用户与物理环境的互动。此外，智能手机的人机交互界面设计应根据情境中空间、光照、温度、湿度等物理特征的不同，考虑情境中人机交互的不同模式的特点进行设计，有针对性地调整界面尺寸、图标大小、亮度、通道等特征。例如，为了实现驾车过程中安全、便捷地使用智能手机的功能，汽车厂商与智能手机厂商合作开发了可作为智能手机拓展界面的车载操作系统。当智能手机用户进入车辆时，智能手机将与车载系统联网，自动使用更大、更清晰、更简洁、可语音操控的车载界面代替智能手机，从而满足用户的使用需求。搭载CarPlay系统的奔驰汽车见图6。

4结语

第3篇：人工智能与环境设计范文

【关键词】智能温室 电气工程 设计与实现

温室与电气自动化技术相结合形成智能温室，既自动化温室。其以计算机控制为核心，结合各类电动化技术分别由遮阳系统控制阳光照射面积和时间，喷滴灌系统控制湿度，风扇系控制温室温度，移动苗床系统控制栽种面积与密度等多种系统组合。

1 智能温室电气工程现状及问题

1.1 智能温室的现状

我国处于急速发展的阶段，由于改革开放，我国吸收来自外界很多先进的技术，促进我国科学技术的发展，从而促进我国经济产业的发展。我国智能温室电气工程利用当代传感器技术、电子技术、通讯技术、网络技术和采集技术等多种电气工程的先进技术共同构建智能温室的各个系统。智能温室的电气工程与农业种植技术相结合现农业产品连续生产并且高产量高品质的目标。

智能温室为农业产品创建良好的生长环境，避免受到季节、温度、湿度等客观条件限制的同时，也避免多种化学污染。随着自动化的不断深化，农业产品的成本不断降低，从而整体提升农业产品的经济效益；当代技术的加入，智能温室通过信息采集系统反应的全面精确的数据信息，加深对智能温室的控制力度和完善其管理体系。

1.2 智能温室的问题

我国近几年的智能温室技术主要引进国外的先进技术，由于市场的需求，我国对于智能温室的功能正在不断开发和研究中，不断完善智能温室的各项功能。我国目前智能温室存在以下缺点：一是建立温室结构标准体系。现今我国智能温室结构没有明确的国家标准，普遍遵循企业自身制定的标准，其结构往往各个不相同，从而导致农业产品质量、产量没有统一的标准；二是智能温室监控软件的引用。我国目前没有比较适合我国环境的温室监控系统，虽然引进的温室监控软件、设备成本过高，不符合市场经济的盈利原则，还存在不适合我国温室环境和季节气候标准的测定。除此之外，大多数温室监控软件不具备采集温室环境各个因素相互影响之间的信息数据，实际上环境中各个因素之间是相互影响，相互的制约的关系，彼此之间呈现动态的变化趋势，其造就的环境因素作用于温室中的农产品，鼓励人们积极开发研究智能温室的各个功效。

2 智能温室控制系统的设计与实现

智能温室系统的控制系统主要分为气候和营养液监控系统两部分组成。气候监控系统主要是对农作物所处的外界环境进行监控，例如温室中的湿度、温度、CO2含量、光照、风速等多种环境中会影响农作物生长的外界因素进行全面的监控，形成动态的数据图，随时将环境控制在对农作物生长最有利的状态；营养液的控制系统主要根据不同农作物所需的夺中国营养元素的含量控制，为农作物创建良好的生长环境，确保农产品的产量和品质。控制系统的构件由五部分组成：

2.1 上位机的设计与实现

上机位是以计算机为核心创建完善的监控系统，在计算机屏幕上呈现相关的时间以及对应的测量值和其动态曲线图，还要设计报警系统以及各个环结构件的运行状态，使其管理者随时了解温室中相关数据信息，保持温室的最佳状态。对于温室中出现的故障、关键数据信息、报警系统所传输的数据信息，要定时对其进行储存，并且将其打印成纸质的形式，对其进行存档，防止由于外界因素丢失数据，加强温室的控制力度和便于检修人员对数据信息

的调用。设定操作人员的权限，允许其根据农作的不同设定相关参数，并且有权在出现故障时强制停止。

2.2 下位机系统

下位机是接受上位机中所显示的数据信息，并且对其数据信息进行分析处理。下位机相对于上位机是一个相对独立的个体，其操作人员同样可以对温室中的相关数据进行监控和调整。下位机通过多种精密科学数据的处理，并且通过传输机构将分析结果传输给上位机，通过复杂程序的设定，对下位机下达相关指令，下位机严格按照指令行运行，实现温室中全面的监控系统。

2.3 通信通道的设计

通讯通道的设计是以稳定、便捷为主旨，确保各项功能的有效实施和对温室的控制力度。系统中通信通道采取 RS485 接口连接，该接口由于双接口、抗干扰功能和传输距离长的优势能够稳定、便捷传输。RS232 接口其无论是稳定性、传输距离还是快捷方式都不及RS485，这类非平衡的传输方式适用于 PC 机之间的链接，因此上位机和下位机之间的通讯方式根据其通信的方式特点选择不同的通信方式，并且实现两种通信方式之间的相互转换，保证信息之间的稳定、便捷的传输效率。

2.4 信号采集电路的设计

信号采集电路是根据各种传感器对于温室环境的测量和敏感度所获取的信息数据传输给上位机并对温室实施综合性的监控功能，既实现对于温室环境和营养液的监控功能。为了保证数据信息的精确性和高效性，传感器灵敏程度至关重要，同时其采集电路也要具有很强的抗干扰性和简约的特点，既选择数字型传感器则符合以上要求，经常被使用，同时为了保证各个数据信息之间不相互影响，从而设定为并联电路和各种信息的模拟转换器，保证数据信息的顺利传输。

2.5 执行部分的设计

智能温室的电器工程是通过天窗和遮阳帘开、关和角度，的电机来控制温室中农作物的光照面积和程度；通风电机控制其通风状况；加热设备控制温室的温度；喷淋设备控制温室内的湿度；CO2开放阀控制室内 CO2的含量；营养液的施放阀和营养液的配方保证营养液的平衡等各项执行部分为农作物创建良好的生长环境，从而提升农作物的产量和质量。

3 结束语

综上所述，智能温室是提升农业事业的有效手段，其打破季节、时间和环境各项的客观因素，为农作物创建最佳的生长环境。智能温室是由各类电气工程实现对室内的温度、湿度、光照、二氧化碳含量和营养液的释放量和成分配置等功能。其技术的不断完善推动农业事业的不断进步。

参考文献：

[1] 丁欣，孙智卿，郭鹏举 . 基于 ARM 的智能温室控制系统 [J]. 山西农业大学学报 ：自然科学版 ，2010（01）.

[2] 侯建华 . 智能温室远程控制系统的设计与 实 现 ― 基 于 LPC2132[J]. 农 机 化 研究 ，2010（12）.

[3] 潘刚 . 温室环境远程智能监控系统的设计与实现 [J]. 微型机与应用 ，2014（07）.

[4] 谢彤 . 基于单片机的温室智能灌溉系统设计与实现 [J]. 安徽农业科学 ，2013（18）.

第4篇：人工智能与环境设计范文

随着我国科学技术的不断进步，传统的农业生产方式已经不能满足人们生活的需求，电气自动化的不断加深，使其智能温室有效缓解两者之间的主要矛盾，很大程度提升农业生产的效率和产量。智能温室打破季节、温度、阳光、湿度等多方面外界客观因素，为人们提供生活所需的各种农产品。本篇论文就是针对智能温室的电气工程的设计方面做浅要分析。

【关键词】智能温室 电气工程 设计与实现

温室与电气自动化技术相结合形成智能温室，既自动化温室。其以计算机控制为核心，结合各类电动化技术分别由遮阳系统控制阳光照射面积和时间，喷滴灌系统控制湿度，风扇系统控制温室温度，移动苗床系统控制栽种面积与密度等多种系统组合。

1 智能温室电气工程现状及问题

1.1 智能温室的现状

我国处于急速发展的阶段，由于改革开放，我国吸收来自外界很多先进的技术，促进我国科学技术的发展，从而促进我国经济产业的发展。我国智能温室电气工程利用当代传感器技术、电子技术、通讯技术、网络技术和采集技术等多种电气工程的先进技术共同构建智能温室的各个系统。智能温室的电气工程与农业种植技术相结合现农业产品连续生产并且高产量高品质的目标。

智能温室为农业产品创建良好的生长环境，避免受到季节、温度、湿度等客观条件限制的同时，也避免多种化学污染。随着自动化的不断深化，农业产品的成本不断降低，从而整体提升农业产品的经济效益;当代技术的加入，智能温室通过信息采集系统反应的全面精确的数据信息，加深对智能温室的控制力度和完善其管理体系。

1.2 智能温室的问题

我国近几年的智能温室技术主要引进国外的先进技术，由于市场的需求，我国对于智能温室的功能正在不断开发和研究中，不断完善智能温室的各项功能。我国目前智能温室存在以下缺点：一是建立温室结构标准体系。现今我国智能温室结构没有明确的国家标准，普遍遵循企业自身制定的标准，其结构往往各个不相同，从而导致农业产品质量、产量没有统一的标准;二是智能温室监控软件的引用。我国目前没有比较适合我国环境的温室监控系统，虽然引进的温室监控软件、设备成本过高，不符合市场经济的盈利原则，还存在不适合我国温室环境和季节气候标准的测定。除此之外，大多数温室监控软件不具备采集温室环境各个因素相互影响之间的信息数据，实际上环境中各个因素之间是相互影响，相互的制约的关系，彼此之间呈现动态的变化趋势，其造就的环境因素作用于温室中的农产品，鼓励人们积极开发研究智能温室的各个功效。

2 智能温室控制系统的设计与实现

智能温室系统的控制系统主要分为气候和营养液监控系统两部分组成。气候监控系统主要是对农作物所处的外界环境进行监控，例如温室中的湿度、温度、CO2含量、光照、风速等多种环境中会影响农作物生长的外界因素进行全面的监控，形成动态的数据图，随时将环境控制在对农作物生长最有利的状态;营养液的控制系统主要根据不同农作物所需的夺中国营养元素的含量控制，为农作物创建良好的生长环境，确保农产品的产量和品质。控制系统的构件由五部分组成：

2.1 上位机的设计与实现

上机位是以计算机为核心创建完善的监控系统，在计算机屏幕上呈现相关的时间以及对应的测量值和其动态曲线图，还要设计报警系统以及各个环结构件的运行状态，使其管理者随时了解温室中相关数据信息，保持温室的最佳状态。对于温室中出现的故障、关键数据信息、报警系统所传输的数据信息，要定时对其进行储存，并且将其打印成纸质的形式，对其进行存档，防止由于外界因素丢失数据，加强温室的控制力度和便于检修人员对数据信息的调用。设定操作人员的权限，允许其根据农作的不同设定相关参数，并且有权在出现故障时强制停止。

2.2 下位机系统

下位机是接受上位机中所显示的数据信息，并且对其数据信息进行分析处理。下位机相对于上位机是一个相对独立的个体，其操作人员同样可以对温室中的相关数据进行监控和调整。下位机通过多种精密科学数据的处理，并且通过传输机构将分析结果传输给上位机，通过复杂程序的设定，对下位机下达相关指令，下位机严格按照指令行运行，实现温室中全面的监控系统。

2.3 通信通道的设计

通讯通道的设计是以稳定、便捷为主旨，确保各项功能的有效实施和对温室的控制力度。系统中通信通道采取RS485接口连接，该接口由于双接口、抗干扰功能和传输距离长的优势能够稳定、便捷传输。RS232接口其无论是稳定性、传输距离还是快捷方式都不及RS485，这类非平衡的传输方式适用于PC机之间的链接，因此上位机和下位机之间的通讯方式根据其通信的方式特点选择不同的通信方式，并且实现两种通信方式之间的相互转换，保证信息之间的稳定、便捷的传输效率。

2.4 信号采集电路的设计

信号采集电路是根据各种传感器对于温室环境的测量和敏感度所获取的信息数据传输给上位机并对温室实施综合性的监控功能，既实现对于温室环境和营养液的监控功能。为了保证数据信息的精确性和高效性，传感器灵敏程度至关重要，同时其采集电路也要具有很强的抗干扰性和简约的特点，既选择数字型传感器则符合以上要求，经常被使用，同时为了保证各个数据信息之间不相互影响，从而设定为并联电路和各种信息的模拟转换器，保证数据信息的顺利传输。

2.5 执行部分的设计

智能温室的电器工程是通过天窗和遮阳帘开、关和角度，的电机来控制温室中农作物的光照面积和程度;通风电机控制其通风状况;加热设备控制温室的温度;喷淋设备控制温室内的湿度;CO2开放阀控制室内CO2的含量;营养液的施放阀和营养液的配方保证营养液的平衡等各项执行部分为农作物创建良好的生长环境，从而提升农作物的产量和质量。

3 结束语

综上所述，智能温室是提升农业事业的有效手段，其打破季节、时间和环境各项的客观因素，为农作物创建最佳的生长环境。智能温室是由各类电气工程实现对室内的温度、湿度、光照、二氧化碳含量和营养液的释放量和成分配置等功能。其技术的不断完善推动农业事业的不断进步。

参考文献

[1]丁欣，孙智卿，郭鹏举.基于ARM的智能温室控制系统[J].山西农业大学学报：自然科学版，2010（01）.

[2]侯建华.智能温室远程控制系统的设计与实现―基于LPC2132[J].农机化研究，2010（12）.

[3]潘刚.温室环境远程智能监控系统的设计与实现[J].微型机与应用，2014（07）.

[4]谢彤.基于单片机的温室智能灌溉系统设计与实现[J].安徽农业科学，2013（18）.

第5篇：人工智能与环境设计范文

关键词：智能建筑；建筑设计；设计特点

Abstract: the paper briefly introduces the concept of the intelligent building, intelligent building to the analysis of project planning and architectural design influence, combined with the engineering practice, this paper puts forward of the design characteristics of intelligent building and intelligent building design method.

Key words: intelligent building; Architecture design; Design features

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

引言

随着人类文明的不断进步。人们对生活及办公环境的舒适、方便及安全都有了更高的追求。而科学技术的进步，人类已掌握了电子控制技术，在这些基础上为了适应人们的要求智能建筑应运而生。结合智能建筑的性质，浅谈―下智能建筑设计中应注意的问题。

1 智能建筑的概念

智能建筑在20世纪末诞生于美国。近几年来，发达国家相继掀起了智能建筑的浪潮，美国自20世纪90年代以来新建和改建的办公大楼约有70%为智能化建筑，日本则制定了从智能设备、智能家庭、智能建筑到智能城市的发展计划，计划在本世纪末将65%的建筑智能化。新加坡政府也拨巨资进行了专项研究，准备把新加坡建设成为“智能城市花园”。建筑智能化热潮正在引发国际建筑史上的一场革命。我国在智能建筑建设方面起步较晚，但有奋起直追之势，仅上海浦东新区、深圳等地就出现了数量相当可观的智能化建筑。所以，智能建筑应当是:“通过对建筑物的4个基本要素，即结构、系统、服务和管理，以及它们之间的内在联系，以最优化的设计，提供一个投资合理又拥有高效率的幽雅舒适、便利快捷、高度安全的环境空间。

2智能建筑对项目策划及建筑设计的影响

2.1首先，设计师要准确界定所建建筑智能化的标准，这一方面需要设计师根据建筑物功能需要、国内智能化水平的程度及建筑物的规模进行定位。从规模上看，―般来讲建筑物的建筑面积达到2万平米以上用于智能建筑会更经济、实用。

2.2智能建筑的目标要尽量创造舒适的工作和生活环境。智能建筑内的温度、空气质量、光线、独立而又安全的工作和生活环境、计算机网络、符合人体工学的办公家具、休息空间及建筑物外的景致和适当的隔离等等方面，都应充分体现设计师独具匠心的构思。设计时尽量避免大进深的平面布局，进深控制在10m左右，保证办公区充足的阳光和室外景观。外墙可以布置成凹凸状，利用这样的平面做成所谓的comer office在办公区要适当安排―些有自然风味的工作人员休息的角落。设计时应避免做固定扇的外窗。

2.3采用合理的结构形式、柱网和层高。采用框架结构、框剪结构可以提供灵活多变的环境，―般9m的柱网对停车、空间分割及结构设计都比较适宜。由于智能建筑内部要求舒适的环境，所以所有管线均不能暴露，考虑到中央空调的管道、综合布线的要求、空调排水的坡度及架空地面等方面，建筑物的层高应大于3,6m，只有这样才能保证办公区域的净空不小于2.6m，走廊里的净空不小于2.3m。

2.4智能建筑内还要求行之有效的布线，而建筑物内的设备会产生热量、噪音，设备的维修及各个办公区和生活空间的不同性质还要求合理的区域划分，智能设施还要能根据气候、季节、光照变化自动调节建筑内的各项控制指标，以达到居住的最佳处境。

2.5设计师在设计过程中还要考虑智能建筑内的变化、发展及新增项目的可能性。

3智能建筑设计特点

当代可持续发展的智能建筑，既要满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危害。因此可持续发展建筑应遵循下列原则：

(1)节约化特点

要能体现节约能源，既要节约建筑制造能源，在建筑使用过程中的维护和运行也要节约能源；智能建筑要能体现利用各种清洁能源和可再生能源，如自然通风、采光，利用太阳能、风能、热能、地热能和生物能等；应体现节约能源的高效照明；还要能体现节约其他能源，节约用水、节约木才，能重复利用某些旧建筑材料、结构配件、设备及循环利用再生材料等。

(2)能体现生态化特点

要提倡绿色设计和文化。智能建筑要能体现人与人工自然的和谐、人工自然与天然自然的和谐、人与天然自然的和谐等三大和谐。智能建筑更有利于人的生存和发展，既要有增益作用、消费功能和审美效应。也要与大自然形成统一的、互利的和相洽的关系。

(3)能体现人性化的特点

要有先进的自动化控制系统，调节大厦各种设施如室温、湿度、灯光、保安、消防、给排水、供电等为用户提供舒适环境；良好的通信网络设施使数据能在大厦内各区域之间进行流通；要能提供商业支持功能，以提高大楼的整体工作效率服务；同时排泄功能良好，达到无害化、方便化要求。

(4)能体现集约化特点

智能建筑能对各类建筑元素的原始价格、运行消耗进行测算；体现开放性设计，把各专业专家、学生、使用者紧密结合起来，达到共同利益。我国现阶段国情的特点，我国智能建筑能耗低且运行费用最低的可持续建筑设计包含了以下技术措施，要体现节能的特点；减少有限资源的利用、开发、利用可再生资源；室内环境的人道主义；场地影响最小化；艺术与空间的新主张；智能化等特点。在建筑电气设计中主要从以下三方面考虑：

①在满足建筑使用功能和需求的前提下节省能源，避免不必要的能源浪费。

②采用高效、低能耗的设备，提高能源的利用效率，从而进一步降低能耗。

③采用新技术，合理开发和利用新能源。对于环境保护主要是选用绿色环保的电气产品，节约用电，从而减少污染物的排放，注重发电机排出的废气处理。

4智能建筑设计方法

4.1地面设计

智能建筑内的地面可采用架空地面、预制线槽的楼板面层及地毯地面等。架空地面布线方便，容量大，双层地面可以分开布设强、弱电，更可以用于旧楼改造，但会造成地面高差，使人感到不方便。楼板面层预制线槽可在办公自动化房间内任何地方做接口，不会产生高差，施工方便，可布设在面层10em内。在方块地毯下布置布线系统，―般是在层高受限制时使用，要求线路少、交叉点少的分支线路，采用扁平线，施工同样方便，但要注意与办公家具的配合，做防静电处理。

4.2墙面设计

智能建筑内的墙体除了做隔断以外，墙面上还可以做出线口，墙内空间还能布置各种传感器和控制设施。23天花板。智能建筑内的天花板需要负责照明、送风、出风、烟感、喷洒等的走线及出口任务。

4.3专用机能室的设计

（1）中央控制室设计。中央控制室是整幢智能建筑的心脏部分，负责设备运转监控及安全保卫监控等。

（2）咨询中心设计。咨询中心中需要配备电脑、多功能工作站、电子档案、影像设备的输入和输出装置、微缩阅读及闭路电视等。33电视会议室中需要考虑音响、光源、照度及配电等的设计。

（3）决策室设计。决策室需要考虑音像、声音、会议、电脑及通信系统的综合设计。另外，接待柜台、电脑机房等机能室都需要给予充分的考虑。

4.4屋顶的设计

建筑物屋顶是直接平面敞开的接触大自然的空间，智能建筑的屋顶会被布置上大量的设备，所以设计师在进行设计时，除要考虑屋顶美观绿化以外，还可以布置吸取太阳能和风能以采集热能、收集降水等等，充分吸收和利用自然界提供的一切能量和物质，同时也要设计防止自然力量侵袭的预防设施。还要考虑到设备运转时产生的震动、噪音、电磁场等因素，电缆穿过屋面以后如何防止漏水，电线基座的防水、防风及防震的问题。

4.5智能建筑的外部空间设计

4.5.1功能与分区

建筑外部空间作为开放的空间具有一定的功能要求。建筑外部空间按功能分为人的领域及除人之，包括交通工具的领域。而要获得舒适的人的逗留空间所需要以限定空间的手法刨造一定的封闭感。利用标高的变化及墙的运用均可以得到不同程度的封闭感。同时作为为外部空间，它不同于内部空间，它应该具有开敞，流动的特点．意念空间的设计也是限定区域的重要手段。建筑师可采取独特的空间布局强调不同的功能分区。

4.5.2规模与尺度

建筑外部空间的规模与尺度受城市规划，日照及不同的生活习惯所影响。其尺度的不同给人以不同的感受。建筑师应该利用这种尺度的差异来创造不同的建筑外部空间形态。也可以弥补原有空间的先天不足。

4.5.3空间分类

建筑外部空间按使用性质分，大致可分为以下几类．

（1）活动型。这种类型的外部空间―般规模较大能容纳多人活动，其形式以下沉式广场与拾起式台地居多。

（2）休憩型。这种类型的外部空间以小区内住宅群中的外部空间为多，一般规模较小，尺度也较小。

（3）穿越型。城市干道边的建筑及―些大型的观演、体育建筑常有穿越型的外部空间或者是城市里的步行通道或步行商业街间点缀绿化、小品等，即可穿越’也可休息'也可活动。可以说是多功能的外部空间了。

4.5.4建筑外部空间设计手法的运用

为了获得宜人、丰富的外部空间仅仅一种手法是不够的濡要多种手法的综合运用。根据不同的建筑以及不同的环境需要综合运用不同的手法。

（1）空间的延伸和渗透。内外空间及外部空间的相互延伸及渗透是空间的连续和相互作用造成的时空的连续。如中国古典园林中的借景与对景都是空间的延伸和渗透手法的运用。

（2）层次与序列。要创造有秩序而丰富的外部空间，就要考虑空间的层次。而对于运用空间就要有空间导向有序列有高潮和过渡。外部空间的序列通常表现为“开门见山”和“曲径通幽”两种。

（3）建筑尺度的处理。建筑作为外部环境的主体其本身的尺度必须有适应^、体尺度的过渡。正如芦原义信所提的第二次质感一样。建筑本身需要以―个较大的尺度去适应其所处的大环境'又要以―个较小的尺度去满足其本身的外部环境。建筑物应该具有多层次的尺度关系。

结束语

随着社会经济的发展建筑业空前的繁荣。向人们提供优美的内、外部空间是历史的必然，它不同于历史上的私家园栋，它是归还给人们属于自己的诗意空间和栖息之所。同时作为一名建筑师对于建筑外部空间的重视也应象对建筑内部空间一样，让人们能感受到内外一致的贴切关怀。

参考文献：

[1]陆伟良.智能化建筑导论[M].北京:中国建筑工业出版社.1996.

第6篇：人工智能与环境设计范文

关键词：智能建筑 建筑设计墙面设计

1 智能建筑的概念

智能建筑就是采用计算机技术和通讯技术对建筑的设备进行自动监控，对信息资源进行管理和为用户提供信息服务等。美国智能建筑研究机构把智能建筑定义为：通过对建筑物的结构、系统、服务和管理四个基本因素以及它们之间的内在联系的最优组合来提供一个投资合理，又具有高效、舒适、便利的环境。可以这样理解，智能建筑必须满足两个基本要求：

第一：对于建筑管理者来说，智能建筑应当具有一套管理、控制、维护和通信设施，能够在花费较少的条件下，有效地进行环境控制、安全检查、报警监视，能够实时地与城市管理部门取得联系。

第二：对于建筑使用者来说，智能建筑应当创造一个有利于提高工作效率、有利于激发工作人员的创造性，并可以提供一个舒适和谐的好环境。

2 智能建筑标准的制定

智能化建筑设计标准如何制定，制定之后如何招待是一个值得探讨的问题。标准制订出来，大家就要执行，如果标准制定的不合理，制定出来以后大家都不去认真执行也就失去了制定标准的意义。

有些设计单位结合多年设计工作中的经验，制订了一个智能建筑设计标准，当地政府还发了文件要求本地区参照执行；这种积极性是值得学习的，但标准出来之后，也引起了许多不同看法。分析其原因主要是大家对智能建筑及其标准的制定理解与认识上差异较大。智能化建筑标准的制定如何适应市场经济的发展要引起标准制定者的高度重视。

2.1 首先，设计师要准确界定所建建筑智能化的标准，这一方面需要设计师根据建筑物功能需要、国内智能化水平的程度及建筑物的规模进行定位。

2.2 智能建筑的目标要尽量创造舒适的工作和生活环境。智能建筑内的温度、空气质量、光线、独立而又安全的工作和生活环境、计算机网络、符合人体工学的办公家具、休息空间及建筑物外的景致和适当的隔离等等方面，都应充分体现设计师独具匠心的构思。

2.3 智能建筑内还要求行之有效的布线，而建筑物内的设备会产生热量、噪音，设备的维修及各个办公区和生活空间的不同性质还要求合理的区域划分，智能设施还要能根据气候、季节、光照变化自动调节建筑内的各项控制指标，以达到居住的最佳处境。

2.4 设计师在设计过程中还要考虑智能建筑内的变化、发展及新增项目的可能性。

3 智能建筑对项目策划及建筑设计的影响

3.1首先，设计师要准确界定所建建筑智能化的标准，这一方面需要设计师根据建筑物功能需要、国内智能化水平的程度及建筑物的规模进行定位。从规模上看，一般来讲建筑物的建筑面积达到2万以上用于智能建筑会更经济、实用。

3.2智能建筑的目标要尽量创造舒适的工作和生活环境。智能建筑内的温度、空气质量、光线、独立而又安全的工作和生活环境、计算机网络、符合人体工学的办公家具、休息空间及建筑物外的景致和适当的隔离等等方面，都应充分体现设计师独具匠心的构思。设计时尽量避免大进深的平面布局，进深控制在10m左右，保证办公区充足的阳光和室外景观。外墙可以布置成凹凸状，利用这样的平面做成所谓的corner office.在办公区要适当安排一些带有自然风味的工作人员休息的角落。设计时应避免做固定扇的外窗。

3.3采用合理的结构形式、柱网和层高。采用框架结构、框剪结构可以提供灵活多变的环境，一般9m的柱网对停车、空间分割及结构设计都比较适宜。由于智能建筑内部要求舒适的环境，所以所有管线均不能暴露，考虑 到中央空调的管道、综合布线的要求、空调排水的坡度及架空地面等方面，建筑物的层高应大于3.6m，只有这样才能保证办公区域的净空不小于2.6m，走廊里的净空不小于2.3m.

3.4智能建筑内还要求行之有效的布线，而建筑物内的设备会产生热量、噪音，设备的维修及各个办公区和生活空间的不同性质还要求合理的区域划分，智能设施还要能根据气候、季节、光照变化自动调节建筑内的各项控制指标，以达到居住的最佳处境。

3.5设计师在设计过程中还要考虑智能建筑内的变化、发展及新增项目的可能性。

4 智能建筑的天花板及墙面设计

4.1 地面

智能建筑内的地面可采用架空地面、预制线槽的楼板面层及地毯地面等。架空地面布线方便，容量大，双层地面可以分开布设强、弱电，更可以用于旧楼改造，但会造成地面高差，使人感到不方便。楼板面层预制线槽可在办公自动化房间内任何地方做接口，不会产生高差，施工方便，可布设在面层10cm内。在方块地毯下布置布线系统，一般是在层高受限制时使用，要求线路少、交叉点少的分支线路，采用扁平线，施工同样方便，但要注意与办公家具的配合，做防静电处理。

4.2 墙面

智能建筑内的墙体除了做隔断以外，墙面上还可以做出线口，墙内空间还能布置各种传感器和控制设施。

4.3 天花板

智能建筑内的天花板需要负责照明、送风、出风、烟感、喷洒等的走线及出口任务。

（1）中央控制室。中央控制室是整幢智能建筑的心脏部分，负责设备运转监控及安全保卫监控等。

（2）咨询中心。咨询中心中需要配备电脑、多功能工作站、电子档案、影像设备的输入和输出装置、微缩阅读及闭路电视等。

（3）电视会议室中需要考虑音响、光源、照度及配电等的设计。

（4）决策室需要考虑音像、声音、会议、电脑及通信系统的综合设计。另外，接待柜台、电脑机房等机能室都需要给予充分的考虑。

5 专用机能室的设计

5.1 中央控制室。中央控制室是整幢智能建筑的心脏部分，负责设备运转监控及安全保卫监控等。

5.2 咨询中心。咨询中心中需要配备电脑、多功能工作站、电子档案、影像设备的输入和输出装置、微缩阅读及闭路电视等。

5.3 电视会议室中需要考虑音响、光源、照度及配电等的设计。

5.4 决策室需要考虑音像、声音、会议、电脑及通信系统的综合设计。另外，接待柜台、电脑机房等机能室都需要给予充分的考虑。

6 屋顶的设计

建筑物屋顶是直接平面敞开的接触大自然的空间，智能建筑的屋顶会被布置上大量的设备，所以设计师在进行设计时，除要考虑屋顶美观绿化以外，还可以布置吸取太阳能和风能以采集热能、收集降水等等，充分吸收和利用自然界提供的一切能量和物质。

第7篇：人工智能与环境设计范文

关键词：智慧城市 环境气候图 动态规划

智慧城市建设是历史发展到一个阶段的必然产物，既是中国当前面对的重大挑战和重大机遇的汇聚点，也是推动信息化、城镇化、工业化和农业现代化同步发展的好抓手和好平台。但目前在所有智慧城市建设的规划或是顶层设计中，对城市气候学信息知识加以应用的非常有限，这对一个具有更透彻的感知、更全面的互联互通、更深入智慧化的城市，显然是一个明显的失误。这一失误将对城市建设规划、城市总体布局及城市环境保护产生重大影响。从城市规划和管理角度来看，如果不重视城市发展对局地环境气象条件的影响，以及气候变化对城市区域的影响，很可能会造成难以逆转的严重后果。尽管在污染治理上投入大量资金，最终改进大气环境质量的收效可能会被抵消。相反，如果在城市发展中合理考虑气象条件，科学规划布局，会对于改善城市大气环境条件，实现良好的人居环境，将起到重要的作用。

一、智慧城市建设与城市环境气候图

我国在快速城镇化发展的过程中，由于城镇人口的急剧增长和城市的蔓延式发展，改变了城市区域的土地利用结构和下垫面特性，使得原有的自然植被或土地被各式各样的建筑物以及大量的沥青、水泥马路所代替，人们的生产和生活改变了城市大气的热力和动力状况，进而城市生产、建筑物、气候和环境间的矛盾也日趋凸现。城市工业排放的大量烟尘、气溶胶、颗粒物以及城市道路上汽车尾气和工地扬尘等对于城市的气温、湿度、能见度、风和降水都有影响，带来了一系列的城市问题，产生了“城市热岛”、“城市干岛”、“城市混沌岛”、“城市洪峰”等城市特有的现象，反过来又极大地影响着人们的生产和生活。如何积极应对气候变化，治理环境污染和改善城市形态，从而创造舒适和谐的人居环境，是摆在城市建设和管理者面前的重大课题1[1]。

智慧城市就是运用先进的信息感知、通信、网络、数据处理等技术手段将城市生态系统中的基础设施、资源环境、市政管理、经济产业和社会民生等系统的核心信息进行感知、传输、处理、分析和共享，最终实现反馈控制2[2]。智慧城市建设是一项庞大而复杂的工程，由于不同城市信息化发展基础不同、城市发展侧重点不同、城市所处的地理环境不同以及城市文化的不同，智慧城市建设的规划呈现出各具特色的形式。但无论何种特色，在规划中关注城市环境气候的影响是必要的，也是必须的。

传统的城市规划及管路的观念和方法正在受到前所未有的挑战。传统的城市规划理论中，关于气象因素对城市建设和城市环境的影响已经有所考虑，主要是以风玫瑰图和污染系数为依据。客观上这种方式也起到了一定的指导作用，具有一定的理论性和客观性。但随着城市规模的扩张、城市功能结构的变化、城市环境问题日益地突出，这种方式就出现了局限性，迫切需要寻找基于大气环境优化的可持续发展城市规划新理论和新方法。智慧城市的建设为解决这个问题带来了新的机遇和途径。借助智慧城市建设所汇聚的海量数据，利用大数据挖掘手段，通过数据的智能分析得出城市运行相关的各类智慧信息，包括气象因素对城市建设和城市环境的影响，深刻认识城市发展以及城市区域间相互影响的规律，制定科学合理的城市规划，是各级城市政府应对发展不确定性、规避市场风险和实行宏观调控的必要手段。

在智慧城市建设背景下，城市环境气候图是建立在统一的空间地理信息系统（GIS）基础上，由一系列基础数据输入图层和城市环境气候图构成3[1]。其中基本输入图层包括气候和气象数据的分析图、地理地形图、绿色植被覆盖图以及规划数据。城市环境气候图分由两张图组成，分别是城市气候分析图和城市气候规划建议图。

1.城市气候分析图

城市气候分析图包括三个方面的内容。一是针对热环境的分析，主要分析城市热岛效应以及不同城市生物气候的分析状况，特别是受冷压或热压影响的不舒适地区；二是针对风环境的分析，主要描述和表达当地空气交换循环风流动的模式及阻挡风流通的建筑物或工厂等；三是确定空气污染区域，特别需要描述出人为污染源和受污染影响不同程度的区域。通过对以上三个方面的分析，利用建立在空间地理信息系统上的基础数据输入层的信息，对城市的热环境、空气流通以及空气污染分布状况都可以得到精细的了解，对解析现存城市气候状况是至关重要的。

2.城市气候规划建议图

城市气候规划建议图的制作过程就是利用城市气候分析图的气候信息和评估结果，结合其他相关数据，通过智能化的分析，指出明确气候问题和敏感区域，并提出在后期土地开发、城市发展、人口布局等方面相应的规划策略。在绘制城市气候规划建议图的过程中，要明确智慧城市建设应该遵从其所处的自然气候这一基本原则，充分考虑城市化进程中的外部气候，以及城市发展如何影响其内外气候，避免当规划实施后造成意想不到的后果，其应对措施只集中解决眼前的问题，而不去评估规划进程为什么会产生这样的后果。

二、智慧城市建设赋予城市环境气候图新的内涵

智慧城市的建设只有信息技术的参与是远远不够的，智慧城市建设应该是一种综合性的建设，是一个综合性的城市发展的概念，它包含市民素质的提高，创造力的提升，城市交通、污染问题的解决，整个社会的透明、公开、公正、公平，这些都应该属于智慧城市建设的范畴。智慧城市的建设目标应该是服务于市民、服务于企业和服务于政府。而城市规划也并非一项纯工程技术行为，也非发展蓝图的描绘，它具有强烈的公共政策属性。因此智慧城市使“规划就是向权力诉说真理1[1]”成为可能。

另外，智慧城市建设程度越高的地区，越容易受到气候变化的影响。因为智慧城市运转高度依赖于一个综合复杂的网络体系以支持其交通运输、卫生健康、教育服务及能源和通讯设施。这些基础设施之间密集的交叉关系会使气候变化对其影响更加复杂。如降水和暴雨会造成“城市洪峰”，高温影响会造成“城市热岛”，干旱和水资源短缺会造成“城市干岛”等。也正是因为智慧城市的建设，通过绘制城市环境气候图，在城市规划阶段就严密的考虑这些气象因素的影响，使得克服这些城市通病成为可能。

1.智慧城市的顶层设计能够综合考虑影响城市发展和运行管理的各类因素，这其中就包括气象因素的影响。绘制更加精准的城市环境气候图是智慧城市建设必不可少的一项工作。

2.智慧城市的城市环境气候图实现了由滞后向实时、由粗放到精细、由静态到动态、由被动向主动的转变。

3.由于智慧城市的建设，使得城市环境气候图的绘制不仅仅依赖土地利用信息，而是在土地利用信息的基础上，综合考虑建筑楼宇信息、生物气候学信息等，制定更为完善的智慧城市环境气候图。

4.智慧城市环境气候图的应用范围远远超出城市规划辅助工具的范畴，其应用将扩展到环境治理、人口布局、节能低碳和应对气候变化等相关工作。

5.在智慧城市规划建设的理念下，对城市环境气候影响的重视将被提到空前的高度。将在政策保障、工作机制、人才培养等方面会有比较大的提高。通过宣传教育，从市民、企业到政府部门，对城市与气候变化的关系，对人与自然和谐相处的意义会有显著的改变。

三、智慧城市环境气候图绘制思路与实施路径

通过智慧城市的建设，使得能够实时收集城市乃至全世界不同气象观测站的气象数据，在综合分析气象、气候、土地利用和地理地貌等因素的基础上，充分利用城市统一的空间地理信息系统（GIS），构建智慧城市环境气候评估与应用信息平台，利用该平台制定有针对性的生态可持续智慧城市规划建议，从而改善城市千城一面的发展模式，提升城市品质和市民健康舒适的生活。这就是绘制智慧城市环境气候图的主要思路和目的。构建环境气候评估与应用信息平台是绘制智慧城市环境气候图的关键步骤，参与平台构建的不应仅仅是气候学研究人员，还应该有城市规划人员、建筑师和房地产商等相关人员的参与。

智慧城市环境气候评估与应用信息平台应该纳入智慧城市建设的总体架构之中，成为智慧城市建设的一项重要的应用，成为城市动态规划的主要依据。动态规划现已逐渐在国内外被规划界所接受，把规划看成一个过程，而不是结果，既注重建设行为的协调性，更注重运用政策杠杆，更加关注近期的需要并强调灵活性，规划不再是被动的蓝图，而成为一个改善城市主动而具体的工具2[1]。智慧城市的环境气候评估与应用平台从传统的单纯辅助制图向规划信息管理、决策支持方面扩展，从单个城市的规划信息平台向区域一体化、城乡统筹的规划信息化应用拓展，将成为提高城乡规划科学性和权威性的重要支撑手段3[2]。通过构建智慧城市的环境气候评估与应用平台，实现了城乡区域性规划多源、多尺度、多时态空间信息数据和应用资源的整合，顺应了未来区域层面各类规划信息数据共享化趋势。智慧城市的环境气候评估与应用平台的技术架构及实施方案将另文撰写。

智慧城市环境气候图的绘制应该充分考虑目前国家大力提倡和要求的节能减排、应对气候变化方面的相关政策和措施。各级政府可以召集发改委、规划、国土、气象、环保等部门联合制定有关政策和工作机制，在各部门资源汇聚共享的基础上，开发研制智慧城市环境气候评估与应用平台，依据该平台绘制出环境气候图，并确保在实际规划、环保及土地利用过程中得到应用。

参考文献：

[1] 程大章 主编 智慧城市顶层设计导论 科学出版社 2012.11

[2] 唐建荣 童隆俊 邓贤峰著 智慧南京城市发展新模式 南京师范大学出版社 2011.3

[3] 蔡博峰 陆军 刘兰翠等译 城市与气候变化 化学工业出版社 2012.4

第8篇：人工智能与环境设计范文

关键词:智能;人工智能;自组织;开放性;智能体

Abstract: Article proceed from self-organization theory of systematic science，to traditional artificial intelligence and new Artificial intelligence has analysed，points out the key thought of new artificial intelligence——mutual between intellectual body and environment，it is the breach of artificial intelligence great development，emphasize traditional recognizing know——The road to modeling and new developing combination based on robotics of the behavior.

Key words: intelligence;artificial intelligence;self-organization;opening;intellectual body

1 人工智能研究概况

1.1 人工智能的含义

要解析人工智能的定义，必须对智能这个概念进行澄清。一般来说，智能是指个体对客观事物进行合理分析、判断及有目的的行动和有效地处理周围环境事宜的综合能力。

人工智能(Artificial Intelligence)，英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学，是计算机科学、控制论、信息论、神经生理学、心理学、语言学等多种学科互相渗透而发展起来的综合性学科。人工智能领域的研究正式开始于1956年，人工智能(Artificial Intelligence，AI)这个术语就是在当年于达特茅斯大学召开的会议上确定的。会上探讨了人类各种学习和其他智能的特征，以及如何对人的智能进行精确的描述和用计算机进行模拟。这次会议标志着人工智能这门学科的正式诞生。此后，人们沿着人工智能的研究方向，在利用计算机模拟人的智能这一领域取得了一系列重要成果。

1.2 人工智能的学派

人工智能的主要学派有以下3家:符号主义、联结主义和行为主义。

(1)符号主义。也被称为逻辑主义(logicism)、心理学派(psychologism)、计算机学派(computerism)，该学派的代表人物是西蒙(H.A.Simen)和纽厄尔(A.Newell)。其主要思想是物理符号系统(即符号操作系统)假设和有限合理性原理。传统的人工智能研究大多以该学派的思想为指导。

(2)联结主义。也被称为生理学派(physiologism)、仿生学派(bionicsism)，其主要原理为神经网络及神经网络间的连接机制与学习算法，研究的主要方向是人工神经网络。联结主义的研究开始于20世纪40年代，神经生理学专家卡洛克(W.S.McCulloch)与数学家皮兹(W.Pitts)共同提出了形式神经元的数学模型。20世纪80年代末，随着计算机硬件水平的飞速发展，联结主义迅速崛起，在其擅长的领域如声音识别、图像处理等方面取得了很大成就。

(3)行为主义。也被称为进化主义(evolutionism)或控制论学派(cyberneticsism)，其代表人物是布鲁克斯(R.Brooks)。该学派的代表思想是认为智能行为可以在没有明显推理系统的情况下产生，其主要原理为控制论和感知-动作型控制系统。他们的研究是从复制动物的智能开始的，其代表作是罗德尼·布鲁克斯研制的6腿“机器昆虫”。

2 从自组织理论分析人工智能的发展

自组织(self-organization)理论是复杂系统的演化理论，即研究客观事物自身的结构化、有机化、有序化和系统化过程的理论，它主要从系统、突变、分岔等角度探索复杂系统的自组织形成机制、条件和规律。20世纪50年代，阿什比首先提出自组织系统这一概念，20世纪60年代以来，一批关于进化机制的自组织理论相继而生，其中最著名的有普里高津(I.Prigogine，1967)的耗散结构(Dissipative Structure)理论，哈肯(H.Haken，1971)的协同学(Synergetics)和艾根(M.Eigen，1970)的超循环(HyPercycle)理论。自组织系统理论是一组新的横断学科群，各个理论的知识背景与对象有很大差别，但它们都试图解决有序和无序相互转化的机制与条件问题，这些理论从不同角度说明了各种物质系统如何从较低级的结构功能形式演化为较高级的形式。自组织理论的研究对自然科学、社会科学、自动控制系统都有重要意义，成为当代探索世界复杂性问题的新的科学观念和新的科学思潮。

2.1 传统人工智能

人工智能是一门从计算机科学中分离出来的横断学科。受计算机科学的影响，符号主义成为早期人工智能的主流，传统人工智能的发展主要是基于符号主义学派的推动。1956年，西蒙、纽厄尔和另一位著名学者约翰·肖(John Cliff Shaw)一起，成功开发了世界上最早的启发式程序“逻辑理论家”LT(1ogic Theorist)，从而使机器迈出了逻辑推理的第一步。在卡内基·梅隆大学的计算机实验室，西蒙和纽厄尔从分析人类解答数学题的技巧入手，让一些人对各种数学题作周密的思考，要求他们不仅写出求解的答案，而且要说出自己推理的方法和步骤。通过对实例的大量观察，西蒙和纽厄尔广泛收集了人类求解一般性问题的各种方案。他们发现，人们求解数学题时，通常采用试凑的办法。试凑时并不一定列出所有的可能性，而是用逻辑推理来迅速缩小搜索的范围。人类证明数学定理也有类似的思维规律，通过把一个复杂问题分解成几个简单的子问题，以及利用已知常量代入未知变量等方法，用已知的公理、定理或解题规则进行试探性推理，直到所有的子问题最终都变成已知的，然后根据记忆中的公理和已被证明的定理，运用代入法、替换法来解决子问题，最终解决整个问题。人类求证数学定理同样也是一种启发式搜索，与电脑下棋的原理有异曲同工之妙。在这一基础上，他们利用“逻辑理论家”程序向数学定理发起挑战，建立了机器证明数学定理的启发式搜索法，并用计算机证明了罗素、怀特海的数学名著《数学原理》一书第二章52个定理中的38个定理(1963年，经过改进的“逻辑理论家”程序在一台更大的电脑上，最终完成了第二章全部52条数学定理的证明)。基于这一成功，西蒙和纽厄尔把“逻辑理论家”程序扩充到了人类求解一般问题的过程，设想用机器模拟具有普遍意义的人类思维活动。此后，人工智能技术进一步发展，归结原理推动了定理证明技术的发展，专家系统和知识工程技术已应用到各种计算机应用系统中，出现了智能管理信息系统、智能决策支持系统、智能控制系统、智能CAD系统、智能CAI系统、智能数据库系统和智能多媒体系统等等。

但是，传统人工智能在“知识工程”和“专家系统”之后，再没有大的突破性进展，长期处于沉寂状态。

2.1.1 传统人工智能是过度开放的

系统的开放不仅是自组织形成的条件，而且是系统得以在动态之中保持稳定并继续发展的前提。系统的开放性即系统与环境之间不断交换物质、能量和信息，使系统的总熵不断降低，熵值负增长，从而使系统走向有序。所以开放是系统自组织的一个必要条件。

实际上，传统人工智能不过是一组组计算机代码，是计算机系统的软件，所以对它的开放性的考察，必须放到整个计算机系统中来分析。

首先，我们必须承认，计算机系统是开放的。这是因为:①它的运行有赖于外界的能量输入(主要是电能);②人类为了提升计算机的功能，不断地为其升级，于是其物理组成也在持续更新。然而对自组织系统来说，仅仅具有开放性是不够的，还必须保持适当的开放度。如果系统与外界的物质、能量、信息的交换毫无限制不加选择，那么系统就是对于外界过度开放了。过度开放的系统实际上已丧失了自己的相对独立性，变成了环境或另一个系统的组成部分，当然也就无从谈起自组织了。

其次，计算机系统对于人类是开放的，同时它对人类又是过度开放的。这主要表现在两个方面:①计算机的功能和结构皆是由人设定的，计算机从选材、制造到发挥作用，从硬件到软件的各个方面都离不开人类，它是人类实践活动的的产物，是人类大脑的工具性的延伸。②计算机的生产、运行是在人类的全程精确监控下进行的。有时候计算机的运行会脱离人们的预期，但那只是由固有的软件或硬件缺陷造成的，最终人类总能找到解决的办法。

2.1.2 传统人工智能是相对封闭的，根基不牢

用简化的微观世界来评判理论是人工智能研究中普遍采用的方法。研究人员把他们认为的真实环境的重要属性提炼到虚拟环境中。但是微观世界并非真正意义上的世界，而是一个个无意义的、孤立的范畴。它们无法结合起来扩展成人们日常生活的世界，这一点已日趋明朗。所以说，传统人工智能是相对封闭的，因为它被关在一个虚拟的微观世界中，不能接触到我们日常生活的世界，顶多也就能让人类对这个微观世界修修补补而已。

传统人工智能的基础也并非人们想象的那么牢靠。传统人工智能的成就大多数应该归功于“从上到下”的人工智能研究途径。“从上到下”的人工智能是建立在逻辑基础上的，也就是说建立在对整个世界进行描述的符号系统之上。如果对整个世界的数学证明获得成功的话，传统人工智能的基础就扎实了。但是，哥德尔不完备定律证明:不可能探求到完美无缺的数学定理，其中一个结论就是逻辑推理不可能完全正确。数学家已经做了无数尝试，但还是不能只用数学逻辑来描述世界。这就对人工智能的逻辑基础提出了疑问。

2.2 新人工智能

格里高利·贝特森认为:“我们过去一直在争论机器是否能思考。答案是不能。进行思考的是一个整体，可能包括计算机、人及环境。同样，我们可能会问人脑本身能否思考，答案仍旧是‘不能’。进行思考的是包括环境和人在内的整个系统中的人脑。”这个结论产生了一整套新原理，我们通常将其称为新人工能。

新人工智能主要体现于以下3条原则:

(1)实体化。该原则认为，拥有一个躯体在理论上具有重要意义，躯体对智能体的限制对于智能体与外界的交互是至关重要的。

(2)现场性。它是指将智能体置于复杂的环境中，而不是高度抽象的微观世界中。真实环境的复杂性与抽象的“微观世界”不可同日而语。事实上，智能体被置于现实环境之中，就可以充分利用环境中的结构成分，从而减轻内部表示的负担。

(3)自下而上设计。传统人工智能通常采用的方法是自上而下的建造，也就是先把推理和知识这样较高级的功能设定为目标，然后再设定“清洁地面”之类的一些简单功能。新人工智能则相反，一切从最基本的开始。

新人工智能渗透着进化论、生物学、仿生学和系统科学的闪光点。从自组织理论的角度来看，新人工智能设计的智能体符合适度开放的原则，它与真实环境交互作用，人类不再对其进行直接和精确的干预;进化是层层叠加的，是增量的过程。它对现有的设计进行巧妙地调整和充实，从而生成新的设计，新智能体是仿生学指导下的产物，它很好地模仿了自然界的进化机制，故此非线性相互作用是其有序演化的内在依据;人类通过对它的了解和对人工环境的控制使其远离平衡态，并促进其内部正反馈机制的运行，在一定程度上控制其内部涨落。新人工智能是自组织和他组织的的结合，人工控制的外部参量可以及时纠正进化误区，大大加快新人工智能体的进化速度，使其朝着人们所希望的方向发展。

第9篇：人工智能与环境设计范文

一、设计与产业革命

设计制造可远溯到新石器时期。延绵超千年的农耕时代，人们利用天然材料、主要依靠劳动中积累的经验传承和个人的创意设计，用手工艺制造。由于在人造材料、能源动力、工具机器等方面没有突破，未能引发产业革命。古代中国的设计制造曾走在世界前列，并经由丝绸之路传播到世界，对人类文明做出了重要贡献。18世纪中叶，由于蒸汽机、纺织机械、火车等机械设计制造，引发了第一次产业革命，英国崛起为“日不落帝国”。19世纪70年代，由于电机电器、电力系统、内燃机、汽车、飞机等机电设计制造，引发推动了第二次产业革命，人类进入电气化时代，德美日等崛起为工业强国。上世纪20年代，工业设计兴起，倡导设计为了人，追求技术、美学、经济性的统一，提升产品竞争力和价值。20世纪中叶起，由于半导体、集成电路、电子计算机、数控机床、商用机器等机械电子一体化设计制造，将人类推进到后工业时代，美国引领了电子信息技术和产业创新，德日韩等也在机械电子装备、消费类电器设计制造等领域形成优势。如果把农耕时代的传统设计视为设计1.0，工业时代的现代设计定义为设计2.0，知识网络时代的创新设计将进化为设计3.0。

二、创新设计的时代特征

宽带网络将全球连接成为一体，大数据成为最重要的创新设计资源，全球宽带、智能物流、云计算、云存储等成为最重要的基础设施。多样化、个性化需求持续增长。资源环境压力、应对气候变化、科技与产业创新变革、发展理念的进步等，推动了设计价值理念的进化。

知识网络时代，设计制造、经营服务同处于物理和全球信息网络环境中，将更依靠创意创造，依靠全球网络和知识信息大数据；将从注重产品功能和成本效益，拓展为注重全生命周期的资源能源高效利用，经济社会、生态环境、人文艺术等综合优化和可持续发展价值；将转向多样化、个性化、更注重用户体验的定制式设计制造服务。宽带网络、信息开放获取、云计算、虚拟现实、3D+X打印、智能物流等创造了全新的开放自由、公平竞争、全球合作环境，使得任何奇思妙想的设计都能被制造出来。设计研发、制造服务等相互融合，成为人人可以公平参与、竞争合作、共创分享的创意创造。绿色低碳成共同发展理念。将致力设计创造绿色材料、超常结构功能材料以及智能材料。将设计创造多样的增材减材、绿色低碳工艺与智能装备。空天海洋、深部地球、运载物流、化工核能、新能源、生物医学、微纳系统等超常环境、超常功能、超常尺度装备成为设计制造的新领域和新目标。CAD将进化为基于全球网络、大数据和云计算的数字虚拟现实，多元优化，超算分析、控制管理等操作系统、工具和应用软件成为竞争力和附加值的核心要素，并催生出以大数据分析、网络超算、软件和服务增值等网络设计服务新业态。设计创造将融合多学科、跨领域的系统集成创新，将融合理论、实验、虚拟现实和大数据等科学方法。创新设计――设计3.0将具有绿色低碳、网络智能、超常融合、共创分享等特征。

三、创新设计与制造强国

中国已是全球制造大国，但还不是设计制造强国。基础核心技术缺失、设计引领的集成创新能力薄弱仍然是制约中国制造“由大转强”的主要瓶颈。创新设计是制造服务创新链的起点和关键环节，好的创意和设计不仅能提升产品的功能品质、实现绿色智能制造、提升市场竞争力和附加值，还可以创造引领新的市场需求和产业；创新设计也是把握新产业革命机遇的必然要求。信息、能源、材料、智能制造、生物等技术为主导的新产业革命正在兴起。全新的CPS环境催生网络智造、众包众筹及定制式设计制造服务新业态，设计引领才能成为新产业变革的领跑者。未来5～10年，是实施《中国制造2025》的关键时期。创新设计对实现创新驱动，建设制造强国，向中国创造转变意义重大。

应将提升创新设计能力纳入国家和产业创新发展战略。制定中国创新设计技术发展路线图和十年行动纲要，加强支持引导。要重点突破设计理论方法和软件等共性关键技术，着力推进重点产业领域创新设计能力的跨越。支撑促进产业升级、发展方式转型。开放融合全球先进设计理念、技术、人才等资源，促进跨地区、产业、学科融合发展，推动中国设计走向世界。坚持以人为本，设计为了人和自然的和谐协调发展，依靠人的创意创造和团队合作。培育建设创新设计人才队伍，创造大众创业、万众创新的好环境。

实施重点产业领域创新设计示范工程。通过设计创新引领推动基础核心技术、系统集成、服务创新，形成具有自主知识产权的新产品、新材料、新工艺、新业态。培育一批具有设计创造能力、掌握基础核心技术、拥有自主品牌的世界著名企业。

通过设计创新提升钢铁冶金、纺织服装、家用电器、建筑建材、能源电力、交通运载、农业机械等传统产业的绿色化、信息化、智能化水平，实现从产量规模到质量效益、从输出产品向输出整体系统和服务转变。

重点提升信息技术、高端装备、新能源、新材料、航空航天、智能电网、先进轨道交通、新能源汽车、海洋工程与高端船舶制造、医疗设备、节能环保等战略性新兴产业，以及现代服务和文化创意等产业的设计创新能力，从同步发展走向跨越引领，形成竞争合作新优势。

重点提升公共和国家安全、社会管理与服务、生态与环境等领域的设计创新能力。创造信息化、网络化、智能化的技术装备支撑体系，提升安全保障、社会服务、生态环境保护修复能力。

要着力加强创新设计共性关键技术。发展网络协同设计、工业和制造工程集成设计、复杂过程系统设计等共性技术；强化绿色低碳、网络智能、个性化定制、商业模式、服务和品牌等创新设计关键技术。设计创新智能制造、管理服务及大数据挖掘等领域的设计工具、云计算、虚拟现实、智能控制、操作系统和嵌入式应用软件等。