ИИ в архитектуре: Пересмотр способов строительства городов

Абирами Вина

4 мин. чтения

19 августа 2024 г.

Узнайте, как искусственный интеллект в архитектуре улучшает дизайн, повышает эффективность и устойчивость. Мы также обсудим, как ИИ меняет рабочий день архитектора.

Такие знаковые и исторические здания, как Эйфелева башня в Париже и Пентагон в США, не существовали бы без архитектуры и гениальных архитекторов, стоящих за ней. Помимо создания значимой инфраструктуры в нашем мире, мировой рынок архитектурных услуг является важной частью экономики и к 2032 году достигнет 550 миллионов долларов. 

Архитекторы постоянно работают над решением таких задач, как сокращение отходов, снижение углеродного следа и планирование эффективных проектов. Инструменты искусственного интеллекта (ИИ) могут помочь решить многие из этих проблем в архитектуре. ИИ может помочь в оптимизации дизайна, структурном анализе, а также улучшить управление проектами и визуализацию. В этой статье мы узнаем все о том, как искусственный интеллект может быть использован в архитектуре.

Как ИИ используется в архитектуре?

ИИ в архитектуре меняет игру, делая дизайн более интеллектуальным, повышая энергоэффективность и помогая создавать более экологичные здания. Удивительно, как эти достижения находят применение в реальных проектах. Давайте посмотрим, как все это происходит.

Сокращение отходов и уменьшение углеродного следа

В 2018 году в результате строительных работ и сноса зданий в США образовалось 600 миллионов тонн строительного мусора. Одной из актуальных проблем в области архитектуры является сокращение строительных отходов и выбросов углекислого газа. ИИ может сыграть важную роль в решении этой проблемы, используя передовые алгоритмы и аналитику данных для оптимизации каждого этапа строительного процесса.

Например, методы искусственного интеллекта, такие как машинное обучение, позволяют анализировать большие массивы данных о характеристиках материалов, логистике цепочки поставок и воздействии на окружающую среду, чтобы рекомендовать наиболее экологичные материалы и методы строительства. Модели машинного обучения могут предсказывать потенциальные отходы на основе проектных решений и позволять архитекторам заблаговременно вносить коррективы, чтобы минимизировать отходы. 

Генеративный искусственный интеллект может сделать еще один шаг вперед, автоматически создавая множество вариантов дизайна, ориентированных на экологическую безопасность. Задав такие параметры, как эффективность использования материалов, целостность конструкции и энергопотребление, генеративный искусственный интеллект может быть использован для создания различных вариантов дизайна, которые отвечают экологическим целям и при этом выглядят великолепно. Архитекторы могут выбрать тот проект, который наилучшим образом сочетает в себе креативность и экологичность. Spacemaker - пример инструмента, использующего генеративный ИИ, чтобы помочь архитекторам и градостроителям быстро создавать и тестировать различные варианты дизайна.

Рис. 1. Пример устойчивого дизайна, созданного с помощью Spacemaker.

Интеграция компьютерного зрения с информационным моделированием зданий (BIM)

Исследователи изучают, как компьютерное зрение может работать с информационным моделированием зданий, чтобы сделать архитектурные проекты более точными и эффективными. BIM - это цифровая модель, представляющая физические и функциональные характеристики здания. Она позволяет архитекторам, инженерам и подрядчикам совместно разрабатывать детальный план и служит центральным ресурсом, включающим в себя все - от конструкции здания до его систем.

Рис. 2. Архитекторы в дискуссии об информационном моделировании зданий.

Когда к BIM добавляется компьютерное зрение, камеры и датчики получают детальные изображения и 3D-сканы строительных площадок. Затем эти изображения в режиме реального времени сравниваются с BIM-моделью, чтобы выявить любые различия между запланированным проектом и фактическим строительством, например, несоответствие стен или неправильное расположение конструкций. Результаты такого анализа помогут быстро устранить неполадки и сохранить проект в рабочем состоянии.

В прошлом для поиска таких проблем использовались ручные проверки, которые были медленными и чреватыми ошибками. Благодаря компьютерному зрению архитекторы и руководители проектов могут получать мгновенные предупреждения о том, что что-то не соответствует BIM-модели. Небольшие проблемы можно остановить до того, как они станут более серьезными и дорогостоящими. Сочетание компьютерного зрения с BIM также облегчает совместную работу всех участников проекта. Если в BIM-модели отмечены проблемы, архитекторы, инженеры, подрядчики и заказчики могут быстро проанализировать их и найти решения. 

Уникальные приложения ИИ в архитектуре

ИИ находит уникальное применение и в области архитектуры. Давайте вкратце рассмотрим некоторые из них:

  • Энергоэффективность: ИИ может анализировать, как используется энергия в зданиях, и помогать оптимизировать проекты для снижения потребления и повышения экологичности. Рекомендуя энергоэффективные материалы и изменения в конструкции, ИИ способствует созданию зданий, более экологичных и экономически эффективных в долгосрочной перспективе.
  • Соблюдение требований безопасности: Автоматизированные системы могут проверять проекты на соответствие строительным нормам и правилам безопасности, обеспечивая соответствие без необходимости ручного анализа. Это не только экономит время, но и снижает вероятность ошибок, обеспечивая соответствие зданий всем необходимым стандартам безопасности.
  • Адаптивное повторное использование: ИИ может помочь архитекторам перепрофилировать существующие здания, анализируя их структурную целостность и предлагая модификации для удовлетворения новых потребностей. ИИ позволяет превратить старые постройки в современные, функциональные помещения, сохранив при этом их историческую или культурную ценность.

Современные архитектурные проекты, разработанные с использованием искусственного интеллекта

Хотя может показаться, что архитектурные проекты с использованием искусственного интеллекта - это что-то из будущего, на самом деле проекты, разработанные искусственным интеллектом, уже реализуются и даже завершены. Давайте посмотрим на некоторые из этих новаторских проектов.

Центр Гейдара Алиева

Центр Гейдара Алиева в Баку, Азербайджан, был спроектирован Захой Хадид и завершен в 2012 году. Он демонстрирует, как генеративный дизайн и инструменты искусственного интеллекта меняют архитектуру. Плавные, изгибающиеся формы здания не похожи на традиционные прямые линии. Дизайн отражает современный и дальновидный дух Азербайджана. Ранние инструменты генеративного проектирования от Autodesk и Rhino сыграли ключевую роль в создании этой сложной архитектуры.

Рис. 3. Центр Гейдара Алиева.

Японская компания Daiwa занимается производством домов

Перенаселенные города Японии породили спрос на инновационные и эффективные в плане пространства проекты домов. Генеративный дизайн, основанный на искусственном интеллекте, становится ключевым инструментом таких компаний, как Daiwa House Industry, для удовлетворения этой потребности. Задав определенные параметры, генеративный дизайн может быстро создать множество планов домов, каждый из которых оптимизирован для небольших городских пространств. В отличие от традиционных методов, которые могут быть медленными и менее адаптируемыми, генеративный дизайн является более быстрым и гибким. Генеративный искусственный интеллект меняет представление о том, как проектируются и строятся дома в густонаселенных районах Японии.

Рис. 4. Проект городского жилья от компании Daiwa House Industry.

Офис Autodesk в Торонто

Офис Autodesk в Торонто - отличный пример того, как искусственный интеллект может быть использован для создания инновационных архитектурных проектов. Используя собственный инструмент генеративного проектирования Project Discover, компания смогла создать бесчисленное множество вариантов планировки офиса, основываясь на предпочтениях своих сотрудников. Объединив человеческие идеи с искусственным интеллектом, Autodesk смогла спроектировать идеальное рабочее пространство без обычных ошибок проектирования. 

Рис. 5. Технологический центр Autodesk в Торонто.

Инновационный дизайн магазинов Stamhuis 

Компания Stamhuis из Нидерландов, специализирующаяся на строительстве и реконструкции розничных магазинов, обратилась к генеративному дизайну, чтобы ускорить и улучшить процесс проектирования. Раньше на разработку макета розничного магазина уходило несколько часов. Теперь же, используя инструменты генеративного искусственного интеллекта, они могут создать 40 оптимизированных вариантов дизайна всего за 15 минут. В то же время это освобождает дизайнеров от необходимости сосредоточиться на более важных задачах, таких как налаживание отношений с клиентами и планирование строительства.

Рис. 6. Дизайн магазина Stamhuis, созданный с помощью искусственного интеллекта.

Заменит ли искусственный интеллект архитекторов?

Инновации ИИ в архитектуре направлены на поддержку архитекторов, а не на их замену. Хотя ИИ приносит много пользы архитектуре, важно отметить, что творческий подход и суждения человека по-прежнему важны. Сочетание творческих способностей человека с возможностями анализа данных и автоматизации ИИ позволяет архитекторам создавать лучшие проекты зданий. Исследования показывают, что благодаря ИИ производительность труда увеличивается на 30 %. Большинство утомительных задач берет на себя ИИ, и архитекторы могут сосредоточиться на интересных и стратегических аспектах своей работы. 

Проблемы, связанные с применением ИИ в архитектуре

Следствием того, что инструменты ИИ становятся все более популярными в архитектуре, является необходимость повышения квалификации архитекторов и изучения того, как работают эти инновации ИИ. Понимание того, как работают ИИ и данные, поможет им успешно использовать инструменты ИИ. К сожалению, это является серьезной проблемой, поскольку многие архитекторы не имеют необходимой подготовки. По данным опросов, 60 % архитекторов не имеют формального образования в области ИИ. Преодоление этого пробела - ключевой момент для архитекторов, позволяющий им оставаться конкурентоспособными и создавать инновационные современные проекты. 

Рис. 7. Статистика обучения ИИ архитекторов.

Еще одна проблема - более высокие затраты, связанные с внедрением ИИ, включая расходы на программное обеспечение, аппаратные средства и обучение. Эти первоначальные инвестиции могут оказаться непосильными для небольших архитектурных бюро с ограниченным бюджетом. Кроме того, существуют постоянные расходы на обслуживание и модернизацию, что еще больше увеличивает финансовую нагрузку. Чтобы успешно интегрировать ИИ, компаниям необходимо тщательно управлять этими расходами. При грамотном планировании фирмы смогут убедиться, что преимущества ИИ стоят первоначальных затрат.

Построение лучшего будущего с помощью искусственного интеллекта и архитектуры

ИИ - мощный инструмент для архитекторов. Он может предоставлять информацию в режиме реального времени, помогая управлять проектами в срок и в рамках бюджета. Он также может помочь справиться с такими трудоемкими задачами, как разработка чертежей, проверка конструкций и составление смет, позволяя архитекторам сосредоточиться на творческих идеях. Архитекторы, которые примут ИИ и изучат его многочисленные возможности и инструменты, смогут опередить время и стать лидерами в будущем архитектуры.

Хотите узнать больше? Изучите наш репозиторий GitHub, чтобы увидеть наш вклад в развитие ИИ. Узнайте, как мы пересматриваем такие отрасли, как производство и здравоохранение, с помощью передовых технологий ИИ.

Давайте вместе построим будущее
искусственного интеллекта!

Начните свое путешествие в будущее машинного обучения

Начните бесплатно
Ссылка копируется в буфер обмена