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

Marcos históricos e edifícios como a Torre Eiffel, em Paris, e o Pentágono, nos Estados Unidos, não existiriam sem a arquitetura e os brilhantes arquitetos por trás dessas obras. Além de acrescentar infraestruturas importantes ao nosso mundo, o mercado global de serviços de arquitetura é uma parte essencial da economia e deve atingir cerca de 622 bilhões de dólares até 2035.

Os arquitetos estão sempre trabalhando para enfrentar desafios como reduzir o desperdício, diminuir a pegada de carbono e planejar projetos eficientes. As ferramentas de inteligência artificial (AI) podem ajudar a resolver muitos desses desafios na arquitetura. A IA pode auxiliar na otimização de projetos e na análise estrutural, além de aprimorar a gestão e a visualização de projetos. Neste artigo, vamos explorar como a IA pode ser usada na arquitetura.

Como está a IA a ser usada na arquitetura?#

A IA na arquitetura está tornando o projeto mais inteligente, aumentando a eficiência energética e ajudando a criar edifícios mais ecológicos. Esses avanços já estão sendo usados em projetos do mundo real.

Reduzir o desperdício e diminuir a pegada 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 arquitetura é reduzir os resíduos de construção e as emissões de carbono. A IA pode ser fundamental para enfrentar este desafio, recorrendo a algoritmos avançados e à análise de dados para otimizar todas as fases do processo de construção.

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

A IA generativa pode ir além, criando automaticamente várias opções de projeto com foco na sustentabilidade. Ao definir parâmetros como eficiência dos materiais, integridade estrutural e consumo de energia, a IA generativa pode criar uma variedade de projetos que atendam tanto às metas ambientais quanto às estéticas. Os arquitetos podem então escolher o projeto que melhor combine criatividade e sustentabilidade. O Spacemaker é um exemplo de ferramenta que usa IA generativa para ajudar arquitetos e planejadores urbanos a criar e testar rapidamente diferentes opções de projeto.

Fig. 1. Exemplo de um projeto sustentável criado com o Spacemaker.

Integrar a visão computacional com a modelação da informação da construção (BIM)#

Os investigadores estão a explorar como a visão computacional pode trabalhar em conjunto com a Modelagem da Informação da Construção para tornar os projetos de arquitetura mais precisos e eficientes. O BIM é um modelo digital que representa as características físicas e funcionais de um edifício. Permite que arquitetos, engenheiros e empreiteiros colaborem num plano detalhado e serve como recurso central que inclui tudo, desde a estrutura do edifício até aos seus sistemas.

Fig. 2. Arquitetos numa discussão sobre a Modelagem da Informação da Construção.

Quando se integra a visão computacional no BIM, as câmaras e os sensores captam imagens detalhadas e digitalizações 3D dos estaleiros de construção. Em seguida, estas imagens são comparadas em tempo real com o modelo BIM para detetar diferenças entre o projeto planeado e a construção real, como paredes desalinhadas ou estruturas mal posicionadas. As informações desta análise podem ajudar a resolver problemas rapidamente e a manter o projeto dentro do planeado.

No passado, estes problemas eram identificados através de inspeções manuais, que eram lentas e propensas a erros. Com a visão computacional, os arquitetos e gestores de projeto podem receber alertas imediatos quando algo não corresponde ao modelo BIM. É possível resolver pequenos problemas antes que se tornem maiores e mais dispendiosos. A combinação da visão computacional com o BIM também facilita a colaboração entre todas as pessoas envolvidas. Quando os problemas são assinalados no modelo BIM, arquitetos, engenheiros, empreiteiros e clientes podem analisá-los rapidamente e encontrar soluções.

Aplicações únicas da IA na arquitetura#

A IA também oferece algumas aplicações únicas no campo da arquitetura. Vejamos rapidamente 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 ao projeto, a IA contribui para a criação de edifícios mais ecológicos e económicos a longo prazo.
• Conformidade com as normas de segurança: Os sistemas automatizados podem verificar os projetos face aos códigos de construção e às normas de segurança, garantindo a conformidade sem necessidade de revisões manuais. Isto não só poupa tempo, como também reduz a probabilidade de erros e ajuda a garantir que os edifícios cumprem todas as normas de segurança necessárias.
• Reutilização adaptativa: A IA pode ajudar os arquitetos a dar uma nova utilização a edifícios existentes, analisando a sua integridade estrutural e sugerindo alterações para satisfazer novas necessidades. A IA permite transformar edifícios antigos em espaços modernos e funcionais, preservando o seu valor histórico ou cultural.

Projetos de arquitetura modernos concebidos com IA#

Embora possa parecer que os projetos de arquitetura com IA sejam algo do futuro, a realidade é que projetos concebidos com IA já estão em andamento e até mesmo concluídos. Vamos conhecer alguns desses projetos notáveis.

Centro Heydar Aliyev#

O Centro Heydar Aliyev, em Baku, no Azerbaijão, foi concebido por Zaha Hadid e concluído em 2012. Mostra como o projeto generativo e as ferramentas de IA estão a transformar a arquitetura. As formas suaves e curvas do edifício contrastam com as linhas retas tradicionais. O projeto reflete o espírito moderno e inovador do Azerbaijão. As primeiras ferramentas de projeto generativo da Autodesk e do Rhino desempenharam um papel fundamental na criação desta arquitetura complexa.

Fig. 3. Centro Heydar Aliyev.

Daiwa House Industry, do Japão#

As cidades densamente povoadas do Japão criaram uma procura por projetos de habitação inovadores e eficientes na utilização do espaço. O projeto generativo, baseado em IA, está a tornar-se uma ferramenta essencial para empresas como a Daiwa House Industry responderem a esta necessidade. Ao definir parâmetros específicos para o projeto, é possível criar rapidamente uma variedade de plantas para habitações, cada uma otimizada para espaços urbanos reduzidos. Ao contrário dos métodos tradicionais, que podem ser lentos e menos adaptáveis, o projeto generativo é mais rápido e flexível. A IA generativa está a redefinir a forma como as habitações são projetadas e construídas nas áreas densamente povoadas do Japão.

Fig. 4. Projeto de habitação urbana da Daiwa House Industry (Fonte: autodesk.com).

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 projeto generativo, o Project Discover, a empresa conseguiu gerar milhares de opções de layout de escritório com base nas preferências dos próprios funcionários. Ao combinar ideias humanas com IA, a Autodesk conseguiu projetar um espaço de trabalho mais alinhado à forma como suas equipes trabalham.

Fig. 5. Centro de Tecnologia da Autodesk em Toronto.

Os projetos inovadores de lojas da Stamhuis#

A Stamhuis, empresa dos Países Baixos especializada na construção e reforma de lojas de varejo, recorreu ao projeto generativo para agilizar e aprimorar seu processo de design. Antes, levava várias horas para projetar o layout de uma loja de varejo. Agora, com ferramentas de IA generativa, a empresa consegue gerar 40 opções de design otimizadas em apenas 15 minutos. Ao mesmo tempo, isso libera os designers para se concentrarem em tarefas mais importantes, como desenvolver relacionamentos com clientes e planejar a construção.

Fig. 6. Projeto de loja da Stamhuis criado com IA (Fonte: autodesk.com)

A IA vai substituir os arquitetos?#

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

Desafios relacionados com a IA na arquitetura#

Uma consequência da crescente popularidade das ferramentas de IA na arquitetura é que os arquitetos precisam aprimorar suas habilidades e aprender como essas inovações de IA funcionam. Entender como a IA e os dados funcionam ajuda a usar essas ferramentas com sucesso. Infelizmente, isso é um grande desafio, pois muitos arquitetos não têm a formação necessária. Segundo pesquisas, 60% dos arquitetos não têm formação formal em IA. Reduzir essa lacuna é fundamental para que os arquitetos continuem competitivos e criem projetos modernos e inovadores.

Fig. 7. Estatísticas sobre formação em IA para arquitetos.

Outro desafio são os custos mais elevados associados à implementação da IA, incluindo despesas com software, hardware e formação. Estes investimentos iniciais podem ser difíceis para empresas de arquitetura mais pequenas, com orçamentos limitados. Existem também custos contínuos de manutenção e atualização, que aumentam a pressão financeira. Para integrar a IA com sucesso, as empresas têm de gerir estes custos com cuidado. Com um bom planeamento, podem garantir que os benefícios da IA compensam as despesas iniciais.

Construir um futuro melhor com IA e arquitetura#

A IA é uma ferramenta poderosa para arquitetos. Ela pode fornecer informações em tempo real para ajudar a manter os 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 muitos recursos e ferramentas podem se manter na vanguarda e liderar o futuro da arquitetura.

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