ИИ в архитектуре: переосмысление способов строительства городов

Достопримечательности и исторические здания, такие как Эйфелева башня в Париже и Пентагон в США, не существовали бы без области архитектуры и блестящих архитекторов, стоящих за ними. Помимо создания значимой инфраструктуры для нашего мира, глобальный рынок архитектурных услуг является важнейшей частью экономики и должен достичь около 550 миллионов долларов к 2032 году.

Архитекторы постоянно работают над решением таких задач, как сокращение отходов, снижение углеродного следа и планирование эффективных проектов. Инструменты искусственного интеллекта (ИИ) могут помочь решить многие из этих архитектурных проблем. ИИ способен помочь в оптимизации дизайна, структурном анализе, а также улучшить управление проектами и визуализацию. В этой статье мы узнаем всё о том, как ИИ может использоваться в архитектуре.

Как ИИ используется в архитектуре?#

ИИ в архитектуре меняет правила игры, делая дизайн умнее, повышая энергоэффективность и помогая создавать более экологичные здания. Поразительно, как эти достижения применяются в реальных проектах. Давай погрузимся в тему и посмотрим, как это происходит.

Сокращение отходов и снижение углеродного следа#

В 2018 году деятельность по строительству и сносу зданий в США произвела 600 миллионов тонн строительного мусора. Одной из актуальных проблем в области архитектуры является сокращение строительных отходов и выбросов углекислого газа. ИИ может сыграть важную роль в решении этой задачи, используя передовые алгоритмы и аналитику данных для оптимизации каждого этапа строительного процесса.

Например, методы ИИ, такие как машинное обучение, могут анализировать большие наборы данных о характеристиках материалов, логистике цепочек поставок и воздействии на окружающую среду, чтобы рекомендовать наиболее устойчивые материалы и методы строительства. Модели машинного обучения могут прогнозировать потенциальные отходы на основе вариантов дизайна и позволять архитекторам вносить коррективы на более ранних этапах для минимизации отходов.

Генеративный ИИ может пойти еще дальше, автоматически создавая множество вариантов дизайна с акцентом на устойчивое развитие. Задавая такие параметры, как эффективность материалов, структурная целостность и энергопотребление, генеративный ИИ можно использовать для создания различных проектов, которые отвечают экологическим целям и при этом отлично выглядят. Затем архитекторы могут выбрать дизайн, который лучше всего сочетает в себе креативность и экологичность. Spacemaker — это пример инструмента, который использует генеративный ИИ, чтобы помочь архитекторам и градостроителям быстро создавать и тестировать различные варианты дизайна.

Рис. 1. Пример экологичного дизайна, созданного с помощью Spacemaker.

Интеграция компьютерного зрения с информационным моделированием зданий (BIM)#

Исследователи изучают, как компьютерное зрение может работать вместе с информационным моделированием зданий (BIM), чтобы сделать архитектурные проекты более точными и эффективными. BIM — это цифровая модель, представляющая физические и функциональные характеристики здания. Она позволяет архитекторам, инженерам и подрядчикам сотрудничать при работе над детализированным планом и служит централизованным ресурсом, включающим в себя всё: от структуры здания до его инженерных систем.

Рис. 2. Архитекторы обсуждают информационное моделирование зданий.

Когда к BIM добавляется компьютерное зрение, камеры и датчики фиксируют детализированные изображения и 3D-сканы строительных площадок. Затем эти визуальные данные сравниваются в режиме реального времени с моделью BIM, чтобы обнаружить любые расхождения между запланированным проектом и фактическим строительством, например, смещенные стены или неправильно расположенные конструкции. Полученные выводы помогают быстро устранять ошибки и держать проект под контролем.

В прошлом обнаружение таких проблем зависело от ручных проверок, которые были медленными и подверженными ошибкам. С помощью компьютерного зрения архитекторы и менеджеры проектов могут получать мгновенные уведомления, когда что-то не соответствует модели BIM. Мелкие проблемы можно остановить до того, как они станут более серьезными и дорогостоящими. Сочетание компьютерного зрения с BIM также упрощает совместную работу всех участников. Когда проблемы помечаются в модели BIM, архитекторы, инженеры, подрядчики и клиенты могут быстро их изучить и найти решения.

Уникальные применения ИИ в архитектуре#

ИИ также привносит несколько уникальных применений в архитектурную сферу. Давай кратко рассмотрим некоторые из них:

• Энергоэффективность: ИИ может анализировать использование энергии в зданиях и помогать оптимизировать проекты для снижения потребления и повышения экологичности. Рекомендуя энергоэффективные материалы и изменения в проекте, ИИ способствует созданию зданий, которые в долгосрочной перспективе являются более экологичными и экономически выгодными.
• Соблюдение норм безопасности: Автоматизированные системы могут проверять проекты на соответствие строительным нормам и правилам безопасности, обеспечивая соблюдение требований без необходимости ручных проверок. Это не только экономит время, но и снижает вероятность ошибок, гарантируя, что здания соответствуют всем необходимым стандартам безопасности.
• Адаптивное повторное использование: ИИ может помочь архитекторам перепрофилировать существующие здания, анализируя их структурную целостность и предлагая модификации для удовлетворения новых потребностей. ИИ позволяет трансформировать старые структуры в современные функциональные пространства, сохраняя при этом их историческую или культурную ценность.

Современные архитектурные проекты, разработанные с использованием ИИ#

Хотя может показаться, что архитектурные проекты с поддержкой ИИ — это дело будущего, реальность такова, что подобные проекты уже находятся в разработке и даже завершены. Давай взглянем на некоторые из этих новаторских проектов.

Центр Гейдара Алиева#

Центр Гейдара Алиева в Баку, Азербайджан, был спроектирован Захой Хадид и завершен в 2012 году. Он показывает, как генеративный дизайн и инструменты ИИ меняют архитектуру. Плавная, изогнутая форма здания не похожа на традиционные прямые линии. Дизайн отражает современный и дальновидный дух Азербайджана. Ранние инструменты генеративного дизайна от Autodesk и Rhino сыграли ключевую роль в создании этой сложной архитектуры.

Рис. 3. Центр Гейдара Алиева.

Японская компания Daiwa House Industry#

Перенаселенные города Японии создали спрос на инновационные и эффективные с точки зрения пространства проекты жилья. Генеративный дизайн, работающий на базе ИИ, становится ключевым инструментом для таких компаний, как Daiwa House Industry, чтобы удовлетворить эту потребность. Устанавливая конкретные параметры дизайна, генеративный подход позволяет быстро создавать множество планов жилья, каждый из которых оптимизирован для небольших городских пространств. В отличие от традиционных методов, которые могут быть медленными и менее адаптируемыми, генеративный дизайн быстрее и гибче. Генеративный ИИ переосмысливает способы проектирования и строительства жилья в густонаселенных районах Японии.

Рис. 4. Городской жилищный проект от Daiwa House Industry (Источник: autodesk.com).

Офис Autodesk в Торонто#

Торонтский офис Autodesk — отличный пример того, как ИИ можно использовать для инновационных архитектурных проектов. Используя собственный инструмент генеративного дизайна Project Discover, компания смогла создать бесчисленное количество вариантов планировки офиса на основе предпочтений собственных сотрудников. Соединив человеческие идеи с ИИ, Autodesk смогла спроектировать идеальное рабочее пространство без обычных ошибок проектирования.

Рис. 5. Технологический центр Autodesk в Торонто.

Инновационные проекты магазинов от Stamhuis#

Stamhuis, нидерландская компания, специализирующаяся на строительстве и ремонте розничных магазинов, обратилась к генеративному дизайну, чтобы ускорить и улучшить свой процесс проектирования. Раньше у них уходило несколько часов на разработку планировки розничного магазина. Теперь с помощью инструментов генеративного ИИ они могут создавать 40 оптимизированных вариантов дизайна всего за 15 минут. В то же время это освобождает их дизайнеров для более важных задач, таких как развитие отношений с клиентами и планирование строительства.

Рис. 6. Дизайн магазина Stamhuis, созданный с помощью ИИ (Источник: autodesk.com)

Заменит ли ИИ архитекторов?#

Инновации ИИ в архитектуре призваны помогать архитекторам, а не заменять их. Хотя ИИ приносит много пользы архитектуре, важно отметить, что человеческое творчество и суждения остаются незаменимыми. Объединяя человеческое творчество со способностями ИИ к анализу данных и автоматизации, архитекторы могут создавать лучшие проекты зданий. Исследования показывают, что благодаря ИИ наблюдается увеличение производительности на 30%. Большинство рутинных задач может взять на себя ИИ, а архитекторы могут сосредоточиться на захватывающих и стратегических аспектах своей работы.

Проблемы, связанные с ИИ в архитектуре#

Следствием роста популярности инструментов ИИ в архитектуре является то, что архитекторам необходимо повышать квалификацию и узнавать, как работают эти инновации ИИ. Понимание принципов работы ИИ и данных помогает им успешно использовать инструменты ИИ. К сожалению, это серьезная проблема, так как многим архитекторам не хватает необходимого обучения. Согласно опросам, 60% архитекторов не имеют никакого официального обучения по ИИ. Преодоление этого разрыва имеет ключевое значение для того, чтобы архитекторы оставались конкурентоспособными и создавали инновационные современные дизайны.

Рис. 7. Статистика обучения архитекторов работе с ИИ.

Еще одной проблемой являются более высокие расходы, связанные с внедрением ИИ, включая затраты на программное обеспечение, оборудование и обучение. Эти первоначальные инвестиции могут быть непосильными для небольших архитектурных фирм с ограниченным бюджетом. Также существуют текущие расходы на обслуживание и обновления, что усиливает финансовую нагрузку. Для успешной интеграции ИИ фирмы должны тщательно управлять этими затратами. При грамотном планировании фирмы могут убедиться, что преимущества ИИ окупают первоначальные расходы.

Построение лучшего будущего с помощью ИИ и архитектуры#

ИИ — это мощный инструмент для архитекторов. Он может предоставлять информацию в режиме реального времени, помогая управлять проектами в срок и в рамках бюджета. Он также может помочь справиться с трудоемкими задачами, такими как чертежи, структурные проверки и сметы расходов, позволяя архитекторам сосредоточиться на творческих идеях. Архитекторы, которые осваивают ИИ и изучают его многочисленные функции и инструменты, смогут оставаться в авангарде и задавать вектор развития будущего архитектуры.

Хочешь узнать больше? Изучи наш репозиторий на GitHub, чтобы увидеть наш вклад в ИИ. Узнай, как мы переосмысливаем такие отрасли, как производство и здравоохранение, с помощью передовых технологий ИИ.