Material Computation

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出版者:John Wiley & Sons
作者:Menges, Achim
出品人:
頁數:144
译者:
出版時間:2012-3-2
價格:GBP 24.99
裝幀:Paperback
isbn號碼:9780470973301
叢書系列:
圖書標籤:
  • 建築
  • parametric
  • fabrication
  • 參數化
  • computation
  • 設計
  • 建築·材料
  • 建築·數字
  • 材料計算
  • 計算材料學
  • 材料科學
  • 計算科學
  • 材料建模
  • 多尺度模擬
  • 密度泛函理論
  • 分子動力學
  • 機器學習
  • 材料設計
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具體描述

The production of architecture, both intellectually and physically, is on the brink of a fundamental change. Computational design enables architects to integrate ever more multifaceted and complex design information, while the industrial logics of conventional building construction are eroding rapidly in a context of increasingly ubiquitous computer-controlled manufacturing and fabrication. A novel convergence of computation and materialisation is about to emerge, bringing the virtual process of design and the physical realisation of architecture much closer together, more so than ever before. Computation provides a powerful agency for both informing the design process through specific material behaviour and characteristics, and in turn informing the organisation of matter and material across multiple scales based on feedback from the environment. Computational design and integrated materialisation processes allow for uncovering the inherent morphogenetic potential of materials and thus are opening up a largely uncharted field of possibilities for the way the built environment in the 21st century is conceived and produced. In order to effectively introduce and outline the enabling power of computational design along with its inherent relationship to a biological paradigm, this publication looks at formation and materialisation in nature, integrative computational design, and engineering and manufacturing integration. Architectural contributors include: Cristiano Cecatto, Neri Oxman, Skylar Tibbits and Michael Weinstock. This title includes a scientific perspective by Philip Ball and J Scott Turner. It features: Buro Happold's SMART group, DiniTech, Foster + Partners' Specialist Modelling Group, the Freeform Construction group and Stuttgart University's Institute for Computational Design.

《Material Computation》 《Material Computation》並非一本直接闡述材料計算方法的學術專著,也非一本羅列具體材料性能參數的參考指南。它是一部關於“材料”與“計算”之間深邃關聯的探索之作,圍繞著數字技術如何重塑我們理解、設計、製造和利用物質世界的根本方式展開。本書並非提供現成的公式或算法,而是旨在揭示一種全新的思維範式,一種將計算視為驅動材料進步核心力量的視角。 核心論點與視角: 本書的核心論點在於,在當今時代,我們對材料的認知和創新已經無法脫離計算的賦能。從原子層麵的模擬,到宏觀結構的優化,再到復雜的材料行為預測,計算不再僅僅是輔助工具,而是成為理解和塑造材料本質的語言和力量。它深入探討瞭計算如何從根本上改變瞭材料科學的學科邊界,催生瞭前所未有的設計自由度和性能潛力。 內容延展與深度: 《Material Computation》將帶領讀者跨越多個領域,從基礎科學到工程應用,從理論構想到實踐落地。 數字孿生與材料模擬: 書中將深入探討數字孿生(Digital Twin)這一概念在材料領域的應用。它解釋瞭如何通過高精度的計算機模型,構建材料的虛擬副本,從而在設計階段就能夠預測材料在各種條件下的響應,極大地縮短瞭研發周期,並降低瞭實驗成本。書中會引申到分子動力學模擬、有限元分析等常用計算方法的原理和局限性,但重點並非技術細節,而是它們如何為我們提供對材料內在機製的深刻洞察。 計算驅動的設計與發現: 本書將重點闡述計算如何成為材料設計和發現的引擎。這包括瞭機器學習(Machine Learning)和人工智能(AI)在材料數據挖掘、性能預測和新材料結構生成方麵的潛力。它會探討如何通過大數據分析,識彆齣材料設計的潛在模式和優化路徑,甚至能夠自主地提齣具有突破性性能的新型材料構型,從而實現“智能”的材料設計。 過程模擬與智能製造: 《Material Computation》還會關注計算在材料製造過程中的作用。書中會涉及如何通過仿真技術,優化加工參數,預測和控製製造過程中可能齣現的缺陷,實現更高效、更精準、更可持續的材料生産。例如,對3D打印、等離子噴塗等先進製造技術的仿真分析,能夠確保最終製件的性能達到設計預期,並為實現個性化定製和按需生産提供技術支撐。 材料信息學與數據生態: 本書會強調材料信息學(Materials Informatics)的重要性,將其視為連接材料科學、計算機科學和統計學的重要橋梁。它將探討如何建立和管理海量的材料數據,以及如何利用這些數據驅動科學研究和工程應用。書中會涉及數據標準化、數據庫構建、數據可視化等議題,旨在揭示構建一個開放、共享的材料數據生態係統的必要性。 跨學科融閤與未來展望: 《Material Computation》的另一重要貢獻在於它所倡導的跨學科融閤。它認為,材料科學的未來發展,離不開與計算機科學、人工智能、數學、物理學、化學乃至生物學等領域的深度融閤。書中將展望計算在解決全球性挑戰,如能源危機、環境汙染、健康醫療等方麵的潛力,並預測材料計算將如何塑造未來的技術格局。 閱讀體驗與目標讀者: 本書以一種啓發式、哲學性的筆觸,引導讀者進行思考,而非枯燥的技術講解。語言上,它力求清晰、流暢,避免過度專業術語的堆砌,使得即使是非材料或計算機領域的讀者,也能從中獲得深刻的啓發。 《Material Computation》適閤於材料科學傢、工程師、計算機科學傢、設計師,以及任何對科技前沿和物質世界未來發展充滿好奇的讀者。它旨在喚醒一種新的認識,即計算不僅僅是一種工具,而是理解和重塑物質世界的強大力量,並鼓勵讀者以全新的視角去擁抱和探索材料的無限可能。它不是一本“怎麼做”的手冊,而是一本“為什麼這麼做”和“未來可以怎麼做”的思考指南。

作者簡介

目錄資訊

讀後感

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用戶評價

评分☆☆☆☆☆

對於那些在傳統材料科學與尖端數字製造之間感到迷茫的實踐者來說,這本書就像一座燈塔。它沒有迴避現實的挑戰,比如如何將實驗室裏的新材料概念轉化為可量産的方案,或者在不同製造尺度下,參數的微小變化如何導緻截然不同的宏觀結果。作者對於“增材製造”的討論,遠遠超齣瞭簡單的3D打印範疇,而是深入到瞭多材料打印中的界麵兼容性和結構各嚮異性的控製。我發現最實用的一點是,書中提供瞭一套係統的評估框架,幫助我們衡量不同計算策略對材料性能(如強度、透氣性、導電性)的實際影響。這套框架非常實用,它幫助我不再僅僅依靠直覺來選擇設計變量,而是能夠基於數據驅動的預測來進行決策。這本書的厚度或許令人望而卻步,但每一頁都充滿瞭乾貨,絕對是知識密度的典範。它讓人感覺自己不再是孤軍奮戰的探險傢,而是站在瞭前輩們搭建的堅實肩膀上。

评分☆☆☆☆☆

如果說市麵上大多數關於設計與技術的書籍都在教你“如何做”,那麼這本書則是在教你“如何思考”。它最大的價值在於培養瞭一種批判性的、係統性的視角。我花瞭很長時間纔消化完其中關於拓撲優化和非綫性有限元分析的部分,但這絕對是值得的,因為它揭示瞭隱藏在最終産品背後的效率和優雅。作者並沒有試圖提供一套放之四海而皆準的“萬能配方”,反而鼓勵讀者去擁抱不確定性和實驗性。書中對“容錯設計”的討論,即如何設計係統使其能夠在製造過程中的缺陷下依然保持功能性,這一點對於任何嚴肅的製造環節都至關重要。這本書的排版和圖示設計也值得稱贊,復雜的結構關係通過清晰的視覺語言得到瞭極好的闡釋,極大地降低瞭理解難度。總而言之,這是一本能真正改變你對材料、製造和設計關係認知的重量級著作。

评分☆☆☆☆☆

這本書簡直是為那些渴望在數字世界中編織實體形態的創作者準備的絕佳指南。我拿起它的時候,最先被吸引的是它對“計算思維”在設計領域應用的深刻洞察。作者沒有停留在簡單的軟件操作層麵,而是深入探討瞭如何將算法、參數化設計和復雜係統理論融入到材料的選擇和結構生成中。我特彆喜歡它討論的一個章節,關於如何利用生成式設計來模擬自然界中的晶體生長過程,這不僅僅是技術上的展示,更是一種哲學層麵的探討——我們如何通過代碼來“邀請”材料的形態誕生,而不是強行塑形。書中大量的案例研究,從結構仿生到智能紡織品的開發,都展示瞭這種跨學科思維的巨大潛力。它迫使我重新審視瞭設計流程的每一步,讓我意識到,好的設計不再僅僅關乎美學形式,更關乎材料的內在邏輯和它在動態環境中的反應能力。這本書不僅拓寬瞭我的視野,更提供瞭一套全新的工具箱,讓我能夠以更具探索性和實驗性的方式去觸碰和塑造未來。

评分☆☆☆☆☆

這本書最讓我震撼的地方在於它對“物質性”的重新定義。它超越瞭材料的化學構成,深入探討瞭“信息”如何被編碼進物質的結構之中。讀完後,我開始用一種全新的視角看待我周圍的一切——桌子的紋理、建築的外牆,都仿佛在對我訴說著它們被“計算”和“生長”的故事。作者對自組裝材料和活體建築(Living Architecture)的前瞻性討論,尤其發人深省。它描繪瞭一個未來場景:材料不再是被動地被我們塑形,而是具有一定自主性的“代理人”,它們根據環境條件和預設規則自我組織和修復。雖然這些概念聽起來有些科幻,但書中提供的理論基礎和實驗案例卻非常紮實可靠,讓人相信這並非遙不可及的夢想。這本書的敘事是極其流暢且富有感染力的,它成功地將深奧的物理學和復雜的計算機科學,轉化為一場關於創造力與物質交互的史詩。

评分☆☆☆☆☆

坦白說,最初翻開這本大部頭時,我有點擔心它會過於學術化,充斥著晦澀難懂的公式和純粹的理論。然而,令人驚喜的是,作者在保持嚴謹性的同時,成功地構建瞭一個非常具有可讀性的敘事結構。它巧妙地將曆史溯源與前沿技術並置,比如追溯到早期的手工工藝如何啓發瞭今天的自動化製造,這種跨越時空的對話非常引人入勝。我尤其欣賞它對“反饋迴路”的強調,書中詳細闡述瞭如何建立從製造到測試再到反饋修改的閉環係統,這對於我們進行快速原型製作至關重要。書中關於柔性電子和可穿戴設備的章節,展示瞭材料如何從被動的承載物轉變為主動的信息交互界麵。如果你是一個熱衷於將復雜概念轉化為實際可操作方案的工程師或設計師,這本書會成為你案頭不可或缺的參考書。它不是那種讀完就束之高閣的書,而是會讓你時不時地迴去查閱某個關鍵步驟或某個啓發性的設計原則。

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