建筑行業(yè)已經(jīng)開始涉足使用人工智能(AI)來完成日程安排和文件分析等日常任務。但生成式人工智能改變了游戲規(guī)則，Augmenta首席執(zhí)行官弗朗西斯科·伊奧里奧(Francesco Iorio)表示， 它有望改變建筑物的設計方式——降低成本、提高生產(chǎn)力并減少浪費。

ChatGPT和DALL-E等工具使用大規(guī)模機器學習(ML)模型，并訪問大量有標記和有意義的數(shù)據(jù)，以對文本和圖像中的查詢提供有見解的響應。但是，一些行業(yè)對訓練ML模型的數(shù)據(jù)集的訪問有限，這使得使用生成式AI來解決現(xiàn)實世界問題的好處很難獲得。  

建筑業(yè)就是一個很好的例子。沒有單一的存儲庫包含建筑物工程圖紙的標記數(shù)據(jù)。這是因為工程公司對他們的數(shù)據(jù)保密，不傾向于分享他們的知識產(chǎn)權(quán)。其中一個后果是，過時的設計方法阻礙了建筑業(yè)的發(fā)展。用于設計建筑及其系統(tǒng)的現(xiàn)有遺留工具比紙上的電子鉛筆好不了多少，導致了無法建造的設計，缺乏行業(yè)之間的協(xié)調(diào)， 及在不可避免地需要重做時浪費時間和材料。      

也就是說，即使是像ChatGPT這樣最先進的生成式 AI 模型，它利用非常大、多樣化和詳細的數(shù)據(jù)集來訓練復雜模型，也可能產(chǎn)生錯誤的結(jié)果，同時對輸出表現(xiàn)出完全的信心。就ChatGPT而言，犯錯的后果相對較低。但工程領域的風險實在是太高了，要安全有效地采用生成式人工智能，需要的不僅僅是大型黑盒數(shù)學模型。

建筑設計的范式轉(zhuǎn)變

值得慶幸的是，基于規(guī)則的AI系統(tǒng)有一種新穎的混合方法，可以以生成設計的形式生成新的有效數(shù)據(jù)，可用于訓練ML模型。這種方法最有價值的應用是自動化建筑設計。它不僅將端到端設計流程從幾個月縮短到幾天，而且還為開發(fā)人員、架構(gòu)師和工程師提供前所未有的洞察力，幫助他們做出與成本、進度和效率相關的更明智的決策。 

自動化建筑設計在施工中的優(yōu)勢

讓我們仔細看看建筑行業(yè)可以通過自動化建筑設計過程實現(xiàn)什么。 

1、設計高性能、符合規(guī)范的建筑——降低風險、延誤和返工

今天，創(chuàng)建高級建筑設計的建筑師和咨詢工程師沒有時間或足夠的信息來開發(fā)可構(gòu)建的系統(tǒng)。例如，機械、電氣、管道和結(jié)構(gòu)系統(tǒng) (MEP/S) 的設計過程極其復雜、耗時且容易出錯。這也是導致錯誤、延遲、風險和不確定性的主要原因之一。   

通過自動化設計，設計和施工過程的速度可以大大加快，將施工進度縮短幾個月，從而更快地創(chuàng)建住宅和商業(yè)用途的功能建筑。通過降低風險和不確定性，消除返工(平均增加6%的成本)，開發(fā)商可以更好地規(guī)劃和預算項目，而承包商可以更準確地投標工作。

2、建設一個更美好、更可持續(xù)的世界

建筑業(yè)是能源和材料的主要消費者。根據(jù)能源研究前沿的《建筑、工程、建筑和運營行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和廢物管理》報告?，高達30%的新建筑材料由于設計錯誤和返工而被浪費。使用自動化設計系統(tǒng)幾乎可以消除這些錯誤。

生成式人工智能還可以并行創(chuàng)建多個設計替代方案，有助于找到使用更少材料開發(fā)性能更好的建筑的方法。它還有助于提高能源效率——考慮到聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署的調(diào)查結(jié)果，建筑消耗了全球約40%的能源和資源，這是一項至關重要的能力。現(xiàn)在，開發(fā)人員可以理解他們的選擇：僅針對成本和進度進行優(yōu)化，或者同時針對更可持續(xù)的材料使用和運營進行設計。自動生成高度詳細的設計確保他們只訂購他們需要的東西，減少材料浪費。

3、提高效率和成本效益

通過利用生成式人工智能來優(yōu)化建筑物的設計和性能，該行業(yè)不僅可以減少碳足跡，還可以更高效、更經(jīng)濟地實現(xiàn)這一目標。幾年前，據(jù)估計，建筑師、工程師和施工(AEC)專業(yè)人員花費了大約20%的時間來解決由設計和協(xié)調(diào)錯誤引起的錯誤和沖突。在全球范圍內(nèi)，這相當于2800 億美元的返工。毫無疑問，隨著人才稀缺和新建筑需求的加劇，這些數(shù)字還在上升。

生成式人工智能為設計和施工過程帶來了一定程度的自動化，使AEC專業(yè)人員能夠在幾小時而不是幾周內(nèi)創(chuàng)建最佳設計，并極大地減少了施工錯誤。由于設計具有很高的確定性，設計專業(yè)人員可以更有效率，在返工和錯誤上花費的時間更少。

4、緩解人才緊缺壓力

建筑行業(yè)面臨著訓練有素、經(jīng)驗豐富的人才嚴重短缺，無法滿足當前在建項目的需求。事實上，據(jù)該行業(yè)一些最大的工會預測，美國熟練技工將出現(xiàn)缺口。

自動化設計意味著使建筑公司、工程公司和承包商的個人能夠輕松獲得經(jīng)驗豐富的管理經(jīng)驗，甚至允許初級設計師和工程師創(chuàng)建可構(gòu)建且符合規(guī)范的設計。它還將這些人從傳統(tǒng)和乏味的設計工作方法中解放出來。相反，他們可以花時間真正了解客戶的需求，探索設計選項和權(quán)衡以實現(xiàn)最佳設計。

5、規(guī)模化滿足新建需求 

根據(jù)德勤?(Deloitte)的一份2023年工程和建筑業(yè)展望報告，新建筑項目的投資并不短缺。在美國，新住房單元預計每年將達到155萬套，而2009年為58.3萬套。鑒于熟練工人短缺，加上高流動率，該行業(yè)必須學會如何用更少的錢做更多的事。

生成式人工智能有望在整個建筑生態(tài)系統(tǒng)中實現(xiàn)規(guī)模化。承包商可以擴展他們的設計能力，而不受人才或留存率的限制。零部件供應商可以自動化和擴展他們的預制服務，包括銷售完整的、專門設計的組件，而不僅僅是零件。建筑行業(yè)最終可以通過擁抱這種新興技術(shù)來迎頭趕上。

堅實的基礎 

毫無疑問，建筑行業(yè)顛覆的時機已經(jīng)成熟。生成式人工智能有可能從根本上改變建筑歷史的進程——從根本上改變我們設計建筑的方式以及這些建筑本身的設計。雖然AI已經(jīng)在該領域取得了一些成果，但顯然最好的還在后頭。