• Arhitektuuri tehisintellektist (AI) on saamas läbiv ja võimas tööriist – see on ka tehnoloogia, mis on hetkel ebamugavas etapis.
• See viib arhitekti kuraatorirolli, valides ja loobudes tehisintellekti poolt loodud pakkumistest.
• Tehisintellekti peamised piirangud arhitektuuris on hetkel kujutise loomise ja probleemide lahendamise vahel – AI´l puudub võime tuletada piltidest koostatavaid skeeme ja koostatavatest skeemidest veenvaid kujutisi.

Tehisintellekt suudab lahendada lihtsaid praktilisi probleeme, nagu põrandaplaani koostamine, ületamatu kiiruse ja varieeruvusega. Ja see võib maalida laiaulatuslikke loomingulisi nägemusi kogu Interneti väärtuses olevast pildimaterjalist vaid lühikese teksti abil. Kuid kahe osa, arhitektuuri põhiteaduse ja kunsti ühendamine on osutunud raskesti mõistetavaks.

Arhitektuurikirjelduste jada (“Eco-topia Flintstones California Bungalow at the La Brea Tar Pits”) sisestamine pildigeneraatoritesse, nagu MidJourney, ei anna midagi ehitatavat. Ja lõputuid algoritmiliselt loodud põrandaplaane ei saa veel suurendada, et väljendada midagi enamat kui ruumi tõhusat kasutamist. Kuid nende kahe võimaluse ühendamine on võib-olla tehisintellekti ajastu kõige sügavam disainitehnoloogia edasiminek.

Kuidas AI-d tänapäeval arhitektuuris kasutatakse

AI arhitektuuridisainis põhineb arvutiprogrammidel, mis jäljendavad inimese tunnetust, et lahendada keerulisi probleeme ja reageerida dünaamiliselt stiimulitele. Tihedalt seotud alamvaldkond on masinõpe, mis viitab tehisintellekti süsteemi võimele mustreid ära tunda ja neist õppida, parandades iseseisvalt oma tunnetusvõimet ilma inimese sekkumiseta.

AI on leidnud arhitektuuris tähtsust kogu projekteerimisprotsessi vältel. Internetis olevaid kujutisi analüüsides saavad pildigeneraatorid, nagu Midjourney, koostada lühikeste tekstide põhjal rikkalikult üksikasjalikke, peaaegu fotokvaliteediga pilte. See on eriti võimas tööriist varajasele ajurünnakule, mis on üksikasjaliku paberi visandi digitaalne vaste. Need pildid on kasulikud ka laiema avalikkuseni jõudmiseks ning neid saab kasutada turundus- ja reklaammaterjalides, et illustreerida põhilisi disainikontseptsioone ja kontekste.

Kitsa fookusega tehisintellekti tööriistad saavad optimeerida hoonete jõudlusmõõdikute kujundusi, luua lihtsate programmiliste ja ruumiliste sisendite põhjal korruseplaane ning dünaamiliselt ümber korraldada seinasid / vaheseinasid – automatiseerides sisuliselt igapäevaseid projekteerimisülesandeid. AI-insenerid töötavad ka tekstipõhiste liideste (nt ChatGPT) integreerimisega arhitektuuritööriistadesse. Tehisintellektiga põrandaplaanide genereerimine on parameetrilise disaini liik, mis on arhitektuuris juba ammu juurdunud.

Suurema tehisintellekti arvutusvõimsuse tõttu lisavad arhitektid ja disainerid oma töövoogudesse generatiivset AI-d, mis väljastab piirangute põhjal palju variatsioone ning lisaks järjestab iga variatsiooni kasutaja määratud mõõdikute alusel.

Paljud arhitektid on harjunud, et nende projektid on vahendatud digitaalsete protsesside kaudu, nagu hooneteabe modelleerimine (BIM), ja AI muudab nende mudelite võimet. Paljuski on digitaalsed kaksikud, mis sisaldavad kõiki hoone ametlikke kirjeldusi ja toimivusandmeid, BIM-i järgmine areng. Tehisintellekt võimaldaks neid mudeleid testida ja produtseerida, et uurida, kuidas ühe osa muutmine võib mõjutada hoone energiatõhusust, päikesesoojuse suurenemist või üle tänava jäävat varju, ning seejärel pidevalt ja iseseisvalt õppida toiminguid ja disaini täiustama. Seda arenevat tehnoloogiat toidavad võrku ühendatud asjade andurid ja seadmed, mis edastavad andmeid otse digitaalsetele kaksikutele.

AI kasutamise eelised arhitektuurilises disainis

AI arhitektuurses disainis on kõige kasulikum igapäevaste, korduvate ülesannete kiireks täitmiseks ja kujunduste optimeerimiseks väikeste sammudega, mida sageli nimetatakse kitsaks tehisintellektiks. AI on kõige tõhusam siis, kui seda tüüpi ülesanded kattuvad, nagu nad sageli teevad. Tehisintellekt suudab koheselt täita elamutorni arendajate spetsifikatsioonidele vastavate korteritega ning luua need erineva materjali- ja kuluefektiivsusega. Lisaks võivad pildigeneraatorid töötada disaini inspiratsiooni saamiseks, pakkudes kiiret visuaalset sünteesi, mis on saadud tohututest pilditeekidest. Need üksikasjalikud pildid võivad anda arhitektidele eesmärgi, mille järgi nad konstruktsiooni- ja insener-süsteeme määravad.

Mõlemas stsenaariumis võtavad arhitektid kuraatorirolli, selle asemel, et säilitada üksikasjalik kontroll iga disainiotsuse üle; nad määravad parameetreid, valivad ja loobuvad valikutest ning pakuvad algoritmidele nõuandeid ja juhiseid. See on radikaalne muutus selles, kuidas arhitektuuri on praktiseeritud. Eraldusjoon on veel määratlemisel: kas see uus tööriist on tööjõudu säästev seade, nagu CAD ja BIM või kujutab see endast loomeprotsessi põhjapanevat nihet?

7 AI näidet arhitektuuriprojektides

Enne kui disainerid hakkavad iteratsioone looma, võib automaatsete tööriistade kasutamine andmete korraldamiseks eemaldada ebaselgused ja loodetavasti ka riskid. Need tööriistad muudavad tehnilised, programmeerimisega rasked ülesanded kättesaadavamaks mittekodeerijatele, näiteks disaineritele või arendajatele. Alates uurimisprojektidest kuni kommertstoodeteni näitavad järgmised näited, kuidas AI arhitektuuris võib luua võimalusi disainiprotsessi täiustamiseks, et inimese loovus saaks kesksel kohal olla.

1. AI skeemide planeerimiseks

Finch on parameetriline planeerimistööriist, millel on lai valik disainifunktsioone. See võib luua põrandaplaane vaid mõne sisestuspiiranguga ja neid korruseplaani kujundusi saab automaatselt kohandada. Saate valida seina, seda teisaldada ja seejärel jälgida, kuidas ümbritsevad ruumid ise oma osakaalu, asukohta ja korraldust muudavad. Platvorm sisaldab kohalikke planeerimiseeskirju ja võimaldab kasutajatel optimeerida struktuuri tõhusust, ühikute arvu või muid muutujaid. Samuti saab korruseplaanid paigutada kiiresti määratletud maaala piiridesse; jagada ebakorrapärased, orgaanilised kujundid allüksusteks; dünaamiliselt ühendada trepid erineva kõrgusega põrandatega ja jälgida tee optimaalset marsruuti läbi keerulise maastiku.

2. AI linna arendamiseks

Uued tehisintellekti tööriistad võivad rakendada generatiivset ja iteratiivset jõudu linnamastaabis objektidele, vaadates kaugemale individuaalsetest hoonenõuetest. Seda kontseptsiooni ilmestab Autodesk Forma, mis pakub pilvepõhist tehisintellektil põhinevat ülevaadet ja automatiseerimist, mis lihtsustab disainikontseptsioonide uurimist, võtab vähemaks korduvaid ülesandeid ja aitab hinnata ehitusplatsi ümbritsevaid keskkonnaomadusi.

Planeerimise ja projekteerimise varases staadiumis rakendatud Forma teostab reaalajas analüüse rahvastikutiheduse ja keskkonnaomaduste, nagu päikesevalguse tundide, päevavalguse potentsiaali, tuule, tööenergia ja mikrokliima kohta, ilma, et kasutajad vajaksid sügavaid tehnilisi teadmisi. Neid masinõppe- ja tehisintellektil põhinevaid keskkonnaanalüüse saab kasutada alates projekteerimisprotsessi esimesest päevast, et aidata saavutada äri- ja jätkusuutlikkuseesmärke. Näiteks Forma tuule analüüs näitab kuidas hooned suunavad tuult, see annab võimaluse täiustada disainilahendusi ja tagada inimestele mugavuse.

Loe raportit: https://www.autodesk.com/insights/research/state-of-design-and-make

3. AI paremate pakkumiste jaoks

Bay Areas asuv moodulehitusettevõte ConXtech kasutab tehisintellekti, et saada kontroll ehituse kõige ettearvamatumas etapis – pakkumisprotsessi – üle.

ConXtech, nagu paljud ehitusettevõtted, on projekti arendamise etapis omanike ja arendajate poolt tellitud. Sel ajal ei ole projekti elujõulisus veel tagatud ja erinevad võimalused on endiselt laual. See sunnib ettevõtteid, nagu ConXtech, läbima mitu iteratsiooni projektide jaoks, mida ei pruugita kunagi ehitada. Lõpuks võib ebaõnnestunud projektidele või ebaõnnestunud pakkumistele kuluda miljoneid dollareid. Samal ajal ootavad omanikud ja arendajad kiireid vastuseid, et jõuda elujõuliste ja kulutõhusate lahendusteni.

Pakkumistsükli lühendamiseks ja pakkumiskulude vähendamiseks töötas ConXtech koostöös Autodesk Researchiga pakkumisplatvormi prototüübi väljatöötamiseks, mis kasutab tehisintellekti, et leida materjalide hankimise, valmistamise ja ehituse kuludest lähtuvalt kõige kuluefektiivsem teraskonstruktsioonide disain. Neid kulusid mõjutavad projekti jaoks valitud müüjad ja alltöövõtjad ning need erinevad olenevalt projekti asukohast.

4. AI mahulise disaini ja planeerimise jaoks

Jaapani ehitus-, inseneri- ja kinnisvaraarendusettevõte Obayashi töötas koos Autodesk Researchiga ka tehisintellekti lahenduse kavandamisel – see, mis võimaldab arhitektidel ühendada hoonete põhiparameetrid ja saada minimaalse juhendamisega mahuprognoose ja interjööri programmeerimise paigutusi. Peamiselt kontoriruumide jaoks kasutatavat tehisintellekti koolitati Obayashi portfelli enam kui 2800 Autodesk Reviti failiga.

Tehisintellekti tööriist mõistab abstraktseid seoseid programmide vahel ning soovitud ühenduvust, suurust ja proportsioone, mida väljendatakse hoone mahus. Interjööri programmeerimisplaanide genereerimiseks töötavad disainer ja klient läbi rea parameetreid: lihtsaid lauseid, mis täpsustavad hoone elemente ja nende asukohta ning näitavad nende omavahelist seost. See võib olla “koosolekuruumid tuleks paigutada akende lähedale” või “söögituba tuleks turvalisuse tagamiseks paigutada laborist eemale”.

5. AI juhiste ja fototöötluse jaoks

Sarnaselt Obayashiga aitab Maket suurepäraselt abistada arhitekte varases staadiumis skemaatilise projekteerimisega – korruseplaanide loomisel, ühendades ruumi mõõtmed, tüübid ja külgnemispiirangud – ning integreerib selle funktsiooni loomuliku keele tekstiliidesega. Kuid Maket pakub ka reguleerimisabi, kes saab lugeda üleslaaditud tsoneerimise reguleerimise dokumente ja vastata nende kohta esitatud üksikasjalikele küsimustele. Disainerid saavad üles laadida ka arhitektuurseid fotosid ja kasutada põhilisi tekstiviipasid, et rakendada erinevaid esteetilisi töötlusi, lisades fotole interjööri- ja mööblielemente.

6. AI kinnisvaraarendajatele

Parafin kasutab programmi, kulude ja ärilise elujõulisuse tasakaalustamiseks parameetrilist iteratsiooni AI-d. Programm, mille on välja töötanud arhitekt Brian Ahmes ja arendaja Adam Hengels, Chicagos ja Miamis asuv duo, kes on Autodesk Technology Centers Outsight Networki elanikud. Programm loob peaaegu lõpmatuid tuletusi objektiivse kasumlikkuse ja jõudluse tagamiseks.

Parafin on pilvepõhine generatiivse disaini platvorm, mida praegu kasutatakse hotellide arendamiseks. Eelkõige kinnisvaraarendajatele suunatud platvorm aitab varajases planeerimises kiiresti hinnata potentsiaalsete ehitusplatside rahalist tasuvust. See nõuab vaid mõnda parameetrit (tubade arv, parkimine, asukoht, kõrgus ja brändijuhised hotelliomanikele) ning võib luua miljoneid varjatsioone, mis vastavad sisestatud juhistele – kõik on otsitavad finantstulemuste, kulude ja muu järgi. See töötab veebibrauseris kaardi- ja menüüpõhise liidese kaudu; Iga kujunduse jaoks luuakse väga üksikasjalikud korruseplaanid, 3D-vaated ja Reviti failid.

7. AI jõudluse optimeerimiseks

Cove.tool on automatiseeritud hoonete jõudluse projekteerimise rakendus, mille kaasasutaja on ehitusteadlane ja arhitekt Sandeep Ahuja. See kasutab masinõpet, et analüüsida, kuidas hoonete projektid saavad parandada nende energia- ja süsinikutarbimist, päevavalguse taset, kulustruktuure ja palju muud, muutes muutujaid, nagu hoone orientatsioon ja olulisus, ning mõõtes tulemusi. See võib optimeerida kulusid erinevate kriteeriumide alusel ja järjestada tulemusi vastavalt erinevatele kvaliteedistandarditele, alates koodi miinimumist kuni hindamissüsteemi vabatahtlike tunnustusteni. Oma detailsuse taseme poolest on Cove.tool põhiliselt eelehituslik digitaalne kaksik, mis on integreeritud masinõppe algoritmidega, mis võivad hoone jõudlust järk-järgult täiustada.

Kas AI asendab arhitektid?

Arvestades seda, kui uus tehisintellekt on arhitektuurivaldkonnas, on raske öelda, kuidas see arhitektuuritöid mõjutab – kuigi on raske ette kujutada, et võimalus tehisintellektiga luua tehnilisi detaile ja plaane, ei vähenda vajadust arhitektide järele. Kuigi tehisintellekti potentsiaal vabastada arhitektid detailitööst on tõeline, on tööandjate kiusatus kasutada seda tööjõusäästlikku tööriista tootmistempo suurendamiseks.

Tänapäeval on palju arhitektuurse disaini valdkondi, kuhu AI pole tunginud. AI ei saa veel määratleda ehitusprojektiga kaasnevaid piiranguid, nagu plaan, suurus, kasutajaskond, materjal või geograafiline kontekst. Need parameetrid tulevad otsesel suhtlemisel klientidega. Tehnoloogial on ka vähe arusaama sellest, kuidas inimesed ruumis liiguvad ja objekte tajuvad, ning see ei saa veel luua tekstiviiba kaudu 3D-kujutisi, mille rikkalikkus ja üksikasjalikkus on 2D-kujutised.

Lisaks ei ole MidJourney ja DALL-E fantastilistel visioonidel kaasas ehitusdokumente. Arhitektuuri-, inseneri- ja ehitustööstuses (AEC) on tehisintellekt kõige vähem kasutatud robootikarakendustes, mis suhtlevad otseselt ehitusplatside või hoonetega – kuigi see on muutumas, reaalsuse püüdmise robotid, millel on teatav iseseisvus, kuid vajavad siiski inimest juhiste saamiseks.

Arhitektuuri tehisintellekti piirab ka fundamentaalne majanduslik ja valiku kallutamise dünaamika, mis mõjutab nende rakenduste kasutatavate andmete kvaliteeti. AI-algoritme piirab see, kui palju andmeid nad peavad õppima – arhitektuuris võivad need andmed olla omandiõigusega kaitstud, mis takistab nende jagamist potentsiaalsete konkurentidega, kes töötavad oma tehisintellekti rakendustega. Samuti saab kujutise loomise tehisintellekt uuesti sünteesida ainult seda, mida ta on juba näinud, nii et kui pildipank on kultuuriliselt või piirkondlikult kallutatud (näiteks rikaste lääneriikide arhitektuuriliste kujutiste üleesindatusega), on tulemused samasugused.

AI on automatiseerimise edasiarendus ja automatiseeritud protsessid on juba disaini lahutamatu osa; need on lihtsalt erinevalt märgistatud. “Kui ma projekteerin midagi Revitis ja see loob selle asja koostamiseks automaatselt kooskõlastatud dokumente, siis ma ei muretse selle pärast,” ütleb Jim Stoddart arhitektuuristuudiost The Living. „See on automatiseerimine; tegelikult teeb see kõiki neid asju, mida varem tegin käsitsi.”

Täiustatud andmetöötlusvõimalused pakuvad rohkem võimalusi inimeste ja masinate intelligentsuse tasakaalustamiseks, võimaldades igaühel teha seda, mida ta kõige paremini oskab. “Arvutid ei ole head avatud loovlahendustes; see on endiselt inimeste teha, ”ütleb Nvidia Deep Learning Institute’i sertifitseeritud juhendaja ja õppekavade koostaja Mike Mendelson. “Kuid tänu automatiseerimisele saame säästa aega korduvate toimingute tegemisel ja saame selle aja disaini uuesti investeerida.”

---

Seda artiklit on värskendatud. Algselt avaldati see 2021. aasta aprillis.

Artikkel on tõlgitud Autodeski lehelt.

Artikli autor Zach Mortice, architectural journalist based in Chicago

Originaalartikkel: https://www.autodesk.com/design-make/articles/ai-in-architecture