敬请关注 YOLO Vision 2025!
2025年9月25日
英国夏令时 10:00 - 18:00
混合活动
Yolo Vision 2024

建筑领域的人工智能:重新定义城市的建设方式

Abirami Vina

4 分钟阅读

2024年8月19日

了解人工智能如何在建筑领域改进设计、效率和可持续性。我们还将讨论人工智能如何改变建筑师的日常工作。

如果没有建筑领域和背后杰出的建筑师,巴黎的埃菲尔铁塔和美国的五角大楼等地标和历史建筑就不会存在。除了为我们的世界增加有意义的基础设施之外,全球建筑服务市场也是经济的重要组成部分,预计到 2032 年将达到约 5.5 亿美元。 

建筑师们不断致力于解决诸如减少浪费、降低碳足迹和规划高效设计等挑战。人工智能(AI)工具可以介入并帮助解决建筑领域的许多这些挑战。AI可以辅助设计优化、结构分析,并改进项目管理和可视化。在本文中,我们将了解AI如何在建筑领域中得到应用。

人工智能在建筑领域有哪些应用?

建筑领域的人工智能正在通过使设计更智能、提高能源效率并帮助创建更环保的建筑来改变游戏规则。 这些进步在实际项目中得到应用,这真是太棒了。 让我们深入了解一下这一切是如何发生的。

减少浪费并降低碳足迹

2018 年,美国的建筑和拆除活动产生了6 亿吨垃圾。建筑领域普遍存在的问题之一是减少建筑垃圾和碳排放。人工智能可以通过使用先进的算法和数据分析来优化施工过程的每个阶段,从而在应对这一挑战中发挥作用。

例如,机器学习等人工智能技术可以分析关于材料性能、供应链物流和环境影响的大型数据集,以推荐最具可持续性的材料和施工方法。机器学习模型可以根据设计选择预测潜在的浪费,并让建筑师更早地进行调整以最大限度地减少浪费。 

生成式 AI 可以更进一步,自动创建多个专注于可持续性的设计选项。通过设置材料效率、结构完整性和能源使用等参数,生成式 AI 可用于生成各种符合环境目标且外观精美的设计。然后,建筑师可以选择将创造力与可持续性最佳结合的设计。Spacemaker就是一个使用生成式 AI 帮助建筑师和城市规划师快速创建和测试不同设计方案的工具。

图 1. 使用 Spacemaker 生成的可持续设计示例。

将计算机视觉与建筑信息模型 (BIM) 集成

研究人员正在探索计算机视觉如何与建筑信息模型结合使用,以使建筑项目更加准确和高效。BIM 是一种数字模型,代表了建筑物的物理和功能特征。它允许建筑师、工程师和承包商协作制定详细的计划,并作为一个中心资源,包括从建筑物的结构到其系统的所有内容。

图 2. 建筑师在讨论建筑信息模型。

当将计算机视觉添加到 BIM 时,摄像头和传感器会捕获施工现场的详细图像和 3D 扫描。然后将这些视觉效果与 BIM 模型进行实时比较,以发现计划设计与实际施工之间的任何差异,例如未对齐的墙壁或错位的结构。来自此分析的见解可以帮助快速修复,并使项目保持在正轨上。

过去,发现这些问题依赖于缓慢且容易出错的人工检查。借助计算机视觉,建筑师和项目经理可以在出现与 BIM 模型不符的情况时立即收到警报。小问题可以在变得更大、更昂贵之前得到阻止。将计算机视觉与 BIM 相结合,还可以让所有相关人员更容易地协同工作。当 BIM 模型中标记出问题时,建筑师、工程师、承包商和客户可以快速查看并找到解决方案。 

建筑领域中独特的人工智能应用

人工智能还为建筑领域带来了一些独特的应用。 让我们快速了解其中的一些应用:

  • 能源效率: AI 可以分析建筑物中的能源使用方式,并帮助优化设计以减少消耗并提高可持续性。通过推荐节能材料和设计变更,AI 有助于创建更环保且更具成本效益的建筑物。
  • 安全合规: 自动化系统可以对照建筑规范和安全规章检查设计,无需人工审核即可确保合规性。这不仅节省了时间,还降低了出错的几率,确保建筑物符合所有必要的安全标准。
  • 自适应再利用:人工智能可以通过分析现有建筑物的结构完整性并提出修改建议以满足新需求,从而帮助建筑师重新利用现有建筑物。人工智能使旧结构能够转变为现代化的功能空间,同时保留其历史或文化价值。

使用 AI 设计的现代建筑项目

虽然人工智能赋能的建筑项目可能看起来像是未来的事物,但现实是,人工智能设计的项目已经在进行中,甚至已经完成。让我们来看看其中一些开创性的项目。

盖达尔·阿利耶夫中心

位于阿塞拜疆巴库的盖达尔·阿利耶夫中心由扎哈·哈迪德设计,于 2012 年竣工。它展示了生成式设计和 AI 工具如何改变建筑。该建筑流畅、弯曲的形状不同于传统的直线。该设计反映了阿塞拜疆的现代和前瞻精神。Autodesk 和 Rhino 早期开发的生成式设计工具在创建这种复杂的建筑中发挥了关键作用。

图 3. 盖达尔·阿利耶夫中心。

日本大和房屋工业株式会社

日本拥挤的城市对创新和节省空间的住宅设计产生了需求。由人工智能驱动的生成式设计正成为像大和房屋工业株式会社这样的公司解决这一问题的关键工具。通过设置特定的设计参数,生成式设计可以快速生成各种住宅方案,每个方案都针对狭小的城市空间进行了优化。与传统方法(速度慢且适应性差)不同,生成式设计速度更快、更灵活。生成式人工智能正在重新定义日本人口稠密地区住宅的设计和建造方式。

图 4. 大和房屋工业的城市住宅设计。

Autodesk多伦多办事处

Autodesk 的多伦多办事处是 AI 如何用于创新建筑设计的一个很好的例子。该公司使用他们自己的生成式设计工具 Project Discover,能够根据自己员工的偏好创建无数的办公室布局选项。通过将人类的想法与 AI 相结合,Autodesk 能够设计出一个完美的工作空间,而不会出现通常的设计错误。 

图 5. Autodesk 在多伦多的技术中心。

Stamhuis 的创新商店设计 

Stamhuis 是一家位于荷兰的公司,专门从事零售商店的建造和翻新,该公司已转向生成式设计,以加快和改进其设计流程。 过去,他们需要几个小时才能设计出一个零售店布局。 现在,借助生成式 AI 工具,他们只需 15 分钟即可生成 40 个优化的设计方案。 同时,它使他们的设计师能够专注于更重要的任务,例如建立客户关系和规划施工。

图 6. 使用人工智能创建的 Stamhuis 商店设计。

人工智能会取代建筑师吗?

建筑领域的人工智能创新旨在为建筑师提供支持,而不是取代他们。虽然人工智能为建筑带来了很多好处,但重要的是要注意,人类的创造力和判断力仍然至关重要。通过将人类的创造力与人工智能的数据分析和自动化能力相结合,建筑师能够创造出更好的建筑设计。研究表明,由于人工智能的出现,生产力提高了 30%。大多数繁琐的任务都可以由人工智能来处理,而建筑师可以专注于工作中令人兴奋和具有战略意义的部分。 

与建筑领域人工智能相关的挑战

AI工具在建筑领域日益普及,因此建筑师需要提升技能,学习这些AI创新技术的工作原理。了解AI和数据的工作方式有助于他们成功使用AI工具。然而,许多建筑师缺乏必要的培训,这是一个主要的挑战。调查显示,60%的建筑师没有接受过任何正式的AI培训。弥合这一差距是建筑师保持竞争力并创造创新现代设计的关键。 

图 7. 建筑师 AI 培训统计。

另一个挑战是实施人工智能带来的更高成本,包括软件、硬件和培训方面的支出。对于预算有限的小型建筑公司来说,这些初始投资可能很困难。此外,还有维护和升级的持续成本,这增加了财务压力。为了成功整合人工智能,公司需要仔细管理这些成本。通过良好的规划,公司可以确保人工智能的收益值得初始支出。

用人工智能和建筑构建更美好的未来

人工智能是建筑师的强大工具。它可以提供实时信息,以帮助按时并在预算内管理项目。它还可以帮助处理诸如设计图纸、结构检查和成本估算等耗时的任务,让建筑师专注于创意。拥抱人工智能并探索其众多特性和工具的建筑师可以保持领先地位,并在未来的建筑领域中发挥主导作用。

想了解更多信息吗?请浏览我们的GitHub 仓库,了解我们对人工智能的贡献。探索我们如何利用尖端人工智能技术,重新定义制造业医疗保健等行业。

让我们一起构建人工智能的未来!

开启您的机器学习未来之旅

免费开始
链接已复制到剪贴板