摘 要：在智能建筑發(fā)展中出現(xiàn)交叉系統(tǒng)不協(xié)調(diào)、可擴展性差等問題的背景下，人工智能技術(shù)的應用為智能城市建設(shè)指引科學的發(fā)展方向。該文綜述人工智能技術(shù)的基本概念和發(fā)展歷程，通過實例分析智能城市建設(shè)中的人工智能技術(shù)應用，得到人工智能技術(shù)與城市建設(shè)深度融合方式。人工智能技術(shù)在城市建設(shè)中發(fā)揮著重要作用，將推動城市智能化、可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：人工智能;城市建設(shè);技術(shù)應用;深度融合;城市智能化

中圖分類號：TP18 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2024）22-0014-04

Abstract： In the development of intelligent buildings， there are problems such as uncoordinated cross systems and poor scalability. The application of artificial intelligence technology provides the scientific development direction for intelligent city construction. This paper summarizes the basic concept and development process of artificial intelligence technology， and analyzes the application of artificial intelligence technology in intelligent city construction through examples. Get the deep integration of artificial intelligence technology and urban construction. Artificial intelligence technology plays an important role in urban construction and will promote the intelligent and sustainable development of the city.

Keywords： artificial intelligence; urban construction; technology application; deep integration; intelligent development of the city

隨著全球城市化進程的加速，人工智能技術(shù)在城市建設(shè)中的應用逐漸成為學術(shù)界和工程實踐中的熱點問題。城市作為人類社會生活和經(jīng)濟活動的核心場所，面臨著諸多挑戰(zhàn)，如交通擁堵、能源浪費、環(huán)境污染等，而人工智能技術(shù)的發(fā)展為解決這些問題提供了新的思路和方法，其論文旨在探討人工智能技術(shù)在城市建設(shè)中的應用，并分析其在城市可持續(xù)發(fā)展中的作用和意義。

1 人工智能技術(shù)概述

人工智能（Artificial Intelligence，AI）是指使計算機系統(tǒng)能夠執(zhí)行需要人類智力的任務(wù)的技術(shù)和方法的集合。它涵蓋了許多不同的技術(shù)和方法，包括機器學習、深度學習、自然語言處理、專家系統(tǒng)和計算機視覺等。

1.1 人工智能技術(shù)的基本概念和發(fā)展歷程

人工智能是一種模擬人類智能的技術(shù)，旨在使計算機系統(tǒng)能夠執(zhí)行類似于人類的認知任務(wù)。其基本概念涵蓋了機器學習、專家系統(tǒng)、自然語言處理和感知技術(shù)等領(lǐng)域。人工智能的發(fā)展歷程可以追溯到20世紀50年代，早期的探索主要集中在符號邏輯和推理系統(tǒng)上[1]。20世紀80年代，專家系統(tǒng)成為主要研究方向。隨著計算能力的提升和數(shù)據(jù)的大規(guī)模應用，深度學習技術(shù)進一步推動了人工智能的發(fā)展。21世紀以來技術(shù)在圖像識別、語音識別、自然語言處理等領(lǐng)域取得了巨大進展，驅(qū)動了智能助手、自動駕駛、智能制造等應用的快速發(fā)展[2]。

1.2 常見的人工智能技術(shù)及其特點

常見的人工智能技術(shù)包括機器學習、深度學習、自然語言處理和計算機視覺等。機器學習是一種通過從數(shù)據(jù)中學習模式和規(guī)律來實現(xiàn)任務(wù)的技術(shù)，其特點在于可以處理大規(guī)模的復雜數(shù)據(jù)并從中提取特征，包括監(jiān)督學習、無監(jiān)督學習和強化學習等方法。深度學習是機器學習的一種，利用深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來提取和學習數(shù)據(jù)的特征，具有高度的靈活性和表達能力，適用于圖像識別、語音識別等領(lǐng)域[3]。自然語言處理是使計算機能夠理解、處理和生成自然語言文本的技術(shù)，包括文本分類、情感分析和機器翻譯等應用，其特點在于可以處理不同語言和語言形式的文本，并實現(xiàn)語義理解和語言生成。計算機視覺使計算機能夠理解和分析圖像和視頻的內(nèi)容，包括目標檢測、圖像分割和人臉識別等任務(wù)，具有高度的實時性和準確性，廣泛應用于智能監(jiān)控、自動駕駛等領(lǐng)域。

2 智能城市建設(shè)中的人工智能技術(shù)應用

智能城市建設(shè)中人工智能技術(shù)應用廣泛，涵蓋交通管理、能源利用、環(huán)境監(jiān)測等。智能技術(shù)使城市運行更高效、更環(huán)保、更便利，推動城市可持續(xù)發(fā)展[4]。

2.1 人工智能在智慧建筑設(shè)計中的應用

2.1.1 人工智能在智慧建筑中的總體概述

智慧建筑利用人工智能技術(shù)實現(xiàn)了智能能源管理、自動化安全監(jiān)控、智能空調(diào)調(diào)節(jié)等功能，提高了建筑的能源利用效率、安全性和舒適度[5]。人工智能還賦予了建筑更強的適應性和智能化互動能力，使其能夠根據(jù)環(huán)境變化和用戶需求進行智能調(diào)整和優(yōu)化，推動建筑行業(yè)向智能化、可持續(xù)發(fā)展的方向發(fā)展。

2.1.2 人工智能在智慧建筑的架構(gòu)體系

智慧建設(shè)體系構(gòu)架中包含4個重要層級，即負責大數(shù)據(jù)收集的技術(shù)基礎(chǔ)級、智能應用級、智慧建設(shè)管理平臺和綜合應用程序尾端。管理者可以使用PC網(wǎng)頁、移動應用程序和現(xiàn)場LED顯示屏控制數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對站點動態(tài)的實時監(jiān)控。智能建設(shè)現(xiàn)場信息化、智能化和可視化管理正在逐步實現(xiàn)，如圖1所示。

2.1.3 人工智能在智慧建筑中實施技術(shù)路徑

智能建設(shè)現(xiàn)場的建設(shè)主要依靠人工智能技術(shù)，云計算技術(shù)和其他相關(guān)硬件設(shè)施。人工智能技術(shù)能收集人力的實時狀態(tài)，在工地可以收集機械設(shè)備材料的使用及其他信息。通過視頻監(jiān)控技術(shù)，能獲得現(xiàn)場影像數(shù)據(jù)，并通過互聯(lián)網(wǎng)和局域網(wǎng)傳送數(shù)據(jù)。云平臺技術(shù)可以用來建立管理平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲和分析[6]。通過人工智能的學習能力，能夠獲得事故現(xiàn)場數(shù)據(jù)，建設(shè)現(xiàn)場智能控制技術(shù)的路徑，如圖2所示。

2.1.4 人工智能在智慧建筑中的優(yōu)勢體現(xiàn)

人工智能技術(shù)在智慧建筑中的應用，不僅能夠提升建筑的能源效率、安全性和舒適度，還可以優(yōu)化空間利用，提高建筑的整體運營效益。通過智能化的能源管理系統(tǒng)，人工智能可以實時監(jiān)測建筑能耗情況，并根據(jù)數(shù)據(jù)分析提供優(yōu)化建議，從而降低能源消耗，提高能源利用效率。智能建筑系統(tǒng)還可以根據(jù)用戶習慣和環(huán)境變化，自動調(diào)節(jié)照明、空調(diào)等設(shè)備，提升建筑的舒適度和用戶體驗[7]。

2.2 人工智能在城市交通管理優(yōu)化中的應用

人工智能在城市交通管理中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。智能監(jiān)控攝像頭配備了圖像識別和分析技術(shù)，能夠自動檢測出異常行為，如交通事故、人群聚集等，及時發(fā)出警報并通知相關(guān)部門。智能巡邏機器人和無人機通過搭載各種傳感器和攝像頭，可以在城市中實時巡邏，監(jiān)測街道、公園等地區(qū)的安全情況，并進行實時報警和數(shù)據(jù)采集[8]。智能城市安全管理平臺整合了各種安全監(jiān)控設(shè)備和數(shù)據(jù)，通過人工智能技術(shù)實現(xiàn)對城市安全狀況的實時監(jiān)測和管理，為城市管理部門提供決策支持，增強其應急處理能力[9]。

案例：北京市公安局建立了“平安北京”智能系統(tǒng)，利用人工智能技術(shù)實現(xiàn)了視頻監(jiān)控的智能化管理，包括人臉識別、行為分析、車輛追蹤等功能。平安北京安全管理系統(tǒng)利用先進的信息技術(shù)和人工智能技術(shù)，實現(xiàn)了對城市安全的全面監(jiān)控和管理，為北京市的治安維護和應急處置提供了重要支持。

2.3 人工智能在歷史建筑保護中的應用

由于缺乏科學的保護規(guī)劃和管理體系，導致歷史建筑的保護工作存在盲目性和片面性，無法真正實現(xiàn)對歷史建筑的全面保護和合理利用。人工智能軟件可以分析和整理歷史文獻、建筑遺址和考古資料，進行虛擬建筑重建和模擬。中華文化遺產(chǎn)保護智能平臺在北京、西安等城市被應用于多個歷史建筑的保護項目中，取得了一定的成效[10]。該平臺利用人工智能技術(shù)，對歷史建筑進行數(shù)字化建模和文檔化，實現(xiàn)對歷史建筑的全面記錄和保護，提供歷史建筑結(jié)構(gòu)病害識別和分析功能，幫助保護部門及時發(fā)現(xiàn)并修復歷史建筑的結(jié)構(gòu)問題。該平臺還可以利用虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術(shù)，對歷史建筑進行數(shù)字化重建和虛擬展示。

案例：圖像識別和分析軟件在歷史建筑保護中發(fā)揮了重要作用。人工智能可以應用于歷史建筑的圖像識別和分析，幫助專家識別和記錄建筑的瑕疵、損傷和變化[11]。通過深度學習算法，其可以自動識別建筑結(jié)構(gòu)的不同部分，并分析其狀態(tài)和變化情況，有助于及時發(fā)現(xiàn)潛在的問題并提供修復措施。

2.4 人工智能在虛擬實驗和智慧教育中的應用

人工智能可以模擬真實實驗，以減少實驗成本和風險。通過使用機器學習和模擬技術(shù)，可以創(chuàng)建虛擬實驗環(huán)境，用于研究材料科學、生命科學、化學等領(lǐng)域。這些虛擬實驗可以幫助科學家更好地理解和預測實驗結(jié)果，加速新技術(shù)和新產(chǎn)品的開發(fā)[12]。人工智能實驗室可以處理和分析大量的科學數(shù)據(jù)，幫助科研人員發(fā)現(xiàn)隱藏的模式和趨勢。通過機器學習算法，可以從海量數(shù)據(jù)中提取有用的信息，加快科學研究的進展。例如，人工智能可以用于基因組學研究中的基因序列分析，幫助科學家理解基因功能和疾病機制[13]。

人工智能虛擬場景技術(shù)應用在智慧教育中愈加廣泛。在中外建筑史課程中，通過虛擬實景建筑漫游，在虛擬環(huán)境中探索中外歷史建筑，仿佛穿越時空親臨其境。例如大連理工大學在中外建筑史課程中應用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，其通過使用VR頭顯和交互設(shè)備，讓學生可以在課堂上直接參與虛擬實景建筑漫游，并深入了解中外著名建筑的風格、結(jié)構(gòu)和藝術(shù)特點。隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的不斷創(chuàng)新，更加真實、細致的歷史建筑模型和場景將被開發(fā)出來，提供更為逼真的學習體驗[14]。

2.5 人工智能在環(huán)境保護與治理中的應用

人工智能軟件在城市環(huán)境保護中發(fā)揮著重要作用，其案例應用涵蓋了空氣質(zhì)量監(jiān)測、垃圾分類、水資源管理等多個領(lǐng)域。以空氣質(zhì)量監(jiān)測為例，無錫市利用人工智能軟件“藍天衛(wèi)士”系統(tǒng)進行空氣污染預測和監(jiān)測，該系統(tǒng)通過智能傳感器網(wǎng)絡(luò)收集大量空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，并結(jié)合人工智能算法對數(shù)據(jù)進行分析和處理，實現(xiàn)了對空氣質(zhì)量的實時監(jiān)測和污染源的智能識別[15]。在水資源管理方面，一些國家和城市利用人工智能軟件進行水質(zhì)監(jiān)測和水資源調(diào)度，如美國的智能水務(wù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過智能傳感器網(wǎng)絡(luò)和人工智能算法對水質(zhì)數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測和分析，實現(xiàn)了對水資源的智能化管理和優(yōu)化調(diào)度，提高了水資源利用效率和保護水環(huán)境的能力[16]。人工智能軟件在城市環(huán)境保護中的案例應用豐富多樣，為城市環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展提供了重要支持和技術(shù)保障。

2.6 人工智能在能源管理中的應用

人工智能在能源管理中的應用涉及多個方面，包括能源生產(chǎn)、傳輸、分配和消費等環(huán)節(jié)。人工智能技術(shù)可以應用于能源生產(chǎn)領(lǐng)域，通過優(yōu)化風力發(fā)電、太陽能發(fā)電和其他可再生能源的利用，提高能源生產(chǎn)效率和可再生能源的比例。人工智能可以用于優(yōu)化能源傳輸和分配，通過預測能源需求、調(diào)整輸電網(wǎng)絡(luò)和智能配電系統(tǒng)，實現(xiàn)對能源流向和負載的實時監(jiān)測與調(diào)控，提高能源利用效率并減少能源損耗[17]。人工智能還可以應用于能源消費端，例如智能家居和智能建筑系統(tǒng)，通過優(yōu)化設(shè)備運行和能源使用模式，實現(xiàn)能源消耗的最小化和能源利用的最大化，從而降低能源成本并減少對傳統(tǒng)能源的依賴。人工智能在能源管理中的應用可以幫助實現(xiàn)能源的可持續(xù)利用，通過提高能源利用效率，減少對傳統(tǒng)能源的依賴，推動能源行業(yè)向智能化、高效化和環(huán)?；较虬l(fā)展。

3 人工智能技術(shù)與城市建設(shè)的深度融合

人工智能技術(shù)通過其強大的數(shù)據(jù)分析能力、智能決策支持系統(tǒng)和自適應控制算法等特點，為城市建設(shè)提供了全新的解決方案和思路。首先，人工智能技術(shù)在城市規(guī)劃和設(shè)計階段發(fā)揮了重要作用。通過對城市歷史數(shù)據(jù)、人口流動、交通狀況等方面的深度分析，人工智能可以為城市規(guī)劃者提供精準的數(shù)據(jù)支持和科學的決策建議，并幫助城市規(guī)劃者更好地制定城市發(fā)展策略和規(guī)劃方案[18]。其次，人工智能技術(shù)在城市交通管理中發(fā)揮了重要作用。通過智能交通信號燈控制系統(tǒng)、智能交通監(jiān)控系統(tǒng)等應用，人工智能可以實現(xiàn)交通流量的智能調(diào)控和交通事故的及時預警，有效緩解交通擁堵和提升交通安全水平。再次，人工智能技術(shù)還在城市環(huán)境監(jiān)測、智慧能源管理、智能樓宇控制等領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大潛力。通過智能傳感器網(wǎng)絡(luò)和大數(shù)據(jù)分析，人工智能可以實現(xiàn)對城市環(huán)境污染、能源消耗等方面的實時監(jiān)測和智能化管理，為城市環(huán)境保護和資源利用提供科學依據(jù)和有效手段[19]。最后，人工智能技術(shù)還在城市治理和公共服務(wù)方面發(fā)揮了重要作用。通過智能化的城市管理平臺和智能城管機器人等應用，人工智能可以實現(xiàn)城市管理的信息化、智能化和精細化，提高城市管理的效率和水平，為城市居民提供更便捷、更高質(zhì)量的公共服務(wù)。人工智能技術(shù)與城市建設(shè)的深度融合不僅可以提升城市的智能化水平和管理效率，還可以優(yōu)化城市的資源配置和環(huán)境質(zhì)量，推動城市向更加智慧、宜居、可持續(xù)的方向發(fā)展[20]。

4 結(jié)論

展望未來，可以預見到，隨著人工智能技術(shù)的進一步成熟和普及，城市將迎來更加智慧化、智能化的時代。技術(shù)的應用也將推動城市建設(shè)模式的轉(zhuǎn)變，由傳統(tǒng)的規(guī)劃和管理向智能化、信息化、可持續(xù)化方向發(fā)展，為構(gòu)建綠色、低碳、智慧的現(xiàn)代化城市提供強有力的支撐。加強對人工智能技術(shù)在城市建設(shè)中的研究和應用，不僅有助于提升城市建設(shè)的科技水平和管理效率，還能夠為實現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展和人民幸福生活作出更大的貢獻。

參考文獻：

[1] 譚志云，李惠芬.數(shù)字技術(shù)賦能非遺保護傳承的邏輯機理與創(chuàng)新路徑[J].南京社會科學，2024（1）：142-150.

[2] 龍惟定.人工智能技術(shù)在建筑能源管理中的應用場景[J].建筑科學，2021（2）：127-136，145.

[3] 孔令釗.面向智能制造的工業(yè)機器人應用仿真分析[J].中國機械，2023（7）：68-71.

[4] 夏雨，任偉陽.雄安新區(qū)智能基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃技術(shù)標準[J].城市規(guī)劃學刊，2022（5）：107-111.

[5] 梁斌，成凱，史曉軍.東南沿海地區(qū)體育館氣候適應性設(shè)計策略研究[J].當代建筑，2022（6）：132-135.

[6] 楊詩冬，楊鄧文萍.人工智能在智慧建筑中的應用[J].智能建筑與智慧城市，2020（3）：30-33.

[7] 劉青云.城市綠道體系設(shè)計方法研究——以昆山核心區(qū)為例[J].交通與港航，2022（1）：29-33.

[8] 葉暉.城市數(shù)字創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)競爭力評價體系的構(gòu)建——評《城市數(shù)字創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)競爭力比較研究》[J].現(xiàn)代城市研究，2023（5）：133.

[9] BULUS T D. Research for the dynamic stability control system of passenger cars using carsim and matlab-simulink[D].沈陽：東北大學，2018.

[10] 張彤，徐涵，王川.干欄木構(gòu)——一種自適應與拓撲再生的建筑遺產(chǎn)[J].建筑遺產(chǎn)，2023（1）：1-8.

[11] 邵峰，孟凡軒.直角界面系統(tǒng)——直角殼界面體系和直角夾心界面體系[J].建筑與文化，2022（10）：26-28.

[12] 盧勇.基于虛擬仿真技術(shù)的高校思政課在線教學實踐探索[J].中國大學教學，2021（4）：79-84.

[13] 陳保元.提升小學道德與法治課教學質(zhì)量對策探析[J].中國多媒體與網(wǎng)絡(luò)教學學報（下旬刊），2020（12）：199-200，202.

[14] 呂良偉，孟飆.基于數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法的軍工企業(yè)零件制造工時研究[J].機械工程師，2024（1）：34-38.

[15] 曾江，陳思雨.“Adventure Turtle”一種基于生物資源勘探和樣本采集的機器龜構(gòu)造分析[J].科技風，2019（31）：6.

[16] 師小紅，徐章遂，康健.基于斷裂力學的疲勞裂紋擴展速率公式研究[J].機械設(shè)計與制造，2007（10）：11-12.

[17] 張兆輝，趙赫.西門子PLC與ECU標定軟件INCA的ASAP3通訊實現(xiàn)[J].工業(yè)控制計算機，2021（5）：3-4，7.

[18] 徐榮.三光子生物成像用光纖飛秒激光器技術(shù)研究[D].濟南：山東大學，2024.

[19] 郭曉東，李程輝，姚建強.智能傳感器技術(shù)在數(shù)據(jù)中心智能化系統(tǒng)的應用展望[J].信息系統(tǒng)工程，2020（12）：30-31.

[20] 楊家興.基于人工智能裁決的云網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)挖掘算法[J].互聯(lián)網(wǎng)周刊，2022（19）：69-71.

基金項目：吉林省高教科研重點課題（JGJX2023C152）;吉林省高教科研重點課題（JGJX2023C151）

第一作者簡介：閆秋夢（1995-），女，碩士，助教。研究方向為思政教學融入與智慧教學應用。