L’IA en architecture : redéfinir la construction des villes

Des monuments et bâtiments historiques comme la tour Eiffel à Paris et le Pentagone aux États-Unis n’existeraient pas sans le domaine de l’architecture et les brillants architectes qui le font vivre. En plus d’ajouter des infrastructures utiles à notre monde, le marché mondial des services d’architecture est une composante essentielle de l’économie et devrait atteindre environ 550 millions de dollars d’ici 2032.

Les architectes travaillent constamment à relever des défis comme la réduction des déchets, la diminution de l’empreinte carbone et la conception de projets efficaces. Les outils d’intelligence artificielle (AI) peuvent intervenir et contribuer à résoudre bon nombre de ces défis en architecture. L’IA peut aider à optimiser la conception, à analyser les structures et à améliorer la gestion et la visualisation des projets. Dans cet article, tu découvriras tout ce qu’il faut savoir sur l’utilisation de l’IA en architecture.

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

L’IA dans l’architecture change la donne en rendant la conception plus intelligente, en améliorant l’efficacité énergétique et en contribuant à créer des bâtiments plus écologiques. Il est étonnant de voir comment ces avancées sont mises en œuvre dans des projets concrets. Plongeons-nous dans le sujet pour voir comment tout cela fonctionne.

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. L’un des problèmes majeurs dans le domaine de l’architecture est de réduire les déchets de construction et les émissions de carbone. L’IA peut jouer un rôle déterminant pour relever ce défi en utilisant des algorithmes avancés et l’analyse de données afin d’optimiser chaque étape du processus de construction.

Par exemple, des techniques d’IA comme l’apprentissage automatique peuvent analyser de vastes 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 méthodes de construction les plus durables. Les modèles d’apprentissage automatique peuvent prédire les déchets potentiels en fonction des choix de conception et permettre aux architectes d’effectuer plus tôt des ajustements pour les réduire au minimum.

L’IA générative peut aller encore 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 diverses conceptions qui répondent aux objectifs environnementaux tout en restant esthétiques. Les architectes peuvent ensuite choisir la conception qui combine 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 tester rapidement différentes options de conception.

Fig. 1 Un exemple de conception durable générée avec Spacemaker.

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

Les chercheurs étudient comment la vision par ordinateur peut fonctionner avec la modélisation des données du bâtiment afin de 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 sur un plan détaillé et sert de ressource centrale contenant tous les éléments, de la structure du bâtiment à ses systèmes.

Fig. 2 Des architectes discutant de la modélisation des données du bâtiment.

Lorsque la vision par ordinateur est ajoutée 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 différences entre la conception prévue et la construction réelle, comme des murs mal alignés ou des structures mal positionnées. Les informations issues de cette analyse peuvent aider à effectuer rapidement des corrections et à maintenir le projet sur la bonne voie.

Auparavant, la détection de ces problèmes reposait sur des inspections manuelles, lentes et sujettes aux erreurs. Grâce à la vision par ordinateur, les architectes et les chefs de projet peuvent recevoir instantanément des alertes lorsqu’un élément ne correspond pas au modèle BIM. Les petits problèmes peuvent être corrigés avant de devenir plus importants et plus coûteux. La combinaison de la vision par ordinateur et du BIM facilite également la collaboration entre toutes les personnes impliquées. Lorsque des problèmes sont signalés dans le modèle BIM, les architectes, les ingénieurs, les entrepreneurs et les clients peuvent rapidement les examiner et trouver des solutions.

Applications uniques de l’IA en architecture#

L’IA apporte également des applications uniques au domaine de l’architecture. Examinons rapidement quelques-unes d’entre elles :

• Efficacité énergétique : l’IA peut analyser la manière dont l’énergie est utilisée dans les bâtiments et aider à optimiser les conceptions afin de réduire la consommation et d’améliorer la durabilité. En recommandant des matériaux et des modifications de conception écoénergétiques, l’IA contribue à créer des bâtiments plus respectueux de l’environnement et plus rentables à long terme.
• Conformité en matière de sécurité : les systèmes automatisés peuvent vérifier les conceptions par rapport aux codes du bâtiment et aux réglementations de sécurité, garantissant ainsi leur conformité sans nécessiter d’examens manuels. Cela permet non seulement de gagner du temps, mais aussi de réduire le risque d’erreurs et de garantir que les bâtiments respectent toutes les normes de sécurité nécessaires.
• Réutilisation adaptative : 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. L’IA 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 architecturaux utilisant l’IA peuvent sembler appartenir au futur, la réalité est que des projets conçus avec l’IA sont déjà en cours et même achevés. Examinons quelques-uns de ces projets révolutionnaires.

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 lisse et incurvée du bâtiment contraste avec les lignes droites traditionnelles. La 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 très densément peuplées du Japon ont créé une demande pour des conceptions de maisons innovantes et économes en espace. La conception générative, alimentée par l’IA, devient un outil essentiel pour des entreprises comme Daiwa House Industry afin de répondre à ce besoin. En définissant des paramètres de conception précis, la conception générative peut rapidement produire 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 dont les maisons sont conçues et construites dans les zones densément peuplées du Japon.

Fig. 4. Une conception de logements urbains par Daiwa House Industry (source : autodesk.com).

Les bureaux d’Autodesk à Toronto#

Les bureaux d’Autodesk à Toronto sont un excellent exemple de l’utilisation de l’IA pour créer des conceptions architecturales innovantes. Grâce à leur propre outil de conception générative, Project Discover, l’entreprise a pu créer d’innombrables options d’aménagement de bureaux en fonction des préférences de ses propres employés. En combinant les idées humaines et l’IA, Autodesk a pu concevoir un espace de travail idéal sans les erreurs de conception habituelles.

Fig. 5. Le Technology Center d’Autodesk à Toronto.

Les conceptions innovantes de magasins de Stamhuis#

Stamhuis, une entreprise néerlandaise spécialisée dans la construction et la rénovation de magasins de détail, s’est tournée vers 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, elle peut générer 40 options de conception optimisées en seulement 15 minutes. Cela permet également à ses designers de se concentrer sur des tâches plus importantes, comme développer les relations avec les clients et planifier la construction.

Fig. 6. Une conception de magasin Stamhuis créée avec l’IA (source : autodesk.com)

L’IA remplacera-t-elle les architectes ?#

Les innovations liées à l’IA dans l’architecture visent à aider les architectes, et non à les remplacer. Même si l’IA apporte de nombreux avantages à l’architecture, il est important de noter que la créativité et le jugement humains restent essentiels. En combinant la créativité humaine avec les capacités d’analyse des données et d’automatisation de l’IA, les architectes peuvent créer de meilleures conceptions de bâtiments. Des études montrent une augmentation de 30 % de la productivité grâce à l’IA. L’IA peut prendre en charge la plupart des tâches fastidieuses, permettant aux architectes de se concentrer sur les aspects passionnants et stratégiques de leur travail.

Les défis liés à l’IA en architecture#

La popularisation des outils d’IA en architecture a notamment pour conséquence que les architectes doivent développer leurs 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, il s’agit d’un défi majeur, car de nombreux architectes ne disposent pas de la formation nécessaire. Selon des enquêtes, 60 % des architectes n’ont suivi aucune formation officielle en IA. Combler cette lacune est essentiel pour permettre aux architectes de rester compétitifs et de créer des conceptions modernes et innovantes.

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 consacrées aux logiciels, au matériel et à la formation. Ces investissements initiaux peuvent être difficiles à supporter pour les petits cabinets d’architecture disposant de budgets limités. Des coûts récurrents de maintenance et de mise à niveau s’ajoutent également à la pression financière. Pour intégrer l’IA avec succès, les cabinets doivent gérer ces coûts avec soin. Grâce à une bonne planification, ils peuvent 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 afin de les aider à gérer les projets dans les délais et le respect du budget. Elle peut également prendre en charge des tâches chronophages comme les dessins de conception, les vérifications structurelles et les estimations de coûts, permettant aux architectes de se concentrer sur les idées créatives. Les architectes qui adoptent l’IA et explorent ses nombreuses fonctionnalités et outils peuvent garder une longueur d’avance et ouvrir la voie à l’avenir de l’architecture.

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