IA in architettura: ridefinire il modo in cui vengono costruite le città

Monumenti ed edifici storici come la Torre Eiffel a Parigi e il Pentagono negli Stati Uniti non esisterebbero senza il settore dell'architettura e gli straordinari architetti che ne fanno parte. Oltre a fornire infrastrutture importanti per il nostro mondo, il mercato globale dei servizi architettonici è una componente essenziale dell'economia e dovrebbe raggiungere circa 622 miliardi di dollari entro il 2035.

Gli architetti lavorano costantemente per affrontare sfide come ridurre gli sprechi, diminuire l'impronta di carbonio e pianificare progetti efficienti. Gli strumenti di intelligenza artificiale (AI) possono contribuire a risolvere molte di queste sfide in architettura. L'IA può aiutare a ottimizzare i progetti, analizzare le strutture e migliorare la gestione e la visualizzazione dei progetti. In questo articolo vedremo come usare l'IA in architettura.

Come si usa l’IA in architettura?#

L'IA in architettura rende la progettazione più intelligente, aumenta l'efficienza energetica e contribuisce a realizzare edifici più ecologici. Questi progressi sono già applicati a progetti concreti.

Ridurre gli sprechi e l’impronta di carbonio#

Nel 2018, le attività di costruzione e demolizione negli Stati Uniti hanno prodotto 600 milioni di tonnellate di detriti. Una delle sfide più diffuse nel campo dell’architettura è ridurre i rifiuti edili e le emissioni di carbonio. L’IA può svolgere un ruolo fondamentale nell’affrontare questa sfida, usando algoritmi avanzati e analisi dei dati per ottimizzare ogni fase del processo di costruzione.

Ad esempio, le tecniche di IA come l'apprendimento automatico possono analizzare grandi set di dati sulle prestazioni dei materiali, la logistica della catena di approvvigionamento e l'impatto ambientale per consigliare i materiali e i metodi di costruzione più sostenibili. I modelli di apprendimento automatico possono prevedere i potenziali sprechi in base alle scelte progettuali, consentendo agli architetti di apportare modifiche in anticipo per ridurli al minimo.

L'IA generativa può spingersi oltre creando automaticamente diverse opzioni progettuali orientate alla sostenibilità. Definendo parametri come l'efficienza dei materiali, l'integrità strutturale e il consumo energetico, è possibile usare l'IA generativa per creare una varietà di progetti che soddisfino sia gli obiettivi ambientali sia quelli estetici. Gli architetti possono poi scegliere il progetto che unisce meglio creatività e sostenibilità. Spacemaker è un esempio di strumento che usa l'IA generativa per aiutare architetti e urbanisti a creare e testare rapidamente diverse opzioni progettuali.

Fig. 1 Un esempio di progetto sostenibile generato con Spacemaker.

Integrazione della visione artificiale con la modellazione delle informazioni di costruzione (BIM)#

I ricercatori stanno esplorando come la visione artificiale possa interagire con la modellazione delle informazioni di costruzione (BIM) per rendere i progetti architettonici più precisi ed efficienti. Il BIM è un modello digitale che rappresenta le caratteristiche fisiche e funzionali di un edificio. Consente ad architetti, ingegneri e appaltatori di collaborare a un piano dettagliato e funge da risorsa centrale che include tutto, dalla struttura dell’edificio ai suoi impianti.

Fig. 2 Architetti discutono della modellazione delle informazioni di costruzione.

Quando la visione artificiale viene integrata nel BIM, telecamere e sensori acquisiscono immagini dettagliate e scansioni 3D dei cantieri. Questi elementi visivi vengono quindi confrontati in tempo reale con il modello BIM per individuare eventuali differenze tra il progetto previsto e la costruzione effettiva, come pareti disallineate o strutture collocate nel punto sbagliato. Le informazioni ricavate da questa analisi possono aiutare a intervenire rapidamente e a mantenere il progetto in linea con i piani.

In passato, individuare questi problemi richiedeva ispezioni manuali, lente e soggette a errori. Con la visione artificiale, architetti e project manager possono ricevere avvisi immediati quando qualcosa non corrisponde al modello BIM. È possibile fermare i piccoli problemi prima che diventino più gravi e costosi. Integrare la visione artificiale con il BIM facilita anche la collaborazione tra tutte le persone coinvolte. Quando i problemi vengono segnalati nel modello BIM, architetti, ingegneri, appaltatori e clienti possono esaminarli rapidamente e trovare soluzioni.

Applicazioni uniche dell’IA in architettura#

L’IA offre anche alcune applicazioni uniche nel campo dell’architettura. Diamo una rapida occhiata ad alcune di esse:

• Efficienza energetica: l’IA può analizzare come viene usata l’energia negli edifici e contribuire a ottimizzare i progetti per ridurre i consumi e migliorare la sostenibilità. Consigliando materiali a basso consumo energetico e modifiche progettuali, l’IA contribuisce a creare edifici più ecologici ed economicamente convenienti nel lungo periodo.
• Conformità alle norme di sicurezza: i sistemi automatizzati possono verificare i progetti rispetto ai codici edilizi e alle normative di sicurezza, garantendo la conformità senza bisogno di revisioni manuali. Questo non solo fa risparmiare tempo, ma riduce anche il rischio di errori e assicura che gli edifici rispettino tutti gli standard di sicurezza necessari.
• Riutilizzo adattivo: l’IA può aiutare gli architetti a riconvertire edifici esistenti, analizzandone la solidità strutturale e suggerendo modifiche per rispondere a nuove esigenze. L’IA consente di trasformare vecchie strutture in spazi moderni e funzionali, preservandone al contempo il valore storico o culturale.

Progetti di architettura moderna realizzati con l’IA#

I progetti di architettura basati sull'IA possono sembrare futuristici, ma in realtà sono già in corso e alcuni sono persino stati completati. Vediamo alcuni progetti degni di nota.

L’Heydar Aliyev Center#

L’Heydar Aliyev Center di Baku, in Azerbaigian, è stato progettato da Zaha Hadid e completato nel 2012. Mostra come la progettazione generativa e gli strumenti di IA stiano cambiando l’architettura. Le forme fluide e sinuose dell’edificio sono molto diverse dalle tradizionali linee rette. Il progetto riflette lo spirito moderno e progressista dell’Azerbaigian. I primi strumenti di progettazione generativa di Autodesk e Rhino hanno svolto un ruolo fondamentale nella creazione di questa architettura complessa.

Fig. 3. L’Heydar Aliyev Center.

Daiwa House Industry in Giappone#

Le città affollate del Giappone hanno creato una domanda di progetti abitativi innovativi e capaci di sfruttare al meglio lo spazio. La progettazione generativa basata sull’IA sta diventando uno strumento fondamentale per aziende come Daiwa House Industry, che devono rispondere a questa esigenza. Definendo parametri specifici, la progettazione generativa può produrre rapidamente una varietà di piante per abitazioni, ciascuna ottimizzata per i piccoli spazi urbani. A differenza dei metodi tradizionali, che possono essere lenti e meno adattabili, la progettazione generativa è più rapida e flessibile. L’IA generativa sta ridefinendo il modo in cui vengono progettate e costruite le abitazioni nelle aree densamente popolate del Giappone.

Fig. 4. Un progetto abitativo urbano di Daiwa House Industry (fonte: autodesk.com).

L’ufficio di Autodesk a Toronto#

L'ufficio di Autodesk a Toronto è un ottimo esempio di come l'IA possa essere usata per progettazioni architettoniche innovative. Usando il proprio strumento di progettazione generativa, Project Discover, l'azienda ha potuto generare migliaia di opzioni di layout per l'ufficio in base alle preferenze dei propri dipendenti. Combinando le idee umane con l'IA, Autodesk ha progettato uno spazio di lavoro più adatto alle modalità operative dei suoi team.

Fig. 5. Il Technology Center di Autodesk a Toronto.

Gli innovativi progetti di negozi di Stamhuis#

Stamhuis, un'azienda olandese specializzata nella costruzione e ristrutturazione di negozi, ha scelto la progettazione generativa per velocizzare e migliorare il proprio processo progettuale. In passato, progettare il layout di un negozio al dettaglio richiedeva diverse ore. Ora, grazie agli strumenti di IA generativa, l'azienda può generare 40 opzioni progettuali ottimizzate in soli 15 minuti. Inoltre, i progettisti possono dedicarsi ad attività più importanti, come consolidare i rapporti con i clienti e pianificare i lavori di costruzione.

Fig. 6. Progetto di un negozio Stamhuis realizzato con l'IA (Fonte: autodesk.com)

L’IA sostituirà gli architetti?#

Le innovazioni dell’IA in architettura mirano a supportare gli architetti, non a sostituirli. Anche se l’IA offre molti vantaggi all’architettura, è importante ricordare che la creatività e il giudizio umano restano essenziali. Combinando la creatività umana con le capacità dell’IA di analizzare i dati e automatizzare i processi, gli architetti possono realizzare progetti edilizi migliori. Gli studi mostrano un aumento della produttività del 30% grazie all’IA. L’IA può occuparsi della maggior parte delle attività ripetitive, permettendo agli architetti di concentrarsi sugli aspetti più stimolanti e strategici del proprio lavoro.

Sfide legate all’IA in architettura#

Con la crescente diffusione degli strumenti di IA in architettura, gli architetti devono aggiornare le proprie competenze e imparare come funzionano queste innovazioni. Capire come funzionano l'IA e i dati li aiuta a usare gli strumenti di IA con successo. Purtroppo, è una sfida importante, perché molti architetti non hanno la formazione necessaria. Secondo i sondaggi, il 60% degli architetti non ha ricevuto alcuna formazione formale sull'IA. Colmare questa lacuna è fondamentale per restare competitivi e creare progetti moderni e innovativi.

Fig. 7. Statistiche sulla formazione degli architetti in ambito IA.

Un’altra sfida è rappresentata dai costi elevati associati all’implementazione dell’IA, comprese le spese per software, hardware e formazione. Questi investimenti iniziali possono essere difficili da sostenere per gli studi di architettura più piccoli, che dispongono di budget limitati. Si aggiungono i costi ricorrenti di manutenzione e aggiornamento, che aumentano la pressione finanziaria. Per integrare l’IA con successo, gli studi devono gestire questi costi con attenzione. Con una buona pianificazione, possono assicurarsi che i vantaggi dell’IA valgano le spese iniziali.

Costruire un futuro migliore con l’IA e l’architettura#

L'IA è uno strumento potente per gli architetti. Può fornire informazioni in tempo reale per aiutarli a gestire i progetti rispettando tempi e budget. Può anche occuparsi di attività dispendiose in termini di tempo, come i disegni progettuali, le verifiche strutturali e le stime dei costi, lasciando agli architetti più spazio per le idee creative. Gli architetti che adottano l'IA e ne esplorano le numerose funzionalità e i vari strumenti possono restare all'avanguardia e guidare il futuro dell'architettura.

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