文：鄭晃二（淡江大學建築學系教授）；本文附圖為AI生成。
這篇文章要介紹四件事：一是數位工具成為設計工具的小故事，二是智慧機器人與建築，三是老師必須比學生更懂AI，四是AI成為社區組織的專家助理。
一、數位工具成為設計工具
二十世紀中期，人類發展出一個超級強大的「運算工具」——電子計算機（電腦）。1946年，賓州大學研製的第一台通用電子數字計算機使用「真空管」進行計算，比機械計算機快了數千倍。1947年，貝爾實驗室發明了比真空管更小、更可靠的「電晶體」。1958年，工程師將多個電晶體整合在單一晶片上成為「積體電路」，大大縮小了計算機的體積並提高了其性能。
人們發現電腦非常厲害，可以快速又準確地完成精密的運算。機器壞了只要換零件，再不行換一台就好。有人提議說，電腦這種終極科技已經超越凡人的等級，也許可以用來做設計吧？這個夢想接近實現的理念是來自亞歷山大（Christopher Alexander）。他從理性的邏輯來看，只要將複雜的問題拆解成個別的小問題，清楚定義問題之後交給電腦，透過系統性與邏輯性的思維處理，就可以運算出最好的設計方案。然而，當時的電腦雖然運算能力不錯，但是要處理創造性的思考還是力有未逮。幾年後，亞歷山大自己也放棄了這個路線，改發展人類自然智慧（HI）的「建築模式語彙」。
1970年代以後，電腦科技突飛猛進，在各領域都受到重用。1981年，IBM推出了第一台個人電腦（IBM PC），並使用微軟的MS-DOS作為操作系統，掀起了個人電腦的革命。蘋果公司（Apple）的Apple II和麥金塔（Macintosh）電腦也對個人電腦的普及做出了重要貢獻。當時，IBM最先進的大型電腦可以將個別終端機輸入的繪圖進行運算，再將這些圖排程用大型機器（plotter）模擬人類繪圖的過程，裝上針筆「畫」出來。1985年，市場出現新型的小型印表機（printer），可以連接個人電腦，使用「噴嘴」或「撞針」的設備印出建築圖。
1990年代後期，個人電腦的功能提升價格下降，從此個人電腦與印表機成為建築師事務所的必要配備。各大建築學系先是透過教育部補助經費建立電腦教室，當個人電腦價格低到接近每個月基本工資之後，桌機開始成為必要的學習工具，2000年後筆電與平板陸續出現在教室中。
電腦進入建築設計行業，改變的不只是設計工作末端的繪圖與印圖，也因為電腦繪製的是三度空間的「數位化資訊」，透過電腦運算可以自動生成剖面圖、透視圖等；有些成果是超越設計者事先可以預見的畫面。以前用手工畫一張透視圖需要幾十分鐘到個把小時，電腦可以用相同的時間內產出更多、更美的圖片。建築師沒有失業，最先失業的是手繪圖的人員。
電腦可以畫出各種複雜的造型，也可以將這些設計圖的數位資訊運算成「標明尺寸細節的建築元件」，例如每一段鋼材或每一片金屬板。再將這些元件的資訊提供給製作端的工廠進行製造，工廠製作好送到工地現場組裝；這種流程叫做「預鑄」。預鑄不是新的發明，組合屋、帷幕牆也是預鑄，但只適用在造型簡單、可以大量製造的元件。使用電腦設計者可以設計流線形體、彎彎曲曲的造型，突破已知力學原理的結構，並且真的蓋出來。這是以前透過人力很難達到的，電腦讓不可能成為可能。
建築物的曲面外殼一直是構築上的艱鉅任務，例如早期雪梨歌劇院以及台中路思義教堂，當每一片瓦都長得不一樣時，建築師的精密計算以及營造廠的準確施工都很重要；兩片材料之間接縫的細節是品質成敗的關鍵。二十世紀後期電腦強大的計算能力，提供建築師大膽嘗試新造型的機會。
進入二十一世紀以後，電腦從低階的繪圖工具，成為高階的設計輔助工具。「數位建築」（digital architecture）這個名詞一度用來指稱這一類型的建築作品與論述，真正內容則包括許多知識與技術，例如：
- 電腦輔助設計（CAD）：使用專業軟件進行2D和3D建築設計。
- 建築資訊模型（BIM）：創建包含建築物物理和功能特性的數字表示。
- 參數化設計：使用運算法和運算程序生成複雜的幾何形狀和結構。
- 虛擬現實（VR）和增強現實（AR）：用於可視化和體驗尚未建造的建築空間。
- 3D列印：用於快速製作建築模型或甚至實際建築構件。
- 數據分析：優化建築性能，如能源效率和空間利用。
- 數位製造：利用CNC機器和機器人技術進行建築構件的精確加工。
- 人工智慧（AI）：用於生成設計方案、針對已完成或計畫中的方案進行分析、預測與評價等。
二、智慧機器人與建築
具備智慧的「人造人」最早出現在科幻小說中，例如1818年英國作家瑪麗雪萊（Mary Shelley）出版的《科學怪人》（Frankenstein）。故事中，科學家利用重組的人體（頭、身體、四肢等），加上電擊的刺激製造出會思考的「人」。這本書出版後風評兩極，也許是受到宗教信仰的影響，在往後一百多年的科幻小說中，只要是人造人，不論是用人體拼組而成，或是用機器製造出來的生化人（cyborg），都是屬於怪物類的角色。
這情形直到1942年才出現關鍵性的改變。以撒艾西莫夫（Isaac Asimov）寫了跟機器人有關的短篇推理小說，故事中提出「機器人三法則」（Three Laws of Robotics），成為日後科幻小說家在相關作品中為機器人設定的行為準則。第一，機器人不得傷害人類，或坐視人類受到傷害；第二，機器人必須服從人類命令，除非命令與第一法則發生衝突；第三，在不違背第一或第二法則之下，機器人可以保護自己。從此，科幻故事中的機器人只要遵守這三個法則，可以成為主角的盟友，甚至成為故事的主角，給人類帶來希望。
但是，故事和真實還是有落差，控制機器人行為的「智慧」還是掌握在人的手中。具有自主意識的機器人目前還只是小說的情節。二十一世紀，人類利用高度發展的科技研發出人工智慧（Artificial Intelligence，簡稱AI），這些AI不一定具備人的形狀，也不必像早期的機器人一樣在地表緩慢行走，電波、光束、生物、飛行器、水與空氣都可以是AI的媒介。
AI在建築的應用統稱為「智慧建築」，許多最新科技已經在建築空間進行應用。初階的是透過感應器與wifi科技將室內的電器進行整合，與手機或平板與特定的設備連接，透過網路可以進行遠端遙控與監控。高階的做法是建物本身搭配AI產品，可隨時蒐集與分析環境數據，例如溫度、濕度、二氧化碳濃度等，並且根據當日戶外氣候的狀況自動控制電氣設備，創造良好的室內環境品質。
理想的AI就像一位貼心的幫手，了解你的需求，即時提供必要的協助。被動式AI就像聊天機器人，無聊的時候可以跟它講講話。雖然大部分的軟體都是根據提問者的用詞進行回應，有時也會得到一些令人驚奇的資訊，人類可以選AI專家進行初步的諮詢，例如專門回答建築法規或營建資訊的APP。主動式AI則不用等你提問，可以從身體資訊判斷人類的現況以及可能需要的協助。
AI不只應用在建築物蓋好之後，建築設計以及營建過程也使用大量的相關技術。例如，建築圖製作成「建築訊息模型」（Building Information Modeling, BIM），它是一個3D數位模型，提供相關專業人員進行規劃、設計、構建和管理建築和基礎設施的分享資訊。利用AI可以找到最佳化的方案，自動完成管線配置，也可以在施工階段進行監控與校正。
因應少子化社會人力短缺的現象，許多耗費人力的營建方式找不到工人，只好用其他方式替代。例如，需要綁鋼筋與釘模板的營建方式逐漸被預鑄取代，需要粉光、油漆、貼磁磚的工法也會被無須表面處理的材料替換。AI技術配合新的機械設備，會促使建築業進行數位轉型，以跟上變動中的環境。
三、老師必須比學生更懂AI
最新的生成式AI對於建築設計教育也產生了巨大的衝擊。2023年，ChatGPT 與 Midjourney 等各種文字生成影像軟體，提供設計者將「資訊結構化」以及「概念視覺化」的有力工具。以前要花一個月才能完成的一套方案圖說可以在一天內完成，翻轉了傳統的設計思維。
要探討AI新科技進入設計之前，先來描述一下人類如何進行設計。原本人工智慧的想像是，先了解人類做一件事情所運用到的智慧，例如鋼琴老師如何指導小朋友學鋼琴；再將老師的智慧建立專家系統，透過科技建立新的學習介面，成為「鋼琴老師AI」，讓小朋友可以跟這位AI鋼琴老師學鋼琴。畢竟AI無法完全取代真人的鋼琴老師，但是鋼琴老師因為擁有良好的AI工具，可以提升教學品質。
萬一，AI可以完全取代專家做的事情呢？如果AI可以做得夠好，人們就會讓AI做，除了法律與社會規範無法接受的情況以外。那麼，人要做什麼？人類總是可以創造新的事情來做。當文書處理軟體取代紙筆，作家沒有消失；當電腦製圖取代手工繪圖，建築師也沒有失業。因為，科技可以取代技術，但是無法取代知識。
新款生成式AI使用自然語言或是以圖生圖，不必寫程式，生成資訊的效率高，對創作領域的業界和學界帶來了巨大的影響。這一波新科技所帶來的不僅僅是初階的造形表現工具，更是設計思維的革新，需要探討AI科技如何融入各年級教學計劃，以及成為學生自主學習的核心課題。就像是機器人三守則讓機器人可以遵守，我在建築學系系務會議提議訂定「學生使用AI生成建築影像的守則」，目的是劃定使用生成式AI的紅線，建立更具支持性的學習環境。
第一、當分享自己使用AI生成的影像時，應註明係使用AI生成，並非原創。若是將該影像置放於繳交作業的內容中，必須註明所使用的軟體名稱。
第二、若是使用AI生成的影像進行重繪或再創作之作品與原生成影像相似度極低時，則可以不加註說明。
第三、若以AI科技解讀別人的作品來作為創作參考時，必須確保不侵犯他人的權益。
但是，規定只是最低程度的要求。老師必須要懂AI的理念，了解AI科技，才有辦法分辨學生的作品中，有哪些成分呈現了真正的學習成效。目前AI技術的進展幾個星期就會出現一波翻新的版本，幾個月前認為不可能的事情，轉眼就成為一個按鍵可以完成的基本功能。現在要提出的問題，不再是AI能夠做什麼，而是我們需要AI做什麼。
四、AI成為社區組織的專家助理
在這樣的觀點下，我們來看AI在處理公共議題的功能。AI在處理都市環境規劃設計的公共議題方面有許多潛在的應用。以下是一些主要的功能和應用領域：
- 數據分析和預測：分析大量城市數據，包括人口、交通、能源使用等。預測未來趨勢，如人口增長、交通流量變化。
- 模擬和優化：模擬不同規劃方案的影響，優化土地使用、交通網絡和公共設施分布。
- 參與式規劃支持：開發互動平台，促進公眾參與，分析公眾意見和反饋。
- 環境影響評估：評估規劃方案對空氣質量、噪音污染等的影響，模擬氣候變化對城市的潛在影響。
- 智能交通系統：優化交通信號控制，預測和管理交通擁堵。
- 能源效率規劃：分析建築能耗模式，優化可再生能源的使用和分配。
- 公共安全規劃：分析犯罪模式，協助制定預防策略，優化應急響應路線。
- 永續發展評估：評估規劃方案的長期性，提出改進建議。
- 社區服務優化：分析公共服務需求和分布，優化學校、醫院等公共設施的位置。
- 歷史保護和文化傳承：識別和評估具有歷史文化價值的建築和區域，提出保護和開發的平衡策略。
這些功能都屬於「專家系統」，可以協助都市規劃與環境改造的人類專家，做出更明智、更全面的決策，提高規劃過程的效率和準確性。然而，AI無法取代的是參與式設計過程中，參與者之間建立起來的信任感與同理心。
參與式設計的過程是一個人際關係的建構，本質上是建立在人與人的信任的基礎，一種對於跟自己不熟的人，甚至陌生人的善意，願意跟對方表達自己的需求，同時，設法去同理對方的心情或難處。這個過程會因為個人立場不同而有衝突，衝突才是參與式設計的本質，也是溝通現場的常態，共識只是找到大家最可接受方案的短暫時刻。
當前的AI工具因為使用門檻低，可以成為社區組織在面對外來開發案時提出相對主張的有利工具。早期，當政府與開發商聯手的計畫與社區出現衝突時，沒有資源只有專業志工的社區組織在資訊與知識方面是相對弱勢。開發業者做一份「可行性評估報告」動則要花幾十萬，社區組織抱著開發業者的報告，找來志工性質的專家學者檢視，好不容易找出重重問題，召開記者會提交政府，要求業者給個交代，業者只要再花一點錢請顧問公司修正，就可以輕鬆應付。
現在的AI科技，可以使用自然語言，不必使用參數；同時，價格也很便宜，屬於一般人都可以掌握的科技。ChatGPT以及Claude等APP都提供分析文件檔案的功能，只要將整份資料上傳，這些APP可以進行摘要、優缺點、適法性、可行性、甚至改進建議的分析。只要輸入正確的資料加上問對問題，AI提出的意見，足以讓顧問公司聘請的專家花很多力氣來回應，翻轉了以往「民眾與專家」間知識工具（武器）不對等的情況。
另一方面，社區組織也可以使用這些AI工具，透過餵讀資料與問答的過程，有層次地分項提問，建立社區計畫的內容。不過，必須有專家協助，以便確認生成內容的適用性以及有效性。
五、結語
最後，要說的是「AI不應該做什麼」，但是「已經有人正在做」的事情。
目前要擔心的事情是人們使用平價的電腦與手機，就可以研發強大的科技並下令人工智慧做壞事，AI沒有殺人，但是它卻可以提供殺人武器，例如，AI可以寫出劇毒的化學方程式，是人類當下科技難以攔阻的；只要科技領先一一步，新版AI以破解舊版AI設下的密碼關卡，在通行無阻的世界認識擷取國家、金融與個人的資訊，用來控制實體世界的人類。
這些事情不只發生在極權國家，政權用來進行社會控制的情況，縱使在民主社會，基於政治與商業目的，人們使用AI針對個人習慣與認知進行分析與整理，操弄區域的公開資訊，影響人們對事情的認知，終究達到操控人們的行為的目的。這對於個人的隱私以及公共事務的公共性，社會秩序以及國家安全都有重大衝擊。
要遏止這類科技犯罪，有兩種方式：一是限制科技開放的程度，二是讓你的科技領先罪犯。不論是哪種方式，都需要新的法律規範，這是當前的重要課題。
淡江大學建築學系教授，留學美國與荷蘭。專長為社區與都市空間研究，設計方法論，著有： 創造城市的設計思考，生成式AI之建築設計，第一本建築故事書，做工的場所，建築設計這樣做。