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冯俊国:人工智能在数字建筑领域深度应用道阻且长,但行则将至

2019-04-08 14:40:25

人工智能在数字建筑领域深度应用道阻且长,但行则将至

人工智能(Artificial Intelligence)自二十世纪七十年代以来一直被称为世界三大尖端技术之一。先后与二十世纪的空间技术、能源技术,和二十一世纪的基因工程、纳米科学比肩。人工智能在人类对未来发展认知中的地位及其重要性可见一斑。

过去的三十多年人工智能取得了丰硕成果,应用于诸多领域,人工智能相关的技术和理论体系也逐渐完善。从Deep Blue的人机大战让普通大众对人工智能有了初步的认识,到AlphaGo大败世界围棋顶尖高手让人们惊呼“AI危机”,再到如今各个行业的深入应用,人工智能已经深深走入人类生活和认知当中。不仅是行业的重视,以人工智能为先锋的数字技术更是提升到了国家战略的层面,数字中国建设成为政府重点推进的工作。

 

AI技术与传统建筑业能否擦出火花

反观建筑业,这是一个伴随人类发展的传统行业,随着人类发展史而不断演化。小到一个家庭的住所,大到一座城市乃至国家的发展规划,都离不开建筑物。传统的建筑行业,如何运用先进的技术革新自己,不断适应人类发展的需要,使人类过上美好生活,一直是建筑业从业者的使命。如今,先进的人工智能技术如何在建筑领域深入应用、促进建筑业发展成为了从业者的新课题。

基于以上背景,在第二届数字中国建设峰会的重要组成部分“2019数字中国创新大赛”中,广联达发布了“智能盘点-钢筋数量识别”赛题。本届赛事分为大数据、人工智能、工业互联网三大类算法题,旨在解决数字经济建设发展中的痛点、难点,推动新一代信息技术和传统产业的深入融合,助力数字中国建设。

“智能盘点-钢筋数量识别”赛题主要针对建筑施工现场进场的钢筋物资验收的作业场景。作为影响工程造价较大的主要物资材料,钢筋验收人员需要进行点根验收,而这一过程繁琐、消耗人力、非常耗时。本赛题的发布,面向全球AI技术领域的专业人士、技术爱好者征集技术解决方案,希望能够利用AI技术,大幅提升关键物资进场验收盘点效率和准确性。截止2月底已经有1517支队伍,1666名参赛选手参与竞赛,目前提交的方案中按照召回率(检测正确的目标数量/检测正确的目标数量+漏检的目标数量)和准确率(检测正确的目标数量/检测正确的目标数量+检测错误的目标数量)两个维度评分,最高计算分已经达到0.99323400。相信在赛事结束以后,该技术用于现场钢筋物资的盘点作业,将极大提升物资管理人员的工作效率和工作质量。

 

广联达布局人AI技术在建筑领域的应用

赛题的设置只是一个小小的探索,背后是广联达科技股份有限公司打造“数字建筑平台服务商”的宏伟愿望。在数字中国建设过程中,广联达首次在建筑行业提出了“数字建筑”的理念,并获得了行业认同。数字建筑是指利用BIM、云计算、大数据、物联网、人工智能、移动互联网等信息技术引领产业转型升级的行业战略,它结合新进的精益建造理论方法,集成人员、流程、数据、技术和业务系统,实现建筑的全过程、全要素、全参与方的数字化、在线化、智能化,从而构建项目、企业和产业的平台生态新体系。随着数字建筑理念的广为传播,越来越多的人开始关注数字建筑的发展,探寻并践行数字建筑理念。

建筑大数据和AI技术一直是广联达关注和投入的重点,部分成果已经开始在行业中应用。AI技术在建筑业全生命周期内的应用相较其他行业和领域要起步晚一些。整个建筑的生命周期是一个比较漫长的过程,不同的阶段对技术的应用和要求也不同,每一个阶段都具有较高的复杂性。在设计阶段国内已有科技公司尝试利用AI技术来实现智能设计。建造阶段在施工现场的作业场景多,AI技术的尝试和应用点更多一些,例如:对作业人员的人脸识别、通过视觉技术判定工人是否佩戴安全帽、基于业务场景的模拟应用、无人机+图像建模技术等。目前的多数建筑物还缺乏运维阶段的人工智能应用,部分新建设的建筑物在开始有局部应用。面向现在AI技术在建筑领域应用还面临各样难题需要攻克,面向未来AI技术在建筑领域的应用价值不可估量。

 

当下在建筑领域AI技术应用的主要难点

1、数字化程度不够

建筑业作为一个传统产业,在生命周期的各个阶段数据积累不足。现在,建筑业作业过程数字化程度低,信息技术、物联网技术等相关数字技术的应用刚刚进入快速增长阶段。在一个建筑的生命周期内会产生海量的数据,不能有效的记录和积累这些数据,就无法实现深度的数据分析和机器学习,对AI技术的应用挑战较大。

2、复杂度较高,标准化不足

建筑全生命周期是一个复杂度较高,专业性强的过程,在设计阶段需要考虑不同专业的关系、建筑功能的实现、造价成本控制、绿色建筑、美观性、人类赋予的各种特殊要求等许多方面;在建造过程中,现场组织复杂,生产建造过程工序复杂,作业环境复杂;运维阶段的保障要求高。同时每一个建筑物几乎都是个性的,设计方案、施工建筑方案、运维实施方案都有其特殊性,各个环节传递的标准化程度不够,非常依赖人的即时处置决策。

3、业务应用要求较高

从设计、建造到运维,每一个环节都有非常高的要求,在各类技术应用的过程中安全是放在第一位的,不仅仅是技术本身的安全性,还要考虑技术对建筑的影响,每一个建筑物都涉及人类的生命财产安全,而投入实验的成本较高,很多应用技术的探索现在都是在其他领域较成熟以后,引入建筑领域,影响其发展。

4、投资与回报期望

建筑领域是一个非常专业的领域,面向建筑领域的AI应用需要充分理解建筑生命周期过程中的各个业务场景,AI技术的相关投入比较大,除了行业内的顶尖企业布局和投资相关技术,其他企业更愿意投资通用领域的AI技术研究。例如:计算机视觉技术,国内很多公司在研究,但其研究的场景多数聚焦在人类日常活动的场景。在施工现场,一个摄像头可以采集到很多信息,但现有的视觉技术很难判断出其中的专业信息,这需要大量专业学习才可能实现。所以,AI技术在建筑领域的投入成本较高,需要更多专业企业更多专业人员投入研究、深入探索,不断挖掘应用价值。

 

未来AI技术在建筑领域应用的大胆畅想

尽管技术的应用会面临各种困难,但我们面向未来思考的时候,可以预见,人工智能已经是一个任何行业都不能错过的技术。人工智能的应用将会颠覆现有的各种应用场景,人工智能的应用也将更好的服务人类未来生活。为此,我们不妨大胆畅想未来的建筑行业,可能会在设计、建造、运维等不同阶段发挥更大的作用:

1、智能的设计过程

建筑设计不再是现在的方式。只要知道建筑物所处的地理位置信息,就能结合智慧城市的数据,生成符合城市规划特色的个性化外观,能够智能适应所处区域的气候特征。只要获取未来建筑物中的主要生活对象的数据,既可以智能生成功能完善的建筑,并合理设置各类功能区。让住宅大厦适合居住,办公大厦更适合工作,智能厂房更适合生产活动。人工智能技术设计的建筑,将配合人类生活工作的需要,集成各类智能传感设备,让每一个设计都围绕 “人”本身展开。

2、智能的建造过程

建造过程将不再是现在的场景。大量的作业工人,复杂的管理过程,随时可能发生的风险使得目前的施工现场环境非常杂乱。全面智能优化的建设方案,将依据项目特点、周边地貌、环境自动生成作业指导方案,自动感知和评估资源配置,进而在最优的进度规划下合理配置各类资源。在各种危险作业环境中智能机器人将代替人类作业。管理者实现对整个建造过程的远程管理。

 

智能的运维过程

在运维阶段,我们不妨畅想巡检、安防、维修保障等全面保障建筑物安全运行的工作都将由智能机器人完成。各类系统的运行数据将被实时采集,数据经过分析做出相应决策后通过中央系统进行动态调配指令,建筑物将真正融入人们的生活。例如:上班高峰期的电梯运行不再是简单的程序控制,而是通过智能识别人员信息以后,根据人员所处工作楼层快速调配电梯运行。每一部电梯可以在人员需要的时候,随时进行路径规划,实现在人员离开办公位置或出家门的时候,就可以进行电梯呼叫,到达电梯口的时候,将有电梯负责运达目标楼层。建筑物中的水、电等资源也将依照人的活动需要智能感应。智能运维将全方位全时段伴随我们。

当然,以上仅仅是我们根据建筑从设计、建造到运维三个阶段进行的理想化想象。建筑业人工智能发展,还需要更多的专业人才来探索,需要更多优秀企业投入其中。人工智能在数字建筑领域的深度应用或许是道阻且长的,但行则将至!我们相信人工智能的发展将会深入影响建筑业的未来,同时人工智能的应用也将会让建筑更好的服务于我们,让建筑真正成为我们感知世界的一部分。面向未来,我们渴望智慧的建筑,也许建筑物本身也将会是人工智能的一个组成部分……

 

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