ИИ в архитектуре: переосмысление способов строительства городов

Такие достопримечательности и исторические здания, как Эйфелева башня в Париже или Пентагон в США, не существовали бы без сферы архитектуры и блестящих архитекторов. Помимо добавления значимой инфраструктуры в наш мир, глобальный рынок архитектурных услуг является неотъемлемой частью экономики и к 2032 году должен достичь объема около 550 миллионов долларов.

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.

Link to this sectionКак 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 находят применение в реальных проектах. Давай погрузимся в эту тему и посмотрим, как это происходит.

Link to this sectionСокращение отходов и снижение углеродного следа#

В 2018 году в США в результате строительных и демонтажных работ образовалось 600 миллионов тонн мусора. Одной из распространенных проблем в архитектуре является сокращение строительных отходов и выбросов углерода. ИИ может сыграть ключевую 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 проектных решений, позволяя архитекторам вносить коррективы на ранних этапах для минимизации потерь.

Генеративный ИИ может пойти еще дальше, автоматически создавая несколько вариантов дизайна, ориентированных на устойчивое развитие. Задавая такие параметры, как эффективность материалов, структурная целостность и энергопотребление, генеративный ИИ можно использовать для создания множества проектов, которые соответствуют экологическим целям и при этом отлично выглядят. Затем архитекторы могут выбрать тот вариант, который лучше всего сочетает креативность с принципами устойчивого развития. Spacemaker — это пример инструмента, который использует генеративный ИИ, чтобы помочь архитекторам и градостроителям быстро создавать и проверять различные варианты дизайна.

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

Link to this sectionИнтеграция 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 в обсуждении информационного моделирования 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.

Link to this sectionУникальные 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.

Link to this sectionСовременные 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.

Link to this sectionЦентр 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.

Link to this sectionЯпонская 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).

Link to this sectionОфис Autodesk в Торонто#

Офис Autodesk в Торонто — отличный пример того, как ИИ может использоваться для инновационных архитектурных решений. Используя собственный инструмент генеративного дизайна, Project Discover, компания смогла создать множество вариантов планировки офиса, основанных на предпочтениях своих сотрудников. Объединив человеческие идеи с возможностями ИИ, Autodesk смогла спроектировать идеальное рабочее пространство, избежав типичных ошибок проектирования.

Рис. 5. Технологический центр Autodesk в Торонто.

Link to this sectionИнновационные проекты магазинов от Stamhuis#

Stamhuis, компания из Нидерландов, специализирующаяся на строительстве и ремонте розничных магазинов, перешла на генеративный дизайн, 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 дизайнеров, позволяя им сосредоточиться на более важных задачах, таких как развитие отношений с клиентами и планирование строительства.

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

Link to this sectionЗаменит ли ИИ архитекторов?#

ИИ-инновации в архитектуре направлены на поддержку архитекторов, а не на их замену. Хотя ИИ приносит много преимуществ в архитектуру, важно отметить, что человеческая креативность и суждение остаются незаменимыми. Объединяя человеческую творческую мысль с возможностями ИИ в области анализа данных и автоматизации, архитекторы могут создавать лучшие проекты зданий. Исследования показывают 30% рост производительности благодаря ИИ. Большинство рутинных задач может взять на себя ИИ, а архитекторы смогут сосредоточиться на захватывающих и стратегических аспектах своей работы.

Link to this sectionПроблемы, связанные с ИИ в архитектуре#

Следствием роста популярности инструментов ИИ в архитектуре является необходимость для архитекторов повышать квалификацию и изучать, как работают эти ИИ-инновации. Понимание того, как работают ИИ и данные, 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 никакой формальной подготовки в области ИИ. Преодоление этого разрыва является ключом к тому, чтобы архитекторы оставались конкурентоспособными и создавали инновационные современные проекты.

Рис. 7. Статистика обучения ИИ для архитекторов.

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.

Link to this sectionПостроение 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 меняем такие отрасли, как производство и здравоохранение, с помощью передовых технологий ИИ.