人类是建筑能手,从原始社会搭个鸡窝垒个猪圈,到现代人建设的高楼大厦、巨型桥梁,人们建设家园的能力越来越强。然而,随着我们面对的任务越来越复杂,传统建筑学方法越来越显示出局限性。以修建一座商业中心为例,需要仔细考虑结构、功能、安全性、成本、工期等各种复杂因素,往往需要一个大规模团队才能完成。那么,如果是一个大型水库呢?一座摩天大楼呢?随着任务越来越复杂,要考虑的事情慢慢的变多,风险慢慢的变大,单靠人的经验已经没办法胜任了。因此,人们想到了人工智能[1,6]。
首先,AI可以帮助设计师设计复杂的结构。利用人工智能系统,设计师可以自由选择构件和材料,机器将自动判断设计出的结构是否安全。这一方法通常称为建筑信息模型(BIM)[9]。图2是挪威的Randselva大桥,这座大桥没有一张手工图纸,完全基于BIM系统设计[2,3]。
另外,人工智能还可用于工程管理。大型建筑项目的工程管理异常复杂,在人力、资金、工期等方面都面临极大风险和挑战。人工智能方法可以从过往项目的数据中学习经验,进而判断当前项目中可能存在的风险[7]。例如,一家2017年成立的智能化建筑公司就号称他们的监工机器人可以把工地的3D场景拍摄下来,送入一个神经网络来判断工程是否有延误风险[4]。
第三,人工智能还能够在一定程度上帮助我们及时发现安全隐患[5]。建筑工人是高风险职业,高空跌落、坠物砸伤、触电等时有发生。一家波士顿公司开发了一套安全监控系统,对施工现场照片进行分析,可以及时发现潜在风险,挽救生命[4]。
第四,建设完工后建筑物的健康监测同等重要,AI系统通过传感器采集建筑物中的各种数据,可以及时发现异常情况[8]。这一技术对桥梁、水坝、摩天大楼等重要建筑尤其重要。
最后,智能机器人将极大减轻人们的劳动压力。建筑工人从事的大多是重复性体力劳动,这些工作很大一部分可以由自动或半自动的机器人来完成。可以预期,随机器人智能水平的提高,人类不但可以从挖掘、搬运、吊装等粗活中解放出来,像焊接、码砌、喷涂这些技术工种最终也会交给机器来完成。
也许有一天,盖一座房子将和玩游戏一样简单:机器会自动生成各种房子的模样,我们只要从中选择自身喜欢的样式,一群机器人就会浩浩荡荡出发,按照选定的图纸以优化的流程开始施工,几天后一座漂亮的房子就会出现在我们面前,和在计算机屏幕前看到的一模一样。这样的情景并不是科幻小说,而是建筑业实实在在的未来。