智慧建造技術(shù)體系：BIM+人工智能技術(shù)（AI）

摘要

人工智能（Artificial Intelligence，簡稱AI）是計(jì)算機(jī)學(xué)科的一個(gè)分支，二十世紀(jì)七十年代以來被稱為世界三大尖端技術(shù)之一（空間技術(shù)、能源技術(shù)、人工智能），也被認(rèn)為是二十一世紀(jì)（基因工程、納米科學(xué)、人工智能）三大尖端技術(shù)之一。除了計(jì)算機(jī)科學(xué)以外，人工智能還涉及信息論、控制論、自動(dòng)化、仿生學(xué)、生物學(xué)、心理學(xué)、數(shù)理邏輯、語言學(xué)、醫(yī)學(xué)和哲學(xué)等多門學(xué)科。人工智能學(xué)科研究的主要內(nèi)容包括：知識(shí)表示、自動(dòng)推理和搜索方法、機(jī)器學(xué)習(xí)和知識(shí)獲取、知識(shí)處理系統(tǒng)、自然語言理解、計(jì)算機(jī)視覺、智能機(jī)器人、自動(dòng)程序設(shè)計(jì)等方面。

人工智能技術(shù)與建筑行業(yè)各專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)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)用在建筑行業(yè)取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

01AI在建筑規(guī)劃的應(yīng)用

傳統(tǒng)的建筑施工管理，主要依賴于手工記錄施工相關(guān)流程以及代寫論文，人工繪制施工平面布置圖。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，綜合利用運(yùn)籌學(xué)、數(shù)理邏輯學(xué)以及人工智能等技術(shù)手段進(jìn)行建筑施工現(xiàn)場(chǎng)管理的方法已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。基于C/S環(huán)境架構(gòu)研發(fā)的建筑企業(yè)工地管理應(yīng)用系統(tǒng)，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(cái)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(xì)化了對(duì)分包商和供應(yīng)商的管理，更加有效地控制材料進(jìn)出，供應(yīng)商和分包商以及員工的管理真正實(shí)現(xiàn)了工地物流、資金流和業(yè)務(wù)流三流合一。本系統(tǒng)采用強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫，具有穩(wěn)定的性能、極強(qiáng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理能力、便捷的升級(jí)和維護(hù)服務(wù)等優(yōu)點(diǎn)。針對(duì)工地人員復(fù)雜的特點(diǎn)，系統(tǒng)設(shè)置了嚴(yán)格的權(quán)限管理功能，確保了數(shù)據(jù)的安全性。

02AI在建筑結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

隨著地質(zhì)災(zāi)害的不斷發(fā)生以及其所造成的嚴(yán)重危害，建筑結(jié)構(gòu)控制與結(jié)構(gòu)健康診斷就顯得尤為重要。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)辨識(shí)方法普遍存在難于在線識(shí)別，只適用于線性結(jié)構(gòu)系統(tǒng)辨識(shí)、抗噪聲能力差等。近年來，隨著人工智能技術(shù)的應(yīng)用，出現(xiàn)了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)辨識(shí)方法，利用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)大的非線性映射能力與學(xué)習(xí)能力，以實(shí)測(cè)的結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)數(shù)據(jù)建立起結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性模型。模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以非常精確地預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)在任意動(dòng)力荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)，因此可以用于結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制與健康診斷中，同時(shí)還可以隨時(shí)加入其它辨識(shí)方法總結(jié)出的規(guī)則，且可以做成硬件實(shí)現(xiàn)，具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性與實(shí)用性。

人工智能技術(shù)在國內(nèi)也展開了一些應(yīng)用，如安徽建筑工業(yè)學(xué)院、西安交通大學(xué)等都在建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域建立了不同的專家系統(tǒng)。大連理工大學(xué)李守巨等運(yùn)用LM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)(鉸)結(jié)點(diǎn)損傷進(jìn)行識(shí)別，通過測(cè)量位移來預(yù)測(cè)(鉸)結(jié)點(diǎn)損傷。北京交通大學(xué)鞠彥忠等采用ART2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)損傷進(jìn)行識(shí)別，采用前三階頻率和模態(tài)振型向量來預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)損傷。沈陽工業(yè)大學(xué)楊璐等用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)簡支梁結(jié)構(gòu)損傷進(jìn)行預(yù)測(cè)，以受損前后一階、二階、三階、四階、五階、六階固有頻率的變化率作為輸入?yún)?shù)來預(yù)測(cè)損傷情況。重慶大學(xué)王波等依據(jù)我國《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(草案)開發(fā)了用于現(xiàn)役混凝土結(jié)構(gòu)耐久性評(píng)估的專家系統(tǒng)應(yīng)用軟件。其應(yīng)用表明，將框架、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與產(chǎn)生式表示方法相結(jié)合進(jìn)而建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)的方式是可行、有效的。

03AI在建筑施工的應(yīng)用

人工智能技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用主要集中在混凝土強(qiáng)度分析的工作中。一般來說，28天抗壓強(qiáng)度是衡量混凝土自身性能的重要指標(biāo)，如果能夠提前對(duì)混凝土的28天強(qiáng)度值進(jìn)行預(yù)測(cè)，工作人員就可以采取相應(yīng)的措施對(duì)其進(jìn)行控制，進(jìn)而提高混凝土的質(zhì)量。

在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于混凝土性能預(yù)測(cè)方面，我國天津大學(xué)的張勝利將傳統(tǒng)的BP網(wǎng)絡(luò)模型的預(yù)測(cè)結(jié)果與3種不同輸入模型的RBF網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了比較和分析，最終證明了RBF網(wǎng)絡(luò)模型具有較強(qiáng)的泛化能力和極高的預(yù)測(cè)精確度，是一種新論文聯(lián)盟型的、有效的分析商品混凝土性能的方法。

04AI在工程管理的應(yīng)用

人工智能技術(shù)已應(yīng)用于施工圖生成和施工現(xiàn)場(chǎng)安排、建筑工程預(yù)算、建筑效益分析等。工作人員在以往開展建筑工程施工管理工作的時(shí)候，主要是依靠手寫、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(kuò)大，綜合采用數(shù)理邏輯學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、人工智能等手段來進(jìn)行施工管理已經(jīng)得到了認(rèn)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)涵蓋了包括分包合同管理、施工人員管理、原材料供應(yīng)商管理、固定資產(chǎn)管理、企業(yè)財(cái)務(wù)管理、員工考勤管理、施工進(jìn)度管理等方方面面，使對(duì)供應(yīng)商和分包商的管理工作得到了進(jìn)一步的細(xì)化，從而使原材料的進(jìn)離場(chǎng)、分包商及員工管理工作更加科學(xué)、準(zhǔn)確、快捷，實(shí)現(xiàn)了資金流、物資流、業(yè)務(wù)流的有機(jī)結(jié)合。

另外，建筑施工管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫也非常強(qiáng)大，具有極為強(qiáng)勁的數(shù)據(jù)處理和儲(chǔ)存能力，不僅性能穩(wěn)定，升級(jí)和日常維護(hù)也非?？旖莘奖?。另外，針對(duì)建筑施工人流復(fù)雜、密集的特點(diǎn)，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(zhǔn)確性。

（編輯：奚雅青）