弧形玻璃幕牆雖然非常美觀，但傳統的建造方法成本非常高。玻璃板通常採用 “熱彎”，即用模具或專門的機器對玻璃進行加熱和成型，這是一個非常耗能的過程，並會產生多餘的廢物。冷彎玻璃是一種更便宜的替代方法，即在施工現場將平板玻璃彎曲並固定在框架上。考慮到材料的脆性，設計出一種既美觀又可製造的形式是非常有挑戰性的。現在，一種互動式、資料驅動的設計工具讓建築師們可以做到這一點。

該軟體由來自奧地利科學技術研究所（IST）等多個研究機構的科學家團隊建立，使用者可以互動式地操作一個立面設計，並立即收到關於面板化的可製造性和美學的反饋，用於瀏覽設計師想法的各種實現方式。該軟體基於一個在特殊物理模擬上訓練的深度神經網路來預測玻璃面板的形狀和可製造性。除了允許使用者互動式地調整意向設計外，它還可以自動最佳化給定的設計，並可以很容易地整合到建築師的常規工作流程中。該軟體和研究成果在SIGGRAPH Asia 2020上進行了展示。

熱彎玻璃自19世紀起就開始使用，但直到20世紀90年代才開始普遍使用。不過，這種工藝仍然非常昂貴，而且運輸彎曲玻璃的物流也很複雜。大約十年前，人們開發出了一種替代產品—冷彎玻璃。它製作成本低，運輸方便，幾何和視覺質量也比熱彎玻璃好。這種技術還允許建築師使用特殊型別的玻璃，並準確預估面板上的變形應力。

設計冷彎玻璃幕牆需要一個龐大的計算。奧地利IST博士後、共同第一作者Ruslan Guseinov解釋說：“雖然可以計算出單個面板何時會破裂，或者為額外的載荷提供安全係數，但對於傳統的設計工具來說，處理由數千塊面板組成的整個立面實在是太複雜了。” 此外，使用計算機與傳統的計算方法來獲得每次改變時的應力和形狀，將花費太長的時間。

因此，該團隊的目標是建立一個軟體，使使用者（非專家）能夠互動式地編輯一個表面，同時接收每個面板的彎曲形狀和相關應力的實時資訊。他們採用資料驅動的方法：團隊進行了100多萬次模擬，以建立一個可能的曲面玻璃形狀資料庫，用建築學中傳統的計算機輔助設計（CAD）格式表示。然後，在這些資料上訓練了一個深度神經網路（DNN）。這個DNN精確地預測了給定的四邊形邊界框架的一個或兩個可能的玻璃面板形狀，這些形狀可以用到建築師繪製的立面草圖中。

共同第一作者Konstantinos Gavriil補充道：“我們知道一個給定的邊界並不能唯一地定義面板，但我們沒有預料到DNN能夠找到多個解決方案，即使它從未見過一個邊界的兩個備選面板。” 從一組解決方案中，程式會選擇最適合外立面設計的面板幾何形狀，同時考慮到框架的平滑度和反射等特徵。

使用者可以調整模型，以減少應力並以其他方式改善整體外觀，此外還可以隨時自動最佳化設計，找出 “最適合 ”的解決方案，大大減少了不可行的面板數量。最後，要麼所有的面板都可以安全地建造，要麼使用者可以選擇對其中的幾塊面板進行熱彎。一旦使用者對外形滿意，程式就會匯出建造外牆所需的平板形狀和框架幾何形狀。

為了測試模擬的準確性，該團隊製造了框架和玻璃面板，包括在極高壓力下的面板。在最壞的情況下，他們觀察到了與預測形狀的微小偏差（小於面板厚度），所有的面板都可以按預期製造。該團隊進一步驗證了資料驅動的模型真實、有效地再現了模擬的輸出。

論文標題為《Computational design of cold bent glass faades》。