Bốn cách ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) trong kiến trúc

• AI cho không gian kỹ thuật đang nhận được nhiều sự quan tâm, các công ty đang phát triển các cách để tự động hóa các quy trình tốn thời gian.
• Để phát triển đô thị, Spacemaker của Na Uy đã phân tích tiếng ồn, gió, giao thông và các điểm dữ liệu khác để làm cho các thành phố dễ sống hơn.
• Các công cụ AI cũng đang được tạo ra để cải thiện việc đấu thầu xây dựng mô-đun, lập kế hoạch bố trí nội thất và phát triển bất động sản.

Khi ngày càng có nhiều tòa nhà tạo ra nguồn dữ liệu về cách chúng được xây dựng và vận hành, một câu hỏi mới xuất hiện: Chỉ ai hoặc điều gì phù hợp nhất để sắp xếp tất cả? Câu trả lời, đặc biệt cho giai đoạn lập kế hoạch và thiết kế ban đầu, là trí tuệ nhân tạo (AI).

Một loạt sáng kiến mới được hỗ trợ bởi AI đang thay đổi ngành kiến trúc, kỹ thuật và xây dựng (AEC). Trước khi các nhà thiết kế bắt đầu tạo lặp lại, việc sử dụng các công cụ tự động để tổ chức một “site” và dữ liệu theo ngữ cảnh có thể loại bỏ sự mơ hồ. Những công cụ này có thể làm cho các tác vụ rất kỹ thuật, cụ thể như kiến thức sâu về lập trình trở nên dễ tiếp cận hơn với những người chuyên về viết code như nhà thiết kế hoặc nhà phát triển.

Từ các dự án nghiên cứu đến các sản phẩm thương mại, các ví dụ sau đây cho thấy cách AI trong kiến trúc có thể tạo ra cơ hội để cải thiện quy trình thiết kế để sự sáng tạo của con người có thể chiếm vị trí trung tâm.

Nội dung bài viết

1. AI trong phát triển đô thị
2. AI giúp đặt giá thầu tốt hơn
3. AI cho thiết kế và lập kế hoạch thể tích
4. AI dành cho các nhà phát triển bất động sản

AI trong phát triển đô thị

Các công cụ AI mới có thể áp dụng sức mạnh lặp đi lặp lại cho các địa điểm quy mô đô thị, vượt ra ngoài các yêu cầu xây dựng riêng lẻ. Khái niệm này được chứng minh bởi Spacemaker, công ty công nghệ Na Uy được Autodesk mua lại, cung cấp AI dựa trên đám mây và phần mềm generative design giúp các nhóm lập kế hoạch và thiết kế đưa ra quyết định sáng suốt hơn nhanh hơn và cho phép cải thiện các cơ hội bền vững ngay từ đầu.

Được áp dụng trong giai đoạn đầu của quá trình phát triển bất động sản, Spacemaker có thể phân tích tới 100 tiêu chí trên khắp các khối thành phố: phân vùng, tầm nhìn, ánh sáng ban ngày, tiếng ồn, gió, đường xá, giao thông, đảo nhiệt, bãi đậu xe, v.v. Các tính năng mô hình hóa gió của nó phân tích cách các tòa nhà phân luồng gió, sử dụng động lực học chất lỏng tính toán để tinh chỉnh thiết kế nhằm tạo sự thoải mái cho con người. Tính năng tiếng ồn của nó có thể dự đoán mức độ âm thanh từ giao thông hoặc các nguồn khác, sau đó so sánh dữ liệu đó với các quy định của địa phương. Nền tảng này có thể đề xuất các phương án thay thế để giảm thiểu ô nhiễm tiếng ồn, một thành phần thường bị bỏ qua của sức khỏe môi trường.

Đối với Økern Sentrum, một dự án hỗn hợp rộng 1 triệu foot vuông chứa 1.500 căn hộ ở Oslo, Na Uy, nhà phát triển Steen & Strøm và Storebrand đã tinh chỉnh mức độ tiếng ồn và ánh sáng ban ngày bằng cách sử dụng Spacemaker. Sau khi kết hợp kế hoạch của họ với Spacemaker với các kiến trúc sư tại A-lab và khách hàng là city-planner, họ đã giảm 10% mặt tiền khu dân cư ồn ào nhất và giảm hơn 50% các khu dân cư thiếu ánh sáng. Ngay cả với những sửa đổi này, nhóm nghiên cứu đã vắt kiệt nhiều bất động sản có thể bán được hơn, một điều hiếm có đối với các điều chỉnh quy định hồi tố.

Spacemaker cũng làm việc để lập kế hoạch các yếu tố cảnh quan như suối và địa hình, cũng như các dự án quy mô nhỏ hơn. Hình học công trình là một trong những thông số thiết kế của nó; Ví dụ, ở quy mô chi tiết, Spacemaker có thể tự động hóa việc thiết kế các chương trình sơ đồ mặt bằng, chẳng hạn như bố trí căn hộ. Valode và Pistre Architects báo cáo rằng việc sử dụng Spacemaker đã tăng năng suất của nó lên 35% trong giai đoạn thiết kế, dẫn đến chi phí dự án thấp hơn và phạm vi thiết kế đa dạng hơn.

AI giúp đặt giá thầu tốt hơn

ConXtech, một công ty xây dựng mô-đun có trụ sở tại Bay Area, đang sử dụng AI để giành quyền kiểm soát một trong những bước khó dự đoán nhất trong xây dựng: quy trình đấu thầu.

ConXtech, giống như nhiều công ty xây dựng khác, được các chủ sở hữu và nhà phát triển gạ gẫm trong giai đoạn phát triển dự án. Khi đó, khả năng tồn tại của dự án vẫn chưa được đảm bảo và nhiều phương án vẫn đang được đặt ra. Điều này buộc các công ty như ConXtech phải trải qua nhiều lần lặp lại cho các dự án có thể không bao giờ được xây dựng. Cuối cùng, hàng triệu đô la có thể được chi cho các dự án không hoàn thành hoặc đấu thầu không thành công. Đồng thời, chủ sở hữu và nhà phát triển mong đợi câu trả lời nhanh chóng, khi họ tìm kiếm con đường dẫn đến giải pháp khả thi và hiệu quả về chi phí cho doanh nghiệp của họ.

Để rút ngắn chu kỳ đấu thầu và giảm chi phí đấu thầu, ConXtech đã làm việc với Autodesk Research để phát triển một nền tảng đấu thầu nguyên mẫu sử dụng AI để tìm ra thiết kế kết cấu thép hiệu quả nhất dựa trên chi phí mua sắm vật liệu, chế tạo và xây dựng. Các chi phí này bị ảnh hưởng bởi các nhà cung cấp và nhà thầu phụ được chọn cho dự án và thay đổi tùy thuộc vào vị trí của dự án.

Sau khi nhóm quản lý dự án xác định danh sách các nhà cung cấp và nhà thầu phụ tiềm năng, mẫu thử nghiệm sẽ thông báo cho kỹ sư kết cấu của dự án để thiết kế cấu trúc cạnh tranh nhất về chi phí, với ba tác nhân AI. Tác nhân AI đầu tiên, HyperGrid, đặt các cột và thiết lập lưới cấu trúc cho một trang web nhất định bằng cách sử dụng kết hợp kiến thức cấu trúc-kỹ thuật và học tập củng cố. Nó có tính đến các yêu cầu và ràng buộc do chủ sở hữu và kiến trúc sư đặt ra. Tác nhân AI thứ hai, Công cụ xấp xỉ, dự đoán kích thước của dầm và cột cũng như vị trí của các đầu nối ConXtech (kết nối cố định của hệ thống) bằng cách sử dụng mạng nơ-ron đồ thị được đào tạo trên hơn 4.000 điểm dữ liệu mô phỏng tòa nhà. Tác nhân AI thứ ba là Trình tối ưu hóa. Nó tinh chỉnh cấu trúc để giảm chi phí xây dựng, bao gồm các quy chuẩn xây dựng địa phương.

Adam Browne, giám đốc kỹ thuật của ConXtech cho biết: “Công nghệ được hỗ trợ bởi AI được đề xuất này có thể giúp chủ sở hữu và nhà phát triển ở đầu dự án có được thiết kế kết cấu và ước tính vật liệu cần thiết cho tòa nhà của họ mà không cần thuê kỹ sư chuyên nghiệp”. “Sản phẩm được hình dung có thể là đối với nghề kỹ thuật kết cấu mà LegalZoom là đối với nghề luật: một công nghệ phân tích trực tuyến giúp khách hàng của họ tạo ra các ước tính, kế hoạch và tài liệu tính toán vật liệu mà không cần phải thuê các chuyên gia.” Công nghệ AI này sẽ không thay thế nhiệm vụ kết cấu-kỹ thuật và vai trò của kỹ sư ghi chép, vẫn là điều bắt buộc trong quá trình thực hiện một dự án.

AI cho thiết kế và lập kế hoạch thể tích

Công ty phát triển bất động sản, kỹ thuật và xây dựng Nhật Bản Obayashi cũng đã làm việc với Autodesk Research để hình dung một giải pháp AI — một giải pháp cho phép các kiến trúc sư bổ sung các thông số cơ bản cho các tòa nhà và với sự hướng dẫn tối thiểu, có được ước tính thể tích và bố cục lập trình nội thất. Được sử dụng chủ yếu cho không gian văn phòng, AI cho ứng dụng này đã được đào tạo với một tập hợp con gồm hơn 2.800 tệp Autodesk Revit của Obayashi.

Công cụ AI hiểu các mối quan hệ trừu tượng giữa các chương trình và khả năng kết nối, kích thước và tỷ lệ mong muốn được thể hiện trong khối lượng của một tòa nhà. Để tạo bố cục lập trình nội thất, nhà thiết kế và khách hàng làm việc thông qua một loạt các tham số từ vựng: các câu đơn giản chỉ định các yếu tố của tòa nhà và vị trí của chúng và cho biết chúng liên quan với nhau như thế nào. Điều này có thể là, "phòng họp nên được đặt gần cửa sổ" hoặc, "phòng ăn trưa nên được đặt cách xa phòng thí nghiệm để đảm bảo an ninh."

Các kiến trúc sư có thể chứng minh cho nhân viên AI về ý nghĩa của các khái niệm mơ hồ như “gần” hoặc “tránh xa”. Sau khi chúng được học, tác nhân AI có thể nhanh chóng đặt các đối tượng thiết kế vào vị trí hoàn hảo của chúng trong dự án hiện tại và sử dụng lại các nguyên tắc thiết kế cấp cao này trong các dự án tương lai với các bố cục hình học khác nhau.

Yoshito Tsuji, tổng giám đốc bộ phận thiết kế kiến trúc & kỹ thuật của Obayashi cho biết: “Nguyên mẫu thiết kế có sự hỗ trợ của AI được phát triển thông qua hành trình hợp tác lâu dài của chúng tôi với Autodesk Research phản ánh cách các kiến trúc sư nghĩ về cái gì, tại sao và cách thức của quá trình thiết kế. sự hợp tác giữa AI và các kiến trúc sư cho phép chúng tôi truyền đạt thiết kế nhanh hơn và nhận được sự mua hàng của khách hàng một cách kịp thời."
 

AI dành cho các nhà phát triển bất động sản

Thiết kế tham số thường được dành cho sự xa hoa trang trọng và kiến trúc ấn tượng, đường cong và cantilevers. Thay vào đó, Parafin sử dụng AI lặp tham số để cân bằng chương trình, chi phí và khả năng thương mại. Được phát triển bởi kiến trúc sư Brian Ahmes và nhà phát triển Adam Hengels, một người Chicago-and -Miami dựa trên bộ đôi là cư dân trong Mạng lưới Outsight của Trung tâm Công nghệ Autodesk, chương trình tạo ra các kết quả gần như vô hạn cho lợi nhuận và hiệu suất mục tiêu.

Parafin là một nền tảng thiết kế chung dựa trên đám mây hiện đang được sử dụng cho các dự án phát triển khách sạn. Được nhắm mục tiêu chủ yếu vào các nhà phát triển bất động sản, nó giúp nhanh chóng đánh giá khả năng tài chính của các địa điểm xây dựng tiềm năng trong quá trình lập kế hoạch giai đoạn đầu. Nó chỉ yêu cầu một vài thông số (số lượng phòng, chỗ đậu xe, địa điểm, chiều cao và nguyên tắc thương hiệu cho chủ khách sạn) và sau đó có thể tạo ra hàng triệu lần lặp lại để đáp ứng các nguyên tắc này — tất cả đều có thể tìm kiếm được theo hiệu suất tài chính, chi phí, v.v. Nó hoạt động thông qua giao diện dựa trên bản đồ và menu trong một trình duyệt web; sơ đồ tầng, chế độ xem 3D và tệp Revit rất chi tiết được tạo cho mỗi thiết kế.

Điều điển hình là các nhà phát triển phải sắp xếp qua hàng chục địa điểm và cơ hội phát triển cho một dự án duy nhất: Giai đoạn này có thể chứng tỏ quá sức trước khi có được một tài sản và xác định tính khả thi. Nó cũng tiết kiệm thời gian, với các ước tính lập trình ban đầu có sẵn trong vài phút. Điều này cho phép các nhà thiết kế làm những gì họ làm tốt nhất và thích thú nhất: dành nhiều thời gian hơn cho các chất lượng trang trọng và phong phú hơn của các tòa nhà.

Parafin đặt các dự án đi đúng hướng - một dự án kỹ thuật số - càng sớm càng tốt. “Ngày nay, các dự án thiết kế thường được bắt đầu bên ngoài Revit và sau đó được đưa vào Revit,” Ahmes nói. “Nhưng khi bạn chạy Parafin, thiết kế được sinh ra trong Revit ngay từ đầu"

Tất cả các ứng dụng AI này đều chia sẻ lợi ích này: bắt đầu các dự án xây dựng dưới dạng kỹ thuật số bản địa để kiểm soát tốt hơn về thời gian, tài nguyên, khả năng tồn tại và hiệu suất trong suốt thời gian. Từ điểm khởi đầu mạnh mẽ hơn này, các nhà thiết kế có thể nâng cao kỹ năng của họ hơn nữa, với sự tự tin hơn, không vấn đề họ phục vụ trong ngành nào. Giống như Obayashi và ConXtech, bạn có thể cộng tác với Autodesk Research để tìm hiểu cách áp dụng AI / ML trong công việc hàng ngày của mình.