引子

　　一家工厂的主管正在有条不紊地指挥生产，稀疏的头发想方设法地覆盖在他微泛油光的脑袋上。 “你已经使之成为一门科学了，”手下恭维道，“每一根头发都做了安排。”“是啊，”主管苦笑着说，“过去它们只有一个总数，现在它们已经各有自己的名字了!”

　　这个笑话给了我们如下启发：

　　1. 独立的头发拥有名字后，就成为了直接管理的对象。

　　2. 当管理对象的数量和管理能力匹配时，精细化管理就成为可能。

　　3. 管理对象的细分程度和管理精细化的能力是匹配的。

　　4. 头发信息模型HIM(Hair Information Model)是精细化管理的平台。

　　同样的事情也发生在制造业，他们也在把整体产品拆成一个一个局部(部件、构件等)，并给他们起上名字，而且还赋予了各类属性(几何的、物理的、化学的、力学的)，但不是因为管理对象数量的减少，而是因为信息技术极大地提升了管理的能力。

　　在建筑业，人们把“产品(Product)”具体化为“建筑(Building)”，搭建的平台叫做建筑信息模型BIM。从数据的角度说，BIM是一个新型的关系型数据结构，从运用角度讲，BIM是一个信息存储、交换、挖掘和共享的平台。

　　传统的设计知识表达

　　几千年来，设计师在心中或者借助模型等工具构筑他们的设计意象，然后抽象成符号绘制在平面的图纸上。在这个过程中，大量的信息遗失了，信息学家称之为“信息漏斗”，文绉绉的说法叫“书不尽言、言不尽意”。

　　工匠们依据图纸，根据自己的理解，把图纸上的符号具体成实物。由于设计师的抽象指令和工匠的还原方法很难一致，像鲜奶浓缩成奶粉再加水调和后，营养成分终归和原始鲜奶有差别一样，建造的实物和设计的期望总是有一定的差距，以至有人把建筑过程称为“遗憾的艺术”。

　　计算机绘图作为一种有效手段，帮助设计师大大提升了效率，甩掉了图板，但本质上较多的是作为一种绘图、辅助计算、测量、放样和简单的数据交换工具来使用，绘制一些直线，折线，弧线，填充、域等信息，通过这些二维信息来表达的建筑元素，只是一些线段的集合，不能赋予更加复杂的信息。

　　在这些传统的图纸中，信息和知识以非常抽象的形式存在于这些图形和文字中，一定需要具备专业能力人，才有可能进行有效的解读。其他相关的专业人士如测量师、监理师也要花费九牛二虎之力才能将各类数据进行有效的关联。

　　知识重用的障碍

　　20世纪70年代中期，美国人工智能泰斗费根鲍姆研究了人类专家们解决专门领域问题的方式和方法，提出了知识工程这个术语，其内容主要包括知识的获取、知识的表达以及知识的运用和处理等三大方面，旨在建立模仿人类智能的专家系统。由于知识表达一直未能得到有效解决，长期以来进展不大。

　　有些人对“人工智能”的概念很反感，认为有机器代替人的倾向，感觉受到了极大的侮辱。但是换个角度，人工智能这种“可以把机器变得‘聪明’些”的方法能不能让人变得“更聪明”?能不能让组织和企业变得“更聪明”，更具“智能性”?答案是肯定的，于是在20世纪90年代，一部分研究知识工程的科学家开始研究知识管理。

　　这些科学家将知识理解为结构化和非结构化的文档，将知识管理主要聚焦于知识文档的创建、分类、存储等工作，关注信息管理系统、人工智能系统的设计和构建，以Internet和Intranet、数据库管理系统(DBMS)、群件技术、数据仓库和数据挖掘技术、多维度分析技术、文档管理技术、联机分析处理技术、工作流和共享等技术为基础，对企业知识进行电子化储存、共享和利用。毋庸置疑，这些工作大大加强了组织记忆，增加了共享程度，可是在建筑设计行业，这些工作的效果和人们的期望还有很大的距离。

　　建筑设计一直是属于“弱理论、强经验”的技术活动，知识重用(俗称“依葫芦画瓢”，)一直是知识管理的重要组成部分，学术上称作基于实例的推理(Case-Based Reasoning, CBR)，是人的一种基本认知行为。

　　经验不足的设计人员作为新手更多的是学习探索过去成功的设计实践和设计过程，以便在解决将来设计问题时应用这些经验。大多数时候，一个新的设计解是对已有设计问题的修改而获得的。

　　缺乏有效和高效表达的实例库资源和检索手段，设计师的知识重用，都是浅层次的自发活动，系统地采用知识重用来提高效率和效果，一直处于探索中。

　　基于BIM的知识表达

　　2002年以来，国际建筑行业兴起了围绕BIM为核心的建筑信息化应用。国际协同联盟IAI早在1995年就提出了面向对象的三维建筑产品数据IFC标准。IFC标准统一了建筑设计CAD的文件格式，极大地方便了数据库的创建和管理维护。

　　基于IFC标准的建筑信息模型BIM可以更全面、更深入地的反映建筑物信息。该模型的基本元素不是CAD中的点、线、弧、图块等基本几何图元，而是墙、门窗、梁柱等建筑专业对象，使用建筑语言来描述建筑信息，所有的相关专业可以在同一个三维IFC建筑数据模型上进行协同设计(此处不展开)。

　　建筑构件对象不但可以在不同视图中表现几何造型，而且可以包含一些与几何形状无关的特性，例如材料的容重、强度、耐火等级、传热系数，构件的造价、采购信息等等。这些非几何信息对于建筑的全生命周期管理是非常重要的。此之外，BIM还可以包括一些二维CAD所无法表示的抽象概念，比如构件之间的拓扑连接关系，房屋空间的划分及其关系，这些信息对于结构分析，建筑能量消耗分析以及后期的物业管理来说都是非常有用的。总的来说， BIM模型是一种新型的关系型数据结构，提供了单一的、完整一致的和逻辑的建筑信息库。

　　基于情景的知识获取

　　2007年，麻省理工学院(MIT)向世界著名的建筑师弗兰克•盖里提起“疏忽诉讼”，指控他设计的“史塔特中心”(Stata Center)由于提供了不完善的设计服务和图纸，出现了持续性的渗漏，要求赔偿300万美元。这幢乍一看像刚被轰炸过一样但被誉为美国多年来最著名的建筑物之一的建筑，到底怎么啦?

　　由于史塔特中心的建筑造型和传统建筑大相径庭，各种建筑构造套用标准做法是不足于解决实际问题的。非传统的建筑如何推陈出新?仅仅依靠“What”来匹配是远远不够的，必须通过边界条件的关联去探索“Why”。

　　传统的知识管理中，知识提炼是一个重要的环节。企业根据大量的工程实例，制定了大量标准图，供设计师重复使用。可每个标准图都有使用的前提，很多新手经常因为对前提理解和运用不当，知其然不知其所以然，弄出很多东施效颦般的错误。能否准确和快捷地进行关联已经成为设计知识重用面临的挑战性问题。

　　现阶段流行的解决方法是给设计知识建立基于关键词或词组的索引，然后再应用传统的搜索技术于这些索引或标注。尽管索引和标注大幅度提高了搜索效率，但依赖用户指定的关键词或词组进行搜索的技术，注定不可能有令人满意的准确度。因为单一关键词或词组远不能确切反映信息体内容的适用性和工作实践的查询需求，只能返回一般化的检索结果。

　　理想的解决办法是利用设计情景进行知识检索，目的在于以任务情景的结构化表示来确切描述设计知识的适用性和工作实践的查询需求，使准确和快捷地搜索到设计情景与当前设计工作相似的设计知识成为可能。但情景式检索不仅仅是检索技术的问题，而更是知识表达的问题。

　　基于BIM的设计案例表达给基于设计情景的知识检索带来了可能。

　　基于海量数据的知识挖掘

　　以图纸为主要载体的的设计案例(档案)，主要依靠题目+摘要+关键词来搜索信息，一般来说查到图纸名称就戛然而止，以下的工作就是人工的了，搜索者仍然需要一张图纸一张图纸地搜寻他所要的信息。这就好比早先的文献检索，一旦摘要和关键词不够全面或不够专业，很难获得全面的信息，很多重要的信息就此湮没。

　　在现代的电子期刊库，除了早期纸质文献转换过来的尚未文本化的扫描件，无法实现全文检索，绝大部分均可进行全文检索，获取信息的广度大大增加。

　　采用BIM模型进行组织的建筑档案，可检索的信息同样大大增加，可以进行各类信息的“全文检索”，快速定位到各种属性层次的构件。例如，可以迅速查找xx层xx厚的墙体，找到某类吸音材料等等。

　　海量案例数据仓库的建立，使设计师可以通过数据挖掘(Data Mining)的技术，在庞大的数据库中找出有价值的隐藏事件，并且加以分析，获取有意义的信息作为进行决策的依据。例如设计项目中的工时定额，就可以根据项目性质、规模和任务完成的关键里程碑，从大量样本中遴选出来。

　　随着基于BIM模型的应用，建筑案例蕴含的信息也从广度和深度的两方面迅速膨胀，既拓展到相关的其他领域，也深入到更细的层次，海量信息的提供，减小了知识获取成本，降低了跨界的门槛，夯实了创新的基础。

　　后记

　　一千二百多年前一个阳光明媚的早晨，诗人常建去常熟兴福寺游览。山光明净，深潭倒影，诗人人觉得心境空灵，留下了两句脍炙人口的诗句：“曲径通幽处，禅房花木深”。今天，BIM已经开始渗入建筑工程的各个阶段和各个领域，当基于BIM的知识管理在工作中无处不在的时候，大家一定也会涌起这样的感觉。

　　来源：新浪博客 季征宇