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探索|AI重新定义未来建筑:创新、协同与颠覆
来源:互联网   发布日期:2021-01-06   浏览:2829次  

导读:交汇点讯 人工智能+建筑,会产生怎样的化学反应?建筑物如何因AI而栩栩如生?智慧建筑的明确定义又是什么?在近期召开的第三届江苏人工智能大会上,来自全国各地的专家学者就智慧城市融合应用各抒己见,新型智慧城市高速发展背景下的新一代智慧建筑呼之欲出...

交汇点讯 人工智能+建筑,会产生怎样的化学反应?建筑物如何因AI而栩栩如生?“智慧建筑”的明确定义又是什么?在近期召开的第三届江苏人工智能大会上,来自全国各地的专家学者就“智慧城市融合应用”各抒己见,新型智慧城市高速发展背景下的新一代智慧建筑呼之欲出。此前,在全国各大人工智能大会论坛上,也有专家提出,AI在建筑领域中的运用虽仍处于起步阶段,却大有前景,在未来甚至会重塑建筑学科。

大开脑洞:人工智能学家眼中的未来建筑

感觉到人累了,建筑会告诉椅子开始摇摆按摩;房顶漏水了,手机立马收到提示要做防水处理;洗手台的造型看腻了,可以设置3D打印重新打造一款洗手台;用上生物特征识别技术的大门,以后出门再也不用带钥匙和门禁卡……智慧城市融合应用论坛上,与会人工智能学家大开脑洞,这样描述智能建筑的未来。

其实这些已然不再是空中楼阁,智慧建筑场景中已经有成熟度较高的应用。清华大学互联网产业研究院研究员杜明芳列出的成熟度较高的典型应用包括建筑信息模型(BIM)、智能安防中的智能视频挖掘分析及建筑环境舒适节能控制和建筑空间中的生物特征识别等。

其中,建筑信息模型(BIM)是建筑行业颠覆性的变革。在以往建筑设计过程中,只是设计师画草图或者机器做出二维码图形。而如今,一个建筑信息模型可以包含物理、集合、功能、性能信息,在这个模型里可以进行水暖设计、施工协同、效果图表述,而这一切,都是依托的人工智能技术。

专家举例,2012年伦敦奥运会主体育场“大碗”的设计,由于奥运会举办的特殊性,一个城市往往要几十年才有一次举办机会,因此“大碗”的循环使用次数为零。如何拒绝资源浪费?人工智能技术加持的建筑信息模型将大碗设计成可装卸式,奥运会结束后,“大碗”可以缩小体量变成一个社区活动场所。

与会专家透露,现在中国几乎超高层建筑全部使用BIM,在建筑使用过程中,对科技的使用越来越依赖。原来更多的是现场施工,现在发现叠加科技才能实现更好的建筑管理效果。所以建筑也逐渐开始变成个性化的模式,每个建筑可能的模型、建模的深度,从原来看一看图纸到看里面每一个管线的管理、节点和功能性。

建筑遇上人工智能还会迸发出什么样的火花?再看一组案例,2015年,澳大利亚工程师马克皮瓦兹研发出全自动砌砖机器人“哈德良X”,它每小时能砌1000块砖,24小时不间断工作,两天内可砌完一栋房子。2019年,国内地产建筑行业企业碧桂园提出将加快人工智能与建筑机器人深度融合,用机器人代替建筑工人。到了2020年底,碧桂园下属公司博智林机器人已经组建了3400多人的研发团队,在研建筑机器人54款,有37款机器人投放工地测试应用,填补了行业空白。

智能安防也是智慧建筑的常用应用场景,在一幅智能建筑物或多个智能建筑组成的建筑群中,出入口的管理中,对于人员的进出管理、安防都将大将采用人工智能技术,主要是生物识别技术,这些识别技术包括人脸识别、声纹识别、动作识别、虹膜识别、掌识别等。“生物特征识别依托的前沿人工智能技术有机器视觉、图像处理、模式识别深度学习等。”江南大学人工智能与计算机学院教授吴小俊介绍,这些前沿技术能实现目标检测、跟踪、特征提取和检索,电影中的场景已成为现实。

明确趋势:AI化是未来建筑的重要特征

智慧建筑场景已有诸多应用,但专家坦言,人工智能在建筑领域中的运用仍处于起步阶段,建筑领域新技术的研发和落地都处于早期发展阶段,要想实现革命性突破可能依然任重道远。不过,智慧建筑已然成为智慧城市的重要一环,在城市迈向智能化的大背景下,建筑也将迎来广阔发展空间。

“在新经济和数字经济快速发展的今天,建筑业呈现出工业化、数字化(BIM)、绿色化、互联网化、AI化的‘新五化’趋势,其中AI化是未来建筑的重要特征。”杜明芳曾这样阐述未来建筑发展趋势。

很多人其实并不明白智慧城市到底是啥,也分不太清智慧建筑的含义。与会专家告诉《科技周刊》记者,智慧城市相关理念早在很多年前就已经提出,主要是由政府相关机构自上而下进行推动,在一些城建项目中,从初期规划开始,就融入相关智能化设计,并辅以大量的智能化设备,通过大数据库,对整个区域进行智能化、数字化管理。

智慧建筑则是智慧城市的重要一环,其包括智慧工地、BIM管理、劳务实名制管理等功能。即通过一些建筑软件系统配合硬件,对建筑工地的安全、设备管理、人员管理、材料管理、环境管理,进行数字化、智能化的整体管控,为建筑企业降本增效,为建筑工人提供保障,为政府提供针对建筑工地人员管理、应急处置等服务。

此外,智慧建筑还通过智能设备,对整个建筑空间及其内部设施进行智能管理,根据建筑空间特性,匹配对应的智能系统,以达到节能减排、舒适居注便捷管理、安全环保等效果,主要服务群体为居注使用、管理人员。

总之,智慧城市是整个城市的数字智能化建设发展方向,智慧建筑是在建筑建造过程中,为施工人员、单位及管理人员提供数字化管理、智能化运作的服务系统,主要服务群体是建筑工人、施工管理者以及承建企业;并在建筑建成后,为居住者、使用者、管理者提供智能化服务。

目前,人工智能与建筑日益呈现出紧耦合的特点,机器人进入建筑空间作业,辅助或替代人类完成部分工作已经成为常态。与会专家表示,以建筑工业互联网为架构和衔接、以建筑云脑及类脑计算和情感计算为核心的智慧建筑技术体系将成为未来主流方向。由单体智慧建筑综合多智能体理论形成的智慧建筑群将成为支撑未来智慧城市发展的基矗

“我们还要明确一个概念,现在最重要最值钱的不是建筑体,而是建筑所留存下来的数据。”华人建筑环境专家联盟主席周蕾说,现在已经有房地产公司从多维度把材料、价格、人员、厂商、清单等做成动态的数据库。从数据库里查资料,就知道这座建筑你使用了多少年,什么时候该换哪些设备;在他看来,建筑体不是死的物体,建筑应该有生命,要跟人产生互动,服务于人,而这其中的纽带就是人工智能技术。

如何从智慧建筑走向智慧城市?杜明芳给出了建议,即基于AI+智慧建筑产业链,打造泛智慧建筑生态,由此支撑和构筑智慧城市。其中,以AI+智慧建筑产业链模型为基础的产业规划尤为重要,也是实现产城融合的核心。打通生产建造域、供应链网络域、用户需求域,构建畅通无阻、高效协同的智慧建筑产业互联网是当务之急。

迭代之问:传统建筑如何智能化改造

“十三五”时期,我国建筑业加快发展,建筑业支柱产业作用不断增强,建筑业增加值占国内生产总值比重保持在6.6%以上。

据有关统计,我国建筑劳动生产率仅是发达国家的三分之二左右,建筑业的机械化信息化智能化程度还不高。如今建筑业已出现了建筑工人缺乏的现象,年轻一代不愿意去建筑工地做“重”“粗”“脏”的工作,这就倒逼建筑业必须加快与信息技术和人工智能的结合,加快整个行业的转型升级。

数据显示,在过去的几十年里,全球建筑业每年仅增长1%。“其中一个原因是建筑业是世界上数字化程度最低的行业之一,采用新技术的速度很慢。”南京苏诺建筑科技有限公司董事长蒋欣丽在论坛上认为,在现在的建筑施工中,虽然已有大量机械设备参与,但更多的工序还是有赖于手工作业,导致建造周期绵长,少则数月,多至数年。

她说,建筑施工人员的工作条件极差,繁重的操作,充斥着泥浆、粉尘、噪声、震动等工作环境,极大地危害着从业人员的身心健康,导致职业病高发。建筑机器人及智慧化、产业化是保障施工人员安全、提升工作品质的必然选择。蒋欣丽坦言,建筑业智慧化之路缓慢而艰难。

随着人工智能技术的发展,一部分基础问题已经被解决。在其公司探索的智慧工地管理平台上,车辆冲洗、安全帽佩戴、火灾烟雾已可通过图像识别解决,人员定位通过GPS,基坑监测和塔吊升降机用上传感器。但在蒋欣丽看来,传统建筑业智能化应用依旧面临诸多困境。

“比如应用人文化层次较低,项目工地现场所有系统数据的收集、智能化设备的使用都是由最基层的班组或者基层管理人员完成,他们文化层次低,多数对网络、智能化设备的应用不熟练且心理排斥;建筑业是需要提供系统化、集成化解决方案的行业,目前,极少有企业能够提供系统化和性价比适宜的方案;跨行业、专业沟通障碍巨大,科技领域的人员很难与建筑业人员进行良好的沟通,科技讲情怀,建筑业人员讲实惠。建筑业管理规范多,且复杂。”

蒋欣丽期待,人工智能在建筑领域的发展方向在于设备智能化升级改造,如混凝土检测用上回弹仪,电子测距用上全站仪。她建议,建筑行业使用建筑业全生命周期管理平台,实现施工安全预警分析、智能化成本预算管理、智能化物料验收等。未来的工地上,到处都是自动喷涂、降尘、扎钢筋、管道检修机器人;建筑材料工业化转配化,从图工业纸到工厂构建生产再到现场安装,形成现代化工业化建设产业链。

交汇点记者 张宣

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