(57)【要約】【課題】境界が明確でありかつ通路や隔壁を含む建築空間配置の多種多様なバリエーションを短時間で取得すること。【解決手段】建築空間全体を一定サイズの格子状セルの集合体と考える。セルは、建築空間の室を構成する単位構造である空間セルと、建築空間の室以外（例えば、通路や隔壁）を構成する単位構造である非空間セル（媒介セル）とで構成される。セル設定部１２４では、空間セルの属性およびセル間の距離指標（親和度）を設定する。そして、満足度計算部１２６、判定部１２８、およびセル配置部１３０では、セル・オートマトンを適用して親和度に対応したセルの移動を計算して、セルの最適配置を求める。このとき、空間セルの移動は必ず媒介セルを介して行う。得られた空間配置結果は、コンピュータグラフィックスでディスプレイ（出力装置１５０）に表示する。【選択図】図１
2007156891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータを用いて建築空間配置の計画を支援する建築空間配置計画支援装置であって、
建築空間の室を構成する単位構造である空間セルと建築空間の室以外を構成する単位構造である非空間セルとで構成されるセルの特性を設定する設定手段と、
設定されたセルの特性に基づいて、セルの満足度を計算する計算手段と、
計算されたセルの満足度に基づいて、非空間セルを介して空間セルを移動させるか否かを判定する判定手段と、
空間セルを移動させると判定された場合、非空間セルを介して空間セルを移動させる配置手段と、
を有する建築空間配置計画支援装置。
【請求項２】
セルは、特性として、当該セルと他のセルとの間の隣接度合を示す距離指標を有し、
前記設定手段は、
セルの種類について、セル間の距離指標を設定する、
請求項１記載の建築空間配置計画支援装置。
【請求項３】
セルの満足度は、セル間の距離指標およびセル間の距離を変数とする関数であり、
前記計算手段は、
選択されたセルに対して、設定されたセル間の距離指標、および他のセルとの間の距離に基づいて、当該セルの満足度を計算する、
請求項２記載の建築空間配置計画支援装置。
【請求項４】
他のセルは、当該セルを中心に一定範囲内に存在する、請求項３記載の建築空間配置計画支援装置。
【請求項５】
前記判定手段は、
選択されたセルが空間セルか非空間セルかに応じて、利己主義的戦略および利他主義的戦略のうち、設定された戦略に従って、計算されたセルの満足度に基づいて、非空間セルを介して空間セルを移動させるか否かを判定する、
請求項４記載の建築空間配置計画支援装置。
【請求項６】
前記判定手段は、
選択されたセルが空間セルの場合は、利己主義的戦略に従って、選択されたセルが非空間セルの場合は、利他主義的戦略に従って、それぞれ判定を行う、
請求項５記載の建築空間配置計画支援装置。
【請求項７】
所定の終了条件を満たすまで動作を繰り返すよう、前記計算手段、前記判定手段、および前記配置手段を統括的に制御する制御手段、をさらに有する請求項１から請求項６のいずれかに記載の建築空間配置計画支援装置。
【請求項８】
前記配置手段の配置結果をコンピュータグラフィックスで表示する表示手段、をさらに有することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の建築空間配置計画支援装置。
【請求項９】
前記表示手段は、
前記配置手段の配置結果を、セルの種類および／または満足度について色別に、コンピュータグラフィックスで表示する、
ことを特徴とする請求項８記載の建築空間配置計画支援装置。
【請求項１０】
コンピュータを用いて建築空間配置の計画を支援する建築空間配置計画支援方法であって、
建築空間の室を構成する単位構造である空間セルと建築空間の室以外を構成する単位構造である非空間セルとで構成されるセルの特性を設定する設定ステップと、
前記設定ステップで設定したセルの特性に基づいて、セルの満足度を計算する計算ステップと、
前記計算ステップで計算したセルの満足度に基づいて、非空間セルを介して空間セルを移動させるか否かを判定する判定ステップと、
前記判定ステップで空間セルを移動させると判定した場合、非空間セルを介して空間セルを移動させる配置ステップと、
を有する建築空間配置計画支援方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築空間配置計画支援装置および建築空間配置計画支援方法に関し、特に、コンピュータを用いて建築空間配置の計画を支援する建築空間配置計画支援装置および建築空間配置計画支援方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、建築空間配置の計画は、基本的に以下の手順によって進められる。
【０００３】
（１）まず、プログラミングを行う。すなわち、建築空間に求められる機能または想定される用途を、ある空間のまとまり（室）として定義する。例えば、プログラミングの例として、住宅においてリビングやダイニング、寝室、書斎などを定義することを挙げることができる。
【０００４】
（２）次に、ゾーニングを行う。すなわち、室ごとに必要な床面積を設定し、各室相互の関係を整理する。例えば、ゾーニングの例として、住宅において、ツインベッドの主寝室を２階に配置したり、リビングと書斎を隣接させたりすることを挙げることができる。
【０００５】
（３）次に、プランニングを行う。すなわち、法律等との整合性などから判断して、各々の室の配置と形状を決める。例えば、プランニングの例として、住宅における動線計画や採光計画などを挙げることができる。
【０００６】
このように、従来の建築空間配置の計画法では、プログラミング→ゾーニング→プランニングという手順を重視することで、建築空間配置の計画の合理性を高めるようにしている。
【０００７】
しかし、かかる先行技術は、文献公知発明に係るものではないため、記載すべき先行技術文献情報はない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記した従来の建築空間配置の計画法においては、根本的にひとりの人間（専門家個人）の計画能力による機能主義的思考が前提となっているため、このような思考構造の必然として、ある計画条件を解決できるより多様な建築空間配置のバリエーションを見出すことは、現実的な時間的制約の中ではほとんど不可能であるという問題がある。
【０００９】
なお、近時、コンピュータを利用した建築計画・設計の支援（ＣＡＤ：computer-aided design）を目的として、建築における室配置の最適化（室配置問題または平面プラン問題といわれる）の研究が盛んに行われているが、境界が明確な室配置を形成できなかったり、室のみが考慮され通路や隔壁が除外されていたり、あるいは２次元の平面計画に適用できるのみであり３次元の立体的計画には適用が困難であったりするなど、実用化への課題は多く、建築空間配置の計画を支援する有効な手法はいまだ開発されていないのが現状である。
【００１０】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、境界が明確でありかつ通路や隔壁を含む建築空間配置の多種多様なバリエーションを短時間で取得することができる建築空間配置計画支援装置および建築空間配置計画支援方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の建築空間配置計画支援装置は、コンピュータを用いて建築空間配置の計画を支援する建築空間配置計画支援装置であって、建築空間の室を構成する単位構造である空間セルと建築空間の室以外を構成する単位構造である非空間セルとで構成されるセルの特性を設定する設定手段と、設定されたセルの特性に基づいて、セルの満足度を計算する計算手段と、計算されたセルの満足度に基づいて、非空間セルを介して空間セルを移動させるか否かを判定する判定手段と、空間セルを移動させると判定された場合、非空間セルを介して空間セルを移動させる配置手段と、を有する構成を採る。
【００１２】
本発明の建築空間配置計画支援方法は、コンピュータを用いて建築空間配置の計画を支援する建築空間配置計画支援方法であって、建築空間の室を構成する単位構造である空間セルと建築空間の室以外を構成する単位構造である非空間セルとで構成されるセルの特性を設定する設定ステップと、前記設定ステップで設定したセルの特性に基づいて、セルの満足度を計算する計算ステップと、前記計算ステップで計算したセルの満足度に基づいて、非空間セルを介して空間セルを移動させるか否かを判定する判定ステップと、前記判定ステップで空間セルを移動させると判定した場合、非空間セルを介して空間セルを移動させる配置ステップと、を有するようにした。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、境界が明確でありかつ通路や隔壁を含む建築空間配置の多種多様なバリエーションを短時間で取得することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施の形態に係る建築空間配置計画支援装置の構成を示すブロック図である。
【００１６】
図１に示す建築空間配置計画支援装置１００は、グラフィックス機能を有するコンピュータシステムで構成されており、大別して、入力装置１１０、コンピュータ本体１２０、および出力装置１５０を有する。入力装置１１０は、例えば、キーボードやマウスなどである。また、出力装置１５０は、例えば、ディスプレイやプリンタなどである。
【００１７】
コンピュータ本体１２０は、入力部１２２、セル設定部１２４、満足度計算部１２６、判定部１２８、セル配置部１３０、記憶部１３２、出力データ作成部１３４、出力部１３６、制御部１３８、およびバス１４０を有する。記憶部１３２は、図示しないが、例えば、プログラムやデータを記憶するＲＯＭと、データを一時的に記憶するＲＡＭとを有する。ＲＯＭは、電気的に内容の書き直しが可能なフラッシュメモリであってもよい。制御部１３８は、バス１４０を介して各部１２２〜１３６と接続され、各部１２２〜１３６を統括的に制御する。
【００１８】
入力部１２２は、ユーザによって操作される入力装置１１０とコンピュータ本体１２０とを接続するインタフェースとしての機能を有し、入力装置１１０から入力されるデータ（例えば、後述する各種設定情報）を入力処理してコンピュータが処理可能なデータ形式に変換する。例えば、入力装置１１０から入力されるセル設定情報は、入力部１２２で入力処理された後、セル設定部１２４に送られる。
【００１９】
セル設定部１２４は、入力されたセル設定情報に従ってセルの設定を行う。
【００２０】
ここで、本発明の構成の基本要素であるセルについて説明する。
【００２１】
本発明において、「セル」とは、建築空間全体を単位構造の集まりとして捉えたときのその単位構造のことである。セルは、建築空間の室を構成する単位構造である「空間セル」と、建築空間の室以外（例えば、通路や隔壁）を構成する単位構造である「非空間セル」とで構成されている。後述するように、非空間セルは、空間セルの移動を媒介する機能を有するため、以下、「媒介セル」と呼ぶことにする。
【００２２】
本発明では、建築空間全体を多種多様な属性を持つセルの集合体として捉え、セル・オートマトンを適用して各セルを配置する。具体的には、あらかじめ個別に面積（または容積）と形状を持った室を設定するのではなく、建築空間全体を、例えば、一定サイズの格子状セルの集合体と考え、コンピュータの演算により、後述する局所ルールと呼ばれる簡単な規則に基づく反復計算を行って系全体の形態を求める。より具体的には、空間セルの属性およびセル間の距離指標（親和度）を設定した後、セル・オートマトンを適用して親和度に対応したセルの移動をコンピュータで計算することにより、セルの最適配置を求める。このとき、空間セルの移動は必ず媒介セルを介して行われる。すなわち、ある空間セルは、他の空間セルと直接その位置を交換することはなく、媒介セルを介してのみその移動が許可される。ここでは、前者の方法、つまり、空間セル同士を直接交換する方法を「直接交換法」と呼び、後者の方法、つまり、空間セルの移動にあたって必ず媒介セルを介在させる方法を「媒介セル法」と呼ぶことにする。アルゴリズムから見た場合、室と通路または隔壁は、計算の結果であって、計算の過程は、セルの移動による室の形成と通路または隔壁の形成である。
【００２３】
なお、本実施の形態では、セルは一定サイズの格子状であるが、特に限定されるわけではない。格子状セルの例としては、２次元空間（平面構成）の場合は、例えば、正方形や長方形であり、３次元空間（立体構成）の場合は、例えば、立方体や直方体である。以下では、２次元の平面計画には正方形のセルを、３次元の立体的計画には立方体のセルをそれぞれ例にとって説明する。
【００２４】
空間セルは、特性として、属性ならびに属性間および媒介セルとの間の距離指標（親和度）を持つ。ここで、「属性」とは、空間セルの特質、つまり、例えば、機能（例えば、トイレや台所など）、性能（例えば、防音や換気など）、性格（例えば、プライベートやパブリックなど）など空間に付与する性質のことである。また、「距離指標（親和度）」とは、セル間の距離指標であり、セルが互いに隣接しているのが望ましいか離れているのが望ましいかのことである。親和度が高いほど互いに近い距離に位置し、親和度が低いほど互いに離れた距離に位置することが期待される。
【００２５】
媒介セルは、属性を持たず、特性として、空間セルとの間および他の非空間セルとの間の距離指標（親和度）を持つ。
【００２６】
セルの設定では、各空間セルに対して属性を設定するとともに、各セルに対して他のセルとの間の親和度（空間セルの属性間の距離指標および空間セルと媒介セルとの間の距離指標）を設定する。また、セルの総数を設定するとともに、セルの構成比率（セルの総数に対する媒介セル、空間セルの各属性の比率）を設定する。セルの総数は、例えば、セル全体の行数と列数を設定することによって与えられる。例えば、建築空間全体を直方体として捉えた場合、使用するセルの総数は、空間セル全体の間口方向のセル数、奥行き方向のセル数、および高さ方向のセル数によって与えられる（総数＝間口方向のセル数×奥行き方向のセル数×高さ方向のセル数）。セル設定情報は、このような、空間セルの属性、セル間の親和度、セル全体の行数と列数、およびセルの構成比率などから構成されている。
【００２７】
図２は、セルの設定の一例を示す図である。ここでは、媒介セルおよび属性が互いに異なる任意の数（ｎ個）の種類の空間セルに対する設定結果の様子が示されている。具体的には、図２の設定例では、媒介セルはｍ０個存在し、属性Ｃ１１を持つ空間セル１はｍ１個存在し、属性Ｃ２を持つ空間セル２はｍ２個存在し、属性Ｃ３を持つ空間セル３はｍ３個存在し、属性Ｃ４を持つ空間セル４はｍ４個存在し、属性Ｃｎを持つ空間セルｎはｍｎ個存在する。好ましくは、同じ属性を持つ空間セルは、色別に表示されるようになっている。これにより、媒介セルおよび各属性の空間セルは互いに色で識別することが可能になり、コンピュータの計算結果をコンピュータグラフィックスで表現する場合、ユーザは、セルの計算結果（配置状態）を視覚的に把握することができる。
【００２８】
図３は、親和度表の一例を示す図である。ここでは、セル間の親和度、具体的には、媒介セル間の親和度、媒介セルと各属性の空間セルとの間の親和度、および属性が互いに異なる空間セル間の親和度が、表の形で示されている。例えば、空間セル１の空間セル２に対する親和度はｆ１２で、空間セル２の空間セル１に対する親和度はｆ２１でそれぞれ表される。親和度ｆ１２とｆ２１は、必ずしも一致しない。親和度表は、あらかじめ一または複数作成され、記憶部１３２に格納されている。
【００２９】
例えば、後で例示するように、親和度の数値範囲として[＋１.０，０，−１.０]を設定した場合、正の数値は隣接していることが望ましく、負の数値は離れていることが望ましいことをそれぞれ意味する。ゼロは中立的な関係であることを意味し、例えば、媒介セルとすべての空間セルとの間の親和度として設定される。
【００３０】
満足度計算部１２６は、セルの満足度を計算する。ここで、「セルの満足度」とは、あるセルについて、当該セルを中心に一定範囲（近傍範囲）内にある他のセルとの親和度とセル間距離とを変数とした量である。例えば、あるセルｉの他のセルｊに対する満足度Ｓｉｊを、次の（式１）で定義する。
【数１】
2007156891.tif 000003
ここで、
ｆｉｊ：あるセルｉの他のセルｊに対する親和度（但し、ｉ≠ｊ）
ｒｉｊ：あるセルｉと他のセルｊとの距離（但し、ｉ≠ｊ）
α：距離に対する重み指数
なお、距離ｒｉｊは、例えば、あるセルｉと他のセルｊとの中心間直線距離である（但し、１セルの辺長を１単位距離とする）。
【００３１】
そして、セルｉのその近傍に対する満足度Ｓｉを、次の（式２）で定義する。
【数２】
2007156891.tif 000004
ここで、
ｊ：セルｉの近傍範囲内のセル
但し、近傍範囲内であっても建築空間（建築平面または建築立体）から外に出た部分は、計算対象外、つまり、ゼロ（０）値とする。
【００３２】
すなわち、（式１）と（式２）から、セルの満足度は、セル間の親和度と距離の関数として、次の（式３）により与えられる。
【数３】
2007156891.tif 000005
【００３３】
また、ここでは、「セルの近傍範囲」として、例えば、当該セルを中心にＰ個のセル幅で囲まれた範囲を想定し、かかる範囲を第Ｐ近傍範囲と呼ぶことにする。近傍範囲は、あるセルについて他のセルとの満足度を計算する範囲であり、また、セルの位置の交換ができる範囲である。
【００３４】
判定部１２８は、セルの満足度を用いて、所定のロジックに従って、セルを移動させるか否かを判定する。セルの移動は、他のセルと位置を交換することによって行われる。特に、本発明では、空間セルの移動は、必ず媒介セルを介して行われる。すなわち、セルの移動は、空間セルと媒介セルとの間で相互の位置を交換することによってのみ行われる。
【００３５】
具体的には、例えば、セルの移動方法（位置交換方法）は、次のロジックに従う。すなわち、あるセルが他のセルとその位置を交換する方法として、次の２種類を設定する。
・自己の位置を維持するよりも他のセルの位置に移動した方が自己の満足度が向上する場合に、位置を交換する（これを「利己主義的戦略」と呼ぶ）。
・他のセルが自己の位置に移動してきた方が他のセルの満足度が向上する場合に、位置を交換する（これを「利他主義的戦略」と呼ぶ）。
【００３６】
そして、あるセルが選択されたとき、そのセルが空間セルか媒介セルかで位置交換方法（戦略）を次のように変える。
・空間セルの場合：その近傍範囲から媒介セルをランダムに選択する。そして、空間セルが媒介セルと入れ替わることにより空間セルの満足度が増加する場合に、空間セルと媒介セルの位置を交換する（利己主義的戦略をとる）。
・媒介セルの場合：その近傍範囲から空間セルをランダムに選択する。そして、媒介セルが空間セルと入れ替わることにより空間セルの満足度が増加する場合に、媒介セルと空間セルの位置を交換する（利他主義的戦略をとる）。
【００３７】
図４（Ａ）および図４（Ｂ）を用いて、上記のセル移動方法（位置交換方法）について、より具体的に説明する。図４（Ａ）は、２次元の場合であり、図４（Ｂ）は、３次元の場合である。ここでは、現在選択されているセルＡが空間セルの場合、当該空間セルＡの満足度をＳａとし、また、現在選択されているセルＡが媒介セルの場合には、当該媒介セルＡの近傍範囲内にあってランダムに選択された任意の空間セルＢの満足度をＳｂとする。そして、前者の場合において、当該空間セルＡの近傍範囲内にある媒介セルＢをランダムに選択したときに、当該空間セルＡと媒介セルＢの位置を交換した場合の当該空間セルＡの満足度をＳａ’とし、また、後者の場合において、当該媒介セルＡと空間セルＢの位置を交換した場合の空間セルＢの満足度をＳｂ’とする。
【００３８】
現在選択されているセルＡが空間セルの場合（利己主義的戦略の場合）、Ｓａ＜Ｓａ’のときには、空間セルＡと媒介セルＢの位置を交換し、Ｓａ≧Ｓａ’のときには、空間セルＡと媒介セルＢの位置は交換しない。
【００３９】
現在選択されているセルＡが媒介セルの場合（利他主義的戦略の場合）、Ｓｂ＜Ｓｂ’のときには、媒介セルＡと空間セルＢの位置を交換し、Ｓｂ≧Ｓｂ’のときには、媒介セルＡと空間セルＢの位置は交換しない。
【００４０】
要するに、セルＡが空間セルの場合は、当該空間セルＡが近傍範囲内の媒介セルＢの位置に移動することにより当該空間セルＡの満足度が向上する場合に限り、両者の位置を交換する。一方、セルＡが媒介セルの場合は、近傍範囲内の空間セルＢが当該媒介セルＡの位置に移動してくることにより空間セルＢの満足度が向上する場合に限り、両者の位置を交換する。
【００４１】
このような位置交換方法を採用することにより（媒介セル法）、空間セルが明快にクラスタ化して分離し、かつ、計算が少ない反復回数で収束することになる。その理由としては、次のことが考えられる。すなわち、空間セルのクラスタ内にある媒介セルは、クラスタの外周部に押し出されるように移動し、あるクラスタと他のクラスタの境界に達した媒介セルは、直接交換法の場合と異なり、他のセルと位置交換を繰り返すことはない。このため、クラスタの境界部分で異種セルの混在がなくなり、かつ、早く収束することになるものと考えられる。なお、媒介セル法によるシミュレーションの結果は、後述する。
【００４２】
セル配置部１３０は、判定部１２８の判定結果に従って空間セルの再配置を行う。具体的には、判定部１２８で空間セルの位置を交換すると判定された場合に、当該空間セルＡと他の空間セルＢの位置を交換する。なお、空間セルの位置を交換した場合は、この情報を満足度計算部１２６に送り、これを受けて、満足度計算部１２６は、影響を受ける空間セルの満足度を計算し直す。
【００４３】
出力データ作成部１３４は、コンピュータの計算結果の数値ファイルおよびグラフィックスデータを作成する。作成された数値ファイルおよびグラフィックスデータは、出力部１３６を介して外部の出力装置（ディスプレイやプリンタなど）１５０に出力され、計算結果として、画面上に表示され、または、紙に印刷される。
【００４４】
次いで、上記構成を有する建築空間配置計画支援装置１００の動作について、図５に示すフローチャートを用いて説明する。なお、図５に示すフローチャートは、あらかじめ記憶部１３２（例えば、ＲＯＭ）に制御プログラムとして記憶されており、制御部１３８によって実行される。
【００４５】
まず、ステップＳ１０００では、ユーザの入力操作に基づいて、各種の設定を行う（初期設定）。具体的には、例えば、セル全体の行数と列数（３次元の場合は、間口方向のセル数、奥行き方向のセル数、および高さ方向のセル数）の設定、近傍範囲の設定、空間セルの属性の設定、セルの構成比率の設定、セル間の親和度の設定、セルの初期配置の設定、適合セル発見確率（探索回数）の設定、ならびに終了条件の設定などを行う。このうち、セル全体の行数と列数の設定、空間セルの属性の設定、セルの構成比率の設定、およびセル間の親和度の設定は、セル設定部１２４で行われる。また、セル間の親和度の設定は、あらかじめ一または複数の親和度表を作成しておき、計算開始時にその中の一つを選定するという方法をとることも可能である。各種設定の結果は、記憶部１３２に格納される。
【００４６】
ここで、セルの初期配置としては、例えば、一様ランダム配置が設定される。
【００４７】
また、探索回数としては、例えば、あるセルに対してその近傍範囲内に交換条件を満足するセルが１つしかない場合、それを外す危険率が０.０５となるまでランダムに最大索する。具体的には、近傍範囲内の総セル数をＣ、探索最大回数をＤとすると、１つしかない該当セルを外す確率は１回の探索で（Ｃ−１）／Ｃであるため、Ｄ回連続して外す確率を０.０５とすれば、ＣとＤの間に次の関係が成り立つ。
０.０５＝（（Ｃ−１）／Ｃ）Ｄ
但し、探索の途中で該当セルを当てた場合は、そこで探索を中止する。
【００４８】
また、終了条件としては、例えば、建築空間内のすべてのセルについて一通り計算することを１反復とし、１００反復行う。セルの選択はランダムな順番に行い、交換可能なセルがあれば交換を行った後、次のセルの計算に進む非同期計算を行う。また、セルの交換が全く行われない反復計算が１０回連続した場合は、収束したものとみなして計算を打ち切り、それ以降は同じ状態が続くものとする。反復計算で１０回連続して該当セルを外す危険率は０.０５の１０乗となり、ほとんど０とみなすことができるからである。
【００４９】
そして、ステップＳ１１００では、満足度計算部１２６で、ステップＳ１０００の設定結果に基づいて、上記の（式３）を用いて、すべてのセルについて、その満足度を計算する。
【００５０】
そして、ステップＳ１２００では、いまだ選択されていないセルの中から、ランダムな順番で任意のセルＡ（例えば、図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すセルＡ参照）を選択する。
【００５１】
そして、ステップＳ１３００では、ステップＳ１２００で選択したセルが空間セルか媒介セルかを判断する。この判断の結果として、選択したセルＡが空間セルの場合は（Ｓ１３００：ＹＥＳ）、ステップＳ１４００に進み、選択したセルＡが媒介セルの場合は（Ｓ１３００：ＮＯ）、ステップＳ１５００に進む。ここでは、選択したセルＡが空間セルの場合、この選択した空間セルＡの満足度（ステップＳ１１００で計算した値）をＳａとする。
【００５２】
ステップＳ１４００では、ステップＳ１２００で選択した空間セルＡの近傍範囲内にある媒介セル（例えば、図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すセルＢ参照）をランダムに選択し、ステップＳ１６００に進む。
【００５３】
一方、ステップＳ１５００では、ステップＳ１２００で選択した媒介セルＡの近傍範囲内にある空間セル（例えば、図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すセルＢ参照）をランダムに選択し、ステップＳ１６００に進む。ここでは、選択した空間セルＢの満足度（ステップＳ１１００で計算した値）をＳｂとする。
【００５４】
そして、ステップＳ１６００では、満足度計算部１２６で、ステップＳ１２００で空間セルＡを選択しステップＳ１４００で媒介セルＢを選択した場合は、空間セルＡと媒介セルＢの位置を交換した場合の空間セルＡの満足度Ｓａ’を計算し、また、ステップＳ１２００で媒介セルＡを選択しステップＳ１５００で空間セルＢを選択した場合は、媒介セルセルＡと空間セルＢの位置を交換した場合の満足度Ｓｂ’を計算する。
【００５５】
そして、ステップＳ１７００では、ステップＳ１１００およびステップＳ１６００の計算結果に基づいて、セルを移動させるか否かを判定する。具体的には、上記のように、ステップＳ１２００で選択したセルＡが空間セルの場合は、利己主義的戦略をとり、Ｓａ＜Ｓａ’の場合、つまり、位置交換により空間セルＡの満足度が向上すれば、空間セルＡと媒介セルＢの位置を交換し、また、ステップＳ１２００で選択したセルＡが媒介セルの場合は、利他主義的戦略をとり、Ｓｂ＜Ｓｂ’の場合、つまり、位置交換により空間セルＢの満足度が向上すれば、媒介セルＡと空間セルＢの位置を交換するものと判定する。この判定の結果として、上記判定条件（交換条件）を満たす場合は（Ｓ１７００：ＹＥＳ）、ステップＳ１８００に進み、上記判定条件（交換条件）を満たさない場合は（Ｓ１７００：ＮＯ）、空間セルと媒介セルの位置をそのままにして、ステップＳ２０００に進む。
【００５６】
ステップＳ１８００では、セル配置部１３０で、ステップＳ１７００の判定結果に従って、空間セルと媒介セルの位置を交換する。
【００５７】
そして、ステップＳ１９００では、満足度計算部１２６で、ステップＳ１８００で空間セルと媒介セルの位置を交換したために影響を受けるセルの満足度を計算し直して、ステップＳ２１００に進む。
【００５８】
一方、ステップＳ２０００では、ステップＳ１３００からステップＳ１７００までの処理の回数（つまり、近傍範囲内のセルの選択回数）がステップＳ１０００で設定した探索回数に達したか否かを判断する。この判断の結果として、上記処理回数が所定の探索回数に達した場合は（Ｓ２０００：ＹＥＳ）、ステップＳ２１００に進み、上記処理回数が所定の探索回数に達していない場合は（Ｓ２０００：ＮＯ）、ステップＳ１３００に戻る。
【００５９】
ステップＳ２１００では、すべてのセルについてステップＳ１２００からステップＳ２０００までの処理が終了したか否か、つまり、未選択のセルが存在するか否かを判断する。この判断は、例えば、ステップＳ１２００で選択されたことを示すフラグを利用することによって容易に行われる。この判断の結果として、すべてのセルについて処理が終了していない場合、つまり、未選択のセルが存在する場合は（Ｓ２１００：ＮＯ）、ステップＳ１２００に戻り、すべてのセルについて処理が終了している場合、つまり、未選択のセルが存在しない場合は（Ｓ２１００：ＹＥＳ）、ステップＳ２２００に進む。
【００６０】
ステップＳ２２００では、ステップＳ１０００で設定した終了条件を満たすか否かを判断する。終了条件としては、例えば、所定の反復計算数（すべてのセルについてステップＳ１２００からステップＳ２０００までの処理を終了した状態を１回の計算とカウントする）に達したこと、すべてのセルについて満足度が所定値以上に達したこと、セルの移動がなくなることなどを挙げることができる。この判断の結果として、終了条件を満たす場合は（Ｓ２２００：ＹＥＳ）、ステップＳ２３００に進み、終了条件を満たさない場合は（Ｓ２２００：ＮＯ）、ステップＳ１１００に戻って、再度、ステップＳ１１００からステップＳ２１００までの処理を繰り返す。
【００６１】
ステップＳ２３００では、得られた計算結果を最適な空間配置として出力する。具体的には、出力データ作成部１３４で、コンピュータの計算結果の数値ファイルおよびグラフィックスデータを作成した後、出力部１３６を介して外部の出力装置（ディスプレイやプリンタなど）１５０に出力する。これにより、出力装置１５０は、コンピュータの計算結果を、画面上にグラフィックス表示し、または、紙に印刷する。
【００６２】
次いで、本実施の形態に係る建築空間配置計画支援装置の動作の具体例をシミュレーション結果として示す。
【００６３】
図６は、２次元平面計画における媒介セル法によるシミュレーションの一例を示す図である。図６（Ａ）〜図６（Ｃ）では、セルの構成比率（特に媒介セルと空間セルの構成比率）が異なっている。
【００６４】
シミュレーションの条件は、次の通りである。
【００６５】
まず、領域の平面形態とセル数に関しては、シミュレーションの領域である建築平面全体の形態を正方形とし、その一辺を３０等分してセル総数が９００個の正方格子に分割した。ここでは、１セルの一辺を３０ｃｍ〜４０ｃｍと仮定すると、面積は８１ｍ2〜１４４ｍ2となり住宅の平面構成を想定したが、必ずしもこれに限定せず、セル・オートマトンによる室形成の特徴把握を主目的とした。
【００６６】
また、空間セルの種類に関しては、空間セルの種類を黄セル、赤セル、緑セル、青セルの４種類とした。例えば、黄セルはリビング、赤セルはキッチン、緑セルは寝室、青セルはサニタリーにそれぞれ対応付けることができるが、むしろ色名を用いることにより、シミュレーション結果の色表示と対応させて理解の利便を図った。
【００６７】
また、セル間の親和度に関しては、次の表１に示すような設定を行った。
【００６８】
【表１】
2007156891.tif 000006
【００６９】
ここでは、空間セル間の親和度を、同種間は＋１.０、異種間は−１.０とした。媒介セルとすべての空間セルとの親和度は０とし、中立的な関係とした。なお、媒介セル同士の親和度は、＋１.０とした。媒介セル同士の親和度は空間セルと媒介セルの位置交換に何ら関係しないが、媒介セルの相対満足度を求めるためにこのように設定した。
【００７０】
また、セルの構成比率に関しては、上記のように、３種類設定した。すなわち、図６（Ａ）の場合は、媒介セル１０％、４種類の空間セルは等配分（各２２.５％）とし、図６（Ｂ）の場合は、媒介セル２０％、４種類の空間セルは等配分（各２０％）とし、図６（Ｃ）の場合は、媒介セル４０％、４種類の空間セルは等配分（各１５％）とした。なお、配分セル数が非整数になる場合は四捨五入した。このとき、セル数が総計の９００セルにならない場合があるため、４種類の空間セルについてまず配分し、残りを媒介セルにして総計９００セルになるようにした。
【００７１】
また、空間セルの近傍範囲に関しては、第１近傍（Ｐ＝１）、第３近傍（Ｐ＝３）、第５近傍（Ｐ＝５）、第１０近傍（Ｐ＝１０）、第２０近傍（Ｐ＝２０）、第３０近傍（Ｐ＝３０）の６種類の近傍範囲についてシミュレーションを行った。
【００７２】
また、セルの初期配置に関しては、一様ランダム配置とした。
【００７３】
また、探索回数に関しては、あるセルがその近傍範囲内に交換条件を満足するセルが１つしかない場合、それを外す危険率が０.０５となるまでランダムに最大探索した。但し、探索の途中で該当セルを当てればそこで探索を中止した。
【００７４】
また、計算終了条件に関しては、建築平面内のすべてのセルについて一通り計算することを１反復として１００反復行った。セルの選択はランダムな順番に行い、交換可能なセルがあれば交換した後、次のセルの計算に進む非同期計算とした。また、セルの交換が全く行われない反復計算が１０回連続した場合は、収束したとみなして計算を打ち切り、それ以降は同じ状態が続くものとした。
【００７５】
図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は、このシミュレーションの結果を示しており、媒介セルおよび空間セルの最終配置状態と最終相対満足度の色表示を示している。
【００７６】
（１）まず、図６（Ａ）〜図６（Ｃ）から分かるように、すべての媒介セル構成比率と近傍範囲において、４種類の空間セルが媒介セルによって明快に分離されている。このとき、媒介セルの構成比率が１０％の場合は、媒介セルが境界壁のようになっており、構成比率が２０％の場合は、廊下のようになっており、構成比率が４０％の場合は、ホールのようになっている。また、近傍範囲が大きくなるに従って大きなクラスタを形成し、特に、近傍範囲が２０の場合と近傍範囲が３０の場合は、４種類の空間セルがそれぞれ１つの大きなクラスタを形成している。
【００７７】
（２）また、最終相対満足度の色表示においても、空間セルと媒介セルの境界が壁のように明快に表現されている。
【００７８】
（３）また、図示しないが、シミュレーションの結果、交換セル数の割合は、計算反復２０回程度までで０となり収束した。したがって、これに対応して相対満足度も一定値に収束した。
【００７９】
上記のように、媒介セル法により空間セルが明快にクラスタ化して分離し、かつ、計算が少ない反復回数で収束した理由としては、空間セルのクラスタ内にある媒介セルがクラスタの外周部に押し出されるように移動し、あるクラスタと他のクラスタの境界に達した媒介セルが他のセルと位置交換を繰り返すことがないためであると考えられる。本シミュレーションでは、最少回数の事例で６回、最大回数の事例でも２１回でそれぞれ収束した。
【００８０】
なお、本発明者は、比較のため、セル同士を直接交換する方法（直接交換法）についてもシミュレーションを行った。ここでは、セルの種類を４種類の空間セルとし、空間セルの位置交換方法として、利己主義的戦略と利他主義的戦略をそれぞれ設定した。その他の条件、つまり、領域の平面形態と大きさ、空間セルの満足度計算、空間セルの近傍範囲、空間セルの構成比率、初期配置、探索回数、および計算終了条件などは、媒介セル交換法の場合と同じに設定した。シミュレーションの結果、直接交換法では、利己主義的戦略の方が比較的明確なクラスタ、つまり、室配置を形成するものの、境界部分に異種空間セルの混在が残り、また、空間セルの交換が常に行われて収束しないという問題があることが分かった。
【００８１】
図７は、２次元平面計画における媒介セル法によるシミュレーションの他の例を示す図である。図７（Ａ）〜図７（Ｅ）では、セルの構成比率（特に空間セルの構成比率）が異なっている。
【００８２】
シミュレーションの条件は、セルの構成比率を除いて図６に示すシミュレーションの場合と同じである。但し、近傍範囲については、第２０近傍（Ｐ＝２０）のみとした。
【００８３】
セルの構成比率について、図６に示すシミュレーションでは空間セルの構成比率を同じ（等配分）にしたが、ここでは、空間セルの構成比率を変えている。理由は、空間セルの構成比率が同じでなくても各空間セルが媒介セルによって明快に分離されるか否かを検証するためである。そのため、図７に示すシミュレーションでは、空間セルの構成比率を偏った構成にしている。すなわち、図７（Ａ）の場合は、１種類の空間セルの比率を大きくし、図７（Ｂ）の場合は、２種類の空間セルの比率を大きくし、図７（Ｃ）の場合は、３種類の空間セルの比率を大きくした。図７（Ｅ）の場合は、４種類の空間セルの比率を段階的に変化させた。なお、図７（Ｄ）は、比較のため、各空間セルの比率を等しくした場合である。
【００８４】
このシミュレーションの結果、図７（Ａ）〜図７（Ｅ）の最終配置状態に示すように、空間セルの構成比率に大きな差がある場合でも、各空間セルが媒介セルによって明快に分離されることがわかった。このことは、例えば、展示場や劇場など大空間を占める建築のプランにも有効であることを示すものである。
【００８５】
図８〜図１０は、媒介セル法によるシミュレーションに基づく建築プラン形成の例を示す図である。特に、図８は、住宅平面プランの場合であり、図９は、展示場の場合であり、図１０は、高層複合施設の場合である。各図において、（Ａ）はセルの初期配置を示す図であり、（Ｂ）はセルの計算結果の配置（建築プランの形成）を示す図である。
【００８６】
ここで、各シミュレーションの条件は、次の通りである。
【００８７】
まず、図８のシミュレーションは、住宅の平面計画を想定している。セル数は、間口を３０セル、奥行きを３０セルとし、総数で９００セルである。１セルの一辺の長さを４０ｃｍとすれば、面積１４４ｍ２の住宅となる。各空間セルの構成比率は、次の通りである。例えば、赤セルは、リビングに対応し、２４％（面積約３５ｍ２）、緑セルは、ダイニング・キッチンに対応し、２４％（面積約３５ｍ２）、黄セルは、寝室に対応し、２４％（面積約３５ｍ２）、青セルは、浴室・トイレに対応し、８％（面積約１２ｍ２）である。また、白灰セルは、媒介セルであって、玄関・廊下に対応し、２０％（面積約２９ｍ２）である。なお、セル間の親和度は、図６に示すシミュレーションの場合と同じである（表１参照）。
【００８８】
また、図９のシミュレーションは、展示場の立体的空間計画を想定している。セル数は、間口を３０セル、奥行きを３０セル、高さを５セルとし、総数で４５００セルである。１セルの一辺の長さを３ｍとすれば、間口が９０ｍ、奥行きが９０ｍ、高さが１５ｍの展示場となる。セルの構成比率は、次の通りである。例えば、黄セル（空間セル）は、展示スペースに対応し、全セル数の６０％を占めている。また、赤セル（空間セル）は、事務室等に対応し、緑セル（空間セル）は、搬入スペースに対応し、青セル（空間セル）は、倉庫に対応し、白灰セル（媒介セル）は、隔壁・廊下に対応し、これらはすべて１０％である。なお、セル間の親和度は、図６に示すシミュレーションの場合と同じである（表１参照）。
【００８９】
また、図１０のシミュレーションは、高層複合施設を想定している。セル数は、間口を２０セル、奥行きを２０セル、高さを５０セルとし、総数で２００００セルである。１セルの一辺の長さを２ｍとすれば、間口が４０ｍ、奥行きが４０ｍ、高さが１００ｍの高層複合施設となる。セルの構成比率は、次の通りである。例えば、赤セル（空間セル）は、飲食関係の施設に対応し、緑セル（空間セル）は、物販関係の施設に対応し、黄セル（空間セル）は、文化関係の施設に対応し、青セル（空間セル）は、健康関係の施設に対応し、白灰セル（媒介セル）は、隔壁・廊下に対応し、すべて等比率の２０％とした。なお、セル間の親和度は、図６に示すシミュレーションの場合と同じである（表１参照）。
【００９０】
このように、本実施の形態によれば、建築空間全体を多種多様な属性を持つセルの集合体として捉え（セルの種類としては大きく空間セルと媒介セルを設ける）、セル・オートマトンを適用して、所定のセル位置交換方法（局所ルール）に基づいて各セルを配置するため、境界が明確でありかつ通路や隔壁を含む建築空間配置の多種多様なバリエーションを短時間で取得することができる。
【００９１】
このことは、従来の機能主義的計画からの脱却、計画内容の質的向上、および複雑な建築空間への対応を可能にする。
【００９２】
すなわち、まず、機能主義的計画からの脱却に関しては、上記のように、建築空間全体を多種多様な属性を持つセルの集合体として捉え、セル・オートマトンを適用して各セルを配置するため、１室１機能に還元することなく通路や隔壁も含めた建築空間を計画することができ、人間の思考構造では困難な新たな建築空間配置を発見することが可能になる。また、例えば、本発明によって創発された、ある「構造体が少なく開放的で、日当たりも良く、プライバシーも確保されている」という空間を、家族で団らんする場所として再検討するという逆転の発想から、新たな建築空間の質の創造へとつなげることができる。
【００９３】
また、計画内容の質的向上に関しては、ある限られた時間内で得られる建築空間配置のバリエーションの数を飛躍的に大きくすることで、設計者などがより理想的な計画を判断するための検討材料を増やすことができる。これは、同時に、建築空間配置のバリエーションを得ること自体の時間を短縮させることでもあり、設計者などは計画の最適解へ向けての検討により多くの労力を費やすことが可能になり、計画内容の質的向上を期待することができる。
【００９４】
また、複雑な建築空間への対応に関しては、近年、現在の計画技術では限界が指摘されつつある大規模都市開発や超高層建築などの計画において、複雑な建築空間の最適配置の発見と計画−建設プロセスの効率向上とを実現することができる。コンピュータの演算能力を最大限に活用する本発明は、コンピュータの性能向上と共に、その効用が格段に高まるものと予測される。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の一実施の形態に係る建築空間配置計画支援装置の構成を示すブロック図
【図２】本実施の形態におけるセルの設定の一例を示す図
【図３】本実施の形態における親和度表の一例を示す図
【図４】本実施の形態におけるセル移動方法の説明に供する図であり、（Ａ）は、２次元の場合を示す図、（Ｂ）は、３次元の場合を示す図
【図５】本実施の形態に係る建築空間配置計画支援装置の動作を示すフローチャート
【図６】２次元平面計画における媒介セル法によるシミュレーションの一例を示す図
【図７】２次元平面計画における媒介セル法によるシミュレーションの他の例を示す図
【図８】媒介セル法によるシミュレーションに基づく建築プラン形成の一例を示す図であり、（Ａ）は、セルの初期配置を示す図、（Ｂ）は、セルの計算結果の配置を示す図
【図９】媒介セル法によるシミュレーションに基づく建築プラン形成の他の例を示す図であり、（Ａ）は、セルの初期配置を示す図、（Ｂ）は、セルの計算結果の配置を示す図
【図１０】媒介セル法によるシミュレーションに基づく建築プラン形成のさらに他の例を示す図であり、（Ａ）は、セルの初期配置を示す図、（Ｂ）は、セルの計算結果の配置を示す図
【符号の説明】
【００９６】
１００  建築空間配置計画支援装置
１１０  入力装置
１２０  コンピュータ本体
１２２  入力部
１２４  セル設定部
１２６  満足度計算部
１２８  判定部
１３０  セル配置部
１３２  記憶部
１３４  出力データ作成部
１３６  出力部
１３８  制御部
１４０  バス
１５０  出力装置
【図１】
2007156891.tif 000007
【図２】
2007156891.tif 000008
【図３】
2007156891.tif 000009
【図４】
2007156891.tif 000010
【図５】
2007156891.tif 000011
【図６】
2007156891.tif 000012
【図７】
2007156891.tif 000013
【図８】
2007156891.tif 000014
【図９】
2007156891.tif 000015
【図１０】
2007156891.tif 000016