馮俊國：人工智能在數(shù)字建筑領(lǐng)域深度應(yīng)用道阻且長，但行則將至

人工智能在數(shù)字建筑領(lǐng)域深度應(yīng)用道阻且長，但行則將至

人工智能（Artificial Intelligence）自二十世紀(jì)七十年代以來一直被稱為世界三大尖端技術(shù)之一。先后與二十世紀(jì)的空間技術(shù)、能源技術(shù)，和二十一世紀(jì)的基因工程、納米科學(xué)比肩。人工智能在人類對(duì)未來發(fā)展認(rèn)知中的地位及其重要性可見一斑。

過去的三十多年人工智能取得了豐碩成果，應(yīng)用于諸多領(lǐng)域，人工智能相關(guān)的技術(shù)和理論體系也逐漸完善。從Deep Blue的人機(jī)大戰(zhàn)讓普通大眾對(duì)人工智能有了初步的認(rèn)識(shí)，到AlphaGo大敗世界圍棋頂尖高手讓人們驚呼“AI危機(jī)”，再到如今各個(gè)行業(yè)的深入應(yīng)用，人工智能已經(jīng)深深走入人類生活和認(rèn)知當(dāng)中。不僅是行業(yè)的重視，以人工智能為先鋒的數(shù)字技術(shù)更是提升到了國家戰(zhàn)略的層面，數(shù)字中國建設(shè)成為政府重點(diǎn)推進(jìn)的工作。

AI技術(shù)與傳統(tǒng)建筑業(yè)能否擦出火花

反觀建筑業(yè)，這是一個(gè)伴隨人類發(fā)展的傳統(tǒng)行業(yè)，隨著人類發(fā)展史而不斷演化。小到一個(gè)家庭的住所，大到一座城市乃至國家的發(fā)展規(guī)劃，都離不開建筑物。傳統(tǒng)的建筑行業(yè)，如何運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)革新自己，不斷適應(yīng)人類發(fā)展的需要，使人類過上美好生活，一直是建筑業(yè)從業(yè)者的使命。如今，先進(jìn)的人工智能技術(shù)如何在建筑領(lǐng)域深入應(yīng)用、促進(jìn)建筑業(yè)發(fā)展成為了從業(yè)者的新課題。

基于以上背景，在第二屆數(shù)字中國建設(shè)峰會(huì)的重要組成部分“2019數(shù)字中國創(chuàng)新大賽”中，廣聯(lián)達(dá)發(fā)布了“智能盤點(diǎn)-鋼筋數(shù)量識(shí)別”賽題。本屆賽事分為大數(shù)據(jù)、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)三大類算法題，旨在解決數(shù)字經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展中的痛點(diǎn)、難點(diǎn)，推動(dòng)新一代信息技術(shù)和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的深入融合，助力數(shù)字中國建設(shè)。

“智能盤點(diǎn)-鋼筋數(shù)量識(shí)別”賽題主要針對(duì)建筑施工現(xiàn)場進(jìn)場的鋼筋物資驗(yàn)收的作業(yè)場景。作為影響工程造價(jià)較大的主要物資材料，鋼筋驗(yàn)收人員需要進(jìn)行點(diǎn)根驗(yàn)收，而這一過程繁瑣、消耗人力、非常耗時(shí)。本賽題的發(fā)布，面向全球AI技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人士、技術(shù)愛好者征集技術(shù)解決方案，希望能夠利用AI技術(shù)，大幅提升關(guān)鍵物資進(jìn)場驗(yàn)收盤點(diǎn)效率和準(zhǔn)確性。截止2月底已經(jīng)有1517支隊(duì)伍，1666名參賽選手參與競賽，目前提交的方案中按照召回率（檢測正確的目標(biāo)數(shù)量/檢測正確的目標(biāo)數(shù)量+漏檢的目標(biāo)數(shù)量）和準(zhǔn)確率（檢測正確的目標(biāo)數(shù)量/檢測正確的目標(biāo)數(shù)量+檢測錯(cuò)誤的目標(biāo)數(shù)量）兩個(gè)維度評(píng)分，最高計(jì)算分已經(jīng)達(dá)到0.99323400。相信在賽事結(jié)束以后，該技術(shù)用于現(xiàn)場鋼筋物資的盤點(diǎn)作業(yè)，將極大提升物資管理人員的工作效率和工作質(zhì)量。

廣聯(lián)達(dá)布局人AI技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用

賽題的設(shè)置只是一個(gè)小小的探索，背后是廣聯(lián)達(dá)科技股份有限公司打造“數(shù)字建筑平臺(tái)服務(wù)商”的宏偉愿望。在數(shù)字中國建設(shè)過程中，廣聯(lián)達(dá)首次在建筑行業(yè)提出了“數(shù)字建筑”的理念，并獲得了行業(yè)認(rèn)同。數(shù)字建筑是指利用BIM、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的行業(yè)戰(zhàn)略，它結(jié)合新進(jìn)的精益建造理論方法，集成人員、流程、數(shù)據(jù)、技術(shù)和業(yè)務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)建筑的全過程、全要素、全參與方的數(shù)字化、在線化、智能化，從而構(gòu)建項(xiàng)目、企業(yè)和產(chǎn)業(yè)的平臺(tái)生態(tài)新體系。隨著數(shù)字建筑理念的廣為傳播，越來越多的人開始關(guān)注數(shù)字建筑的發(fā)展，探尋并踐行數(shù)字建筑理念。

建筑大數(shù)據(jù)和AI技術(shù)一直是廣聯(lián)達(dá)關(guān)注和投入的重點(diǎn)，部分成果已經(jīng)開始在行業(yè)中應(yīng)用。AI技術(shù)在建筑業(yè)全生命周期內(nèi)的應(yīng)用相較其他行業(yè)和領(lǐng)域要起步晚一些。整個(gè)建筑的生命周期是一個(gè)比較漫長的過程，不同的階段對(duì)技術(shù)的應(yīng)用和要求也不同，每一個(gè)階段都具有較高的復(fù)雜性。在設(shè)計(jì)階段國內(nèi)已有科技公司嘗試?yán)肁I技術(shù)來實(shí)現(xiàn)智能設(shè)計(jì)。建造階段在施工現(xiàn)場的作業(yè)場景多，AI技術(shù)的嘗試和應(yīng)用點(diǎn)更多一些，例如：對(duì)作業(yè)人員的人臉識(shí)別、通過視覺技術(shù)判定工人是否佩戴安全帽、基于業(yè)務(wù)場景的模擬應(yīng)用、無人機(jī)+圖像建模技術(shù)等。目前的多數(shù)建筑物還缺乏運(yùn)維階段的人工智能應(yīng)用，部分新建設(shè)的建筑物在開始有局部應(yīng)用。面向現(xiàn)在AI技術(shù)在建筑領(lǐng)域應(yīng)用還面臨各樣難題需要攻克，面向未來AI技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值不可估量。

當(dāng)下在建筑領(lǐng)域AI技術(shù)應(yīng)用的主要難點(diǎn)

1、數(shù)字化程度不夠

建筑業(yè)作為一個(gè)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，在生命周期的各個(gè)階段數(shù)據(jù)積累不足。現(xiàn)在，建筑業(yè)作業(yè)過程數(shù)字化程度低，信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等相關(guān)數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用剛剛進(jìn)入快速增長階段。在一個(gè)建筑的生命周期內(nèi)會(huì)產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)，不能有效的記錄和積累這些數(shù)據(jù)，就無法實(shí)現(xiàn)深度的數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)，對(duì)AI技術(shù)的應(yīng)用挑戰(zhàn)較大。

2、復(fù)雜度較高，標(biāo)準(zhǔn)化不足

建筑全生命周期是一個(gè)復(fù)雜度較高，專業(yè)性強(qiáng)的過程，在設(shè)計(jì)階段需要考慮不同專業(yè)的關(guān)系、建筑功能的實(shí)現(xiàn)、造價(jià)成本控制、綠色建筑、美觀性、人類賦予的各種特殊要求等許多方面；在建造過程中，現(xiàn)場組織復(fù)雜，生產(chǎn)建造過程工序復(fù)雜，作業(yè)環(huán)境復(fù)雜；運(yùn)維階段的保障要求高。同時(shí)每一個(gè)建筑物幾乎都是個(gè)性的，設(shè)計(jì)方案、施工建筑方案、運(yùn)維實(shí)施方案都有其特殊性，各個(gè)環(huán)節(jié)傳遞的標(biāo)準(zhǔn)化程度不夠，非常依賴人的即時(shí)處置決策。

3、業(yè)務(wù)應(yīng)用要求較高

從設(shè)計(jì)、建造到運(yùn)維，每一個(gè)環(huán)節(jié)都有非常高的要求，在各類技術(shù)應(yīng)用的過程中安全是放在第一位的，不僅僅是技術(shù)本身的安全性，還要考慮技術(shù)對(duì)建筑的影響，每一個(gè)建筑物都涉及人類的生命財(cái)產(chǎn)安全，而投入實(shí)驗(yàn)的成本較高，很多應(yīng)用技術(shù)的探索現(xiàn)在都是在其他領(lǐng)域較成熟以后，引入建筑領(lǐng)域，影響其發(fā)展。

4、投資與回報(bào)期望。

建筑領(lǐng)域是一個(gè)非常專業(yè)的領(lǐng)域，面向建筑領(lǐng)域的AI應(yīng)用需要充分理解建筑生命周期過程中的各個(gè)業(yè)務(wù)場景，AI技術(shù)的相關(guān)投入比較大，除了行業(yè)內(nèi)的頂尖企業(yè)布局和投資相關(guān)技術(shù)，其他企業(yè)更愿意投資通用領(lǐng)域的AI技術(shù)研究。例如：計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，國內(nèi)很多公司在研究，但其研究的場景多數(shù)聚焦在人類日常活動(dòng)的場景。在施工現(xiàn)場，一個(gè)攝像頭可以采集到很多信息，但現(xiàn)有的視覺技術(shù)很難判斷出其中的專業(yè)信息，這需要大量專業(yè)學(xué)習(xí)才可能實(shí)現(xiàn)。所以，AI技術(shù)在建筑領(lǐng)域的投入成本較高，需要更多專業(yè)企業(yè)更多專業(yè)人員投入研究、深入探索，不斷挖掘應(yīng)用價(jià)值。

未來AI技術(shù)在建筑領(lǐng)域應(yīng)用的大膽暢想

盡管技術(shù)的應(yīng)用會(huì)面臨各種困難，但我們面向未來思考的時(shí)候，可以預(yù)見，人工智能已經(jīng)是一個(gè)任何行業(yè)都不能錯(cuò)過的技術(shù)。人工智能的應(yīng)用將會(huì)顛覆現(xiàn)有的各種應(yīng)用場景，人工智能的應(yīng)用也將更好的服務(wù)人類未來生活。為此，我們不妨大膽暢想未來的建筑行業(yè)，可能會(huì)在設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)維等不同階段發(fā)揮更大的作用：

1、智能的設(shè)計(jì)過程

建筑設(shè)計(jì)不再是現(xiàn)在的方式。只要知道建筑物所處的地理位置信息，就能結(jié)合智慧城市的數(shù)據(jù)，生成符合城市規(guī)劃特色的個(gè)性化外觀，能夠智能適應(yīng)所處區(qū)域的氣候特征。只要獲取未來建筑物中的主要生活對(duì)象的數(shù)據(jù)，既可以智能生成功能完善的建筑，并合理設(shè)置各類功能區(qū)。讓住宅大廈適合居住，辦公大廈更適合工作，智能廠房更適合生產(chǎn)活動(dòng)。人工智能技術(shù)設(shè)計(jì)的建筑，將配合人類生活工作的需要，集成各類智能傳感設(shè)備，讓每一個(gè)設(shè)計(jì)都圍繞 “人”本身展開。

2、智能的建造過程

建造過程將不再是現(xiàn)在的場景。大量的作業(yè)工人，復(fù)雜的管理過程，隨時(shí)可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)使得目前的施工現(xiàn)場環(huán)境非常雜亂。全面智能優(yōu)化的建設(shè)方案，將依據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)、周邊地貌、環(huán)境自動(dòng)生成作業(yè)指導(dǎo)方案，自動(dòng)感知和評(píng)估資源配置，進(jìn)而在最優(yōu)的進(jìn)度規(guī)劃下合理配置各類資源。在各種危險(xiǎn)作業(yè)環(huán)境中智能機(jī)器人將代替人類作業(yè)。管理者實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)建造過程的遠(yuǎn)程管理。

智能的運(yùn)維過程

在運(yùn)維階段，我們不妨?xí)诚胙矙z、安防、維修保障等全面保障建筑物安全運(yùn)行的工作都將由智能機(jī)器人完成。各類系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)將被實(shí)時(shí)采集，數(shù)據(jù)經(jīng)過分析做出相應(yīng)決策后通過中央系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)配指令，建筑物將真正融入人們的生活。例如：上班高峰期的電梯運(yùn)行不再是簡單的程序控制，而是通過智能識(shí)別人員信息以后，根據(jù)人員所處工作樓層快速調(diào)配電梯運(yùn)行。每一部電梯可以在人員需要的時(shí)候，隨時(shí)進(jìn)行路徑規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)在人員離開辦公位置或出家門的時(shí)候，就可以進(jìn)行電梯呼叫，到達(dá)電梯口的時(shí)候，將有電梯負(fù)責(zé)運(yùn)達(dá)目標(biāo)樓層。建筑物中的水、電等資源也將依照人的活動(dòng)需要智能感應(yīng)。智能運(yùn)維將全方位全時(shí)段伴隨我們。

當(dāng)然，以上僅僅是我們根據(jù)建筑從設(shè)計(jì)、建造到運(yùn)維三個(gè)階段進(jìn)行的理想化想象。建筑業(yè)人工智能發(fā)展，還需要更多的專業(yè)人才來探索，需要更多優(yōu)秀企業(yè)投入其中。人工智能在數(shù)字建筑領(lǐng)域的深度應(yīng)用或許是道阻且長的，但行則將至！我們相信人工智能的發(fā)展將會(huì)深入影響建筑業(yè)的未來，同時(shí)人工智能的應(yīng)用也將會(huì)讓建筑更好的服務(wù)于我們，讓建筑真正成為我們感知世界的一部分。面向未來，我們渴望智慧的建筑，也許建筑物本身也將會(huì)是人工智能的一個(gè)組成部分……