《耦合:汽车造型设计中的认知与计算》探讨造型设计的认知规律,提出“语义提取”与“形象附着”的艺术创作双阶段模式;构建了设计师常用于表述设计概念的设计语料库,以词频统计的研究方法来分析不同知识背景下,各类设计角色群体的用词倾向。并构建与设计高频语汇相对应的结构化图库,以卡片分类的研究方法,展开对图形与语意相互表征之方式与规律的相关研究。随后在科学计算的语境下,将造型设计过程转化为造型问题的迭代求解过程,通过特征线的概念,将设计的问题域与解域的参数进行定性定量研究,从而实现算法求解。将认知与计算语境下的设计过程分析结论相耦合,抽象为工程管理语境中的过程模型,将软件工程RUP、UML等体系应用到造型设计流程的重构中。适合工业设计、汽车设计等相关专业读者阅读。
设计研究是一个极具挑战的研究领域,而“设计艺术”(Deslgnart)和“设计计算”(Deslgn comput{ng)是设计研究的两大领域。本书是一种跨设计艺术和设计计算的交叉领域研究,虽然大量的计算和算法并没有在本文中详细展开.且采用了部分文科范式的讨论方法,基本研究属性为设计艺术与设计计算的耦合。
汽车造型设计本质上是汽车造型(cars ty]1ng)和汽车技术高度联系的设计活动。汽车造型过程包含人的感性、灵感、联想等艺术思维,是一种“艺术”主导的设计活动,在设计研究领域属于“病态结构”的问题;同时又是制造的科学领域,艺术的感受性最终需要通过量化、精准的工程来实现。而认知与计算的耦合代表一种全新的计算模式,它包含认知信息分析,自然语言处理和机器学习领域的大量技术创新。理想状态下,成熟的认知计算系统将具备以下四个特性:①辅助(Asslstance)功能,认知计算系统可以提供百科全书式的信息辅助和支撑能力,让人类利用广泛而深入的信息,成为各个领域的“资深专家”;②理解(Under standlng)能力,认知计算系统应该具有卓越的观察力和理解能力,能移帮助人类在纷繁的数据中发现不同信息之间的内在联系;③决策(Declsjon)能力.能够帮助人类定量地分析影响决策的方方面面的因素,从而保障决策的精准性;④洞察与发现(D1scovery)能力,可以从大量数据和信息中归纳出人们所需要的内容和知识,从而帮助发现新问题、新机遇以及新价值。一个比较理想的汽车造型设计系统中,艺术背景的设计师能以自己专业所熟悉的方式建立、修改造型方案,并在系统辅助下预见造型修改所带来的工程意义;工程师也能认知与解释造型的艺术意味,并能根据形态参数的限制优化造型;管理者则能够依托软件平台,整合各类设计知识与设计意图来形成最终的汽车造型设计决策。
本书基于作者在汽车造型设计领域所积累的实践案例,展开认知研究与计算实践;试图通过认知计算这一前沿方法来辅助汽车造型设计过程,同时为认知计算的研究提供实证性的参考。值得注意的是,本书撰写以设计学学科知识背景为主,使用的概念和用语主要涉及工业设计和计算机学科,但由于设计研究领域的广阔性和设计现象的跨学科性,部分术语的完整意义存在于本书的上下文结构中,这也是本书强调多语境“耦合”的原因。
邹方镇,男,1981年生,博士,广东工业大学青年百人学者,智能装备方向骨干教师。湖南长沙人,毕业于湖南大学设计艺术学院,设计系统与设计研究方向博士。曾先后就读于中南大学自动化学院、湖南大学设计艺术学院,其间作为主研人员参与“十五”、“十一五”、973、863项目以及企业横向课题的研究,负责开发多个机床与汽车造型设计辅助系统。现就职于广东工业大学艺术与设计学院,主要研究领域为智能装备设计与开发。
序言
前言
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 本文研究范畴、术语与关键问题
1.3 文献综述
1.3.1 设计过程理论
1.3.2 性能需求驱动理论
1.3.3 知识流理论
1.3.4 多角色协调理论
1.4 选题背景
1.4.1 研究的国家科研项目背景
1.4.2 研究的设计项目背景
1.5 研究方法和组织思路
1.5.1 研究方法
1.5.2 研究组织思路
第2章 汽车造型设计的语义与形象
2.1 造型设计过程——行政轿车设计案例研究
2.1.1 形象化的设计语义——立象
2.1.2 设计语义的物理附着——尽意
2.1.3 结构化的意象看板
2.1.4 案例分析小结
2.2 造型与评审流程——长安A级车设计案例研究
2.2.1 语义对象的筛选与归纳——核心形容词
2.2.2 造型特征的获取与表征——特征线
2.2.3 分析小结
2.3 基于形象思维的语义联想模块构建——辅助系统
2.4 本章小结
第3章 基于进化的汽车造型设计计算
3.1 设计迭代与进化设计
3.2 面向设计问题求解的遗传算法
3.3 汽车造型进化设计的初始条件
3.3.1 汽车造型的特征线属性
3.3.2 汽车造型的车型线属性
3.3.3 汽车造型的造型语义
3.3.4 初始种群的设定
3.4 汽车造型设计的进化实验与收敛控制
3.4.1 视觉效能与迭代效应
3.4.2 基于造型语义的适应度
3.4.3 设计优化与再设计
3.4 。4进化设计的多角色协调问题
3.4.5 进化设计计算的品牌意义
3.5 小结.
第4章 汽车造型设计流程的抽象与重构
4.1 设计过程抽象的目的与方法
4.1.1 对象分解的动素分析法
4.1.2 基于usecase的过程抽象方法
4.2 汽车造型设计过程的系统结构分析
4.3 汽车造型设计过程抽象与辅助流程
4.3.1 汽车造型设计过程与辅助的初始阶段
4.3.2 汽车造型设计过程与辅助的细化阶段
4.3.3 汽车造型设计过程与辅助的构建阶段
4.3.4 汽车造型设计过程与辅助的交付阶段
4.4 汽车造型设计流程的操作对象与工件
4.4.1 语义对象及其工件组成要素
4.4.2 草图及其工件组成要素
4.4.3 效果图及其工件组成要素
4.4.4 模型及其工件组成要素
4.4.5 样机及其工件组成要素
4.5 汽车造型设计的流程重构
4.5.1 初始阶段的流程重构
4.5.2 细化阶段的流程重构
4.5.3 构建阶段的流程重构
4.5.4 交付阶段的流程重构
4.5.5 基于工件的长安造型设计流程图
4.6 小结
第5章 原型系统的框架构建与相关模块开发
5.1 系统框架构建
5.1.1 造型设计过程管理系统框架
5.1.2 系统数据结构
5.1.3 项目管理与评审界面形式
5.2 系统实现框架
5.2.1 迭代模式与设计知识层级
5.2.2 系统技术框架
5.2.3 系统界面框架
5.2.4 系统数据框架
5.3 基于风格的造型特征线推理模块
5.3.1 特征线的特征操作语义
5.3.2 特征线推理模块的语义化操作
5.3.3 特征与操作语义的映射关系获取实验
5.3.4 特征线推理模块的界面细化与功能扩充
5.4 品牌导向的造型特征推理模块
5.5 车型导向的造型特征跨界推理模块
5.6 小结
参考文献
附录1 攻读学位期间所发表的学术论文目录
附录2 攻读学位期间所完成的主要科研项目
附录3 部分结构化意象看板
附录4 形容词判定方法
附录5 形容词调研问卷
附录6 汽车造型设计评审表
附录7 初始种群的造型基因(数组)
附录8 特征线编辑区域源代码片段
附录9 特征线变化集区域源代码片段
附录10 选择器滑块源代码片段
插图索引
附表索引