摘 要 多代理系统是参数化非线性建筑设计中的重要生形途径。在理论阐述的基础之上，通过清华大学建筑学三年级 “非线性Studio”的学生作品介绍，展示了多代理系统相关方法在非线性参数化建筑设计中的应用。

关键词 参数化 非线性 建筑设计 多代理系统 自下而上 复杂系统 元胞自动机

1 多代理系统生成途径

参数化非线性建筑设计经过近年来的发展，已经积累了较丰富的生成途径。这其中，既有以局部与整体自相似为特征的分形、L系统等，又有从其他学科借鉴而来的找形方法，如准晶体结构、电场线、最小曲面等，而采用多代理系统（Multi-agent system）模拟复杂系统运动，从而生成设计雏形的方法，也是其中非常重要的一类。

参数化非线性建筑设计思潮开始于20世纪最后几年。其哲学基础来源于吉尔·德勒兹对米歇尔·福柯图解概念的重新解释。福柯认为，图解是“一种函数关系，从一些必须分离于具体用途的障碍和冲突中抽象出来的关系”。而德勒兹则进一步认为图解是一部抽象机器，一方面由一些可述的功能及事物所定义，另一方面产生出不同的可见形式。它是一种与整个社会领域有共同空间的制图术。另一方面，现代科学也在探索物质世界规律方面提出了新的理论——复杂系统。复杂系统相对于以经典牛顿力学描述的简单系统而言，由大量具有一定智慧性的个体组成，个体之间存在强烈的耦合作用，它们能够根据环境信息调整自己的行为。鸟群、蚁群、人类社会、经济系统、互联网等都具有复杂系统的特点。面对复杂系统，人们提出了“涌现”的方法，通过计算机模拟复杂系统中的个体行为和它们的相互作用，让整个系统的复杂行为自下而上“涌现”出来。当福柯与德勒兹的哲学思想与复杂系统科学、计算机技术相结合以后，在建筑设计领域产生了变革，成为当代参数化非线性建筑设计的核心思想——通过构筑反映建筑内外各种影响因素关系的参数化模型，在计算机内部生成建筑设计的雏形。

多代理系统也被称作“自组织系统”，是由多个相互作用的智能个体（Intelligent Agent）组成的系统，其中的智能个体具有一定的自治性，能够根据自己周边的情况决定其行为，而整个系统中没有事先指定的主导个体。这样的系统可以随时间逐步迭代，呈现动态和自组织的特性，成为一种预测和系统优化的途径。多代理系统的原理与复杂系统理论紧密相连，因此在参数化非线性建筑设计中得到了广泛应用。

事实上，我们可以将建筑的环境、建筑本身以及其内部人的活动看作是一个复杂系统。在这里，建筑内的不同空间、不同的个体以及各种环境要素等是其组成部分，这些因素之间存在很强的相互耦合作用。因此我们可以通过计算机内的多代理系统的模拟，由系统中的个体通过自组织的方式自下而上地“涌现”出设计的雏形。这里的多代理系统即为德勒兹所描述的抽象机器，而其构筑和生形过程则是设计的核心环节。
 

2 “自下而上”是多代理系统的基本属性

“自上而下”和“自下而上”是信息加工和知识组织的两种策略。在建筑设计和城市规划中，如果简单理解，“自上而下”的设计策略是指先有总体构思，然后逐步深入细化的设计流程；而“自下而上”则是由局部的设计或个体的需求出发，经整理综合，生成出整体。

多代理系统通过设定系统初态和个体之间的相互作用规则，并在计算机中进行迭代模拟，从而涌现出系统的演化过程并获得设计雏形，应该说“自下而上”是其最基本的属性。

“自下而上”的设计途径在建筑设计和城市规划领域占有重要位置。例如，历史上很多村落和小镇，虽然没有规划师的规划，但是在数百年的演化过程中，由居民依据各自的需求，相互影响和磨合自发形成，其结果往往在形态和功能上达到了很高的品质，为建筑师称道。而现代城市规划也重视“公众参与”，让生活在城市中的居民的个体需求能够对规划产生影响。在建筑设计层面，对人体工程学、人及人群行为的研究也成为建筑设计的基础之一。

在参数化非线性建筑设计之前，“自下而上”的设计流程是由建筑师主导进行的，但是人脑的特点并不适合处理大量个体之间复杂的关联与演化，因此设计中往往是在确定某种或某几种单元模式后进行重复与组合。另一方面，多代理系统以复杂系统理论为基础，运用计算机强大的运算能力，通过迭代运算得出整个系统的动态演化。使用这一方法，建筑师能够通过模拟检验微观单元模式在集聚后的运行状况和合理性；并且在参数化非线性建筑设计中，也能够以自组织的方式生成尊重个体需求和满足复杂关联性的动态结果。可以说，这类方法使得自下而上的设计途径得到了极大的拓展，对于提高建筑师处理复杂问题的能力，提高建筑设计的质量具有重要的意义。