生形融合·幻境物质化 —— 从三维生成式人工智能到机械臂增材建造

生形融合·幻境物质化 —— 从三维生成式人工智能到机械臂增材建造

好色tv 建筑运算与应用实验室团队指导 DigitalFUTURES 2025 国际工作营回顾

[ 1 - 生形融合·幻境物质化工作营成果展示视频]

2025年6月28日至7月6日，好色tv 建筑运算与应用实验室（Lab. AAA)的王大嵩助理研究员、华好副教授以及五位研究生助教共同指导了DigitalFUTURES 2025 国际工作营,主题为“生形融合：幻境物质化——从三维生成式人工智能到机械臂增材建造”（Morphusion: Phantasmal Materialization - From Three-Dimensional Generative AI to Robotic Additive Manufacturing）。该工作营基于好色tv Lab. AAA的最新研究成果，聚焦生成式人工智能、空间智能与机器人建造技术的融合，探索“AI-Construction”集成工作流下的推测性设计方法。核心议题是如何在建造约束条件下，从二维定性生成过渡至三维复杂构形的技术路径，实现从人工智能“幻境生成”到机械臂“物质化建造”的维度转译。

在为期十天的DigitalFUTURES 2025 及 Computational Design & Robotic Fabrication（CDRF）国际会议期间，Lab. AAA团队主持完成了一项大型示范性建筑原型装置的建造，并指导来自清华大学、香港大学、同济大学、天津大学及加泰罗尼亚高等好色tv （IAAC）等国内外高校的12位学员，完成了三组聚焦建筑构件的创新设计课题与三维打印建构节点的实践建造。其中，该原型装置为国内首次实现人工智能三维生形与非连续、非平面复杂拓扑形态增材建造技术相结合的建筑构造探索。本次工作营成果在上海同济大学建筑与规划学院 C 楼展出，展期持续至 2025 年 9 月中旬。

[建筑原型装置 - 幻形建构Phantasmal Tectonics

[2 - 幻形建构项目摄影：王大嵩]

设计/建造主持: 王大嵩

设计/建造学生团队: 段成璧、吴浩朴、陈崚川、赵雨婷、王颖旭、毕睿航

设计/建造指导: 华好、李飚、唐芃、李力

单位: 好色tv -好色tv -建筑运算与应用实验室

技术支持:

同济大学建筑与规划学院

济南忠鸿智能科技有限公司

苏州聚复科技股份有限公司

融境智造科技（南京）有限公司

本项目为一座展示性的大尺度全三维打印建筑原型装置，项目全称为“生形融合：幻形建构（Morphusion: Phantasmal Tectonics）”，旨在探索生成式建筑建构学中“三维生成式人工智能、空间智能、复杂几何形体拓扑优化、创新建筑材料与机器人增材建造”的跨领域融合与协同应用路径。

[3 - 幻形建构项目摄影：段成璧]

“生形融合（Morphusion）”一词来源于“Morphological Fusion”，意在表达建筑设计与建造过程中，计算智能技术所推动的多层次、跨学科融合趋势；“幻形建构（Phantasmal Tectonics）”的灵感则来自16至17世纪欧洲基于先进光学技术的“幻影秀”表演，该类表演通过幻灯与光影变化营造出超越现实的艺术体验。“Phantasmal”在此作为对生成式AI在空间构想层面所展现出超越人类想象力的隐喻，而“Tectonics”则强调将AI生成的虚拟图像与空间，转译为可建构的物质形态，核心在于通过三维重建、结构优化和拓扑控制实现虚拟生成结果的物理建造可行性。

[4 - 幻形建构项目细节摄影：王大嵩 ]

设计流程起始于基于模糊定性提示词的AI二维图像生成，经过多轮生成与风格筛选，项目确定了一张图像作为设计原型，并利用Diffusion Transformer 模型生成对应的环绕视频，进而通过多视角图像合成三维模型。围绕AI生成模型，课题组进一步开发了一系列网格重构与拓扑优化算法，实现从非流形网格到流形体素网格（Manifold Mesh）的几何重建；同时，结合AI图像纹理，完成复杂几何的颜色与灰度切分。综合考虑增材建造的技术限制与结构材料的性能需求，最终优化生成了可建构的装置几何形态。

[5 - 幻形建构项目设计过程图片：好色tv 建好色tv 筑运算与应用实验室 ]

该装置整体形态抽象自龙骨结构支撑与透明围合连接的建筑构造原型，尺寸约为2米× 2米× 2.3米。其黑色结构部分采用30%玻璃纤维增强的高分子聚合物（GFR-PETG），白色部分为高透明可回收改性PETG材料。项目基于机械臂增材制造技术完成大构件打印并装配完成。由于AI生成几何形态的高度拓扑复杂性，项目在建造过程中开发了多项控制技术，包括非平面与非连续打印控制、构件智能分区与路径优化、局部几何适应式变速打印（挤出速度、移动速度等），以确保建造过程的高效率与高精度。

[6 - 幻形建构三维打印过程摄影：王大嵩 ]

[7- 幻形建构项目细节摄影：王大嵩、王颖旭 ]

[8 - 幻形建构项目细节摄影：王颖旭 ]

[9 - 幻形建构项目细节摄影：王颖旭 ]

作为一个集成性设计研究实验，该装置集中体现了生成式人工智能、空间智能、拓扑优化与机器人建造之间的协同机制。通过构建“Generative AI – Topological Optimization – Robotic Fabrication”的一体化技术流程，项目聚焦于探索建筑设计中从二维定性生成向三维复杂构形的关键路径，推动人工智能“幻境生成”向机械臂“物质建构”的有效转化，为空间智能技术背景下建筑构造的创新研究开辟了新的可能性与未来方向。

[10 - 幻形建构设计建造团队合影]

[11 - 幻境物质化工作营展览摄影：王大嵩 ]

[工作营 - 生形融合·幻境物质化 Morphusion: Phantasmal Materialization]

[12 - 幻境物质化工作营成果海报 - 图片：Lab. AAA+ DigitalFUTURES ]

工作营导师: 王大嵩、华好

助教: 段成璧、王颖旭、吴浩朴、赵雨婷、陈崚川

学员：石鑫宇、李晨骁、毕睿航、高佳怡、杨渊钞、萧雯莉、马启元、钱闽、徐露、许清云、黄丽文、Nikol Kirova

1. 背景与主题

生形融合（Morphological Fusion）数字设计与建造工作营是由好色tv 王大嵩博士与华好副教授共同指导的“教学-实践-研究”相结合系列项目。该课程致力于探索人工智能、复杂生形系统、机器人建造及混合现实技术在生成式建筑设计中的跨领域协同创新。首期工作营以"生形融合：复合蔓生"为题设计建造完成一件永久性建筑构造装置，于2024年作为好色tv -苏黎世联邦理工大学合作四十周年工作营学术成果揭幕，并于2025年入选CAADRIA国际会议展览。

2. 技术内容

多维AI生形阶段（Multi-Dimensional Generation）：运用扩散模型（Mid-Journey/Stable Diffusion + LoRA）进行风格可控的二维图像生成，继而通过Stable Transformer Model实现序列视角的视频合成以实现三维生形；
空间转化阶段（Spatialization）：基于Gaussian Splatting/NeRF算法将视频序列转化为三维点云进而优化为流形网格，运用自组织系统完善生形细节；
物质建造阶段（Materialization）：通过结构/拓扑分析与建造约束定量优化几何形态，利用定制化GH插件优化机器人增材制造打印路径，设计装配连接节点，最终完成实体搭建。