人工智能正對各個領(lǐng)域帶來革命性的影響。相較于醫(yī)療、金融、家電產(chǎn)業(yè)而言，建筑工程導(dǎo)入AI技術(shù)的使用則起步較晚。由于，AI在大量資料的整理、分析、尋找規(guī)律上有很強的能力，與傳統(tǒng)作法用人力去處理比起來有很大的優(yōu)勢，因此AI現(xiàn)在也得到工程界的重視。
目前，AI主要應(yīng)用于施工和建筑，大致分四個種類：（1）規(guī)劃和設(shè)計、（2）安全、（3）自動化設(shè)備、（4）監(jiān)控和維護。本文將分享目前AI在建筑工程上的應(yīng)用，并分析未來的發(fā)展和挑戰(zhàn)。
一、BIM模型利用AI自動完成管線配置
建筑訊息模型（Building Information Modeling；BIM）是一個基于3D模型的過程，為構(gòu)造、工程和建造（AEC）專業(yè)人員提供有效規(guī)劃、設(shè)計、構(gòu)建和管理建筑和基礎(chǔ)設(shè)施。Autodesk Revit就是一款BIM軟件（或稱4D BIM），它允許用戶以3D形式設(shè)計建筑物和內(nèi)部組件，并將相關(guān)訊息與時間或排程相關(guān)聯(lián)，以便與3D模型中的各個組件相關(guān)聯(lián)，提供更完善的數(shù)據(jù)，并協(xié)助業(yè)主、建筑師和承包商有效溝通。
3D模型需要考慮建筑、結(jié)構(gòu)工程、機電工程和管道工程，不同專業(yè)的承包商使用不同的工具、軟件設(shè)計，最后在套圖、排程時常常產(chǎn)生很多沖突，造成工時的延宕和不必要的重建。
因此，Building System Planning公司于3D建模軟件Autodesk Revit上設(shè)計了一款插件GenMEP。只要在Autodesk Revit上建構(gòu)3D模型，使用GenMEP插件就可以自動設(shè)計建筑物模型內(nèi)電氣系統(tǒng)的配置，同時考慮到設(shè)計規(guī)范和不同建筑物的空間復(fù)雜性。
這里的自動設(shè)計是利用生成設(shè)計（GeneraTIve Design），GenMEP使用機器學(xué)習(xí)來探索解決方案的所有可能排列，快速建立機電管線的3D模型，同時確保機電管線系統(tǒng)的路徑不會與建筑物結(jié)構(gòu)發(fā)生沖突，經(jīng)過多次重復(fù)測試和歸納出有效的設(shè)計。
二、利用數(shù)據(jù)分析與機械學(xué)習(xí)對工程做風(fēng)險管理
由Autodesk推出了BIM 360 Project IQ，主打功能是利用數(shù)據(jù)處理和機械學(xué)習(xí)方法預(yù)測出潛在風(fēng)險并分辨輕重緩急。Project IQ software可以利用從現(xiàn)場搜集的音頻、影像和建筑管理數(shù)據(jù)形成的BIM 360 Field data進行分析，為工地主任和品管人員提供建議并減低風(fēng)險。
瑞典公司沃爾沃（Volvo）建筑設(shè)備公司在2015年推出了緊密型輔助軟件，用于土壤和瀝青壓實機的智能壓實系統(tǒng)，可以可視化呈現(xiàn)。開發(fā)出AI算法，用于名為Density Direct的軟件中的附加功能，該軟件可以適應(yīng)于新的瀝青混合料和升降機，并自動校準(zhǔn)至最終密度要求。
三、AI搭配聲音、圖像辨識系統(tǒng)自動標(biāo)記施工現(xiàn)場
Smartvid.io是一個施工現(xiàn)場照片和視頻管理平臺，其中包括一個‘SmartTag’引擎，可以利用機器學(xué)習(xí)、語音和圖像辨識將施工現(xiàn)場的照片和視頻進行自動標(biāo)記，以便整理數(shù)據(jù)及搜索。
Smartvid.io的這款機械學(xué)習(xí)技術(shù)叫VINNIE（Very Intelligent Neural Network for Insight & EvaluaTIon），并聲稱其采用深度學(xué)習(xí)模式分析影像和語音，以自動標(biāo)記施工數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)并主動向客戶提供安全措施建議。
根據(jù)Smartvid.io和Engineering News Record的案例研究，VINNIE曾進行人工智能用于提升施工安全的示范，能在10分鐘內(nèi)辨識1，080張施工照片，并正確辨識446張含有人像的照片、未著安全帽者、未著安全反光衣工人之照片。相較于人工需要4.5小時才能完成相同的任務(wù)。這種自動化工地監(jiān)測可以為工地現(xiàn)場增加一對“眼睛”，動態(tài)辨識潛在風(fēng)險因素，是有助于提升施工安全的。
四、建筑物智能化管理讓用戶感到舒適
日本Komatsu宣布與NVIDIA達成合作，在Nvidia建構(gòu)Jetson AI平臺專為工作現(xiàn)場開發(fā)AI增強型安全系統(tǒng)，以3D可視化與追蹤整體施工現(xiàn)場人員、機械和物體在現(xiàn)場的實時互動。
新創(chuàng)公司Building RoboTIcs提供的“Comfy”，是一款建筑物自動化管理應(yīng)用程序，可讓商業(yè)空間和辦公大樓的用戶反應(yīng)中央空調(diào)的溫度。該公司聲稱，他們的平臺可以根據(jù)使用者需求調(diào)整中央空調(diào)，實時反應(yīng)當(dāng)下使用者偏好。Building RoboTIcs與Intel合作，由Intel提供物聯(lián)網(wǎng)途徑，讓建筑物自動化管理系統(tǒng)（Building Management System：BMS）連接到云端，利用Comfy應(yīng)用程序可從商業(yè)空間中的BMS收集數(shù)據(jù)，并搭配用戶的響應(yīng)隨時調(diào)節(jié)和優(yōu)化建筑物不同區(qū)域的溫度，以節(jié)省商業(yè)空間的成本和提高能源效率。
五、AI搭配機器人和無人機以提升施工效率
硅谷的新創(chuàng)公司Doxel AI，專注于AI軟件提高施工效率。Doxel使用探勘機器人和無人機，配備攝影鏡頭和LiD A R來監(jiān)控和掃描工地現(xiàn)場。利用視覺數(shù)據(jù)采用深度學(xué)習(xí)算法處理，透過與客戶要求的計劃和設(shè)計進行匹配來衡量施工進度，將工地每天的畫面掃描與設(shè)計模型做比較以偵測錯誤。
結(jié)語：
從建筑物的生命周期來看，可分成三個部分：設(shè)計、建造、管理。在設(shè)計的部分，借助AI自動產(chǎn)生管線配置不但可以避免與結(jié)構(gòu)設(shè)計發(fā)成沖突，更能確定管線配置的設(shè)計圖與BIM模型的兼容性以利于施作、檢核。在建造的部分，安全永遠(yuǎn)是最重要的考慮，借助影像辨識系統(tǒng)可以隨時注意潛在的危險；同時利用無人機和探勘機器人代替工人進入工地危險區(qū)域并掃描、可視化施工現(xiàn)場也是既安全又能提升施工效率的方法。管理方面，一棟建物在完工之后被使用的幾十年中，關(guān)于使用狀況、維修與改建的時間安排、能源消耗等等，都可以在AI的幫助下更有效的預(yù)測及最佳的使用。
一個建筑工程是非常龐大而復(fù)雜的，導(dǎo)入AI技術(shù)可在很多環(huán)節(jié)改善施工的狀況。工程建設(shè)對于AI的使用雖起步較晚，但將會帶來全方位的影響，不容小覷。
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