کاربرد هوش مصنوعی در معماری

نویسنده : تحریریه آرل

تاریخ : يکشنبه , ۱۴۰۲/۰۲/۲۴ ۱۸:۰۵

نقش هوش مصنوعی در معماری

هوش مصنوعی (Artificial Intelligence) یک سیستم کامپیوتری است که می‌تواند وظایف محول‌شده به انسان را انجام دهد. شبیه‌سازی استدلال، یادگیری از تجربیات، حل مسئله و موارد دیگر از توانایی‌های هوش مصنوعی به‌شمار می‌آید.

هوش مصنوعی برای معماران هم مثل دیگر حوزه‌ها نقش ابزاری قدرتمند را بازی می‌کند. چراکه وظایف تکراری و پردازش اطلاعات را با سرعت و دقت فوق‌العاده بالا انجام می‌دهد. بنابراین طراحان و معماران با استفاده از آن خواهند توانست تصمیم‌‌های بهتری بگیرند و مشکلات را خیلی سریع‌تر و راحت‌تر حل کنند.

با وجود چنین امتیازاتی، بزرگ‌ترین ترس در بین محافل صنعت ساخت‌و‌ساز این است که AI روزی جایگزین معماران و طراحان شود. با این حال، بروز چنین چیزی بعید به نظر می‌رسد. زیرا در حال حاضر با توجه به امکانات فعلی و با وجود پیچیدگی‌ها و پیشرفت‌های چشمگیر AI هنوز این فناوری نمی‌تواند با توانایی یک معمار در تجزیه‌و‌تحلیل موقعیت‌ها، حل مشکلات، خلاقیت و تصمیم‌گیری آنی برابری کند.

معماران نیازها و انتظارات منحصر‌به‌فرد کاربران نهایی پروژه‌ها را در نظر می‌گیرند و در این قبال مسئول هستند. کاری که فعلا هوش مصنوعی توان انجام آن را ندارد و طراحان آن هم مطمئن می‌شوند که هرگز از این خط عبور نکند.

به‌طور کلی با کاربرد هوش مصنوعی در معماری می‌توان از هزینه‌های کلی پروژه کاست و تعداد پروژه‌های هم‌زمان را در آینده افزایش داد. اما همین امر می‌تواند نیاز به معماران ماهر و باتجربه را هم افزایش دهد.

مثال‌های کاربرد هوش مصنوعی در معماری

هوش مصنوعی توسط معماران برای انواع پروژه‌ها استفاده می‌شود. یک مثال خوب از کاربرد هوش مصنوعی برای حل مشکلات معماری، نرم‌افزار نحو فضایی «Depth map X» است. نرم‌افزاری که روزها طول می‌کشد تا یک معمار آن را حل کند. در چنین شرایطی از هوش مصنوعی برای تجزیه‌و‌تحلیل شبکه فضایی بدون نیاز به مراجعه به سایت ساخت‌و‌ساز بهره می‌گیرد.

امروزه استفاده از موتورهای ساخت بازی‌های کامپیوتری برای اهداف معماری رواج یافته است. به‌عنوان مثال، می‌توان پروژه‌ها را روی انجین Unity 3D آپلود کرد و از هوش مصنوعی آن برای محاسبات سخت مانند تعیین کوتاه‌ترین فاصله تا خروجی اضطراری ساختمان بهره برد.

اخیرا معماران به آموزش کدنویسی هم روی آورده‌اند تا خودشان بتوانند نرم‌افزارهایی را طراحی کنند که مخصوصا به نیازهای کار آن‌ها بپردازد. در حال حاضر، نرم‌افزارهای زیادی وجود دارند که بهترین چیدمان فضاها را با توجه به خواسته‌های افراد و داده‌های ورودی ارائه می‌دهند. بنابراین ساختمان‌های پیچیده را می‌توان توسط هوش مصنوعی به‌راحتی سازمان‌دهی کرد و حضور و عملکرد معماران تنها برای تکمیل نهایی کارها موردنیاز خواهد بود.

کاربرد هوش مصنوعی در معماری امکان شبیه‌سازی محیط را هم فراهم می‌سازد. با نرم‌افزارهایی مانند «Eco Designer Star» می‌توان تمام تحلیل‌های موردنیاز ساختمان را بدون نیاز به ترک کامپیوتر انجام داد.

کاربردهای اصلی هوش مصنوعی در معماری

هوش مصنوعی در حال تغییر دادن، پیشرفت و سرعت بخشیدن به معماری است که در اینجا به زمینه‌های اصلی این تغییرات اشاره می‌کنیم.

1. محاسبات ساختمانی

امروزه نرم‌افزارهای مختلفی در دسترس هستند که به‌راحتی می‌توانند محاسبات ساختمان و همچنین تجزیه‌وتحلیل محیطی را انجام دهند. این برنامه‌ها تمام داده‌ها را در دسترس معمار قرار می‌دهند که در غیر این صورت، کامپایل کردن آن‌ها به زمان و تلاش زیادی نیاز دارد.

فناوری هوش مصنوعی راه را برای معماران هموار می‌کند تا محاسبات ساختمانی بسیار دقیق و سریع را در طرح‌های خود بگنجانند. به‌عنوان مثال، راه‌حل‌های روشنایی هوشمند و سیستم‌های مدیریت هوشمند آب در طرح‌های اولیه کار می‌شوند و پایداری ساختمان را از همان ابتدا تضمین می‌کنند. این پیشرفت‌ها فقط با هوش مصنوعی امکان‌پذیر شده است و حتی در یک دهه پیش، انجام چنین کارهایی ممکن نبودند.

2. مدل سازی اطلاعات ساختمان (BIM)

هوش مصنوعی می‌تواند زمان طراحی یا برنامه‌ریزی یک سازه را از طریق مدل‌سازی اطلاعات ساختمان (BIM) بهطور قابل توجهی کاهش دهد. درست است که ساخت مدل‌های سه‌بعدی ساختمان‌ها از طریق CAD (طراحی به کمک رایانه) کاربرد زیادی دارد. اما BIM آن را به سطح بالاتری انتقال می‌دهد تا اطلاعات محصولات، هزینه‌ها و زمان پروژه را نیز در بر بگیرد و محدوده ساخت پروژه را کاملا به معمار ارائه ‌دهد.

مدل‌سازی اطلاعات ساختمان در ترکیب با سایر نرم‌افزارهای طراحی کار می‌کند. در سال‌های اخیر شاهد تکامل زیادی در نرم‌افزار مدل‌سازی بوده‌ایم که به معماران اجازه می‌دهد با اشکال و فرم‌های منحنی بازی کنند. امروزه نرم‌افزارهایی مانند Grasshopper بیشتر حدس‌ها، محاسبات و آزمون و خطا را از فرآیند برنامه‌ریزی خارج می‌کند و معماران را قادر می‌سازد تا با آزمایش طرح‌های خارق‌العاده‌تری بسازند.

هوش مصنوعی در معماری امکان تجزیه‌وتحلیل داده‌ها و شناسایی ناکارآمدی‌ها را فراهم می‌کند. بنابراین معماران را قادر خواهد ساخت تا پروژه‌هایی کاملا بهبودیافته طراحی کنند.

3. تجربه دنیای واقعی

واقعیت افزوده پس از تحول صنعت بازی‌های ویدیویی، اکنون در حال پیدا کردن جایگاه خود در صنعت معماری است. در حال حاضر، شرکت‌های ساخت‌وساز به مشتریان اجازه می‌دهند تا بدون نیاز به تغییر در زمین، طرح‌های پیشنهادشده برای ساختمان نهایی را در دنیای مجازی تجربه کنند.

به کمک هوش مصنوعی، همه چیز از زیبایی‌شناسی گرفته تا صداها را می‌توان شبیه‌سازی کرد. همچنین این فناوری اجازه می‌دهد قبل از اینکه مقدار قابل‌توجهی پول برای ساخت بنا خرج شود، بازخورد کارفرما درباره طرح دریافت شود. بنابراین به کاهش هزینه‌های عمومی در ساخت‌و‌ساز منجر خواهد شد.

آزمایش را یک ابزار مخاطره‌آمیز در معماری می‌دانند. اما پایداری، استحکام و عملکرد یک طرح را نمی‌توان از پیش ارزیابی کرد. اما با کمک هوش مصنوعی می‌توان طراحی، شرایط سایت و سایر پارامترها را به‌صورت مجازی به بوته آزمایش گذاشت. این امر به طراح یا معمار امکان می‌دهد تا آزمایش را بدون ضرر و زیان زیادی برای کارفرما انجام دهد. همچنین قبل از اینکه پروژه به مرحله اجرا برسد، می‌توان راه‌حل‌هایی را برای آن در نظر گرفت.

4. کاهش زمان برنامه‌ریزی

به طور معمول، معماران قبل از شروع هر ساخت‌و‌ساز، هفته‌ها، ماه‌ها یا حتی سال‌ها را صرف برنامه‌ریزی یک پروژه می‌کنند. آن‌ها طی یک سری جلسات با کارفرما به اصلاح طرح‌ها یکی پس از دیگری می‌پردازند تا اینکه به مدل نهایی برسند. علاوه بر این، معماران باید قوانین ساختمانی و شهری را بررسی کنند که مدام به‌روز می‌شوند. همه این‌ها زمان قابل‌توجهی را برای فرآیند طراحی ساختمان صرف خواهد کرد.

هوش مصنوعی می‌تواند زمان لازم برای رسیدن به یک طرح را به ساعت‌ها یا حتی چند دقیقه کاهش دهد. معماران به‌زودی خواهند توانست به یک پایگاه داده عظیم و دائما به‌روزشده از طرح‌ها و کدها متصل شوند و به فناوری اجازه دهند تغییرات طراحی را در زمان واقعی برای مشتری ایجاد کند.

5. کاهش هزینه‌های ساخت‌و‌ساز

با اینکه تقریبا 7 درصد از نیروی کار جهان در صنعت ساخت‌و‌سازمشغول به کار هستند که در میان صنایعی قرار می‌گرفت که از نظر کاربرد فناوری چندان پیشرفتی نشان نمی‌داد. اما پس از ادغام هوش مصنوعی در ساخت‌و‌ساز، هزینه‌های ساختمان تا بیست درصد کاهش خواهد یافت.

علاوه بر استفاده از ماشین‌آلات ساخت‌و‌ساز مستقل برای کمک به کار حفاری، با کاربرد هوش مصنوعی در معماری می‌توان مکان‌های مناسب را برای ساخت بنا یا سازه در نظر گرفت و عوامل خطر را شناسایی کرد. خطراتی که ممکن است تاخیرهای زیادی در کار ایجاد کنند و مشکلات را به حداکثر برسانند.

6. بهبود امنیت ساختمان‌ها

کسب‌وکارها و شرکت‌ها برای تامین امنیت و نظارت بر افرادی که به آنجا رفت‌وآمد دارند، معمولا از امنیت ویدیویی استفاده می‌کنند. اما با ضبط فیلم‌های طولانی به‌ندرت می‌توان به شناسایی فعالیت‌های مشکوک پرداخت.

با این حال، یک سیستم امنیتی مجهز به هوش مصنوعی که در یک ساختمان به ‌کار ‌رفته باشد، فعالیت‌های مشکوک را به‌سرعت و به‌صورت خودکار اسکن ممی‌کند و کاملا آن را تشخیص می‌دهد. همچنین، در صورت لزوم، هشدارهایی را برای مالکان ارسال خواهد کرد. با تزریق هوش مصنوعی در سیستم‌های ایمنی می‌توان دسترسی به مناطق حساس را محدود کرد، مگر اینکه کاربر کد دسترسی داشته باشد.

7. نظارت بر خرابی‌ها و بهینه‌سازی ساختمان

با کاربرد هوش مصنوعی در معماری می‌توان الگوهای مصرف ساختمان را به‌منظور ایجاد شرایط ایده‌آل برای صرفه‌جویی در انرژی و هزینه‌ها بهینه‌سازی کرد. به‌عنوان مثال، ترموستات‌های هوشمند به‌طور فزاینده‌ای در بین مصرف‌کنندگان محبوب می‌شود.

این ترموستات برای نگه داشتن یک ساختمان در دمای مطلوب عالی است. همچنین در صورت خطرناک شدن نوسانات درجه حرارت به کاربران هشدار می‌دهد. دستگاه‌های هوش مصنوعی همچنین داده‌های حسگرها را برای تشخیص نشت و نقص در ساختمان تجزیه‌و‌تحلیل می‌کنند.

8. استفاده در زیرساخت

برنامه‌ریزی و مدیریت شهرها، شهرک‌ها و مناطق شهری کاری پیچیده شناخته می‌شود که قابلیت بالایی برای بهره بردن از پیشرفت‌های فناوری هوش مصنوعی را دارد. مثلا با یادگیری ماشین (Machine Learning) می‌توان به‌طور خودکار بهینه‌ترین مسیرها را برای ابزارهای برقی شناخت یا با بازبینی طراحی شهری، همه چیز را در زمان واقعی به‌روزرسانی کرد. همه این‌ها باعث می‌شود برنامه‌ریزی و تغییر زیرساخت‌ها به زمان و کار بسیار کمتری نیاز داشته باشد.

مثلا شرکت Construction AI یک استارت‌آپ در این فضا به‌حساب می‌آید که در خودکارسازی تکراری‌ترین و وقت‌گیرترین وظایف در برنامه‌ریزی توسعه‌های بزرگ شهری تخصص دارد. ترکیب هوش مصنوعی مولد و نرم‌افزارهای امروزی مرحله برنامه‌ریزی زیرساخت‌ها را به چند روز کاهش می‌دهد. بنابراین متخصصان و معماران زمان بیشتری برای تکمیل سایر وظایف در اختیار خواهند داشت.

9. طراحی و ساخت شهرهای هوشمند

هوش مصنوعی امکان دسترسی به اطلاعات افراد از جمله معرفی مواردی را که پسندیده‌اند و سابقه خرید آن‌ها را فراهم می‌کند. اطلاعاتی که توسط شرکت‌ها برای بازاریابی بهتر محصولات آن‌ها استفاده می‌شود. اما این موضوع چه ارتباطی با کاربرد هوش مصنوعی در معماری دارد؟

با ارتقای AI به سطوح بالاتر، شرکت‌ها می‌توانند ساختمان‌هایی را بر اساس نحوه تعامل مردم با محیط اطراف خود و تجربه‌شان در فضاهای عمومی طراحی کنند. موضوعی که از آن با عنوان شهرهای هوشمند یاد می‌شود. علاوه بر این، بسیاری بر این باورند که آینده جهان به شهرهای هوشمند تعلق دارد. زیرا آن‌ها تمیزتر، از نظر فضا کارآمدتر و در جهت اجتماع و فرصت‌های اقتصادی بهتر هستند. هوش مصنوعی همه این‌ها را ممکن می‌سازد.

10. طراحی خانه‌های مبتنی بر هوش مصنوعی

هوش مصنوعی می‌تواند طراحی خانه‌ها را کاملا متحول کند. زیرا معماران نه‌تنها از آن برای طراحی کامل خانه‌ها استفاده خواهند کرد، بلکه به این موضوع می‌اندیشند که AI چگونه می‌تواند تجربه کاربر را بهبود بخشد. در واقع فناوری AI امکان ساخت خانه‌های هوشمند را درست مانند شهرهای هوشمند عملی می‌سازد.

بنابراین چالش یک معمار آن است که چگونه بتواند از هوش مصنوعی برای طراحی بهتر خانه و بهبود زندگی ساکنان آن استفاده کند. بدین ترتیب، ظاهر خانه‌ها می‌تواند در سال‌های آینده بسیار متفاوت از امروز باشد. ظهور خانه‌های هوشمند مبتنی بر AI، معماران را قادر می‌سازد تا نسبت به مدل‌های سنتی ساخت‌و‌ساز بازنگری کامل و اساسی انجام دهند.

11. نظارت بر ساخت و ساز

در حال حاضر از هوش مصنوعی در معماری برای نظارت بر حرکات و تعامل بین کارگران، مواد و تجهیزات در سایت‌های ساخت‌و‌ساز استفاده می‌شود. همچنین در حین کار، ناظران ساخت‌و‌ساز را از مسائل احتمالی ایمنی و بهره‌وری آگاه می‌سازد.

علاوه بر این، اخیرا درمورد پتانسیل پرینترهای سه‌بعدی برای ساخت خانه‌ها، ربات‌ها و درویدهایی می‌شنویم که برای انجام کارهای خطرناک یا تکراری در محل ساخت‌و‌سازطراحی شده‌اند. مثلا شرکت ICON اولین خانه چاپ سه‌بعدی را در آمریکا ساخت و مرزهای پیشرفت فناوری هوش مصنوعی را در این زمینه جابه‌جا کرد. البته بعید است که در شراط فعلی هوش مصنوعی بتواند جایگزین نیروی انسانی شود. بنابراین با افزایش تعداد پروژه‌های جدید، نیاز به کارگران ساختمانی و مشاغل ماهر همچنان افزایش خواهد یافت.

آیا هوش مصنوعی جایگزین معماران می‌شود؟

اخیرا فیلم‌ها و تئوری‌های توطئه زیادی ساخته شده‌اند که در آن‌ها هوش مصنوعی به‌زودی جهان را تسخیر می‌کند و انسان‌ها را برای همیشه کنار می‌زند. در دنیای واقعی هم نمونه‌هایی از ربات‌ها را دیده‌ایم که عمل جراحی انجام می‌دهند یا پهپادها جایگزین کارگران پیک می‌شوند.

در واقع هوش مصنوعی توانسته است بیشتر زمینه‌های کاری را تحت تاثیر قرار دهد. اما درمورد معماری چه تاثیری دارد؟ معماری رشته‌ای است که بین هنر و مهندسی نوسان دارد. هوش مصنوعی می‌تواند جنبه‌های مهندسی را پوشش دهد. اما آیا می‌تواند جایگزین بخش خلاق معماری یا هنر شود؟ در ادامه سه دلیل مهم می‌آوریم که چرا هوش مصنوعی در معماری قادر نیست جایگزین معماران و طراحان شود.

1. نمی‌تواند هر کاری را انجام دهد

اگرچه هوش مصنوعی می‌تواند مجموعه‌ای از داده‌ها و اطلاعات ذخیره‌شده قبلی را به‌عنوان خروجی در اختیار ما بگذارد. اما نمی‌تواند آن‌ها را به‌تنهایی مدیریت کند. یک معمار خود را به‌جای کارفرما قرار می‌دهد و سعی می‌کند راه‌حل‌هایی را بیابد که برای او مناسب‌ترین است. اما هوش مصنوعی تنها روی دانش از پیش‌تعریف‌شده کار می‌کند و جنبه احساسی را در نظر نمی‌گیرد.

هوش مصنوعی به‌تنهایی توانایی تصمیم‌گیری ندارد، کاری که یکی از مهارت‌های کلیدی در انسان شمرده می‌شود. این فناوری فقط می‌تواند مجموعه‌ای از گزینه‌های قابل اجرا را در اختیار شما بگذارد. اما وجدان و درک انتخاب و نهایی کردن یکی از آن‌ها فقط در درون انسان نهفته است.

2. فقط وظایف تکراری را انجام می‌دهد

در حالی که طراحی می‌تواند سرگرم‌کننده و هیجان‌انگیز باشد، کارهای تکراری هم دارد که زمان و انرژی یک معمار را از بین می‌برد. هوش مصنوعی می‌تواند طراحی مجدد و بازنگری نقشه‌ها را انجام دهد و نقشه‌های دقیق ارائه کند. بنابراین معمار زمان زیادی را برای تمرکز روی طراحی در اختیار خواهد داشت. زمانی که کارهای پیش‌پا‌افتاده و تکراری از بین رفتند، طراح می‌تواند ساعات خود را صرف بهتر کردن پروژه کند.

خلاقیت تنها از یک انسان برمی‌آید و هوش مصنوعی در معماری و سایر زمینه‌ها راه دراز یا حتی ناممکنی برای رسیدن به خلاقیت در پیش دارد.

3. فقط پایه و اساس کار است

فرآیند طراحی با اولین مرحله خود یعنی تحقیقات شروع می‌شود. مرور آثار و اطلاعات می‌تواند به اندازه 75 درصد از کل فرآیند طراحی را به خود اختصاص دهد. هوش مصنوعی با سیستم ذخیره‌سازی و بازبینی اطلاعات قدرتمند خود روند طراحی را سریع‌تر می‌سازد و معمار را با تمام اطلاعات لازم در عرض چند ثانیه تجهیز کند.

فرآیند طراحی، به‌ویژه در مراحل اولیه کار، به‌معنای کار با حداقل دانش است. اینجاست که هوش مصنوعی با قدرت خود برای تجزیه‌و‌تحلیل و جمع‌آوری داده‌ها و اطلاعات در یک چشم‌به‌هم‌زدن وارد عمل می‌شود و به طراح کمک می‌کند. اما هر چقدر کار جلو برود از نقش AI کاسته شده و بر نقش انسان افزوده خواهد شد.

جمع‌بندی

نوآوری در معماری با به‌کارگیری فناوری می‌تواند شگفتی‌های زیادی را به همراه داشته باشد. بنابراین آینده هوش مصنوعی در معماری بسیار امیدوارکننده است و می‌تواند دستاوردهای معماری را به سطح بالاتری برساند. در حالی که پیش‌بینی این روند به‌شکل دقیق، کمی ساده‌انگارانه خواهد بود. اما هوش مصنوعی می‌تواند در صنایع گوناگون و در جنبه‌های مختلف استفاده شود و حوزه معماری نیز از این قاعده مستثنا نیست.

https://aihints.com/artificial-intelligence-in-architecture-ai-hints
https://www.maket.ai/post/5-ways-that-artificial-intelligence-will-change-architecture
https://blog.dormakaba.com/7-ways-artificial-intelligence-is-revolutionizing-architecture
https://www.planndesign.com/articles/artificial-intelligence-vs-architects