全球變暖的最主要原因是人類活動排放的溫室氣體，而建筑則占了全球能源使用和溫室氣體排放的40%。因此，近年來關于建筑生命周期能耗和碳排最小化的研究越來越多。隨著計算機科學和信息技術的迅猛發展，研究人員開始使用優化技術來提高建筑的全生命周期性能。在確定最佳設計方案時，設計人員經常使用數值模擬和計算機算法探索不同的備選方案。在計算機優化這一領域，有些研究致力于減少材料生產的具體影響，而有些則強調建筑運營階段的節能。它們都從不同的角度研究了降低運行能耗的優化方法。除了關注建筑運營階段，也有文獻研究了建筑材料含碳量最小化等問題。本文并非要詳盡闡明設計優化的所有領域，而是將重點放在設計優化過程中受到重大影響的領域，如建筑結構設計、建筑圍護結果和暖通空調系統等。
氣候變化問題已成為全球關注重點。建筑業的材料生產、建造、運營和拆除等活動消耗了大量能源，是碳排放的重要貢獻方。近年來，人們越來越重視利用計算機模擬和優化，用以最大限度地減少建筑生命周期的環境影響。目前已有文獻研究了計算機優化在不同情境下的應用，但是缺少系統的綜述來識別和比較這些不同的優化方法，闡明它們的優勢和劣勢，并突出未來的研究挑戰。因此，本文的研究目標是針對利用計算機模擬和優化技術減少建筑物的生命周期能耗和碳排的研究，對其進行系統性綜述，并識別出這一研究領域的現狀和前景。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帶來的好處進行了深入分析。考慮到建筑系統的生產、運營和拆除，生命周期設計優化對未來面向資源的循環經濟可持續發展具有重大意義。此外，新興的數字技術（如機器學習、數據驅動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化，還在設計優化的同時推動了決策過程。由于人為因素（如與能源有關的居住者行為）已成為建筑環境中的重要指標，學界應采用多學科設計，在提出社會技術解決方案時，既要考慮到環境可持續，又要考慮到人類福祉。
