KI in der Architektur: Wie Städte gebaut werden, wird neu definiert

Wahrzeichen und historische Gebäude wie der Eiffelturm in Paris und das Pentagon in den Vereinigten Staaten würden ohne die Architektur und die brillanten Architekten dahinter nicht existieren. Der globale Markt für Architekturdienstleistungen trägt nicht nur zu einer bedeutenden Infrastruktur in unserer Welt bei, sondern ist auch ein wichtiger Teil der Wirtschaft und wird bis 2032 rund 550 Millionen Dollar erreichen. 

Architekten und Architektinnen arbeiten ständig daran, Herausforderungen wie die Reduzierung von Abfall, die Verringerung des CO2-Fußabdrucks und die Planung effizienter Designs zu bewältigen. Werkzeuge der künstlichen Intelligenz (KI) können dabei helfen, viele dieser Herausforderungen in der Architektur zu lösen. KI kann bei der Entwurfsoptimierung und Strukturanalyse helfen und das Projektmanagement und die Visualisierung verbessern. In diesem Artikel erfährst du alles darüber, wie KI in der Architektur eingesetzt werden kann.

Wie wird KI in der Architektur eingesetzt?

KI in der Architektur verändert das Spiel, indem sie das Design intelligenter macht, die Energieeffizienz steigert und dabei hilft, umweltfreundlichere Gebäude zu schaffen. Es ist erstaunlich, wie diese Fortschritte in realen Projekten zum Einsatz kommen. Lass uns eintauchen und sehen, wie das alles passiert.

Abfall reduzieren und den CO2-Fußabdruck verringern

Im Jahr 2018 wurden bei Bau- und Abbrucharbeiten in den Vereinigten Staaten 600 Millionen Tonnen Bauschutt produziert. Eines der wichtigsten Themen im Bereich der Architektur ist die Reduzierung von Bauabfällen und Kohlenstoffemissionen. KI kann bei der Bewältigung dieser Herausforderung helfen, indem sie fortschrittliche Algorithmen und Datenanalysen einsetzt, um jede Phase des Bauprozesses zu optimieren.

KI-Techniken wie maschinelles Lernen können zum Beispiel große Datensätze zu Materialleistung, Lieferkettenlogistik und Umweltauswirkungen analysieren, um die nachhaltigsten Materialien und Bauweisen zu empfehlen. Modelle des maschinellen Lernens können potenzielle Abfälle aufgrund von Designentscheidungen vorhersagen und ermöglichen es Architekten, frühzeitig Anpassungen vorzunehmen, um Abfälle zu minimieren. 

Generative KI kann noch einen Schritt weiter gehen, indem sie automatisch mehrere Designoptionen erstellt, die auf Nachhaltigkeit ausgerichtet sind. Durch die Festlegung von Parametern wie Materialeffizienz, strukturelle Integrität und Energieverbrauch kann generative KI genutzt werden, um eine Vielzahl von Entwürfen zu erstellen, die den Umweltzielen entsprechen und trotzdem gut aussehen. Architekten können dann den Entwurf auswählen, der Kreativität und Nachhaltigkeit am besten miteinander verbindet. Spacemaker ist ein Beispiel für ein Tool, das generative KI nutzt, um Architekten und Stadtplanern dabei zu helfen, schnell verschiedene Designoptionen zu erstellen und zu testen.

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Integration von Computer Vision mit Building Information Modeling (BIM)

Forscher/innen erforschen, wie Computer Vision mit Building Information Modeling zusammenarbeiten kann, um Architekturprojekte genauer und effizienter zu machen. BIM ist ein digitales Modell, das die physischen und funktionalen Merkmale eines Gebäudes darstellt. Es ermöglicht Architekten, Ingenieuren und Bauunternehmern, gemeinsam an einem detaillierten Plan zu arbeiten, und dient als zentrale Ressource, die alles von der Gebäudestruktur bis zu den Systemen umfasst.

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Wenn Computer Vision zu BIM hinzugefügt wird, nehmen Kameras und Sensoren detaillierte Bilder und 3D-Scans von Baustellen auf. Diese Bilder werden dann in Echtzeit mit dem BIM-Modell verglichen, um Unterschiede zwischen dem geplanten Entwurf und der tatsächlichen Konstruktion zu erkennen, z. B. falsch ausgerichtete Wände oder falsch platzierte Strukturen. Die Erkenntnisse aus dieser Analyse können bei schnellen Korrekturen helfen und das Projekt auf Kurs halten.

In der Vergangenheit war die Suche nach diesen Problemen auf manuelle Inspektionen angewiesen, die langsam und fehleranfällig waren. Mit Computer Vision erhalten Architekten und Projektmanager sofortige Warnungen, wenn etwas nicht mit dem BIM-Modell übereinstimmt. Kleine Probleme können gestoppt werden, bevor sie größer und teurer werden. Die Kombination von Computer Vision und BIM macht es auch für alle Beteiligten einfacher, zusammenzuarbeiten. Wenn Probleme im BIM-Modell markiert werden, können Architekten, Ingenieure, Bauunternehmer und Kunden sie schnell überprüfen und Lösungen finden. 

Einzigartige KI-Anwendungen in der Architektur

KI bringt auch einige einzigartige Anwendungen für den Bereich der Architektur mit sich. Werfen wir einen kurzen Blick auf ein paar von ihnen:

• Energieeffizienz: KI kann analysieren, wie Energie in Gebäuden verbraucht wird, und dabei helfen, das Design zu optimieren, um den Verbrauch zu senken und die Nachhaltigkeit zu verbessern. Indem sie energieeffiziente Materialien und Konstruktionsänderungen vorschlägt, trägt KI dazu bei, Gebäude zu schaffen, die langfristig umweltfreundlicher und kostengünstiger sind.
• Einhaltung von Sicherheitsvorschriften: Automatisierte Systeme können Entwürfe anhand von Bauvorschriften und Sicherheitsbestimmungen überprüfen und so sicherstellen, dass diese eingehalten werden, ohne dass manuelle Überprüfungen erforderlich sind. Das spart nicht nur Zeit, sondern verringert auch die Wahrscheinlichkeit von Fehlern und stellt sicher, dass die Gebäude alle erforderlichen Sicherheitsstandards erfüllen.
• Anpassungsfähige Wiederverwendung: KI kann Architekten bei der Umnutzung bestehender Gebäude helfen, indem sie deren strukturelle Integrität analysiert und Änderungen vorschlägt, um neue Bedürfnisse zu erfüllen. KI ermöglicht es, alte Gebäude in moderne, funktionale Räume zu verwandeln und dabei ihren historischen oder kulturellen Wert zu erhalten.

Moderne Architekturprojekte mit KI entworfen

Auch wenn es den Anschein hat, dass KI-gestützte Architekturprojekte etwas Zukünftiges sind, ist es in Wirklichkeit so, dass KI-gestützte Projekte bereits im Gange und sogar schon abgeschlossen sind. Werfen wir einen Blick auf einige dieser bahnbrechenden Projekte.

Das Heydar Aliyev Center

Das Heydar Aliyev Center in Baku, Aserbaidschan, wurde von Zaha Hadid entworfen und 2012 fertiggestellt. Es zeigt, wie generatives Design und KI-Tools die Architektur verändern. Die weiche, geschwungene Form des Gebäudes unterscheidet sich von den traditionellen geraden Linien. Das Design spiegelt Aserbaidschans modernen und zukunftsorientierten Geist wider. Die frühen generativen Designtools von Autodesk und Rhino spielten eine wichtige Rolle bei der Erstellung dieser komplexen Architektur.

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Japans Daiwa Hausindustrie

Japans überfüllte Städte haben eine Nachfrage nach innovativen und platzsparenden Hausdesigns geschaffen. KI-gestütztes generatives Design wird für Unternehmen wie Daiwa House Industry zu einem wichtigen Werkzeug, um diesen Bedarf zu decken. Durch die Vorgabe bestimmter Entwurfsparameter kann das generative Design schnell eine Vielzahl von Hausplänen erstellen, die jeweils für kleine städtische Räume optimiert sind. Im Gegensatz zu traditionellen Methoden, die langsam und weniger anpassungsfähig sind, ist generatives Design schneller und flexibler. Generative KI definiert die Art und Weise, wie Häuser in Japans dicht besiedelten Gebieten geplant und gebaut werden, neu.

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Autodesks Büro in Toronto

Das Büro von Autodesk in Toronto ist ein gutes Beispiel dafür, wie KI für innovative architektonische Entwürfe genutzt werden kann. Mit seinem eigenen generativen Design-Tool, Project Discover, konnte das Unternehmen unzählige Büro-Layout-Optionen erstellen, die auf den Vorlieben der eigenen Mitarbeiter/innen basieren. Durch die Kombination menschlicher Ideen mit KI war Autodesk in der Lage, einen perfekten Arbeitsbereich ohne die üblichen Designfehler zu entwerfen. 

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Stamhuis' innovative Ladengestaltung 

Stamhuis, ein Unternehmen in den Niederlanden, das sich auf den Bau und die Renovierung von Einzelhandelsgeschäften spezialisiert hat, hat sich für generatives Design entschieden, um seinen Entwurfsprozess zu beschleunigen und zu verbessern. Früher brauchten sie mehrere Stunden, um ein Ladenlayout zu entwerfen. Mit generativen KI-Tools können sie jetzt in nur 15 Minuten 40 optimierte Designoptionen erstellen. Gleichzeitig können sich die Designer/innen auf wichtigere Aufgaben konzentrieren, wie den Aufbau von Kundenbeziehungen und die Bauplanung.

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Wird KI die Architekten ersetzen?

KI-Innovationen in der Architektur sollen Architekten unterstützen, nicht ersetzen. Obwohl KI viele Vorteile für die Architektur mit sich bringt, sind menschliche Kreativität und Urteilsvermögen weiterhin unerlässlich. Durch die Kombination von menschlicher Kreativität mit den Datenanalyse- und Automatisierungsfähigkeiten der KI können Architekten bessere Gebäudeentwürfe erstellen. Studien zeigen, dass die Produktivität dank der KI um 30 % steigt. Die meisten mühsamen Aufgaben können von der KI übernommen werden, und die Architekten können sich auf die spannenden und strategischen Teile ihrer Arbeit konzentrieren. 

Herausforderungen im Zusammenhang mit KI in der Architektur

Da KI-Tools in der Architektur immer beliebter werden, müssen sich Architekten weiterbilden und lernen, wie diese KI-Innovationen funktionieren. Wenn sie verstehen, wie KI und Daten funktionieren, können sie die KI-Tools erfolgreich einsetzen. Leider ist dies eine große Herausforderung, da viele Architekten nicht über die notwendige Ausbildung verfügen. Umfragen zufolge haben 60 % der Architekten keine formale KI-Ausbildung. Diese Lücke zu schließen ist der Schlüssel für Architekten, um wettbewerbsfähig zu bleiben und innovative, moderne Designs zu entwerfen. 

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Eine weitere Herausforderung sind die höheren Kosten, die mit der Implementierung von KI einhergehen, einschließlich der Ausgaben für Software, Hardware und Schulungen. Diese Anfangsinvestitionen können für kleinere Architekturbüros mit begrenzten Budgets schwierig sein. Hinzu kommen die laufenden Kosten für Wartung und Upgrades, die die finanzielle Belastung noch erhöhen. Um KI erfolgreich zu integrieren, müssen die Unternehmen diese Kosten sorgfältig verwalten. Mit einer guten Planung können sie sicherstellen, dass die Vorteile der KI die anfänglichen Ausgaben wert sind.

Mit KI und Architektur eine bessere Zukunft bauen

KI ist ein mächtiges Werkzeug für Architekten. Sie kann Echtzeit-Informationen liefern, die dabei helfen, Projekte pünktlich und innerhalb des Budgets durchzuführen. Sie kann auch dabei helfen, zeitaufwändige Aufgaben wie Konstruktionszeichnungen, Statikprüfungen und Kostenvoranschläge zu erledigen, damit sich Architekten auf kreative Ideen konzentrieren können. Architekten und Architektinnen, die KI nutzen und ihre zahlreichen Funktionen und Werkzeuge erforschen, können der Zeit voraus sein und den Weg in die Zukunft der Architektur weisen.

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