绿色智能的地球未来——2019 IEID 绿色低碳技术与产业分论坛纪实

时间：2019 年9 月18 日

地点：上海国际会议中心

整理：宋雅楠 王祥

同济大学建筑与城市规划学院

2019年9月18日，IEID创新与新兴产业发展国际会议于上海国际会议中心顺利举行。本次论坛是由中国工程院与上海市人民政府、工业和信息化部等部门共同牵头，同济大学和国际工程科技知识中心协办。其中的绿色低碳技术与产业分会以“绿色智能”为主题，探讨了人工智能技术如何通过计算性算法、数字孪生、智能化建造等方法提高建成环境性能、适应性与资源利用效率，改善人类生存质量，减少环境恶化及全球变暖等影响。此次分论坛涉及新材料、能源、生态、城市、绿色建筑等多个相关产业领域，通过全新的人工智能技术与哲学视角，探讨如何赋能绿色低碳，最终实现人类生存环境的健康永续发展。

议题一：绿色低碳、节能减排的环境友好型建筑

主持人

[孙彤宇]同济大学建筑与城市规划学院副院长、教授

对话嘉宾

[高伟俊 ]日本工程院外籍院士，日本北九州市立大学教授

[牛建磊]香港理工大学教授，《能源与建筑》（Energy and Buildings）主编

[Phillip Jones]英国卡迪夫大学建筑学院教授

[Renata Sentkiewicz]Abalos+Sentkiewicz AS+事务所联合创始人、主持建筑师

孙彤宇

当下资源环境承载能力已接近极限，人类面临着能源资源供给不足、利用效率低下以及生态环境恶化等严重问题。面对这一严峻的环境形势，减少化石能源消耗、进行低碳建筑设计，已成为当下全球进行积极环境响应、实现人类命运共同体长期发展的战略性共识。论坛的上半场便是基于这一背景进行的有关“绿色低碳、节能减排的环境友好型建筑”的深入讨论。

高伟俊

高伟俊：感谢论坛的邀请，我想首先从能源和低碳的角度抛砖引玉，展开今天的讨论。当下社会面临化石燃料储能不足及污染严重的双重问题，能源结构的升级转型成为必然趋势，这与绿色建筑与低碳城市节能减排的核心观点不谋而合。在这一视角下，氢能具有清洁与可持续的双重优势，同时具有广阔的应用前景。目前，针对低碳、可再生能源高效制氢的研究内容主要包括：地区能源结构预测模型构建、可再生能源发电高效制氢手段分析、协同电—氢综合能源系统结构研究、城市高效应用的运行管理模式等。我们团队也主要从事这一领域的相关研究，并致力于氢能在建筑中的应用和推广。日本九州岛从2012年起实行可再生能源固定价格收购制度（FIT），通过长期合约补贴可再生能源发电，是比较好的应用范例。

牛建磊

牛建磊：高院士所提到的问题是当前低碳产业发展的重要问题。全球气候变暖已成为不争的事实，城市热岛问题迫使人们长期待在有空调的环境中，然而增加室外活动将更有益于城市居民生活的可持续性。因此我们的对策更希望从规划设计的角度出发，通过建筑单体形态与建筑群组合形式的优化，高效利用自然风，改善局部热环境，从而营造一个更加绿色、低碳的环境友好型城市。当下计算机的发展使得模拟工具能够有效用于城市微环境的预测及设计，帮助我们进行既有建筑性能评估、流体力学仿真模拟以及人体感受评价指标确立。我们团队近5年来主要依托香港特区政府专项，针对设计初期布局决策来应对香港夏季的炎热气候。首先进行多点测试，研究不同地点环境的差异；然后比较PET实验与人体物理感知的结果差异，并验证可行性。这一措施有助于营造风热舒适环境，减缓温室气体排放与全球气候变暖趋势。

Phillip Jones

Phillip Jones：正如前几位嘉宾所提及的，减少建成环境的化石燃料消耗、能源使用和二氧化碳排放刻不容缓。通过零碳和低碳建筑结合的节能设计和可再生能源系统，可以实现主动式建筑的全年产能远大于其采暖、制冷和其他电器使用的总能量需求，我们称其为“零碳主动式建筑”。这是一种全建筑系统攻略，包括节能设计、可再生能源供给和能量储存。目前世界各地已有很多相关研究与设计项目，如PV屋面系统、SOLCER等。目前已小有成效，未来我们仍需持续关注造价、建设管理以及自下而上的设计过程。

Renata Sentkiewicz

Renata Sentkiewicz：作为一名实践建筑师，我们不能为了追求建筑内部的微气候舒适，而牺牲公共空间，使其成为“能耗垃圾桶”。建筑师应借助参数化的工具和基本的热力学原理来实现建筑设计中的形式、物质、流动之间的平衡，即将热力学作为建筑设计的引擎，设计出一种超越可持续性排名体系的热力学建筑。在过去的几年间，我们一直在进行相关的尝试。例如珠海华发艺术馆、太阳能塔、阿祖奇卡黑纳雷斯休闲中心等项目，通过结合当地文化条件，让能量与热力学为建筑的自主性重新建立起一种绿色建筑的实践方式。这需要建筑师在最大限度节约资源、减少污染的同时，提供健康、舒适的生活和工作环境。绿色建筑与低碳节能的普及和推广将具有重要意义。

孙彤宇：前面几位专家从不同角度回应了在环境和能源影响下，低碳建筑发展的重要性和多个突破点。技术的进步促进国家经济与社会发展的同时，也对城市的运作产生了深远的影响。在绿色性能分析和低碳节能技术不断发展的今天，可持续城市和绿色建筑的发展仍然任重道远。基于如“智慧能源”“智慧交通”等城市尺度下的多元要素协同优化，提出了全新的可持续化的生产方式和生活模式，通过相关政策和市场机制对我们未来生活的可持续发展产生了巨大影响。

议题二：数字建造与可持续设计

主持人

[袁 烽]同济大学建筑与城市规划学院教授

对话嘉宾

[Neil Leach]欧洲科学院院士，同济大学建筑与城市规划学院教授

[David Malott]AI Space Factory 首席执行官兼创意总监

[Bob Sheil]伦敦大学学院（UCL）巴特莱特建筑学院院长

[Mark Burry]澳大利亚工程院院士，斯威本科技大学教授

后数字主义的时代，人工智能变革了技术社会的设计媒介。如何利用数字设计与建造技术，构建一种积极响应环境、可持续发展的宜居空间成为建筑学理论研究与设计实践的重点研究课题之一。论坛的下半场便是以“数字建造”为切入点，通过对新兴的数字建造方法与性能化设计范式的探讨，打造多学科视野下的可持续设计与未来发展方向。

袁 烽

Neil Leach

Neil Leach：感谢主办方，我今天分享的主题是“地月3D打印”。50年前，宇航员尼尔·阿姆斯特朗首次踏上月球。如今3D打印技术的发展促进了建筑设计和施工方式的巨大变革，近年来在美国国家航空和宇宙航行局（NASA）和欧洲航天局（ESA）的赞助下，科学家们已经进行了“Maryian Habitats”和“In Situ Resource Utilization”，这种基于空间探索的“就地取材”实践，为人类移民太空提供了落地的可能。在进行太空探索的同时，那些为在外太空的3D打印结构而发展的技术也可以被应用到地球上那些缺乏传统建造资源的地区，例如MIT借助生物智能将沙土制作成可代替混凝土的低碳打印建材，从而展开可持续性的数字建造。

David Malott

David Malott：正如Neil所言，从地球到太空，人类正在拓展栖居的边界，空间科技正在助力面向未来的可持续建造。AI Space Factory于2019年5月赢得了美国宇航局3D打印栖息地挑战赛的终极总冠军。该比赛包括设计与建造全流程，旨在利用可在深层空间内找到的可回收材料建造缩小比例的庇护场所。此外，我们正在研发一种全新的3D自动打印技术，利用生物高聚物玄武岩合成物，一种可生物降解的且在月球上找到的自然可再回收物进行机器人建造，进而实现可持续发展的全新设计范式。

Bob Sheil

Bob Sheil：在我看来，实践与教育的新形态共同推动了社会生产的变革。“创新”的首要任务便是培养学生以一种新的方式进行有关环境、行业、材料甚至未来的思考。伦敦大学学院当下正在展出多种新形态实践作品，来探索在气候灾害频发、自然资源枯竭的当下，基于交叉学科的新发展可能性。我们通过“机器增量成型工艺”，尝试用生物材料替代混凝土，从物体、空间、人和系统间的流动互动四个维度进行设计；通过《Drivers of Change》一书，提高公众和设计师对全球性问题的意识，聚焦会影响未来建造环境的全球性问题。

Mark Burry

Mark Burry：我同意Bob Sheil的观点，大学的作用至关重要，高校拥有研发所需的设备、人才、技能，创造和协作同时在这里发生。2017年，我在斯威本科技大学创立了“智慧城市实验室”，通过对建筑师教育经历的整合，我们发现解决现实问题时确实需要我们引导不同领域间的对话。“智慧城市实验室”便是这样，从“全民参与的未来城市决策制定”“未来城市移动性能”“未来居住空间”“未来城市基础设施建设”四个方面展开工作。设计典型的思考路线便是在不断试错的过程中发现答案，就像一根折线，由一点出发后经过数次方向调整才能抵达终点。因此，建筑师在解决问题的过程中必须了解其他领域的看法，并最终以团队协作的形式开展项目。

袁烽：面对数字时代生产工具的变革，设计师将何去何从？当下数字化设计工具为我们提供了一种全新的生产形式。数据的便捷获取对建筑师的协作与决策方法都产生了深远的影响，塑造了一种有趣的技术型社会新的设计范式。基于数据的分析与归纳方法正在逐渐主导着建筑师的设计决策。数字与智能作为一种信息处理机器和工具化软件，已经逐步深入建筑设计范畴中。通过脚本的编程作为设计和发明的工具，使设计师规避了日常的重复工作，改变了传统的设计流程与设计周期，拓宽了创意的可能性。