L’IA en architecture : repenser la façon dont les villes sont construites

Des lieux emblématiques et des bâtiments historiques comme la tour Eiffel à Paris et le Pentagone aux États-Unis n’existeraient pas sans le domaine de l’architecture et le talent des architectes qui le font vivre. Au-delà de la création d’infrastructures essentielles à notre monde, le marché mondial des services d’architecture joue un rôle clé dans l’économie et devrait atteindre environ 622 milliards de dollars d’ici 2035.

Les architectes s’efforcent constamment de relever des défis comme la réduction des déchets, la diminution de l’empreinte carbone et la conception de plans efficaces. Les outils d’intelligence artificielle (AI) peuvent les aider à résoudre nombre de ces défis en architecture. L’IA peut contribuer à l’optimisation de la conception et à l’analyse structurelle, ainsi qu’à l’amélioration de la gestion et de la visualisation des projets. Dans cet article, nous allons voir comment utiliser l’IA en architecture.

Comment l’IA est-elle utilisée en architecture ?#

L’IA en architecture rend la conception plus intelligente, améliore l’efficacité énergétique et contribue à créer des bâtiments plus écologiques. Ces avancées sont déjà mises en œuvre dans des projets concrets.

Réduire les déchets et l’empreinte carbone#

En 2018, les activités de construction et de démolition aux États-Unis ont produit 600 millions de tonnes de débris. La réduction des déchets de construction et des émissions de carbone est l’un des problèmes les plus répandus dans le domaine de l’architecture. L’IA peut jouer un rôle déterminant pour relever ce défi, en utilisant des algorithmes avancés et l’analyse des données afin d’optimiser chaque phase du processus de construction.

Par exemple, les techniques d’IA comme l’apprentissage automatique peuvent analyser de grands jeux de données sur les performances des matériaux, la logistique de la chaîne d’approvisionnement et l’impact environnemental afin de recommander les matériaux et les méthodes de construction les plus durables. Les modèles d’apprentissage automatique peuvent prévoir les déchets potentiels en fonction des choix de conception et permettre aux architectes d’apporter des ajustements plus tôt pour les réduire au minimum.

L’IA générative peut aller plus loin en créant automatiquement plusieurs options de conception axées sur la durabilité. En définissant des paramètres comme l’efficacité des matériaux, l’intégrité structurelle et la consommation d’énergie, l’IA générative peut produire une variété de conceptions répondant à des objectifs environnementaux et esthétiques. Les architectes peuvent ensuite choisir celle qui allie le mieux créativité et durabilité. Spacemaker est un exemple d’outil qui utilise l’IA générative pour aider les architectes et les urbanistes à créer et à tester rapidement différentes options de conception.

Fig. 1 Exemple de conception durable générée avec Spacemaker.

Intégrer la vision par ordinateur à la modélisation des informations du bâtiment (BIM)#

Les chercheurs étudient comment la vision par ordinateur peut fonctionner avec la modélisation des informations du bâtiment pour rendre les projets architecturaux plus précis et plus efficaces. Le BIM est un modèle numérique qui représente les caractéristiques physiques et fonctionnelles d’un bâtiment. Il permet aux architectes, aux ingénieurs et aux entrepreneurs de collaborer autour d’un plan détaillé et sert de ressource centrale regroupant tout, de la structure du bâtiment à ses systèmes.

Fig. 2 Des architectes discutent de la modélisation des informations du bâtiment.

Lorsque la vision par ordinateur est intégrée au BIM, des caméras et des capteurs capturent des images détaillées et des scans 3D des chantiers. Ces éléments visuels sont ensuite comparés en temps réel au modèle BIM afin de repérer les écarts entre la conception prévue et la construction réelle, comme des murs mal alignés ou des structures mal placées. Les informations tirées de cette analyse peuvent aider à apporter rapidement des corrections et à maintenir le projet sur la bonne voie.

Auparavant, il fallait effectuer des inspections manuelles, lentes et sujettes aux erreurs, pour repérer ces problèmes. Grâce à la vision par ordinateur, les architectes et les chefs de projet peuvent recevoir des alertes instantanées lorsqu’un élément ne correspond pas au modèle BIM. Les petits problèmes peuvent être résolus avant qu’ils ne deviennent plus importants et plus coûteux. Associer la vision par ordinateur au BIM facilite aussi la collaboration entre toutes les personnes concernées. Lorsque des problèmes sont signalés dans le modèle BIM, les architectes, les ingénieurs, les entrepreneurs et les clients peuvent les examiner rapidement et trouver des solutions.

Applications particulières de l’IA en architecture#

L’IA apporte également des applications particulières au domaine de l’architecture. Découvrons-en quelques-unes rapidement :

• Efficacité énergétique : l’IA peut analyser la consommation énergétique des bâtiments et aider à optimiser les conceptions pour réduire cette consommation et améliorer la durabilité. En recommandant des matériaux économes en énergie et des modifications de conception, l’IA contribue à créer des bâtiments plus respectueux de l’environnement et plus rentables à long terme.
• Conformité aux normes de sécurité : les systèmes automatisés peuvent vérifier les conceptions par rapport aux codes du bâtiment et aux réglementations de sécurité, afin d’assurer leur conformité sans examen manuel. Cela permet non seulement de gagner du temps, mais aussi de réduire le risque d’erreurs et de s’assurer que les bâtiments respectent toutes les normes de sécurité nécessaires.
• Réaffectation des bâtiments : l’IA peut aider les architectes à réaffecter des bâtiments existants en analysant leur intégrité structurelle et en suggérant des modifications pour répondre à de nouveaux besoins. Elle permet de transformer d’anciennes structures en espaces modernes et fonctionnels tout en préservant leur valeur historique ou culturelle.

Projets d’architecture moderne conçus avec l’IA#

Même si les projets d’architecture utilisant l’IA peuvent sembler relever du futur, des projets conçus par l’IA sont déjà en cours et certains sont même terminés. Découvrons quelques exemples remarquables.

Le Centre Heydar Aliyev#

Le Centre Heydar Aliyev, à Bakou, en Azerbaïdjan, a été conçu par Zaha Hadid et achevé en 2012. Il montre comment la conception générative et les outils d’IA transforment l’architecture. La forme fluide et incurvée du bâtiment rompt avec les lignes droites traditionnelles. Sa conception reflète l’esprit moderne et tourné vers l’avenir de l’Azerbaïdjan. Les premiers outils de conception générative d’Autodesk et de Rhino ont joué un rôle clé dans la création de cette architecture complexe.

Fig. 3. Le Centre Heydar Aliyev.

Daiwa House Industry, au Japon#

Les villes densément peuplées du Japon ont créé une demande pour des maisons innovantes et peu encombrantes. La conception générative, optimisée par l’IA, devient un outil essentiel pour des entreprises comme Daiwa House Industry, qui cherchent à répondre à ce besoin. En définissant des paramètres de conception précis, la conception générative peut produire rapidement une variété de plans de maisons, chacun optimisé pour les petits espaces urbains. Contrairement aux méthodes traditionnelles, qui peuvent être lentes et moins adaptables, la conception générative est plus rapide et plus flexible. L’IA générative redéfinit la manière de concevoir et de construire des maisons dans les zones densément peuplées du Japon.

Fig. 4. Un projet de logement urbain de Daiwa House Industry (source : autodesk.com).

Le bureau d’Autodesk à Toronto#

Le bureau d’Autodesk à Toronto illustre parfaitement la façon dont l’IA peut servir à concevoir des projets architecturaux innovants. Grâce à son outil de conception générative, Project Discover, l’entreprise a pu générer des milliers de plans de bureaux en fonction des préférences de ses employés. En associant les idées humaines à l’IA, Autodesk a conçu un espace de travail mieux adapté aux méthodes de travail de ses équipes.

Fig. 5. Le centre technologique d’Autodesk à Toronto.

Les conceptions novatrices de magasins de Stamhuis#

Stamhuis, une entreprise néerlandaise spécialisée dans la construction et la rénovation de commerces, utilise la conception générative pour accélérer et améliorer son processus de conception. Auparavant, il lui fallait plusieurs heures pour concevoir l’agencement d’un magasin de détail. Désormais, grâce aux outils d’IA générative, l’entreprise peut générer 40 propositions optimisées en seulement 15 minutes. Les concepteurs peuvent ainsi se concentrer sur des tâches plus importantes, comme établir des relations avec les clients et planifier les travaux.

Fig. 6. Conception d’un magasin Stamhuis créée à l’aide de l’IA (Source : autodesk.com)

L’IA va-t-elle remplacer les architectes ?#

Les innovations de l’IA en architecture visent à soutenir les architectes, pas à les remplacer. Si l’IA présente de nombreux avantages pour l’architecture, il faut noter que la créativité et le jugement humains restent essentiels. En associant la créativité humaine aux capacités d’analyse des données et d’automatisation de l’IA, les architectes peuvent concevoir de meilleurs bâtiments. Des études montrent que l’IA permet d’augmenter la productivité de 30 %. L’IA peut prendre en charge la plupart des tâches fastidieuses, ce qui permet aux architectes de se concentrer sur les aspects passionnants et stratégiques de leur travail.

Les défis liés à l’IA en architecture#

À mesure que les outils d’IA gagnent en popularité dans le domaine de l’architecture, les architectes doivent acquérir de nouvelles compétences et apprendre comment fonctionnent ces innovations. Comprendre le fonctionnement de l’IA et des données les aide à utiliser efficacement les outils d’IA. Malheureusement, cela représente un défi majeur, car de nombreux architectes ne disposent pas de la formation nécessaire. Selon des enquêtes, 60 % des architectes n’ont reçu aucune formation officielle en IA. Combler cette lacune est essentiel pour qu’ils restent compétitifs et créent des projets modernes et innovants.

Fig. 7. Statistiques sur la formation des architectes à l’IA.

Un autre défi réside dans les coûts plus élevés liés à la mise en œuvre de l’IA, notamment les dépenses de logiciels, de matériel et de formation. Ces investissements initiaux peuvent être difficiles à assumer pour les petits cabinets d’architecture dont le budget est limité. Il faut également prévoir des frais récurrents de maintenance et de mise à niveau, qui alourdissent la charge financière. Pour intégrer l’IA avec succès, les cabinets doivent gérer ces coûts avec soin. Une bonne planification leur permet de s’assurer que les avantages de l’IA justifient les dépenses initiales.

Construire un avenir meilleur grâce à l’IA et à l’architecture#

L’IA est un outil puissant pour les architectes. Elle peut fournir des informations en temps réel pour les aider à gérer les projets dans les délais et le respect du budget. Elle peut aussi prendre en charge des tâches chronophages comme les plans de conception, les vérifications structurelles et les estimations de coûts, permettant aux architectes de se concentrer sur les idées créatives. En adoptant l’IA et en explorant ses nombreuses fonctionnalités et ses outils, les architectes peuvent garder une longueur d’avance et façonner l’avenir de l’architecture.

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