文／史曉軍 江西建工第一建筑有限責(zé)任公司 江西南昌 330001

引言：

在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展下，互聯(lián)網(wǎng)、人工智能早已日新月異，更是號稱“第四次工業(yè)革命”但國內(nèi)的房屋建筑領(lǐng)域卻還未很好得到這一發(fā)展所帶來的紅利。工程類行業(yè)的領(lǐng)域內(nèi)，有著“大工業(yè)、大數(shù)據(jù)、大平臺”的信息化特點，尤其是在當(dāng)前，項目管理信息系統(tǒng)已然變成了判斷企業(yè)在發(fā)展運(yùn)作中的現(xiàn)代化管理能力的關(guān)鍵因素。建筑項目在初期對于速度和效率的要求是很高的，必須要在很短暫的期限內(nèi)，及時、快速、準(zhǔn)確的對風(fēng)險做出分析，才能夠?qū)ν顿Y機(jī)會更好、更高效的做出反應(yīng)，以保證決策具有科學(xué)性、全面性和客觀性。在項目的中期，企業(yè)需要在有效的信息交換前提下，整合有限的資源共享。最終實現(xiàn)既定計劃目標(biāo)；在項目后期，企業(yè)需要使用信息系統(tǒng)進(jìn)行竣工結(jié)算驗收、交付和項目后評估對工程管理信息系統(tǒng)的應(yīng)用提出了新的要求。

在這種背景下要實現(xiàn)房屋建筑工程的高效化，整合出適合我國使用的信息化建筑軟件以及開發(fā)出更智能高效且具備性價比的工程建筑機(jī)械，人工智能。只有滿足這個條件，才能夠更好的將各個平臺、各個途徑收集到的信息進(jìn)行整合，完善項目管理信息系統(tǒng)。由于該系統(tǒng)融合了信息流與管理流，并達(dá)到了同步統(tǒng)一的狀態(tài)，因此能夠促使企業(yè)內(nèi)部良好運(yùn)營，提升管理效率。以此為基礎(chǔ)，來幫助其更好的適應(yīng)市場，提高競爭力，保持創(chuàng)新能力，最終達(dá)到高效管理工程項目以及房屋建造的要求。

1、人工智能在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用

建筑設(shè)計與城市設(shè)計有著相同的特點，二者都是需要智慧支撐的科學(xué)活動。隨著 AI 預(yù)期與實際結(jié)果之間的差距擴(kuò)大，人們越來越失望。在整個歐洲大陸，建筑和工程專業(yè)、行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，依然對人工智能有著不減的熱情與濃厚的興趣。不過，這種注意力有所改變，由最為基礎(chǔ)的架構(gòu)考慮，轉(zhuǎn)向了如何尋找方法去解決特定的問題。在最初時期，專業(yè)系統(tǒng)在編寫的過程中必須要使用特定語言，并且需要用標(biāo)準(zhǔn)編程語言進(jìn)行編碼。這種專業(yè)系統(tǒng)是沒有被人們看作人工智能的產(chǎn)物的。當(dāng)前成功融合進(jìn)主流的，是以案例為基礎(chǔ)的推理，之前也被人們認(rèn)定為有著發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景的人工智能方式，此外還有一些相對而言更加復(fù)雜的人工智能方法。對于被夸大實際作用的人工智能，建筑師們都不對其再抱有想法可僅僅幾年后，在大腦推理以及身體感知的基礎(chǔ)上，將二者有機(jī)結(jié)合起來，并互相產(chǎn)生作用，在人工智能之外又促使人腦智能產(chǎn)生，結(jié)果證明只關(guān)注大腦活動而忽視身體反饋是不夠的。在創(chuàng)意和設(shè)計方面取得顯著成果。第一代人工智能問世的時候，也被應(yīng)用在了建筑設(shè)計上，作為一種方法和工具，帶來了前所未有的視覺沖擊。對于外行來說，能夠在三維空間中對家具做出布局并且支持實時可視化是非常令人震驚的，對于業(yè)內(nèi)人士來說，使用計算機(jī)智能軟件模擬施工情況也是非常令人興奮的。

2、人工智能在建筑與城市設(shè)計中的機(jī)會

近幾年，機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)尤其是深度學(xué)習(xí)有著非常大的進(jìn)展，包括繪畫、音樂和設(shè)計等學(xué)科領(lǐng)域。以機(jī)器學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，建筑學(xué)方面的專家圍繞著建筑的自動化生成這一主題進(jìn)行研究。從特征來說，有著生物學(xué)相似性的深度學(xué)習(xí)，與其他建筑方案如自動化以及智能化的技術(shù)相比，在實現(xiàn)原理和設(shè)計模式這兩個板塊上，可以說是非常接近建筑師對于方案的設(shè)計和創(chuàng)作。從這一點上就能看出，深度學(xué)習(xí)在于藝術(shù)美學(xué)等方面顯示出的優(yōu)勢。這也就說明了深度學(xué)習(xí)SGs 與GS 在自動與智能化的方案設(shè)計上，指明了一條嶄新的道路。但當(dāng)前，有關(guān)于計算機(jī)視覺領(lǐng)域、建筑方案設(shè)計與創(chuàng)新等方面，深度學(xué)習(xí)還沒有與之建立起聯(lián)系，也沒有深入挖掘，因此相關(guān)研究結(jié)果不夠豐富。

本研究所提出的創(chuàng)作模式，是基于人工智能和建筑師共同合作而對方案進(jìn)行創(chuàng)作。這種模式圍繞著具體的設(shè)計任務(wù)，借助于智能設(shè)計系統(tǒng)進(jìn)行研究探索，盡可能的達(dá)到和人類水平類似的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行學(xué)習(xí)并得出設(shè)計結(jié)果，然后將針對性較大的設(shè)計方案傳達(dá)給建筑師，以便于建筑師進(jìn)行選擇和應(yīng)用。在此期間，二者可以說是協(xié)同參與方案設(shè)計，并且穿插著良好的溝通與互動。本文選取的案例以概念設(shè)計階段建筑形態(tài)的智能化設(shè)計為中心，探討該種創(chuàng)作模式。在進(jìn)行設(shè)計時，助理建筑師的工作由智能設(shè)計系統(tǒng)來代替，對建筑師進(jìn)行輔助，從而研究建筑形態(tài)的設(shè)計，更為智能地將設(shè)計目標(biāo)中的形態(tài)特征進(jìn)行提取，以更真實、高效地嵌入到設(shè)計中，得出最新的建筑形態(tài)方案結(jié)果。在整個流程中，一共融入了設(shè)計創(chuàng)新學(xué)、形狀語法和人工智能這三大類。例如BST，是將卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)作智能內(nèi)核加以建立。該系統(tǒng)的設(shè)計流程步驟為：首先，建筑師將設(shè)計任務(wù)具體進(jìn)行分析，并建立起初始建筑體量，以及確定設(shè)計意向；其次，BST 系統(tǒng)進(jìn)行接收并分析提取出建筑師設(shè)計意向的特征，接著將相關(guān)內(nèi)容嵌入方案中，調(diào)整初始方案相關(guān)。之所以說設(shè)計系統(tǒng)替代了助理建筑師，就是因為該系統(tǒng)可以做到正確理解并結(jié)合建筑師的想法和思路，做出設(shè)計并將結(jié)果如實展現(xiàn)，在一定程度上可以推進(jìn)設(shè)計工作。

圖1 Revit 導(dǎo)入Naviswork 進(jìn)行施工模擬

圖2 BST 系統(tǒng)及其設(shè)計流程

BST 系統(tǒng)對于建筑形態(tài)智能化設(shè)計的處理步驟如下所示：

（1）降維處理:在預(yù)處理初始方案和設(shè)計意向的3D模型的基礎(chǔ)上，以同一標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，把3D 模型狀態(tài)的文件轉(zhuǎn)變?yōu)?D 狀態(tài)的數(shù)據(jù)文件。接著，再將數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入到BST-CNN 系統(tǒng)中；

（2）形態(tài)設(shè)計:在BST-CNN 系統(tǒng)中將意向文件的設(shè)計風(fēng)格與形態(tài)特征進(jìn)行提取，進(jìn)而在初始體量方案中加以整合，此時形成的2D 數(shù)據(jù)文件便是將設(shè)計意向形態(tài)特征融入其中的方案設(shè)計；

（3）還原處理:同步驟一降維處理的規(guī)則一致，再將第二步中形成的2D 數(shù)據(jù)文件重新以3D 模型的形式還原。這三個步驟中對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時主要借助了圖形相互轉(zhuǎn)化和BST-CNN 建筑形態(tài)設(shè)計。

①圖形相互轉(zhuǎn)化:作為輔助程序，圖形相互轉(zhuǎn)化能夠幫助BST-CNN 將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。步驟二和步驟三也可以被稱作對稱程序，從字面意思來看，就能發(fā)現(xiàn)這種程序是對稱的，降維處理完成由3D 模型到2D 圖紙文件的轉(zhuǎn)變，而還原處理完成由2D 圖紙文件到3D 模型的轉(zhuǎn)變。

②建筑形態(tài)設(shè)計:BST-CNN 建筑形態(tài)設(shè)計產(chǎn)生的基礎(chǔ)是神經(jīng)風(fēng)格遷移方法，這種方法則來自于Tensorflow框架的支撐。方法由以萊昂為代表的眾多學(xué)者所提出，設(shè)計系統(tǒng)可以自動將初始方案與意向方案的2D 數(shù)據(jù)文件形式進(jìn)行錄入，智能分析及提取其中的內(nèi)容，在獲得結(jié)果后加以融合，以形成最新的建筑形態(tài)，最終完成風(fēng)格設(shè)計。

3、建筑活動中人工智能技術(shù)的應(yīng)用

3.1 建筑施工中人工智能技術(shù)的應(yīng)用

建筑施工中是否能應(yīng)用到人工智能技術(shù)呢？答案是肯定的。利用人工智能 技術(shù)建立資源調(diào)配的模型，跟蹤進(jìn)度計劃。利用無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、近場通訊技術(shù)（NFC）以及藍(lán)牙技術(shù)，對于室內(nèi)的工作狀況進(jìn) 行跟蹤，再結(jié)合全球定位系統(tǒng)，對于戶外情景進(jìn)行相應(yīng)的監(jiān)控，實現(xiàn)對于項目的遠(yuǎn)程進(jìn)度管理。有效減少施工技術(shù)的時間，并 且減少施工發(fā)生事故的可能性，減少資源浪費(fèi)，降低運(yùn)營與維護(hù)的成本。

3.2 建筑施工管理領(lǐng)域中人工智能技術(shù)的應(yīng)用

圖3 使用無人機(jī)圖像生成的三維模型

在施工管理工作的開展中也普遍需要借助于人工智能技術(shù)的使用，具體表現(xiàn)在管理者能夠在施工現(xiàn)場利用人工智能決策系統(tǒng)進(jìn)行管理。該系統(tǒng)以監(jiān)控施工現(xiàn)場為主要目標(biāo)，在控制的過程中對于有幾率出現(xiàn)的危險情況做出診斷。此外，該系統(tǒng)可以借助于知識化的體系系統(tǒng)，收集所需要的信息并做出匯總、梳理，快速傳達(dá)到相關(guān)部門，以保障管理者能夠根據(jù)信息和數(shù)據(jù)作出正確、合適的決策。人工智能系統(tǒng)在合適的條件下，能夠分析變量并且做出控制反應(yīng)。施工現(xiàn)場的資源管理需要利用數(shù)據(jù)庫方法及相關(guān)技術(shù)，而利用管理工具，就可以將施工現(xiàn)場中各個提供信息與數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫建立起來，尤其是關(guān)于施工方面的精度技術(shù)，和對于產(chǎn)品的一些規(guī)劃等。人工智能技術(shù)的用途還包括對施工現(xiàn)場項目展開現(xiàn)金流管理，主要采取人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的途徑，借助于遺傳算法和粒子群算法的結(jié)合，有效、科學(xué)地評估項目中的目標(biāo)現(xiàn)金量。而項目持續(xù)評估軟件的出現(xiàn)，使項目現(xiàn)金流的整個動態(tài)流程都得以被檢測，以此為前提，能夠隨時掌握項目投資的收益情況和具體的變化。相關(guān)實驗結(jié)果顯示，最新的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能技術(shù)可以完成工程項目的動態(tài)評估工作，其工作原理和流程具體為根據(jù)項目的需要做出檢測，并將最優(yōu)結(jié)果成功的輸出。在對企業(yè)員工進(jìn)行安全培訓(xùn)的過程中，也可以使用人工智能技術(shù)進(jìn)行。這種情況下的安全管理，只需滿足情景模擬這一要求，就能夠開展安全培訓(xùn)工作。人工智能技術(shù)能夠與配套的相關(guān)技術(shù)結(jié)合起來，在平臺上發(fā)揮出作用，做出虛擬現(xiàn)實并增強(qiáng)現(xiàn)實，更加高效、順利地開展實踐操作訓(xùn)練，保證將工作進(jìn)行落實。在建筑材料方面，人工智能技術(shù)可以有針對性的開發(fā)出獨(dú)有項目，精準(zhǔn)的分析現(xiàn)場操作效率低于標(biāo)準(zhǔn)的原因，并加以總結(jié)。以持續(xù)跟蹤建筑材料為核心目標(biāo)，不斷對傳感器及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行研究、更新與完善，以幫助建筑功能提高效能，進(jìn)一步推進(jìn)建筑工程在全壽命周期管理工作上的開展，最終達(dá)到保障人民群眾的生命、財產(chǎn)安全的目的。

3.3 智能養(yǎng)維護(hù)

近年來，配備攝像頭的智能無人機(jī)的使用呈指數(shù)增長。無人機(jī)可以配備各種傳感器，如攝像機(jī)、紅外攝像機(jī)、激光雷達(dá)等快速獲取信息的高精度設(shè)備，拍攝各種人類難以看見的角落圖像為及時更新實時道路信息和應(yīng)急救援提供準(zhǔn)確快速的實時信息，協(xié)助相關(guān)部門快速制定準(zhǔn)確的應(yīng)急處置預(yù)案等。如配備熱成像攝像機(jī)的無人機(jī)將光學(xué)和熱成像圖像結(jié)合起來后便更準(zhǔn)確地評估結(jié)構(gòu)缺陷。裝備在無人機(jī)上配置激光雷達(dá)，就能夠使用激光測繪，更快更準(zhǔn)確地獲得對象場景中的三維點云，以及全面覆蓋對象場景的大致三維信息。無損檢測中，無人機(jī)的使用重點更多的傾向在三個主要方面，一是對任務(wù)狀態(tài)做出檢測，二是對損傷進(jìn)行分析，三是對狀態(tài)加以監(jiān)測。國外的一些專家提出的非接觸光學(xué)測量方法，能夠?qū)蛄旱陌踩珷顩r做出檢測，這種方法需要無人機(jī)和三維數(shù)字圖像進(jìn)行配合。還有專家對多架無人機(jī)同時進(jìn)行工作的情況下獲得橋梁檢測方法與結(jié)果做出了演示。此外，無人機(jī)還能夠利用裝置好的刷補(bǔ)涂料對高層樓外墻面進(jìn)行保養(yǎng)與修護(hù)。

結(jié)語：

社會在持續(xù)進(jìn)步，科技在不斷創(chuàng)新，人們的需求更多，工程建設(shè)項目也隨之變得越來越復(fù)雜和龐大，在這種情況下，建筑類企業(yè)就不得不選擇項目信息化管理的方式。本文主要介紹了人工智能新技術(shù)在建筑中的應(yīng)用，如何運(yùn)用新技術(shù)使工程更加高效，希望本文總結(jié)的經(jīng)驗可以推廣應(yīng)用到我公司其他住宅建設(shè)項目的建設(shè)中，起到促進(jìn)作用提高公司的施工管理水平，逐步提升公司在行業(yè)內(nèi)的競爭力，讓品牌效應(yīng)為公司打造品牌，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。