IA na arquitetura: a redefinir a forma como as cidades são construídas

Monumentos e edifícios históricos, como a Torre Eiffel em Paris e o Pentágono nos Estados Unidos, não existiriam sem a área da arquitetura e os brilhantes arquitetos por trás deles. Além de acrescentar infraestruturas importantes ao nosso mundo, o mercado global de serviços de arquitetura é uma parte essencial da economia e deverá atingir cerca de 550 milhões de dólares até 2032.

Os arquitetos trabalham constantemente para enfrentar desafios como reduzir o desperdício, diminuir as pegadas de carbono e planejar projetos eficientes. As ferramentas de inteligência artificial (IA) podem intervir e ajudar a resolver muitos desses desafios na arquitetura. A IA pode contribuir para a otimização de projetos, a análise estrutural e a melhoria da gestão e da visualização de projetos. Neste artigo, vamos aprender tudo sobre como a IA pode ser usada na arquitetura.

Como a IA está sendo usada na arquitetura?#

A IA na arquitetura está mudando as regras do jogo ao tornar o projeto mais inteligente, aumentar a eficiência energética e ajudar a criar edifícios mais ecológicos. É incrível ver como esses avanços estão sendo aplicados em projetos do mundo real. Vamos analisar como tudo isso acontece.

Reduzindo o desperdício e diminuindo as pegadas de carbono#

Em 2018, as atividades de construção e demolição nos Estados Unidos produziram 600 milhões de toneladas de resíduos. Um dos problemas mais comuns na área da arquitetura é reduzir os resíduos da construção e as emissões de carbono. A IA pode ser fundamental para enfrentar esse desafio, usando algoritmos avançados e análise de dados para otimizar cada etapa do processo de construção.

Por exemplo, técnicas de IA, como o aprendizado de máquina, podem analisar grandes conjuntos de dados sobre o desempenho dos materiais, a logística da cadeia de suprimentos e o impacto ambiental para recomendar os materiais e métodos de construção mais sustentáveis. Os modelos de aprendizado de máquina podem prever possíveis desperdícios com base nas escolhas de projeto, permitindo que os arquitetos façam ajustes mais cedo para minimizar o desperdício.

A IA generativa pode ir ainda mais longe ao criar automaticamente várias opções de projeto com foco na sustentabilidade. Ao definir parâmetros como eficiência dos materiais, integridade estrutural e uso de energia, a IA generativa pode ser usada para gerar uma variedade de projetos que atendam às metas ambientais e continuem visualmente atraentes. Os arquitetos podem então escolher o projeto que melhor combina criatividade e sustentabilidade. O Spacemaker é um exemplo de ferramenta que usa IA generativa para ajudar arquitetos e urbanistas a criar e testar rapidamente diferentes opções de projeto.

Fig. 1 Um exemplo de projeto sustentável gerado usando o Spacemaker.

Integrando visão computacional à modelagem de informações da construção (BIM)#

Os pesquisadores estão explorando como a visão computacional pode trabalhar com a Modelagem de Informações da Construção para tornar os projetos arquitetônicos mais precisos e eficientes. O BIM é um modelo digital que representa as características físicas e funcionais de um edifício. Ele permite que arquitetos, engenheiros e empreiteiros colaborem em um plano detalhado e serve como um recurso central que inclui tudo, desde a estrutura do edifício até seus sistemas.

Fig. 2 Arquitetos discutindo a Modelagem de Informações da Construção.

Quando a visão computacional é adicionada ao BIM, câmeras e sensores capturam imagens detalhadas e digitalizações 3D dos canteiros de obras. Essas imagens são comparadas em tempo real com o modelo BIM para identificar diferenças entre o projeto planejado e a construção real, como paredes desalinhadas ou estruturas posicionadas incorretamente. Os insights dessa análise podem ajudar a realizar correções rápidas e manter o projeto no caminho certo.

No passado, a identificação desses problemas dependia de inspeções manuais, que eram lentas e sujeitas a erros. Com a visão computacional, arquitetos e gerentes de projeto podem receber alertas instantâneos quando algo não corresponde ao modelo BIM. Pequenos problemas podem ser interrompidos antes que se tornem maiores e mais caros. A combinação da visão computacional com o BIM também facilita a colaboração entre todos os envolvidos. Quando os problemas são sinalizados no modelo BIM, arquitetos, engenheiros, empreiteiros e clientes podem analisá-los rapidamente e encontrar soluções.

Aplicações exclusivas de IA na arquitetura#

A IA também traz algumas aplicações exclusivas para a área da arquitetura. Vamos dar uma rápida olhada em algumas delas:

• Eficiência energética: a IA pode analisar como a energia é usada nos edifícios e ajudar a otimizar os projetos para reduzir o consumo e melhorar a sustentabilidade. Ao recomendar materiais energeticamente eficientes e alterações no projeto, a IA contribui para a criação de edifícios mais ecológicos e econômicos a longo prazo.
• Conformidade com normas de segurança: os sistemas automatizados podem verificar os projetos em relação aos códigos de construção e às normas de segurança, garantindo a conformidade sem a necessidade de revisões manuais. Isso não só economiza tempo, como também reduz a possibilidade de erros, garantindo que os edifícios atendam a todas as normas de segurança necessárias.
• Reutilização adaptativa: a IA pode ajudar os arquitetos a dar novos usos a edifícios existentes, analisando sua integridade estrutural e sugerindo modificações para atender a novas necessidades. A IA possibilita transformar estruturas antigas em espaços modernos e funcionais, preservando seu valor histórico ou cultural.

Projetos de arquitetura moderna desenvolvidos usando IA#

Embora possa parecer que os projetos de arquitetura habilitados por IA pertencem ao futuro, a realidade é que projetos desenvolvidos com IA já estão em andamento e até foram concluídos. Vamos analisar alguns desses projetos inovadores.

O Centro Heydar Aliyev#

O Centro Heydar Aliyev, em Baku, no Azerbaijão, foi projetado por Zaha Hadid e concluído em 2012. Ele mostra como o design generativo e as ferramentas de IA estão transformando a arquitetura. A forma suave e curva do edifício é diferente das linhas retas tradicionais. O projeto reflete o espírito moderno e inovador do Azerbaijão. As primeiras ferramentas de design generativo da Autodesk e do Rhino desempenharam um papel fundamental na criação dessa arquitetura complexa.

Fig. 3. O Centro Heydar Aliyev.

A Daiwa House Industry no Japão#

As cidades superlotadas do Japão criaram uma demanda por projetos residenciais inovadores e eficientes em termos de espaço. O design generativo, impulsionado pela IA, está se tornando uma ferramenta essencial para empresas como a Daiwa House Industry enfrentarem essa necessidade. Ao definir parâmetros específicos de projeto, o design generativo pode produzir rapidamente uma variedade de plantas residenciais, cada uma otimizada para pequenos espaços urbanos. Ao contrário dos métodos tradicionais, que podem ser lentos e menos adaptáveis, o design generativo é mais rápido e flexível. A IA generativa está redefinindo a forma como as casas são projetadas e construídas nas áreas densamente povoadas do Japão.

Fig. 4. Um projeto habitacional urbano da Daiwa House Industry (Fonte: autodesk.com).

O escritório da Autodesk em Toronto#

O escritório da Autodesk em Toronto é um ótimo exemplo de como a IA pode ser usada em projetos arquitetônicos inovadores. Usando sua própria ferramenta de design generativo, o Project Discover, a empresa conseguiu criar inúmeras opções de layout para o escritório com base nas preferências dos próprios funcionários. Ao combinar ideias humanas com IA, a Autodesk conseguiu projetar um espaço de trabalho perfeito sem os erros de projeto habituais.

Fig. 5. O Technology Center da Autodesk em Toronto.

Os projetos inovadores de lojas da Stamhuis#

A Stamhuis, uma empresa dos Países Baixos especializada na construção e reforma de lojas de varejo, recorreu ao design generativo para acelerar e melhorar seu processo de projeto. No passado, levava várias horas para criar o layout de uma loja de varejo. Agora, com ferramentas de IA generativa, a empresa consegue gerar 40 opções de projeto otimizadas em apenas 15 minutos. Ao mesmo tempo, isso libera seus designers para se concentrarem em tarefas mais importantes, como construir relacionamentos com clientes e planejar a construção.

Fig. 6. Um projeto de loja da Stamhuis criado usando IA (Fonte: autodesk.com)

A IA substituirá os arquitetos?#

As inovações de IA na arquitetura têm como objetivo apoiar os arquitetos, não substituí-los. Embora a IA traga muitos benefícios para a arquitetura, é importante observar que a criatividade e o discernimento humanos continuam essenciais. Ao combinar a criatividade humana com as capacidades de análise de dados e automação da IA, os arquitetos conseguem criar projetos de edifícios melhores. Estudos mostram um aumento de 30% na produtividade graças à IA. A IA pode cuidar da maioria das tarefas tediosas, permitindo que os arquitetos se concentrem nas partes mais interessantes e estratégicas de seu trabalho.

Desafios relacionados à IA na arquitetura#

Uma consequência da crescente popularidade das ferramentas de IA na arquitetura é que os arquitetos precisam aprimorar suas competências e aprender como essas inovações de IA funcionam. Entender como a IA e os dados funcionam ajuda a usar as ferramentas de IA com sucesso. Infelizmente, esse é um grande desafio, pois muitos arquitetos não têm a formação necessária. De acordo com pesquisas, 60% dos arquitetos não têm nenhum treinamento formal em IA. Preencher essa lacuna é essencial para que os arquitetos se mantenham competitivos e criem projetos modernos e inovadores.

Fig. 7. Estatísticas sobre o treinamento de arquitetos em IA.

Outro desafio são os custos mais altos associados à implementação da IA, incluindo despesas com software, hardware e treinamento. Esses investimentos iniciais podem ser difíceis para empresas menores de arquitetura com orçamentos limitados. Também existem custos contínuos de manutenção e atualizações, que aumentam a pressão financeira. Para integrar a IA com sucesso, as empresas precisam gerenciar esses custos com cuidado. Com um bom planejamento, elas podem garantir que os benefícios da IA compensem as despesas iniciais.

Construindo um futuro melhor com IA e arquitetura#

A IA é uma ferramenta poderosa para os arquitetos. Ela pode fornecer informações em tempo real para ajudar a gerenciar projetos dentro do prazo e do orçamento. Também pode ajudar a lidar com tarefas demoradas, como desenhos de projeto, verificações estruturais e estimativas de custos, permitindo que os arquitetos se concentrem em ideias criativas. Os arquitetos que adotam a IA e exploram seus diversos recursos e ferramentas podem se manter à frente e liderar o futuro da arquitetura.

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