建筑领域的 AI：重新定义城市建设方式

如果没有建筑学领域以及背后的杰出建筑师，巴黎的埃菲尔铁塔和美国的五角大楼等地标与历史建筑都不会存在。除了为我们的世界增添意义非凡的基础设施外，全球建筑服务市场也是经济的重要组成部分，并有望在 2032 年达到约 5.5 亿美元。

建筑师一直在努力应对减少浪费、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，帮助解决建筑领域的许多问题。AI 可以协助优化设计、进行结构分析、改进项目管理和可视化。在本文中，我们将全面了解 AI 如何应用于建筑领域。

AI 如何应用于建筑领域？#

建筑领域的 AI 正通过让设计更智能、提升能源效率以及帮助打造更环保的建筑来改变行业格局。这些进展被应用于现实项目的方式令人惊叹。让我们深入了解这一切是如何实现的。

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 亿吨建筑废料。建筑领域普遍面临的一个问题是减少建筑废料和碳排放。AI 可以利用先进算法和数据分析优化建筑流程的每个阶段，在应对这一挑战中发挥重要作用。

例如，机器学习等 AI 技术可以分析有关材料性能、供应链物流和环境影响的大型数据集，从而推荐最可持续的材料和施工方法。机器学习模型可以根据设计选择预测潜在的浪费，让建筑师更早进行调整，以最大限度地减少浪费。

生成式 AI可以更进一步，自动创建多种聚焦于可持续性的设计方案。通过设置材料利用效率、结构完整性和能源使用量等参数，生成式 AI 可以生成各种设计，在满足环境目标的同时保持出色的外观。建筑师随后可以选择最能兼顾创意与可持续性的设计。Spacemaker就是一个利用生成式 AI 帮助建筑师和城市规划师快速创建并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）相结合#

研究人员正在探索计算机视觉如何与建筑信息模型协同工作，以提高建筑项目的准确性和效率。BIM 是一种代表建筑物物理和功能特征的数字模型。它允许建筑师、工程师和承包商围绕详细规划开展协作，并作为一个中央资源，囊括从建筑结构到各类系统的所有信息。

图 2。讨论建筑信息模型的建筑师。

将计算机视觉加入 BIM 后，摄像头和传感器可以采集建筑工地的详细图像和 3D 扫描结果。随后，系统会将这些视觉信息与 BIM 模型进行实时比对，以发现规划设计与实际施工之间的差异，例如墙体未对齐或结构位置错误。分析所得的洞察有助于快速修正问题，确保项目按计划推进。

过去，发现这些问题依赖人工检查，不仅速度慢，还容易出错。借助计算机视觉，建筑师和项目经理可以在实际情况与 BIM 模型不一致时立即收到提醒。小问题可以在演变成更大、更昂贵的问题之前得到遏制。将计算机视觉与 BIM 结合，也让所有相关人员更容易协同工作。当 BIM 模型中标记出问题后，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。

AI 在建筑领域的独特应用#

AI 还为建筑领域带来了一些独特的应用。下面快速了解其中几种：

• 能源效率：AI 可以分析建筑物中的能源使用情况，并帮助优化设计，以降低能耗、提高可持续性。通过推荐节能材料和设计调整，AI 有助于打造更加环保且从长远来看更具成本效益的建筑。
• 安全合规：自动化系统可以根据建筑规范和安全法规检查设计，确保合规，而无需人工审查。这不仅节省时间，还能降低出错概率，确保建筑物符合所有必要的安全标准。
• 适应性再利用：AI 可以通过分析既有建筑的结构完整性并建议改造方案，帮助建筑师重新利用这些建筑，以满足新的需求。AI 使旧建筑能够在保留其历史或文化价值的同时，转变为现代化且功能完善的空间。

使用 AI 设计的现代建筑项目#

虽然 AI 赋能的建筑项目看起来像是未来才会出现的事物，但实际上，使用 AI 设计的项目已经在进行中，甚至已经完工。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 年完工。它展示了生成式设计和 AI 工具如何改变建筑领域。建筑物平滑、弯曲的形态不同于传统的直线设计。该设计体现了阿塞拜疆现代且面向未来的精神。Autodesk 和 Rhino 早期的生成式设计工具在打造这一复杂建筑时发挥了关键作用。

图 3。盖达尔·阿利耶夫中心。

日本大和房屋工业#

日本拥挤的城市催生了对创新且节省空间的住宅设计的需求。由 AI 驱动的生成式设计正成为大和房屋工业等公司应对这一需求的关键工具。通过设置具体的设计参数，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。与速度较慢、适应性较差的传统方法不同，生成式设计更快、更灵活。生成式 AI 正在重新定义日本人口密集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（来源：autodesk.com）。

Autodesk 的多伦多办公室#

Autodesk 的多伦多办公室是 AI 应用于创新建筑设计的一个优秀案例。借助自有的生成式设计工具 Project Discover，该公司能够根据员工自身的偏好创建无数种办公室布局方案。通过将人的想法与 AI 相结合，Autodesk 设计出了理想的工作空间，避免了通常的设计错误。

图 5。Autodesk 位于多伦多的技术中心。

Stamhuis 的创新店铺设计#

Stamhuis 是一家位于荷兰、专门从事零售店铺建设和翻新的公司。该公司开始采用生成式设计，以加快并改进设计流程。过去，设计一家零售店的布局需要数小时。如今，借助生成式 AI 工具，他们只需 15 分钟就能生成 40 个经过优化的设计方案。同时，这也让设计师能够将精力投入客户关系维护和施工规划等更重要的任务。

图 6。使用 AI 创建的 Stamhuis 店铺设计（来源：autodesk.com）

AI 会取代建筑师吗？#

建筑领域的 AI 创新旨在支持建筑师，而不是取代他们。虽然 AI 为建筑领域带来了诸多好处，但必须注意，人类的创造力和判断力仍然不可或缺。将人的创造力与 AI 的数据分析和自动化能力相结合后，建筑师能够设计出更好的建筑。研究表明，得益于 AI，生产力提升了 30%。大多数繁琐任务都可以交给 AI 处理，建筑师则可以专注于工作中令人兴奋且具有战略意义的部分。

AI 在建筑领域面临的挑战#

AI 工具在建筑领域日益普及所带来的一个后果是，建筑师需要提升技能，了解这些 AI 创新如何运作。理解 AI 和数据的工作方式，有助于他们成功使用 AI 工具。遗憾的是，这是一个重大挑战，因为许多建筑师缺乏必要的培训。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作创新现代设计的关键。

图 7。建筑师 AI 培训统计数据。

另一个挑战是实施 AI 所带来的更高成本，包括软件、硬件和培训费用。对于预算有限的小型建筑事务所来说，这些初始投资可能难以承受。此外，维护和升级还会产生持续成本，进一步加重财务压力。要成功整合 AI，事务所需要谨慎管理这些成本。通过做好规划，事务所可以确保 AI 带来的收益值得前期投入。

借助 AI 和建筑学打造更美好的未来#

AI 是建筑师的强大工具。它可以提供实时信息，帮助项目按时并在预算内完成。它还可以处理设计图纸、结构检查和成本估算等耗时任务，让建筑师专注于创意构想。积极拥抱 AI 并探索其众多功能和工具的建筑师，可以保持领先，并引领建筑领域的未来发展。

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