亲爱的小读者，科学的美丽好像离你很远，却又在你身边。为了帮助你了解科学发展的最新动态，编辑了《少年科学大讲堂》这套书。本书是其中之一，主要讲述了建筑学的有关知识：从图纸到施工，设计师为现代建筑增添了种种激动人心的功能：无现金小区、电子感应、自然环保，还对它进行加固、修整，甚至平行移动、定向爆破等等。

房子智商高，还要很健康。从图纸到施工，设计师为现代建筑增添了种种激动人心的功能：无现金小区、电子感应、自然环保，每一项设计都像科幻小说一样神奇。当房屋健康出现问题的时候，房屋医生还能对它进行加固、修整，甚至平行移动、定向爆破呢！

前言

一、房屋医生与现代建筑

 房子为什么会生病

 600多年前的房屋医生

——比萨斜塔改建者

 现代房屋医生如何“妙手回春”

二、智能建筑来了

——奥运“鸟巢”国家体育场

 安全的智能系统

 宏大的交通控制

 环保百分百

三、IQ200的贴身女佣

——比尔·盖茨的五千万豪宅

 森林中的绿色城堡

 无所不在的感应器

四、智慧屋的群居部落

——“无现金小区”

 社区智能化。“无现金小区”的理念诞生

 “无现金小区”在国外

 “无现金小区”在国内

五、后现代设计奢华版

——迪拜七星级酒店

 设计的历史：古典——现代——后现代

 后现代建筑家族成员一览

 迪拜，最奢侈的水生建筑

六、房屋医生的精准手术

——上海音乐厅的平移

 平移前：仔细体检

 平移中：大胆下刀

 平移后：康复保健

七、壮观的“安乐死”

——三峡奉节老城爆破

 爆破新技术：控制爆破

 爆破是怎么被控制的

 控制爆破，最重要是安全

安全的智能系统

在遥远的非洲，有一种鸟叫苍头燕雀，它是鸟类中的“织女”。非洲的草原上长着零星的树木，苍头燕雀衔来草叶、树皮和各种纤维，像织布一样编织起来，织成自己的家——鸟巢，再用斑马和羚羊的毛，将鸟巢系在树枝上。这样的巢，可以承受鸟爸爸、鸟蚂妈和几只小鸟的重量，任凭风吹雨打，还是牢牢地悬挂在树上。

奥运“鸟巢”国家体育场就是这样一个结实的“巢”。它顶面像一个马鞍的形状，马鞍的中线，长的那根300多米，短的200多米，放射形的桁架交叉布置，从顶延伸下来。“鸟巢”是2001年普利茨克奖获得者赫尔佐格·德梅隆与中国建筑设计师合作设计而成的，它是用于大规模比赛的巨型体育场，2008年，中国首次举办的奥运会上，大部分比赛都会在这个场馆举行。设计者的匠心，在于他们没有做任何多余的装饰和处理，而是把网状的结构暴露在外，让这个钢筋铁骨的体育场，像一个孕育生命的“鸟窝”，又像一个温柔的摇篮。

最开始的方案中，鸟巢体育场的顶像一张放射形的网。仿佛被一个巨人从空中抛撒下来，而鸟巢的观众座位如同一个巨大的“碗”，围绕着旋转而成，鸟巢的屋顶是可以打开和合上的。可是，施工进行到一半。专家们发现，鸟巢有危险!于是，紧急停工，房屋医生出动了。经过一系列的检查和测量，对设计图纸的重新研究和预测，房屋医生们发现以下几个潜伏的问题：

a.鸟巢的两块顶盖，加起来比一个足球场还要大。足有1700吨重，按照原先的设计方案，只用三个点来支撑，没有任何多余的支点，一旦顶盖受到大风或较强的震动，每个点的受力都会很大，有可能会超过理想设计的大小。

b.可以打开或合上的活动顶盖，在暴风雨天气下，可能会有雨水进入，在顶盖打开或者合上时，可能会有巨大的噪音。

c.为了完成这样宏大的工程，可能要花掉比预算多得多的金钱。  于是，房屋医生垒起手术刀，对设计方案进行了大刀阔斧的改革：屋顶改为不能打开的，开口变大，对钢结构进行了优化组合，用钢量减少了，节约的目的达到了。大跨度的顶盖被24根桁架柱支撑着，受力均匀分布，观众的主看台与顶盖的钢结构完全分开，这样就避免了受力过大中间节点“受不了”的情况。

经过这样一番修整，鸟巢在结构上已经比较安全，而作为智能建筑，它更是被安装了全面的智能控制系统，修炼了最高级别的“内功”，打通了“任督二脉”，练成了“金刚不坏”之身。

什么是人脸识别系统

奥运期间，成千上万人涌人北京，涌进鸟巢，前来观摩这难得一见的盛事。同时，或许也会有一些破坏分子，试图混在人群中，在奥运场馆施放炸弹，或绑架人质，就像他们在别的国家举办的奥运会上所做的那样。怎样才能将坏人从人群中一眼就识别出来呢?或者说，怎么才能确保进入鸟巢的都是“益鸟”，而不是“害鸟”呢?

为了达到这一目的，鸟巢安装了最新研发的智能系统——“人脸识别系统”。看起来，它就像鸟巢场馆前的一道“神奇的门”。当有观众走过这道“神奇的门”时，不用喊“芝麻开门”，也不用比画任何的暗号动作，门，自动打开了。相反，如果是坏人试图走进这道门，那肯定是徒劳的，非吃“闭门羹”不可。

为什么人脸识别系统有这么神奇呢?其实，仔细观察就会发现，当有人走近这道门时，在门边上的一个电子屏幕上，会自动出现这个人的图像和信息。在这背后，有电脑在控制。首先，安装在门口的摄像头和感应器，会拍摄并搜集这个人的外表特征，传输到电脑里，电脑会从它的数据库里，自动挑选与这个人相似的头像来进行比对，如果发现头像一致，而预先保存在电脑里的头像又属于一个可以被允许进入的人时。大门就会自动打开，请贵客进入。如果不是的话，那门就不会为他而开啦。

人脸识别系统连接着一个非常庞大的数据库，只需要0.01秒就能识别出来者是“善”还是“恶”，如果是“恶”的话，它会在3秒内发出警报，非常安全。

那么，或许你要问，对于电脑来说，人和人的差别有那么大吗?不都是两个眼睛一个鼻子一个嘴巴?电脑凭什么来“认出”他们呢?

其实，在人脸识别系统的电脑里，有一把神秘的“钥匙”，这“钥匙”就是人的骨骼生成的几千位密码。这个密码是通过扫描骨骼的基本特征而编成的，它不会因为人种和肤色而受影响，表情是哭是笑，年龄是否有长大，戴了围巾或没戴，换了什么发型，戴不戴眼镜，都不会降低它的准确程度。

人脸识别系统立下的“汗马功劳”

在亚特兰大奥运会和盐湖城冬奥会上，曾经使用过类似人脸识别系统的设备。但是，这些设备跟2008年奥运会上使用的比起来，仅仅算是进出海关的安检设备的“升级版”，真是小巫见大巫了。在2008年奥运会开始之前一年多，人脸识别系统已经被试用在北京站、北京西客站和北京地铁，作为追踪犯罪嫌疑人的一个手段。投入试用半年多的时间里，已经有1000多个犯罪嫌疑人因为这个系统而落入法网。人脸识别系统确实厉害!

如何应用人脸识别系统

据估计，奥运期间将会有1000万人来到会场。来宾里有教练员、运动员、裁判、奥运官员和观众。不同的人会受到不同方式的接待，所以，对于人脸识别系统来说，最重要的考验，一是要把危险的犯罪人员从人群中“筛”出来，二是要对进入场馆的人员进行分类，做适当的安排。所以，奥运的人脸识别系统数据库，将是非常巨大的，据资料显示，它足足包含了10多亿人的数据信息!包括鸟巢在内，10多个奥运场馆都将安装探头，每个比赛场馆安装的探头数量可能是数百个甚至数干个。即使门口同时涌进几百个甚至上千个人。电子探头都可以在瞬间进行抓拍。即使由于角度关系，只拍到了四分之一的侧面，也可以在几秒钟内认出“可疑的人”。

宏大的交通控制

你曾留意过十字路口的交通警察吗?他站在车流和人流的交汇处，指挥若定，很神气。大手一挥，该停的车停下了，再一指，该走的车走了。一个交通警察可以同时指挥各个方向来的七八辆车有序地行进。现在城市的大部分路口，都看不见交通警察，仅仅用红绿灯和电子测速的仪器来控制。红灯停，绿灯行，司机自觉地按照这个规则来走，如果有超速的、违规的，电子眼(电子测速)会给他拍下照片，记录在案。红绿灯加上电子眼，在城市里车水马龙的大街上，同时调控几十辆车也不成问题。

但你知道，奥运期间，有多少人会经过“鸟巢”门口吗?据估计，来自国际奥委会、200多个国家和地区奥委会、28个国际单项体育组织的官员有近5000名，运动员和随队官员16000名，技术官员2500名，持证媒体人员22000名，工作人员和志愿者将有近十万名，观众总数将达到几百万名。除日常交通出行和观看奥运赛事外，2008年的北京还将成为旅游观光热点，城市交通需求将达到历史最高水平。

也就是说，如果没有合理的控制，奥运期间，“鸟巢”门口也许会出现这样的画面：10万辆汽车从门口一字排开，邻近几公里的所有马路上，全是车，司机狂按喇叭，焦急万分；与此同时，近百万人塞满了车与车之间的每个空隙，大家都挥汗如雨，如果一个人身在其中，他向前、向后、向左、向右看，全是人或者车，八月的天气如同蒸笼，身在其中的人如同到了地狱。  那么，我们该怎么办呢?是不是只要在“鸟巢”门口，装上监控的设备，控制进鸟巢的车和人的数量，就能解决这个问题了呢?

答案显然是否定的。因为交通是一个系统的问题。或者，可以把交通比作洪水。当洪水来的时候，一味加固堤防、“堵”是没有用的，这里堵上了，洪水流到那里去，一样会毁坏农田、庄稼，造成危害。同样，鸟巢门口限制了车流和人流，车和人就会集中到其他地方去，一样会造成严重的交通堵塞。所以，要解决“鸟巢”邻近地区的交通问题，需要从整个北京的交通控制开始着手。

P29-35

在一个落后时代的人看来，现代科学和魔法是没什么区别的。实际上，现代科学的发展早已远远超越了哈利·波特的想像。在魔法和神话里，从来没有出现过2000万吨级的聚变核弹，无论是宙斯的闪电还是孙悟空的金箍棒，在能量上和核弹根本不是一个级别；另外，神话和魔法的空间也显得过于狭窄，当魔幻故事还在月球轨道内进行的时候，人类的探测器快要飞出太阳系了。

科学的发展常常会超出人类的想像。19世纪时，有科学家通过流体力学原理得出结论：火车速度不可能超过每小时150千米，否则车内的空气就会被抽空；20世纪初，大多数物理学家都认为人类对于物质规律的认识已经完成，没有什么更多的事情要做了；20世纪60年代的大师冯·诺依曼说，全世界有一台巨型计算机就足够了，因为我们根本没那么多东西要算……

亲爱的小读者，科学的美丽就是：充满力量，又在迅速变化；好像离你很远，却又在你身边。为了帮助你了解科学发展的最新动态，我们编辑了《少年科学大讲堂》这套书。从作者到编辑，都努力用最浅显的语言，尽量让科学变得易读易懂。但是。这毕竟不是一套校园小说，你需要一点点耐心，才能享受到阅读和思考带来的乐趣。在阅读完成以后，你可以试着回答这样一个问题：科学能给我们带来什么呢?更强大的动力，更方便的沟通，更接近神话的世界，还是更惨重的灾难，更恐怖的损失?

这个问题没有标准答案，你可以在漫长的时间里，验证自己的回答。