人工智能在建筑工程中的应用

摘要：目前，人工智能（AI）技术高度发展，涉及信息收集、大数据分析、智能模拟、信息交互等领域，在建筑领域覆盖了智能分析、数据统计、模拟处理等应用范围，减少了设计师大量的前期策划、重复设计等工作，在项目建成后也逐步融入了智能运营管理。简单来说，人工智能在建筑全生命周期中的运用规律可以归结为：信息收集—大数据分析—信息条件的输入—自动化模拟—最优结果输出。

关键词：人工智能；建筑工程；应用 1智能特征与人工智能 1.1智能特征

无论是智能建筑，还是人工智能，均带“智能”二字。智能的特征包括感知能力、记忆与思维能力、学习及自适应能力、行为能力，简而言之，得有“脑”或“控制系统”。控制系统（controlsystem）是一套具有逻辑控制和动力功能的系统，能控制和监测机器人机械结构并与环境（设备和使用者）进行通信。而人脑，是“自然智能”的典型代表，也是宇宙中已知的最复杂物体，与星系复杂度相当。

1.2人工智能

人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学，有时也被称为“机器智能”，是由机器表现出来的智能，与人类和其他动物表现出来的自然智能形成对比。人工智能是现代科技重要的一环，是第四次工业的代表性技术之一，可分成三大类：弱人工智能、强人工智能和超人工智能。弱人工智能是指擅长于单个方面的人工智能，或在特定领域等同或者超过人类智能、效率的机器智能，比如深蓝、微软小冰、苹

果Siri、谷歌阿法狗、人脸识别/车牌识别摄像机、搬运/焊接机器人等等。每一个弱人工智能的创新，都在给通往强人工智能和超人工智能的旅途添砖加瓦。

2人工智能在建筑工程中的应用 2.1人工智能在建筑策划中的运用

建筑策划首先考虑整个项目的价值目标，而这个价值目标将是通过对该项目中各方需求的研究而得出的。人文、环境、文化、技术、时间、经济、美学、安全，这8个价值因素中包含了建筑所有可能的需求。建筑策划就是对这些需求进行研究，经过对各个方面的比较分析，总结最后的主要需求。这个主要需求也许是一个，也可能是多个，它能够确定建筑项目的目标，即建筑设计的方向。在建筑设计过程中，建筑工程师的工作将围绕这个目标来展开。例如，在住宅区的前期策划过程中，决策人员需要考虑的因素包括地理位置、周边交通环境、受众人群、周边竞品楼盘、商业价值、城市文化延续等情况。传统的策划方式需要决策人员收集大量的相关数据并进行人工比对、分析、处理，但在人工智能的加持下，数据的翔实性和策划工作的效率将会大幅提升。大数据和云技术可以把一定期限、一定区域内的场地数据、业态数据、交通情况、受众阶层接受度等数据进行详细收纳并进行整理分类。人工智能可将上述结果作为输入条件，并结合决策人（建设方、策划顾问、设计师）的价值标准进行固定算法计算，得出计算结果，生成计算报告，供决策者做出最理想的策划方案。

2.2建筑、科技与人

贝聿铭说过：建筑是有生命的，它虽然是凝固的，可却蕴含着人文思想。当艺术与自然碰撞、匠心与哲学同处、科技与情怀兼顾、意志与生态共存时，建筑、科技与人，甚至与环境之间，会激荡出更为璀璨的火花。各种数字化、自动化、网络化、智能化、信息化技术赋能建筑，也成就了智能建筑。半自主或全自主工作的智能机器（机器人），核心技术就是人工智能（AI）,另外还有物联网（IoT）、大数据、5G、导航定位、路径规划、无线充电等技术作为补充。未来，以住宅建筑为例，各式各样智能机器服务于人类生活，家庭里会应用清洁、做饭、洗涤、陪伴、教育、看护、养老等各式机器人，社区公共区间会应用社区治理、

小区管理、公共服务、便民服务的各式机器人，还有建筑建设期间，需要应用装配机器人等等。

2.3人工智能在建筑设计中的运用

建筑设计概括起来就是：无数个输入条件需要进入设计师的大脑，并通过大脑数据分析处理，同时融入设计师个人对艺术的追求，然后输出一个既符合功能使用要求，又能愉悦使用者身心的建筑作品。好的建筑设计能够同时引导和规范人们的日常生活习惯，甚至解决一定的城市社会问题。而我们提到的人工智能就是在这个过程中起到了让设计师更能施展拳脚的作用。如果建筑设计师把建筑设计的前期条件详细地告诉人工智能，也就是给人工智能系统的输入端口输入前期设计条件，如场地信息（数字化地形、周边建筑情况）、规划条件（用地面积、容积率、建筑密度、建筑限高、绿地率等）、日照条件、停车数、功能配比参数（商业、住宅、办公等配比，户型面积配比）等信息，结合不同结构形式的单位造价、不同功能产品的目标利润值等信息，那么人工智能即可迅速给出一种或几种不同的强排方案报告。设计师可以对这些强排结果进行分析对比，得出既符合使用者需求，又能解决设计师想要解决的项目问题和社会问题，同时又能使项目利润最大化的方案。在建筑方案设计绘制过程中出现的BIM系统，是人工智能的一个分项运用，是建筑模型信息化、矢量化的运用。不仅在建筑设计中，而且是在后期运营管理的建筑全生命周期过程中对建筑信息的可视化载体。在设计过程中，BIM系统不仅实现了建筑、结构、水、暖、电等专业对建筑信息的即时共享和协同构建，而且实现了对进度和成本的控制。在早期设计过程中建立模型的基础上，BIM系统都是构建信息进行归纳整理，在后期施工过程中，BIM系统能够收集准确的信息，对施工流程进行详细的控制安排，从而最优安排施工流程，达到提高项目整体进度的目的。同时，通过BIM系统的实时共享，设计师与业主、设计师与施工单位、各专业设计师之间能够实现项目信息的共享，并且可以保持整个设计、施工周期内的透明化。因此，各方均可对等且实时地了解项目的全部信息，减少设计的变更频率，实现设计师的精细化设计。

2.4人工智能在建筑运营管理中的运用

人工智能的应用使人们的生活更加便捷，越来越多的智慧城市、智慧社区、智能楼宇、海绵城市的出现完美地说明了这一点。尤其是人工智能的应用在碳达峰、碳中和领域也发挥了重要的作用。智慧社区包括智能安防系统、智慧停车系统、智慧广告系统、智能物业管理系统、智能快递系统、智能垃圾回收系统等，其中最不起眼也最重要的就是智能垃圾回收系统。党的十九大报告中指出，中国特色社会主义进入了新时代，我国经济已由“高速增长阶段”转向“高质量发展阶段”，必须坚定不移贯彻“创新、协调、绿色、开放、共享”的新发展理念。2020年9月，中国在联合国大会上向世界宣布了2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的目标。2020年12月，经济工作会议确定，2021年抓好重点任务，包括做好碳达峰、碳中和工作。2021年3月5日，中华人民共和国第十三届全国人民代表大会第四次会议的工作报告中指出，扎实做好双碳工作，制订2030年前碳达峰行动方案。这些举措既是贯彻新发展理念、推动高质量发展的必然要求，又是践行大国担当和责任的重要体现，其战略意义高远。我国部分城市已经施行了垃圾分类管理，但垃圾分类工作并没有完全开展。究其原因，一方面人们还没有完全形成垃圾分类的习惯——把垃圾分装在不同的袋子中，其便利性大打折扣；另一方面，垃圾分类的制度优越性没有很好地体现出来，没有实现对老百姓和企业的激励。因此，引入人工智能技术能够实现更加便利的垃圾分类投放，同时能够实现制度的激励。在垃圾投放的过程中，人工智能技术有助于垃圾的精准投放：在景区、车站等垃圾不集中的区域设置智能垃圾桶，通过前端设置的人工智能识别装置，扫描判断垃圾的类别属性，相应的垃圾桶可以提示并打开。在小区、办公场所等需要集中投放垃圾的地方，智能扫描装置通过扫描判断是否投放准确并进行积分奖励。

3结论

目前，人工智能在人们的生产生活各领域都得到了飞速发展，人工智能在城市规划、建筑设计领域的优势越发明显。设计师应积极了解并主动将人工智能技术运用到城市建筑设计工作中，以提高建筑设计附加值，促进建筑业更多地解决社会问题，创造美好的未来。

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