共同發(fā)展人工智能建筑和機器人智能科技朝著AI建筑業(yè)的方向不斷前進

導讀

用機器人建造，用AR感知，用VR體驗，用云和大數(shù)據(jù)連接，再搭配物聯(lián)網(wǎng)，當AI遇上建筑業(yè)，其所帶來的想象是如此誘人。

試想一個如此場景。

你站在一片荒蕪的空地之前，帶上AR頭盔，AR設備為你展現(xiàn)出一個完美的現(xiàn)代化小區(qū)，綠樹成蔭、鳥語花香，抬頭看到自己的家，陽光與現(xiàn)代建筑交相輝映。

這或許就是未來建筑。這一切都是AI+建筑業(yè)的成果，當AI真正滲透入建筑行業(yè)的各個部分，這似乎為當前各國所頭疼的建筑工人不足的問題提供了一個解決之道，當老齡化“殺死”工人的過程中，AI為建筑行業(yè)的發(fā)展提供了一個新的路徑，而這條路，似乎走的越來越順暢了。

日前，綠地控股宣布，與人工智能技術(shù)企業(yè)深蘭科技達成合作，共同發(fā)展人工智能建筑和機器人智能科技。這一切也正朝著AI建筑業(yè)的方向不斷前進。

建筑業(yè)的老齡化之殤

談起建筑業(yè)，也不免論及建筑業(yè)青年勞動力缺乏的問題。長期以來，建筑業(yè)具有“危、繁、臟、重”的屬性，施工人員的工作條件極差，繁重的操作，工作環(huán)境充斥著泥漿、粉塵、噪聲、震動，導致職業(yè)病高發(fā)。更重要的是，隨著社會老齡化趨勢加速，青壯年勞動力的供給將日益緊缺。

就日本而言，目前超過四分之一的日本人口年齡在65歲以上，這一數(shù)字預計在未來40年將躍升至40%。

日本65歲以上人口百分比

此龐大的老齡人口結(jié)構(gòu)給政府和經(jīng)濟帶來了巨大的挑戰(zhàn)。而這在建筑行業(yè)中體現(xiàn)的尤為明顯。隨著適齡工作人口將急劇減少，其導致建筑業(yè)用工成本增加，施工方降低人工成本、提升施工效率和質(zhì)量的需求日益強烈，數(shù)字化施工技術(shù)應用前景廣闊。

建筑勞務用工老齡化預示著施工現(xiàn)場的青年勞動力在逐年減少，中老年勞動力在逐年增加，其體力、精力逐步衰退，操作的精確度變差，導致工程質(zhì)量無法保證；再者，隨著年齡的變化，中老年勞動力身體各項機能老化，尤其是反應的靈敏度降低，一定程度上成為導致人身安全事故多發(fā)的重要因素。

顯然，建筑工人的老齡化現(xiàn)象已成為目前建筑業(yè)發(fā)展的阿克琉斯之踵。如何突破建筑業(yè)本身的人員壁壘，AI助力提出了這類難題的“最優(yōu)解”。

“上帝視角”打造無人工地

在過去的十年中，無人機迎來了自己發(fā)展的黃金時期，它們從價值數(shù)百萬美元的軍用無人機中分離了出來，成功變成了民用的娛樂工具，帶人們體驗“上帝視角”創(chuàng)造的驚喜，現(xiàn)在它們更是成了許多行業(yè)生產(chǎn)力革新的排頭兵。

無人機在建筑領(lǐng)域的應用為其發(fā)展打開了新的一扇窗。在地面以下的污垢池中，巨大的“挖掘者”正在半自主地工作，平整土地和挖溝渠。在過去的三年里，加利福尼亞州的Skycatch公司已經(jīng)為日本的5000多個建筑工地提供四軸飛行器。這些工地大多位于東京地區(qū)及周邊地區(qū)，由世界第二大建筑公司小松經(jīng)營，作為其智能建筑項目的一部分。

現(xiàn)在Skycatch正在向混合中添加人工智能，進一步實現(xiàn)自動化過程并使人類幾乎完全脫離。不久之后，它將把施工現(xiàn)場的控制交給智能自動機器。在Skycatch登場之前，小松靠著人類測量師來繪制地圖，這個過程通常會占用一個小團隊幾天的時間才能完成。使用無人機時，則只需15分鐘即可掃描并創(chuàng)建精確的地形三維地圖。

Skycatch四軸工地無人機

除了施工控場，無人機還可以利用無人機在建設工地上巡飛，可以收集視頻材料。視頻會被轉(zhuǎn)化成工地三維圖片，再導入相應的計算機軟件進行匹配，能查看工程進度規(guī)劃和最初的建筑設計和是否相符。

在無人機測繪領(lǐng)域，人工測繪僅可得到30000個點；但如果使用測繪無人機，測到的點可以達到2500萬個。而在時間的對比上，倘若是在平緩的地形測量，無人機的測繪工作以及后期數(shù)據(jù)處理工作的用時將會比傳統(tǒng)人工測繪減少整整3倍時間。

AI拯救的建筑業(yè)

隨著自動化的深入，人工智能與自動化裝備將逐步接管施工現(xiàn)場，并帶來一個高度自治的建筑業(yè)新時代。智能相對論（aixdlun）分析師柯鳴認為，因為AI本身所具有的強大分析、整理及應用能力，其在建筑業(yè)也必然“大有可為”，在建筑行業(yè)勞動力不足的情況下，以AI簡化甚至替代部分勞動力，其可以從以下幾個方面努力。

AI助力BIM模型構(gòu)建

建筑訊息模型（BuildingInformation Modeling；BIM）是一個基于3D模型的過程，為構(gòu)造、工程和建造（AEC）專業(yè)人員提供有效規(guī)劃、設計、構(gòu)建和管理建筑和基礎設施。AutodeskRevit就是一款BIM軟件（或稱4D BIM），它允許用戶以3D形式設計建筑物和內(nèi)部組件，并將相關(guān)訊息與時間或排程相關(guān)聯(lián)，以便與3D模型中的各個組件相關(guān)聯(lián)，提供更完善的數(shù)據(jù)，并協(xié)助業(yè)主、建筑師和承包商有效溝通。

以武漢中心項目為例，武漢中心利用BIM的外型設計主要體現(xiàn)在基于BIM技術(shù)的參數(shù)化找形與幕墻設計。在BIM軟件中，按樓層高度對最終方案模型進行切片，生成每個樓層的建筑輪廓線，在生成的建筑輪廓線轉(zhuǎn)換進行參數(shù)化幕墻劃分。通過參數(shù)的設置和調(diào)整改變幕墻板塊的大小，并將單元體整合到建筑表皮中，最終確定以空間疊形的單元板塊擬合超級空間曲面，呈漸變型、非線性、錯縫式的空間錯臺變化。

機器人替代建筑工部分工作

2018年2月6日資誠聯(lián)合會計師事務所（PwC）全球同步發(fā)布《AI機器人真的會偷走我們的工作嗎？自動化對工作之潛在影響》研究報告，分析全球逾20萬名勞工的工作任務和技術(shù)，自動化對各個產(chǎn)業(yè)勞工的沖擊在2030年代中期，將達到30%。最可能被自動化取代的產(chǎn)業(yè)前3名依次是運輸與倉儲業(yè)（52%）、制造業(yè)（45%）和建筑業(yè)（38%）。

而機器人作為程序化設定的系統(tǒng)硬件，其擁有著人類所無法比擬的高強度、高效率、誤差率小等優(yōu)勢，其無疑是人工智能發(fā)展的一重要領(lǐng)域。日前，日本建筑公司清水建設公開了一處實驗設施，那里匯集了一批將“上崗”的建筑機器人，包括“天花板安裝工”、“焊接工”和“搬運工”。

自動焊接的“焊接機器人”和安裝天花板的“天花板施工機器人”

澳大利亞科技公司Fastbrick Robotics 設計 3D 建筑機器人 Hadrian X，工作效率是人工的 4 倍。24 小時連續(xù)工作的話， Hadrian X 兩天內(nèi)就可以建好一座房子。它可以讀懂圖紙，通過 3D 掃描技術(shù)，精確地計算出每一塊磚頭的位置，比建筑工人精準不少。

AI多元素標記施工現(xiàn)場

AI在現(xiàn)場施工中的應用，體現(xiàn)為其可以利用機器學習、語音和圖像辨識將施工現(xiàn)場的照片和視頻進行自動標記，以便整理數(shù)據(jù)及搜索。例如，AI可以采用深度學習模式分析影像和語音，以自動標記施工數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)并主動向客戶提供安全措施建議。

以Smartvid.io為例，作為一個施工現(xiàn)場的管理平臺，其可以實現(xiàn)人工智能識別，即10分鐘內(nèi)可以辨別1080張施工照片，并正確辨別446張含有人像的照片、未戴安全帽者、未著安全反光衣者均可段時間識別。作為人工需要4.5小時才能完成的任務量，其可以大大縮短工作時間，也為施工安全提供了一個實時監(jiān)測平臺，辨別潛在風險，保障施工安全。

總之，AI對于建筑產(chǎn)業(yè)的替代是一個過程。我們所強調(diào)的并非AI完全入侵并取代傳統(tǒng)建筑工人，這只是部分工藝和工序的優(yōu)勢互補。當然，這也將是一個漸進式的替換過程——AI助力設計、建造和營運維護。這也正符合著建筑物的生命周期：設計、建造、管理。

一個建筑工程是龐大而復雜的，AI技術(shù)的多方面應用可在諸多環(huán)節(jié)中改善施工的狀況，工程建設對于AI的使用雖起步較晚，但將會帶來的影響，依然不容小覷。