Cyber Designer 是一种“自动设计工具”，可以在短时间内生成数百个设计方案，并立即导出满足要求的表单。如果使用得当，可以大大提高人工任务的效率。然而，计算机设计师的真正价值并不在于使工作更有效率。只有计算机设计师才能做的工作就是揭示人类从未想到的设计理念的存在。

在机械设计领域，计算机设计师实现的技术被称为“优化”，这是一个很随意的名字。这是因为它是一种旨在自动优化事物形状以满足人类设计师指定的设计条件的技术。然而，与它简单的名字给人的印象相反，使用这项技术创建的形状都是创新的，它对人类设计师的影响是巨大的。计算机设计人员现在不仅用于工业产品的结构设计，而且还应用于建筑和建筑设计领域。

环境适应和自然选择在计算机中不断重复

人类设计师通过使用尺子和圆规绘制几何图案，并以复杂的方式组合它们，设计了各种机器和工具。由于它们的形状是直线和简单的曲线，因此不可避免地给人一种机械的感觉。然而，由于某种原因，计算机设计师充分利用优化技术创造出的形状往往具有生物印象（图1），而且它们也感觉与天才建筑师安东尼奥·高迪的风格相似。我有这种感觉，因为生物形成当前形状的进化过程几乎与计算机设计者优化事物形状的过程相同。

[图 1] 计算机设计师创建的许多形状给人以生物的印象
（左）由电脑设计师设计的搁板支架，重量轻，强度高。 （中）高迪设计的圣家堂内部。 （右）榉树树枝。
来源：（左）Autodesk，（中、右）Fotolia。

在优化技术中，将作为初始形状的三维设计模型放入计算机中，有意改变形状，并通过计算机模拟验证改变后的形状的特性。然后，比较更改前后的特性，并重复该过程以保留良好的特性。如果把它比作生物的进化过程，改变形态的过程就相当于突变，比较特征并保留优越形态的过程就相当于自然选择。计算机设计师是一个“进化模拟器”，使用计算机高速再现进化过程。

有效演化形状的设备

当改变设计模型的形状时，无论计算机多么强大，仅仅随意改变形状并验证所有特性是不够的。因此，需要一种策略来以尽可能少的计算量找到接近最优解的形式。方法有多种，代表性的有“顺序二次规划”和“遗传算法”。每种方法都有其优点和缺点，但总体思路是相同的：考察与设计条件的兼容程度（对于生物体来说，对环境的适应程度），寻求最优解决方案，同时消除兼容性差的形式。

在顺序二次规划中，您首先创建几个与初始形状略有不同的形状模式，然后检查每个形状的特征，以确定哪些部分需要更改以及如何更改它们，掌握趋势并决定策略。然后，根据确定的策略，逐渐改变形状，以确定具有最佳特性的条件。对新的初始形状重复相同的过程。通过多次重复这个过程，我们会更接近最优解。

在遗传算法中，首先创建多个初始形状。然后，评估它们各自符合设计条件的程度。接下来，选择一些适合度较高的形状并将其用作父对象。然后，通过继承每个父母的一些特征，创造了后代的形状。这个过程会重复很多代，以更接近最优解。此外，遗传算法有意以一定的概率创造出具有与其父母完全不同的特征的突变。当高能力的亲属混合在一起时，这允许进化，同时保持多样性，避免收敛到最佳解决方案之外的形式——这在纯种血统中被称为“血液僵局”。