建筑中的人工智能——好处、用例、示例和挑战

想象一下未来，当建筑物适应我们的需求并通过直观的设计最大限度地提高效率和可持续性。 这就是人工智能在建筑领域的承诺。 利用数据分析和人工智能，建筑师现在可以突破精度和创造力的极限。 人工智能使建筑师能够专注于他们最擅长的事情——通过自动化重复活动、预测结构的性能以及产生创新概念来想象和创造迷人的空间。

人工智能技术正在彻底改变建筑领域，并随着其发展为未来的建筑环境创造令人兴奋的新机遇。 这项创新提高了项目成果，降低了成本，并确保了可持续实践，为更智能、更灵敏的城市空间铺平了道路。

根据英国皇家建筑师学会 (RIBA) 的 2024 年报告，全球 41% 的建筑师在其项目中采用人工智能。 他们还强烈同意人工智能显着提高了其架构工作流程的效率。

在本博客中，我们将探讨人工智能在架构中的作用，重点介绍其优势、用例和实施挑战。 我们还将研究生成式人工智能如何彻底改变设计市场，特别是在建筑行业，并推动显着的变革。 让我们快速浏览一下这些令人兴奋的发展。

建筑中的人工智能：了解技术对行业的影响

建筑中的人工智能就是利用人工智能来增强设计、规划和施工流程，提高建筑项目的效率、创造力和可持续性。 目前，基于人工智能的建筑正在充当数字设计助手，并利用庞大的数据库来生产高效、可持续且具有视觉吸引力的结构。

人工智能与增强现实和虚拟现实的集成使建筑师能够沉浸在他们的设计中，并精确地完善它们。 此外，人工智能的预测维护能力可以最大限度地提高建筑运营，保证长期的可持续性和功能性。 建筑和人工智能的这种变革性集成推动了建筑环境的效率和创新。

根据 Precedence Research 的报告，到 2032 年，全球生成式 AI 设计市场规模预计将达到 77.5483 亿美元，2022-2032 年预测期间复合年增长率为 34.11%。

设计市场对生成式人工智能不断增长的需求归因于其快速生成和完善设计选项、促进创新和可持续性的能力。 该技术因其具有成本效益的解决方案、更高的效率和竞争优势而受到追捧，并提供独特的设计可能性。

随着人工智能的不断进步，生成式人工智能变得越来越复杂和易于使用，推动了全球设计和建筑公司的采用。

人工智能在建筑领域的主要优势

建筑人工智能彻底改变了设计，优化了效率和可持续性，同时简化了项目管理。 让我们来看看人工智能在建筑领域的一些主要优势：

创新

人工智能使建筑师能够通过探索新的可能性和创新的解决方案来突破传统设计的界限。 通过利用人工智能算法和数据分析，建筑师可以探索古怪的概念并找到新的创新方法。 这种超越传统限制的思考能力可以带来创新的建筑理念，改变建筑世界，并为复杂的设计挑战提供创造性的解决方案。

可视化

AR/VR 等人工智能驱动的技术使建筑师能够对其设计进行身临其境的可视化，从而提高客户的理解和参与度。 这些技术帮助客户真实体验建议的设计、查看成品并做出明智的决策。 此外，使用 VR 和 AR 的现场可视化可以帮助建筑师将数字模型叠加到真实空间中，从而帮助设计和施工。

另请阅读：企业中的空间计算 - 拥抱数字创新的下一个前沿

适应性

人工智能在建筑中的集成使建筑师能够创建可以根据用户或周围环境的需求而变化的结构。 通过实施人工智能控制的照明和空间分配系统，建筑物可以最大限度地提高运营效率和资源消耗。 这种灵活性延长了结构的使用寿命和可持续性，并提高了居住者的舒适度和福祉。

历史洞察

人工智能使建筑师能够探索历史建筑数据，并深入了解以前的设计趋势、材料选择和建筑方法。 通过分析这些数据，建筑师可以对其当前的设计做出更好的决策，并更深入地了解以前成功的设计。 这种历史观点可以激发新的想法和创新方法，从而产生更适合环境的建筑解决方案。

无障碍

人工智能驱动的设计工具通过保证设计遵守相关的可访问性标准和指南，极大地有助于提高建筑的可访问性。 这些工具可以帮助建筑师更好地发现潜在的障碍，并提出增加残疾人无障碍设施的方法。

通过在设计过程的早期添加人工智能驱动的无障碍检查，建筑师可以创建更具包容性的场所，为更广泛的用户提供服务，鼓励建筑环境中的平等和多样性。

定制化

通过将人工智能应用于建筑，建筑师可以创建高度个性化的设计，以满足特定客户或场地环境的需求。 人工智能可以根据用户偏好、空间限制和环境考虑因素产生定制的设计解决方案。 通过这种程度的个性化，架构师可以提供独特的架构解决方案，从而提高用户满意度和体验。

空间利用

人工智能是确保每一平方英尺的建筑空间得到有效利用的关键。 人工智能可以通过评估用户偏好、流量和使用趋势来提出布局和设计建议，从而改进功能。 人工智能在建筑中的运用增强了建筑的整体用户体验，同时最好地利用了可用空间。

建筑中人工智能的示例和现实用例

人工智能和建筑结合在一起，形成强大的组合，彻底改变设计、建筑和施工行业。 以下是人工智能在建筑领域的一些顶级示例和用例。

NBBJ 在设计概要解释中使用 NLP

通过从设计概要和客户沟通中提取关键信息，自然语言处理 (NLP) 极大地改进了建筑流程，并保证建筑师完全理解客户的需求。 架构文档的起草由 AI 驱动的 NLP 自动完成，这减少了错误并节省了时间。 此外，基于 NLP 的聊天机器人通过帮助建筑师找到相关的设计资源和信息来促进知识共享。

NBBJ 是一家建筑公司，利用基于 NLP 的聊天机器人来增强内部沟通并简化设计文档。 这些聊天机器人可以让员工快速访问和共享设计知识，从而提高建筑项目的准确性和整体生产力。

Gensler 的草图优化

使用人工智能优化草图是一个复杂的过程，可以增强建筑师的创造力。 通过智能设计建议，人工智能帮助建筑师发现他们以前可能没有想到的新概念和解决方案。 此外，人工智能还可以预测结构性能，使建筑师能够在流程的早期做出明智的设计决策。

Gensler 利用人工智能进行草图优化的方法将人类创造力与技术创新融为一体。 通过利用人工智能，他们的设计师旨在重新定义设计和创新过程。 这种集成可以实现更快的迭代、新的见解和即时反馈。 最终，将人工智能纳入设计过程可以创造出更可持续、性能更好、更能满足个人需求和偏好的建筑和空间。

SOM 的建筑能源管理优化

为了优化建筑能源管理，人工智能分析来自许多建筑系统的实时数据并调整照明、通风、供暖和制冷设置。 这种基于人工智能的架构方法通过确保仅在必要时有效地使用资源来提高能源效率。

Skidmore, Owings & Merrill (SOM) 通过利用人工智能优化其建筑项目的能源使用来引领这一创新。 通过实时数据，SOM 可以就能源消耗做出明智的决策，降低开支并对环境产生积极的影响。

另请阅读：绿色人工智能应用如何支持可持续发展？

Perkins and Will 的参数化架构创新

借助参数化建筑，建筑师可以利用算法根据精确的设计标准自动构建复杂的结构和形式，从而快速有效地探索各种设计方案。

国际知名建筑公司 Perkins and Will 使用人工智能驱动的参数化设计工具来产生创新且复杂的建筑理念。 这些工具使建筑师能够探索多种设计方案，增强视觉吸引力，并最大限度地提高结构性能。

Jacobs Engineering 的建筑绘图改进

人工智能工具通过自动分析地理数据、生成精确而深入的站点地图以及提供有关土地最佳用途和未来发展机会的见解，正在彻底改变建筑测绘。

Jacobs Engineering Group 正在使用人工智能技术来改进建筑绘图。 这些技术支持改善土地利用和开发战略，通过提供准确的站点地图和数据驱动的见解来保证更有效和高效的规划和设计。

昆汀对城市规划的加强

人工智能通过分析与公共基础设施、交通和人口密度相关的大量数据集，为城市规划做出了重大贡献，从而有助于开发更加可持续、高效和宜居的城市环境。 Delve 是 Quintain 利用的一个机器学习平台，通过提出高效和可持续的布局来优化城市规划。

Quintain 充分利用 Delve 来最大限度地提高空间利用率和基础设施效率，创造更好、更宜居的城市空间。

AECOM 与 Autodesk 的衍生式设计

人工智能驱动的生成设计是一种革命性的建筑方法，可以帮助建筑师找到最有效、视觉上最美观的解决方案。 它根据预定参数生成许多设计选择。 此外，生成设计大大缩短了概念开发过程，使建筑师能够快速研究许多设计选项。

例如，AECOM 将 Autodesk 的生成设计工具集成到其项目中，以提高设计效率和可持续性。 AI 生成的设计可能性使 AECOM 能够优化建筑布局、提高结构完整性并提高能源效率。 这种先进的方法使 AECOM 能够提供创新和可持续的建筑解决方案，展示人工智能在建筑行业的变革潜力。

卡特彼勒安全风险识别

通过检查结构部件、材料和环境因素，人工智能可以检测建筑设计中的安全问题，并提出改进建议以提高安全性并降低风险。 美国建筑和工程设备制造商卡特彼勒利用人工智能技术提高建筑工地的安全性。

他们采用人工智能驱动的系统来实时监控设备和工人的行为，识别潜在的安全隐患，例如不安全的机械操作或工人进入危险区域。 这些人工智能系统提供即时警报，有助于预防事故并提高整体现场安全性。 通过将人工智能集成到其安全协议中，卡特彼勒显着减少了事故并确保其建筑项目的工作条件更加安全。

人工智能在建筑中的实施：关键步骤

架构中的人工智能集成遵循某些关键步骤，以保证简化和建立的架构工作流程。 我们来看看人工智能在建筑中的关键实现过程。

编译和准备数据

首先编译大规模数据集，包括材料属性、环境条件和历史设计数据。 这些数据提供了训练人工智能模型所需的输入。 之后，通过清理和预处理数据来验证准确性和一致性，以消除任何错误或不必要的信息。

这一步对于提高人工智能算法的可靠性和有效性至关重要。 以有组织的方式排列数据，以便轻松进行分析和模型训练。 这种精心的规划为在建筑项目中成功实施人工智能奠定了基础，为更准确和更具创意的设计解决方案打开了大门。

指定您的目标

制定在架构设计中使用人工智能的明确目标，例如提高可持续性、自动化繁琐的流程或最大限度地提高设计效率。 无论您的目标是缩短设计时间还是创建创新的架构解决方案，请明确您希望通过人工智能实现什么目标。

设定可量化的目标来监控人工智能项目的进展。 让客户、工程师和建筑师等利益相关者参与将人工智能目标与项目要求和期望相匹配。 考虑人工智能系统的可扩展性和适应性等长期目标。

选择人工智能相关工具和技术

选择正确的人工智能工具和技术，例如数据分析平台、神经网络和机器学习算法。 通过权衡您的可能性，确定哪些工具最适合您的独特目标和项目要求。

在评估这些工具时，考虑它们与当前工作流程的无缝集成程度至关重要。 评估其可扩展性、用户友好性以及处理大型数据集的能力。 此外，为这些工具和技术提供强大的支持和全面的文档对于确保有效实施和使用至关重要。

创建人工智能模型

利用准备好的数据集，训练 AI 模型来识别模式、预测结果并生成设计解决方案。 首先建立可靠的训练程序并选择合适的算法。 反复测试这些模型以发现任何缺陷或潜在的发展领域。

进行必要的参数调整并添加新数据以提高模型的准确性和可靠性。 使用实际场景验证模型，以确保它们在实际应用中运行良好。 这种持续的开发周期对于创建提供富有洞察力的分析和创新架构解决方案的人工智能模型至关重要。

将人工智能与设计软件集成

将人工智能模型集成到现有的建筑设计软件（例如 CAD 和 BIM）中，以增强可用性和功能。 确保这些人工智能技术与当前软件兼容，促进轻松采用和流畅的工作流程。 这种无缝集成将有助于在不破坏既定设计流程的情况下最大限度地发挥人工智能的优势。

这种集成可以实现实时设计优化和智能决策，从而显着提高架构过程中的效率和创造力。 适当的集成对于在架构中充分利用人工智能并为开发团队提供轻松访问高级功能至关重要。

建立并简化工作流程

人工智能驱动的解决方案可以通过自动化资源分配、调度和起草等重复流程来减少人力和出错的可能性。 通过利用人工智能的分析功能，智能系统可以生成增强复杂设计决策并优化项目工作流程的选项。

通过实施这些技术，架构师可以提高整体项目效率、提高准确性并简化流程。 人工智能集成可提高创造力并加快设计效率，使建筑师能够概念化和创建建筑环境。

监控和评估

通过持续监控人工智能模型的有效性和对设计过程的影响，确保人工智能模型满足目标。 收集利益相关者的反馈，以确定需要改进的领域并完善人工智能算法。 这种迭代方法增强了人工智能工具，确保其在架构环境中的有效性和相关性。

建筑师可以通过持续监控和评估人工智能性能来最大限度地发挥这些技术的潜力，从而产生更加创新和高效的设计解决方案。

建筑中的人工智能挑战和需要考虑的潜在解决方案

将人工智能集成到建筑和施工中可以带来许多好处，但也带来了一些挑战。 让我们探讨这些挑战并研究潜在的解决方案。

数据可用性和质量

解决建筑领域训练人工智能模型所需的标准化、高质量数据集的问题需要与数据供应商合作。 架构师可以通过数据增强方法确保数据完整性并增强数据集的多样性和质量。

此外，通过落实数据治理程序和协议，可以促进架构中人工智能应用程序的数据可用性和质量的提高。

另请阅读：2024 年数据基础设施应用和趋势

复杂性和适应性

人工智能系统经常发现模仿建筑设计中涉及的复杂决策具有挑战性。 架构师可以通过开发包含用户反馈并增强适应性的人工智能模型来应对这一挑战。 这种方法使系统能够从人类交互中学习并进行相应调整。

此外，建筑师可以利用机器学习算法根据新信息和不断发展的设计标准不断完善和增强设计建议。 实施这种方法可确保人工智能系统保持灵活性并能够响应不断变化的架构需求。

互操作性

将人工智能工具与当前的建筑软件和工作流程集成可能很困难。 投资能够实现平稳系统集成的开源或 API 驱动的解决方案可以帮助架构师克服这一挑战。

建立全行业的数据交换标准对于增强互操作性至关重要。 与软件开发商和行业合作伙伴合作开发标准化接口和协议可以显着提高互操作性，加速人工智能技术与架构的集成。

安全和隐私

处理敏感数据是人工智能系统架构中的一项常见任务，这会带来隐私和安全问题。 架构师可以通过实施强大的加密机制、限制对敏感数据的访问以及遵守 GDPR 等相关法律来确保数据安全和隐私。 频繁的升级和安全审核也有助于减少这些威胁。

对道德和社会的影响

建筑人工智能引发了人们对工作替代和设计算法偏差的担忧。 建筑师可以通过保证人工智能决策的开放性、实施偏见检测和缓解策略以及遵守优先考虑人们福祉的道德设计原则来降低这些道德风险。

为了促进该领域道德和负责任的人工智能部署，建筑师还应该推动创建和遵守建筑中人工智能使用的标准和规范。

利用 Appinventiv 的专业知识在您的建筑项目中实施人工智能

人工智能在建筑领域有着光明的前景，可以彻底改变这个领域。 从改进设计流程到优化建筑性能，它有可能显着提高建筑创新和效率。 随着建筑师整合人工智能技术，我们可能会看到更多以用户为中心、可持续的设计更快、更精确地产生。

Appinventiv 是一家领先的人工智能开发公司，随时准备成为您利用人工智能进行建筑项目的合作伙伴。 凭借在人工智能开发方面的良好记录以及对建筑行业的深入了解，我们的专家可以帮助您在建筑流程中利用人工智能的力量。

从概念到完成，Appinventiv 可以支持您集成人工智能技术，从而增强建筑实践中的创造力、效率和可持续性。 与我们的专家联系，释放人工智能在建筑领域的全部潜力，并引领塑造建筑设计的未来。

常见问题解答

问：人工智能如何应用于建筑？

答：人工智能在建筑中的应用旨在实现工作自动化、改进设计流程并预测建筑性能。 它帮助建筑师创建创新布局、最大限度地节省能源并简化流程。 人工智能系统可以分析大型数据集，以帮助设计选择并增强建筑物的总体可持续性和可用性。

问：人工智能在建筑领域的未来是什么？

答：建筑领域的人工智能似乎有着光明的未来，有几个主要领域正在兴起：

衍生式设计：人工智能将允许建筑师研究各种想法和解决方案，从而产生更具想象力和更有效的设计。

自动化：随着施工和设计中的日常操作变得更加自动化，建筑师将有更多时间专注于工作中更具战略性和创造性的方面。

性能预测：人工智能预测建筑物能源消耗、结构健全性和居住者舒适度的能力只会变得更好。

可持续性：人工智能将通过最大限度地利用能源、材料选择和整体环境影响来帮助建造更加环保的结构。

协作：人工智能将促进工程师、建筑师和其他利益相关者之间的协作，从而实现更加集成和有效的设计流程。

人工智能预计将通过赋予建筑师和设计师更有效、可持续和艺术化的工作方式来改变建筑行业。

问：什么是建筑中的生成式人工智能？

答：建筑中的生成式人工智能是人工智能在给定一组目标和限制的情况下自主生成设计解决方案的应用。 使用算法，生成式人工智能可以研究多种选择，帮助建筑师找到否则可能不会被考虑的创造性和高效的设计解决方案。

问：人工智能如何影响建筑师的角色？

答：人工智能改善了工作流程并扩展了建筑师的能力，使他们能够通过自动化文书工作和绘图等繁琐的工作来更加专注于其职业的创意方面。 通过评估大量数据并根据预定标准和限制生成创意设计解决方案，人工智能还有助于设计优化。

人工智能通过提供有关预算、日程安排和资源分配的见解，进一步帮助建筑师进行项目管理。 人工智能通常可以帮助建筑师提高工作效率，探索创新的设计方案，并为客户提供卓越的结果。