全球變暖的最主要原因是人類(lèi)活動(dòng)排放的溫室氣體，而建筑則占了全球能源使用和溫室氣體排放的40%。因此，近年來(lái)關(guān)于建筑生命周期能耗和碳排最小化的研究越來(lái)越多。隨著(zhù)計算機科學(xué)和信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，研究人員開(kāi)始使用優(yōu)化技術(shù)來(lái)提高建筑的全生命周期性能。在確定最佳設計方案時(shí)，設計人員經(jīng)常使用數值模擬和計算機算法探索不同的備選方案。在計算機優(yōu)化這一領(lǐng)域，有些研究致力于減少材料生產(chǎn)的具體影響，而有些則強調建筑運營(yíng)階段的節能。它們都從不同的角度研究了降低運行能耗的優(yōu)化方法。除了關(guān)注建筑運營(yíng)階段，也有文獻研究了建筑材料含碳量最小化等問(wèn)題。本文并非要詳盡闡明設計優(yōu)化的所有領(lǐng)域，而是將重點(diǎn)放在設計優(yōu)化過(guò)程中受到重大影響的領(lǐng)域，如建筑結構設計、建筑圍護結果和暖通空調系統等。
氣候變化問(wèn)題已成為全球關(guān)注重點(diǎn)。建筑業(yè)的材料生產(chǎn)、建造、運營(yíng)和拆除等活動(dòng)消耗了大量能源，是碳排放的重要貢獻方。近年來(lái)，人們越來(lái)越重視利用計算機模擬和優(yōu)化，用以最大限度地減少建筑生命周期的環(huán)境影響。目前已有文獻研究了計算機優(yōu)化在不同情境下的應用，但是缺少系統的綜述來(lái)識別和比較這些不同的優(yōu)化方法，闡明它們的優(yōu)勢和劣勢，并突出未來(lái)的研究挑戰。因此，本文的研究目標是針對利用計算機模擬和優(yōu)化技術(shù)減少建筑物的生命周期能耗和碳排的研究，對其進(jìn)行系統性綜述，并識別出這一研究領(lǐng)域的現狀和前景。本文比較了常用的研究流程和研究方法（如創(chuàng )新的結構系統和材料、能源改造措施等），并對它們的重要性和使用時(shí)帶來(lái)的好處進(jìn)行了深入分析�？紤]到建筑系統的生產(chǎn)、運營(yíng)和拆除，生命周期設計優(yōu)化對未來(lái)面向資源的循環(huán)經(jīng)濟可持續發(fā)展具有重大意義。此外，新興的數字技術(shù)（如機器學(xué)習、數據驅動(dòng)設計和參數化三維建模）不但使得早期的設計探索更加自動(dòng)化，還在設計優(yōu)化的同時(shí)推動(dòng)了決策過(guò)程。由于人為因素（如與能源有關(guān)的居住者行為）已成為建筑環(huán)境中的重要指標，學(xué)界應采用多學(xué)科設計，在提出社會(huì )技術(shù)解決方案時(shí)，既要考慮到環(huán)境可持續，又要考慮到人類(lèi)福祉。
