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从设计到开发再到科研：由表层到底层的探索之路

UniDesignLab 2022-08-21 11:08:45 江苏

Albert Li

#BG

2014-2018 本科：天津⼤学建筑学院环境设计

2018-2019 南京阿⽶巴⼯程结构优化研究院：Ameba软件开发

2020⾄今博⼠研究⽣：RMIT⼟⽊⼯程

#研究领域

拓扑优化算法、⼏何处理与先进制造

#个人网站

albertlidesign.com

本科四年的数字化经历

我在大一第一学期末尾的学习大师作品的课程上做了一个千禧教堂的模型，当时对那三片双曲大弧面非常感兴趣，通了好几个宵也没解决利用手工模型实现这三片弧面。通过查询资料，我了解到这样的曲面是双曲面，手工无论怎么掰模型都掰不出那样的结果，最后就通过三维打印实现了。那个时候在我们学校，很少有人提交打印模型，我也是首次尝试，联系了一个商家就做了。

图 / 使我深受启发的大一作业

通过这个作业，我意识到几何和先进制造在设计中将会有着非常重要的作用，它们一定会成为未来设计师不可缺少的工具。至此，我开始坚定地对几何和制造的探索，在大一的暑假开始自学grasshopper，很多人都说这个太难了，或者说大一不该学这个。

那个时候我的想法是如果学会了，会有更多的设计自由度，那么我就更有可能找到自己的设计风格，从而与周围的同学与众不同。因为在激烈的竞争中，只有脱颖而出才有被别人选择的可能，而脱颖而出的方法不是做大多数人能做的事（这只是基本的），而是做大多数人不能做的事。

大二我碰巧认识了一个精仪学院的朋友，他在做三维打印创业，就叫上了一个学长，我们三个人一起做了一个三维打印服务公司。当时的想法很简单，就是每次建筑学院交图都会有大批的模型需要制作，对于一些复杂的曲面设计，学生必然需要用到三维打印这种又快又好的技术。一方面这有助于将三维打印技术推广，另一方面也为建筑学生拓宽了设计自由度，鼓励他们敢于尝试一些曲面设计。于是我们一拍即合就搞了几台设备开始干了。

可是在2015年，那个时候Rhino都很少有人知道，提起来都以为是一个跟建筑无关的产品设计软件。网上的教程也不是很多，因此在创业的过程中受到了很多阻力。

后来我找到了两个群，一个是三维打印群，另一个是参数化设计群，那个时候做三维打印的创业者们通常会研发自己的机器，他们需要一些复杂的设计模型来展现他们的设备的能力，而参数化设计师通常喜欢设计复杂的形体，但他们很希望能通过某种技术来将这些形体变成实物。因此我便在这两个群中充当了一个中间人，在参数化群推广我们的三维打印，我们做不了的就分单子到三维打印群。在这个搭桥的过程中我也没忘了自己，一边学习数字化设计一边用3D打印机把设计做成实物，这就形成了一个快速的“所见即所得”的学习反馈机制，大大提高了学习效率。

图 / 大二创业时设计制作的三维打印吊坠（925银）

但是最后，我还是觉得创业花费了太多的时间，尽管这一经历帮助我拓宽了很多人脉，但也让我看到了我硬实力上的欠缺。暑假，我看到参数化群的广告，自己报名参加了清华的参数化机械臂工作坊和在上海的LCD机械臂工作坊，两次校外活动让我开拓眼界，而且让我结识了很多建筑圈内大佬。在那之后我决定全身心投入对设计技术的探索，比起做设计，去探索新技术在设计上的可能性更令我兴奋。

大三得益于上次工作坊活动，我又报名参加了很多类似Digital FUTURES这样的工作坊，去进一步拓展人脉资源和学习新知识。假期还去了西班牙、葡萄牙、瑞士、日本等国家看了各种建筑。

我开始创建自己的公众号，绘制了自己的个人LOGO，并把公众号当博客记录我学过的各种知识。在这一过程中我对数字化设计有了更新更全面的认识，并有幸受清华大学的于雷博士的邀请，在暑假做了一次工作坊助教，和另外三位优秀的助教一起带学生用机械臂搭建了一个榫卯木构桥，这是第一个对我来说有些research的项目，也非常具有挑战性，是我成长过程中的重要一站。

本科最后一年，有幸在建筑学冯刚教授和许蓁教授的支持下，参与了天大与UCLA的联合工作坊，去了趟洛杉矶，过程中了解了一点点美国学生在做什么。除此之外，我开始对结构设计产生了浓厚的兴趣，因为我发现结构、几何和建筑这三个元素之间都是非常紧密结合的，我的网站里有一句话我非常喜欢：“Geometry Is the Intersection of Architecture and Structure. -- Bill Baker”。在最后的本科毕设，我搭建了一个三维打印壳体，并汇总了从设计到建造的工作流。

篇幅有限，在这里就先不再过多赘述啦，非常感谢天津大学建筑学院的老师们给予我的鼓励、支持与指导。

找一份能持续输入的工作

准备找工作时，绝大多数同学选择了读研或去房地产、设计事务所工作。在这个阶段我想清楚了一个问题，即我热爱设计的实质是什么？从我的角度，答案是“创造新事物的过程”。

我相信大多数设计师都会在自己的项目结束时感到自豪，打开视野，这种自豪感其实可以从很多不同的事物中得到，即这里的“新事物”没必要非得是建筑或者景观，它可以是首饰、可以是海报、可以是软件、可以是科研成果。

除此之外，我认为我已输入的知识还远远不够，我仍然需要学习更多硬核的知识，但似乎继续在设计行业读研并不能带给我这些，因此我更倾向于学习计算机方面的知识。由于计算机专业的申请太过热门，我个人很讨厌随大流竞争，于是我决定通过工作来寻找，希望能找到一份既能保持输入又能有输出的工作，由此便开始了正式转行的道路。

由于本科期间参加了诸多活动，结实了很多圈内名士，这在我找工作的时候带来了很多资源，最终选择了赴上海加入了谢亿民院士团队（现南京阿米巴工程结构优化研究院），参与了Ameba拓扑优化软件的开发。

在开发的过程中，我结识了很多朋友，跟着两位非常优秀的开发者学习了各种结构和计算机领域的知识。由于当时2018年的计算机图形学资料还很少，那段时间就是每天都在四处找资源，自学各种开发和几何处理的知识，遇到棘手的问题就去Stack Overflow和CSDN，或者翻阅各种论文，最后各种难题都被逐一攻破了，最后软件成功发布的那一天，成就感满满。

Ameba是一款基于Rhinoceros平台的拓扑优化设计软件，用户可以通过在设计域中施加力和边界条件来自动生成结构性能最优的形状。具体的介绍可以参考下面的视频。

工作带来了更高的目标

在工作的过程中，我察觉到工程师做事的思维和设计师的截然不同。我在跟他们处事的过程中感觉到非常踏实、可靠，但有时可能因为太过谨慎而缺少一定的变通。

不同的思维模式各有利弊，我很享受观察工程师和设计师区别的过程，并学着从不同的人群中取长补短。现在工作的时候总觉得大脑里有一个slider，向左滑是偏向工程师思维的理性，向右是偏向设计师思维的感性，这样一个slider使我能够通过目标需求来调整我的思维，在需要美学的工作时切换到偏感性，在需要严谨的工作时切换到偏理性，亦或是取折衷的状态来迎合大多数人。

非常感谢谢亿民院士团队以及南京阿米巴工程结构优化研究院的领导同事们给予我的机会，感谢工作中领导和同事们的帮助。

再后来，我发现无论是做设计还是做软件，真正带来创新的工作大多来自科研论文。比如之前参加过的很多期建筑工作坊，无论是机器人建造还是某种结构的低成本实现，其设计过程最本质都是基于他人论文的实现，然而这一部分才是真正的创新点所在。工作一年后，我非常幸运地收到了RMIT的读博offer，使我能如愿以偿地跟着谢亿民院士踏上科研之路。

不幸的是，我的澳洲签证被拖了9个月，期间又赶上了新冠流行，在2019年12月到2020年10月这段时间，我因为自己的计划被突然打断了而变得非常焦虑，但也没就此停下步伐。

由于我是环境艺术本科，没有系统地学过数学，于是就在2020年初（入学前），我用了一个月的时间把MIT的线性代数课仔仔细细地上了两遍，然后随着GAMES系列课程开课，我先后上了GAMES101，102，201等课程，在图形学巨佬的带领下开始学习更进一步的课程。同时，我自己开始造几何处理库，从向量运算和矩阵运算开始，几乎不用别人写好的库，以巩固先前学的知识。

此外，为了追求计算性能，我还自学了CPU和GPU并行计算来尝试加速我的程序。从等签证到入学的这段时间，我几乎保持着每天6-10小时的学习，大年三十都在和我妈一起各自在看书学习，然后逐渐养成了在Github上提交贡献打卡的习惯，每天都在自己的仓库中贡献代码，坚持打卡。这段时间记下的笔记，光简书的部分就达到了近10万字，公众号里的文章更多一些。现在回看，这一年为我的读博强化了基础，尽管这还仍然远远不够。