人工智能在建筑行業(yè)應(yīng)用概述

1、人工智能在建筑行業(yè)應(yīng)用概述摘要人工智能(Artificial Intelligence, AI)是當前科學技術(shù)發(fā)展中的一門前沿學科， 是在計算機科學、控制論、信息論、神經(jīng)心理學、哲學、語言學等學科的研究的 基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，因此又可把它看作是一門綜合性的邊緣學科。隨著該學科的 不斷發(fā)張，其在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用范圍也不斷擴大，極大的促進了我國建筑行業(yè)從 傳統(tǒng)運作走向現(xiàn)代管理和經(jīng)營。本文首先對人工智能進行了簡要介紹，并從五個 方面對該技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用進行了討論。關(guān)鍵字：人工智能；建筑領(lǐng)域；計算機應(yīng)用。1、引言人工智能(Artificial Intelligence，AI)是當前科學技術(shù)發(fā)展中的一門

2、前沿學科， 是在計算機科學、控制論、信息論、神經(jīng)心理學、哲學、語言學等學科的研究的 基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，因此又可把它看作是一門綜合性的邊緣學科。AI的出現(xiàn)及 所取得的成就引起了人們的高度重視并得到了很高的評價。甚至有人把AI與空 間技術(shù)、原子能技術(shù)一起譽為20世紀的三大科學技術(shù)成就。人工智能是一門研究如何構(gòu)造智能機器(智能計算機)或智能系統(tǒng)并使它能模擬、 延伸、擴展人類智能的學科。或者說人工智能就是要研究如何使機器具有聽、說、 看、寫、思維、學習、適應(yīng)環(huán)境變化、解決所面臨的各種實際問題等功能的一門 學科。人工智能的研究重心主要集中在專家系統(tǒng)、機器學習、模式識別、自然語 言理解、自動定理證明、自動

3、程序設(shè)計、機器人學、博弈、智能決策支持系統(tǒng)及 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方面。但由于研究者對于人工智能的理解存在差異，所以就形成 了不同的人工智能的研究方法，其主要有三種，分別如下：1.1、以符號處理為核心的方法一一符號主義計算機具有符號處理的推算能力，這種能力蘊涵演繹推理的內(nèi)涵。因此，可 通過相應(yīng)的程序體系來體現(xiàn)出某種基于邏輯思維的智能行為，達到模擬人類部分 智能的目的。該方法的特征是：立足于邏輯運算和符號操作，適合于模擬人的邏輯思維過 程，解決需要進行邏輯推理的復(fù)雜問題；用一定的符號表示知識，在已知基本規(guī) 則的情況下，無需輸入大量的細節(jié)知識；便于模塊化，易于修改；能與傳統(tǒng)的符 號數(shù)據(jù)庫進行很好地連接;

4、可對推理結(jié)論進行解釋，便于對各種可能性進行選擇。1.2、以網(wǎng)絡(luò)連接為主的連接機制方法大腦是人類一切智能活動的基礎(chǔ)，因此從大腦神經(jīng)元及其連接機制著手研 究，弄清大腦結(jié)構(gòu)及其信息處理的過程與機制，可望揭示人類智能的奧秘，從而 真正實現(xiàn)人類智能在機器上的模擬。該方法的特征是：通過神經(jīng)元間的并行協(xié)同作用實現(xiàn)信息處理；通過神經(jīng)元 間的連接存儲知識和信息，具有聯(lián)想和魯棒性；通過對神經(jīng)元間連接強度的動態(tài) 調(diào)整，可較方便地實現(xiàn)對人類學習、分類等能力的較好模擬；適合于模擬人類的 形象思維；求解問題時，可以比較快地獲得滿意的近似解。1.3、系統(tǒng)集成方法人類的智能活動中既有邏輯思維又有形象思維，單獨使用符號主義方法

5、或連 接機制方法都不能完整地解決智能模擬問題。因此，把二種方法結(jié)合在一起綜合 研究，是模擬智能研究的一條必由之路。系統(tǒng)集成方法兼有符號主義方法和連接 機制方法的特征。集成模式有二種。第一種模式是結(jié)合，符號主義方法與連接機制方法均保持 獨立的結(jié)構(gòu)，但密切合作，任何一方都可以把自己不能解決的問題轉(zhuǎn)交給另一方。 第二種模式是統(tǒng)一，將符號主義方法與連接機制方法有機地統(tǒng)一到一個系統(tǒng)中， 既有邏輯思維的功能，又有形象思維的功能。2、人工智能技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用研究者們把人工智能技術(shù)與建筑行業(yè)各專業(yè)領(lǐng)域知識相結(jié)合，使得人工智能 技術(shù)在建筑行業(yè)中取得了非常廣泛的應(yīng)用。已有許多專家系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)應(yīng) 用在建筑

6、行業(yè)取得了很好的經(jīng)濟效益和社會效益。下面針對建筑設(shè)計、建筑結(jié)構(gòu)、 建筑電氣、建筑施工以及建筑施工管理等建筑行業(yè)中的各個專業(yè)領(lǐng)域，分別闡述 了人工智能技術(shù)的應(yīng)用。2.1、人工智能技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用建筑設(shè)計師一直以來使用AutoCAD從事繪圖工作，大量時間被消耗在繪圖 環(huán)節(jié)而沒有體現(xiàn)真正意義上的建筑設(shè)計，設(shè)計師們的靈感、創(chuàng)意、創(chuàng)新也無法通 過AutoCAD得到更加全面的體現(xiàn)。隨著人工智能技術(shù)在建筑設(shè)計行業(yè)中應(yīng)用的 不斷深入，現(xiàn)在的設(shè)計師中的絕大多數(shù)都開始應(yīng)用能夠在設(shè)計全稱提供二維圖形 描述和三維空間表現(xiàn)的理論及技術(shù)來完成日常工作，不僅提高了工作效率，也使 得建筑設(shè)計的特點得到了更好的體現(xiàn)。例如

7、，Arch2010就是一款基于AutoCAD20022010平臺的，專為建筑設(shè)計 工作而量身打造的CAD系統(tǒng)，它集人性化、數(shù)字化、可視化、參數(shù)化、智能化 于一身，將建筑構(gòu)件作為最基本的設(shè)計單元，采用了非常先進的自定義對象核心 技術(shù)，實現(xiàn)了二維圖形與三維模型的同步。此類系統(tǒng)的使用讓建筑設(shè)計師再也不必趴在桌子上完成繪圖工作，讓他們的 創(chuàng)意和設(shè)想能夠得到更完美的發(fā)揮和實現(xiàn)。工程圖檔也不再是以往那種抽象的線 條堆積，而是通過數(shù)字化技術(shù)轉(zhuǎn)化成了直觀的、可視的建筑模型，真正實現(xiàn)了系 統(tǒng)界面人性化、構(gòu)件創(chuàng)建參數(shù)化、構(gòu)件關(guān)聯(lián)智能化、設(shè)計過程可視化。2.2、人工智能技術(shù)在施工管理中的應(yīng)用傳統(tǒng)的建筑施工管理中，主

8、要是依靠手寫、手繪的方式來完成有關(guān)施工檔案 的記錄和施工平面圖的繪制，而隨著人工智能技術(shù)在建筑領(lǐng)域里應(yīng)用范圍的不斷 擴大，綜合采用數(shù)理邏輯學、運籌學、人工智能等手段來進行施工管理已經(jīng)得到 了認可和普及。目前比較流行的基于C/S環(huán)境開發(fā)的建筑施工管理系統(tǒng)，已經(jīng)涵 蓋了工地管理的方方面面，主要包括員工管理模塊、分包合同管理模塊、固定資 產(chǎn)管理模塊、供應(yīng)商管理模塊和財務(wù)管理模塊、施工日志管理模塊、員工考勤管 理模塊與工資掛鉤細化了對分包商和供應(yīng)商的管理，更加有效地控制材料進出， 供應(yīng)商和分包商以及員工的管理真正實現(xiàn)了工地物流、資金流和業(yè)務(wù)流“三流合O另外，建筑施工管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫也非常強大，具有極為

9、強勁的數(shù)據(jù)處理和 儲存能力，不僅性能穩(wěn)定，升級和日常維護也非常的快捷方便。另外，針對建筑 施工人流復(fù)雜、密集的特點，系統(tǒng)還相應(yīng)設(shè)置了權(quán)限管理功能，保障了施工管理 數(shù)據(jù)的安全和準確性。2.3、人工智能技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用人工智能技術(shù)在混凝土強度預(yù)測分析中也開始廣泛應(yīng)用。對于建筑施工來 說，28天抗壓強度是衡量商品混凝土性能的重要指標。如能在短時間內(nèi)預(yù)測到 其28天強度值，就可以對混凝土質(zhì)量進行控制。傳統(tǒng)的混凝土預(yù)測方法通常為 基于數(shù)理統(tǒng)計的線性回歸方法。然而對于商品混凝土來講，由于摻入了大量的粉 煤灰，其抗壓強度的大小和混凝土各組成材料之間呈高度非線性關(guān)系，采用通過 回歸得到的線性函數(shù)并不適用

10、。因此將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入到混凝土性能預(yù)測 領(lǐng)域。天津大學的趙勝利比較了 3種不同輸入模型的RBF網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測效果并與 傳統(tǒng)的BP網(wǎng)絡(luò)模型進行比較，提出的RBF網(wǎng)絡(luò)模型具有很高的預(yù)測精度和較 強的泛化能力，可作為商品混凝土性能分析的一種新型有效的方法。2.4、人工智能技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用汶川地震的發(fā)生以及這場地震所造成的嚴重危害，讓建筑結(jié)構(gòu)控制及健康診 斷工作得到了前所未有的關(guān)注。以往建筑行業(yè)所采用的傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)辨識方法 普遍存在著抗噪聲能力差、適用范圍較窄、難以進行線性識別的缺點，讓工作的 有效開展受到了極大的限制。近年來，隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了一種新 型的基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)

11、辨識方法，該方法通過模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所具有的學習 及非線性映射能力來獲得實測結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)數(shù)據(jù)，并以此構(gòu)建起建筑結(jié)構(gòu)的動力 特征模型。模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以非常精確地預(yù)測結(jié)構(gòu)在任意動力荷載作用下的動力 響應(yīng)，因此可以用于結(jié)構(gòu)振動控制與健康診斷中，同時還可以隨時加入其它辨識 方法總結(jié)出的規(guī)則，且可以做成硬件實現(xiàn)，具有很強的可擴展性與實用性。2.5、人工智能技術(shù)在建筑電氣中的應(yīng)用隨著我國建筑業(yè)的迅速發(fā)展，行業(yè)的總體能耗急劇攀升，有一段時間在總能 耗中所占的比例甚至超過了 30%，所以，實行建筑節(jié)能對于實現(xiàn)我國的節(jié)能減排 目標無疑具有巨大的促進作用，而電氣節(jié)能技術(shù)則是當前效果最為顯著的節(jié)能方 式之一。建立電氣節(jié)

12、能評估模型，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行訓練，提升其評估的準確性 和網(wǎng)絡(luò)泛化性，使建筑節(jié)能改造工作的實施能夠具有更多的科學依據(jù)。其中， BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法就是一種能夠?qū)⑤斎?輸出問題轉(zhuǎn)化為線性問題的學習方法。傳 統(tǒng)的BP網(wǎng)絡(luò)采用的是梯度下降法，該方法的學習速率是保持不變的，同時訓練 所需的時間較長，且在學習過程中可能發(fā)生局部收斂的情況；改進型的BP算法 和L-M反算法則增加了動量因子，無論是在穩(wěn)定性還是收斂性方面，都要優(yōu)于 傳統(tǒng)的BP算法，因此廣泛的應(yīng)用于當前建筑電氣節(jié)能評估模型的構(gòu)建工作中。使用該方法構(gòu)建的建筑電氣節(jié)能評估模型的權(quán)重，能夠以相對聯(lián)系的方式隱藏于 網(wǎng)絡(luò)當中，這種評價方式更加科學、簡單、適

13、用，所評估模型的適用范圍也更為 廣泛。3、總結(jié)經(jīng)過不斷的發(fā)展，建筑業(yè)目前已經(jīng)成為了我國的支柱產(chǎn)業(yè)之一，無論是從建 筑業(yè)的自身發(fā)展，還是從時代發(fā)展的要求來看，進一步加強人工智能技術(shù)在建筑 業(yè)的應(yīng)用都是行業(yè)能夠擺脫傳統(tǒng)的運作模式走向現(xiàn)代化經(jīng)營和管理的必由之路。 這就要求行業(yè)的決策者、管理人員和技術(shù)人員更新思想、轉(zhuǎn)變觀念，對人工智能 技術(shù)給予充分的重視，并加強在這方面的資金、技術(shù)和培訓的投入，從而使我國 的建筑行業(yè)能夠在更短的時間內(nèi)走向現(xiàn)代化和智能化。參考文獻吳選忠，倪子偉.人工智能新技術(shù)在智能建筑中的應(yīng)用研究J.福建建設(shè)科 技，2005.(2)王波，蔣鵬，卿曉霞.人工智能技術(shù)及其在建筑行業(yè)中的應(yīng)用J.微型機與應(yīng) 用，20