《耦合:汽車造型設計中的認知與計算》探討造型設計的認知規(guī)律,提出“語義提取”與“形象附著”的藝術(shù)創(chuàng)作雙階段模式;構(gòu)建了設計師常用于表述設計概念的設計語料庫,以詞頻統(tǒng)計的研究方法來分析不同知識背景下,各類設計角色群體的用詞傾向。并構(gòu)建與設計高頻語匯相對應的結(jié)構(gòu)化圖庫,以卡片分類的研究方法,展開對圖形與語意相互表征之方式與規(guī)律的相關(guān)研究。隨后在科學計算的語境下,將造型設計過程轉(zhuǎn)化為造型問題的迭代求解過程,通過特征線的概念,將設計的問題域與解域的參數(shù)進行定性定量研究,從而實現(xiàn)算法求解。將認知與計算語境下的設計過程分析結(jié)論相耦合,抽象為工程管理語境中的過程模型,將軟件工程RUP、UML等體系應用到造型設計流程的重構(gòu)中。適合工業(yè)設計、汽車設計等相關(guān)專業(yè)讀者閱讀。
設計研究是一個極具挑戰(zhàn)的研究領(lǐng)域,而“設計藝術(shù)”(Deslgnart)和“設計計算”(Deslgn comput{ng)是設計研究的兩大領(lǐng)域。本書是一種跨設計藝術(shù)和設計計算的交叉領(lǐng)域研究,雖然大量的計算和算法并沒有在本文中詳細展開.且采用了部分文科范式的討論方法,基本研究屬性為設計藝術(shù)與設計計算的耦合。
汽車造型設計本質(zhì)上是汽車造型(cars ty]1ng)和汽車技術(shù)高度聯(lián)系的設計活動。汽車造型過程包含人的感性、靈感、聯(lián)想等藝術(shù)思維,是一種“藝術(shù)”主導的設計活動,在設計研究領(lǐng)域?qū)儆凇安B(tài)結(jié)構(gòu)”的問題;同時又是制造的科學領(lǐng)域,藝術(shù)的感受性最終需要通過量化、精準的工程來實現(xiàn)。而認知與計算的耦合代表一種全新的計算模式,它包含認知信息分析,自然語言處理和機器學習領(lǐng)域的大量技術(shù)創(chuàng)新。理想狀態(tài)下,成熟的認知計算系統(tǒng)將具備以下四個特性:①輔助(Asslstance)功能,認知計算系統(tǒng)可以提供百科全書式的信息輔助和支撐能力,讓人類利用廣泛而深入的信息,成為各個領(lǐng)域的“資深專家”;②理解(Under standlng)能力,認知計算系統(tǒng)應該具有卓越的觀察力和理解能力,能移幫助人類在紛繁的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)不同信息之間的內(nèi)在聯(lián)系;③決策(Declsjon)能力.能夠幫助人類定量地分析影響決策的方方面面的因素,從而保障決策的精準性;④洞察與發(fā)現(xiàn)(D1scovery)能力,可以從大量數(shù)據(jù)和信息中歸納出人們所需要的內(nèi)容和知識,從而幫助發(fā)現(xiàn)新問題、新機遇以及新價值。一個比較理想的汽車造型設計系統(tǒng)中,藝術(shù)背景的設計師能以自己專業(yè)所熟悉的方式建立、修改造型方案,并在系統(tǒng)輔助下預見造型修改所帶來的工程意義;工程師也能認知與解釋造型的藝術(shù)意味,并能根據(jù)形態(tài)參數(shù)的限制優(yōu)化造型;管理者則能夠依托軟件平臺,整合各類設計知識與設計意圖來形成最終的汽車造型設計決策。
本書基于作者在汽車造型設計領(lǐng)域所積累的實踐案例,展開認知研究與計算實踐;試圖通過認知計算這一前沿方法來輔助汽車造型設計過程,同時為認知計算的研究提供實證性的參考。值得注意的是,本書撰寫以設計學學科知識背景為主,使用的概念和用語主要涉及工業(yè)設計和計算機學科,但由于設計研究領(lǐng)域的廣闊性和設計現(xiàn)象的跨學科性,部分術(shù)語的完整意義存在于本書的上下文結(jié)構(gòu)中,這也是本書強調(diào)多語境“耦合”的原因。
鄒方鎮(zhèn),男,1981年生,博士,廣東工業(yè)大學青年百人學者,智能裝備方向骨干教師。湖南長沙人,畢業(yè)于湖南大學設計藝術(shù)學院,設計系統(tǒng)與設計研究方向博士。曾先后就讀于中南大學自動化學院、湖南大學設計藝術(shù)學院,其間作為主研人員參與“十五”、“十一五”、973、863項目以及企業(yè)橫向課題的研究,負責開發(fā)多個機床與汽車造型設計輔助系統(tǒng),F(xiàn)就職于廣東工業(yè)大學藝術(shù)與設計學院,主要研究領(lǐng)域為智能裝備設計與開發(fā)。
序言
前言
第1章 緒論
1.1 研究背景
1.2 本文研究范疇、術(shù)語與關(guān)鍵問題
1.3 文獻綜述
1.3.1 設計過程理論
1.3.2 性能需求驅(qū)動理論
1.3.3 知識流理論
1.3.4 多角色協(xié)調(diào)理論
1.4 選題背景
1.4.1 研究的國家科研項目背景
1.4.2 研究的設計項目背景
1.5 研究方法和組織思路
1.5.1 研究方法
1.5.2 研究組織思路
第2章 汽車造型設計的語義與形象
2.1 造型設計過程——行政轎車設計案例研究
2.1.1 形象化的設計語義——立象
2.1.2 設計語義的物理附著——盡意
2.1.3 結(jié)構(gòu)化的意象看板
2.1.4 案例分析小結(jié)
2.2 造型與評審流程——長安A級車設計案例研究
2.2.1 語義對象的篩選與歸納——核心形容詞
2.2.2 造型特征的獲取與表征——特征線
2.2.3 分析小結(jié)
2.3 基于形象思維的語義聯(lián)想模塊構(gòu)建——輔助系統(tǒng)
2.4 本章小結(jié)
第3章 基于進化的汽車造型設計計算
3.1 設計迭代與進化設計
3.2 面向設計問題求解的遺傳算法
3.3 汽車造型進化設計的初始條件
3.3.1 汽車造型的特征線屬性
3.3.2 汽車造型的車型線屬性
3.3.3 汽車造型的造型語義
3.3.4 初始種群的設定
3.4 汽車造型設計的進化實驗與收斂控制
3.4.1 視覺效能與迭代效應
3.4.2 基于造型語義的適應度
3.4.3 設計優(yōu)化與再設計
3.4 。4進化設計的多角色協(xié)調(diào)問題
3.4.5 進化設計計算的品牌意義
3.5 小結(jié).
第4章 汽車造型設計流程的抽象與重構(gòu)
4.1 設計過程抽象的目的與方法
4.1.1 對象分解的動素分析法
4.1.2 基于usecase的過程抽象方法
4.2 汽車造型設計過程的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析
4.3 汽車造型設計過程抽象與輔助流程
4.3.1 汽車造型設計過程與輔助的初始階段
4.3.2 汽車造型設計過程與輔助的細化階段
4.3.3 汽車造型設計過程與輔助的構(gòu)建階段
4.3.4 汽車造型設計過程與輔助的交付階段
4.4 汽車造型設計流程的操作對象與工件
4.4.1 語義對象及其工件組成要素
4.4.2 草圖及其工件組成要素
4.4.3 效果圖及其工件組成要素
4.4.4 模型及其工件組成要素
4.4.5 樣機及其工件組成要素
4.5 汽車造型設計的流程重構(gòu)
4.5.1 初始階段的流程重構(gòu)
4.5.2 細化階段的流程重構(gòu)
4.5.3 構(gòu)建階段的流程重構(gòu)
4.5.4 交付階段的流程重構(gòu)
4.5.5 基于工件的長安造型設計流程圖
4.6 小結(jié)
第5章 原型系統(tǒng)的框架構(gòu)建與相關(guān)模塊開發(fā)
5.1 系統(tǒng)框架構(gòu)建
5.1.1 造型設計過程管理系統(tǒng)框架
5.1.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
5.1.3 項目管理與評審界面形式
5.2 系統(tǒng)實現(xiàn)框架
5.2.1 迭代模式與設計知識層級
5.2.2 系統(tǒng)技術(shù)框架
5.2.3 系統(tǒng)界面框架
5.2.4 系統(tǒng)數(shù)據(jù)框架
5.3 基于風格的造型特征線推理模塊
5.3.1 特征線的特征操作語義
5.3.2 特征線推理模塊的語義化操作
5.3.3 特征與操作語義的映射關(guān)系獲取實驗
5.3.4 特征線推理模塊的界面細化與功能擴充
5.4 品牌導向的造型特征推理模塊
5.5 車型導向的造型特征跨界推理模塊
5.6 小結(jié)
參考文獻
附錄1 攻讀學位期間所發(fā)表的學術(shù)論文目錄
附錄2 攻讀學位期間所完成的主要科研項目
附錄3 部分結(jié)構(gòu)化意象看板
附錄4 形容詞判定方法
附錄5 形容詞調(diào)研問卷
附錄6 汽車造型設計評審表
附錄7 初始種群的造型基因(數(shù)組)
附錄8 特征線編輯區(qū)域源代碼片段
附錄9 特征線變化集區(qū)域源代碼片段
附錄10 選擇器滑塊源代碼片段
插圖索引
附表索引