看人工智能如何塑造建筑设计和施工的未来

人工智能正在重新定义建筑行业，促成前所未有的效率、创新能力和可持续发展机遇。借助基于人工智能的衍生式设计工具，建筑师在优化项目各个方面的同时，可以在数秒内探索无数的设计可能性，突破创造力的界限。无论是自动绘图，还是建筑信息模型（BIM）实时更新，或是能耗分析等等，人工智能都能帮助简化工作流程，让建筑师把精力放在创造富有远见的设计上。

项目管理也因人工智能而改变，通过智能化的进度管理、资源分配和风险预测，可以确保项目按预算及时完成。增强的协作和无缝的数据集成改善了建筑师、工程师、承包商和客户之间的沟通，使项目更顺利推进。

人工智能还可以提供能效分析并推荐环保材料，从而促进可持续发展。沉浸式虚拟现实（VR）和增强现实（AR）可视化技术为客户提供无与伦比的体验，让客户能够预先浏览未来建筑物的样貌，而预测性数据分析可以为决策和个性化解决方案提供信息。随着这场技术革命的推进，建筑设计领域在未来将继续出现变化，继续突破创新。

尽管人工智能通过改进项目的构思、设计和实施流程，给建筑行业带来了变革，但其有效性还是取决于建筑师的专业知识。基于人工智能的衍生式设计工具可以帮助建筑师迅速地探索设计可能性并优化建筑布局，然而，要想发挥这种工具真正的潜力，需要建筑师提出正确的问题、提出正确的情景。建筑师在这里的作用是指导人工智能，确保所生成的设计既高效又可持续，也符合项目的愿景。建筑师与人工智能之间的这种协作不但可以加速创造力，还可以简化项目开发流程。欧特克在《2024设计与制造现状》全球调研报告中指出，76%的工程建设和运营（AECO）机构（见PDF第32页）打算在未来三年内增加对人工智能和新兴技术的投入，其中的32%表示这增加的投入将是“强劲”的。

随着项目的推进，人工智能在管理和执行中发挥着关键作用。借助具有人工智能功能的增强型建筑信息模型，可实现实时更新和预测性维护，确保细致的规划和监测。人工智能可以在进度管理、资源分配和风险管理方面提供辅助，使项目按计划、按预算进行。人工智能一直在进步发展，近期还可通过整合来自各种来源的数据来提高协作效率，促进与利益相关方更好的沟通。

由人工智能驱动的虚拟现实和增强现实技术可以为客户提供沉浸式可视化体验，帮助客户在施工开始前对设计提出反馈意见。人工智能的好处也得到了确认。在参与《2024设计与制造现状》调研的工程建设和运营业受访者中（见PDF第36页），就人工智能在各自机构中的主要用例而言，44%表示它能提高生产力，39%表示它能自动执行单调且可重复的任务，36%则重点表示它能生成以信息为基础的设计选项。这些发展突显了人工智能在现代建筑中的关键作用，也促进了从构思到落成全过程的创新和效率。

借助基于人工智能的衍生式设计工具，建筑师只需设置特定参数、优化建筑布局，并以创新和实用性为考量选择相关材料，就可以迅速地生成无数的设计方案。此外，这些工具可以根据环境数据推荐可持续材料和最佳建筑朝向，从而提高能源效率和项目可持续性。这种加速和精细化的设计方法不但加快了流程，还可以提高最终设计的质量。

无论是客户还是建筑事务所，都能享受人工智能带来的显著好处。对客户而言，虚拟现实和增强现实工具可以帮助他们在施工开始前看到设计的实际效果并与其互动，以便做出更好的决策，取得更高的满意度。建筑事务所则受益于更高的生产力，因为人工智能可以自动处理繁琐的任务、最大限度地减少错误，并精确地估算成本和时间。此外，人工智能可以将不同的数据源集成到一个统一的平台上，促进更好的协作，让建筑事务所能够更高效地交付优质项目并扩大客户群。

像建筑信息模型、数字孪生、扩展现实（XR）、物联网（IoT）之类的建筑技术，都因人工智能而得到增强。有了人工智能，建筑信息模型可以实现实时更新、预测性维护和自动冲突检测，从而简化施工流程，确保模型准确且最新。在数字孪生方面，人工智能可以帮助模拟场景、预测结果并优化建筑性能，实现更高效、可持续的运营。

人工智能也为虚拟现实、增强现实等扩展现实技术带来了变化，提供更加沉浸式和交互式的设计体验。建筑师和客户都可以实时地看到设计的实际效果并加以修改。因此而做出的决策会更好，客户的满意度也会更高。物联网也受益不浅，人工智能可以对来自物联网设备的数据进行分析，用于优化建筑管理系统，从而提高能源效率、安全性和用户舒适度。人工智能与这些技术的结合增强了整个建筑生命周期，使建筑更加智能、更高效，能够适应未来的需求。

将人工智能融入建筑领域的工作可以带来一系列变革性的效益，从而改善设计和施工过程的每个阶段。无论是资源优化，还是自动处理重复任务，或是改进项目管理、改善客户互动等等，人工智能都在彻底地改变建筑师的工作方式以及建筑物的构思和维护方式。下面让我们来看看人工智能应用于建筑领域的十大好处，每一项好处都有助于打造更高效、更具创新性和更可持续的建筑环境。

1. 增强的设计探索过程：基于人工智能的衍生式设计工具可以帮助建筑师迅速地生成并探索无数的设计方案。整个创造过程加速了，而且产生的解决方案是最高效、最具创新性的。

**2. 资源优化：**人工智能可以对设计参数和环境数据进行分析，优化材料的使用和能源的效率。设计出的建筑物因此而更加可持续、更具成本效益。

**3. 自动处理重复任务：**人工智能可以自动处理绘图、建筑信息模型冲突检测、项目进度管理等耗时的任务，让建筑师把精力放在更具创造性和战略性的工作上。

**4. 改进项目管理：**人工智能可以在项目的进度管理、资源分配和风险管理方面提供辅助，确保项目按计划、按预算进行。预测性分析也有助于在任何潜在的延误和问题发生前及时发现。

**5. 实时协作：**人工智能可以将来自各种来源的数据集成到一个统一的平台上，促进更好的协作。建筑师、工程师、承包商和客户之间的沟通因此得到改善，各方在项目执行过程中也更协调一致了。

**6. 加强可视化效果和客户互动：**由人工智能驱动的扩展现实技术可以提供沉浸式体验，帮助客户在施工开始前看到设计的实际效果并与其互动，以便做出更好的决策，取得更高的满意度。

**7. 预测性维护和管理：**在数字孪生和物联网系统中，人工智能可以预测维护需求并优化建筑管理。建筑组件的使用寿命因此得到延长，整体效率也提高了。

**8. 能源效率：**人工智能可以对能源消耗模式和环境因素进行分析，提出设计和运营方面的改进建议。这有助于在降低运营成本和环境影响的情况下建造节能建筑。

**9. 提高精度并减少错误：**人工智能工具可以及早发现和纠正错误，提高设计和施工过程的精度。因返工造成的浪费便减少了，更优质的建筑成品也得到了保证。

**10. 数据驱动决策：**人工智能可以处理大量的数据，提供分析和建议。建筑师因此能够以信息为基础做出决策，选择更好的设计方案，打造出更成功的项目。

人工智能通过优化设计、提高可持续性和改进项目管理，正在改变全球建筑领域的工作。本节将介绍几家创新的建筑事务所如何利用人工智能创造高效、可持续的现代设计，展示人工智能在塑造建筑行业未来这方面的多样化和影响力。

1、Patriarche利用人工智能改革早期规划阶段的工作

法国多学科建筑事务所Patriarche通过采用欧特克的Forma软件，改变了其早期城市规划阶段的工作。传统软件对于项目初始阶段来说，速度太慢。借助Forma的人工智能功能，容积率分析所需的时间从两天缩短到仅一个半小时，这让Patriarche的团队可以把精力放在更复杂的设计元素上。

Forma采用迭代设计方法，并实时进行数据比对，使团队的决策和协作能力都得到了提高。其基于云的平台也让办公室和远程的团队高效合作。Forma能够与其他工具无缝集成，而且具备生物气候分析等环境规划功能，这些都与Patriarche致力追求可持续性和创新完全契合。因此，在Patriarche的各个项目中，Forma成了重要工具。

2、斯坦泰克利用欧特克的Forma人工智能软件减少碳影响

要减少建筑碳影响是个挑战。为了应对这一挑战，引领全球设计和工程领域的加拿大斯坦泰克公司使用了基于人工智能的工具。传统上，碳计算在设计过程中进行得太晚，如因此需要对设计进行重大更改，也没办法了。斯坦泰克的数字实践经理Mike DeOrsey表示，Forma的隐含碳工具通过在早期进行碳分析改变了这种情况，让他们的团队可以及时地基于信息来调整设计，取得最大的效果。

有了Forma由人工智能驱动的实时反馈，斯坦泰克现在可以在设计过程中评估碳影响，提高效率和可持续性。这一改变不仅有助于减少建筑环境的碳足迹，还让团队有更多的时间投入到更高价值的工作中，从而提高项目质量。事实证明，Forma在实现斯坦泰克的可持续发展目标方面至关重要，并展示了人工智能在建筑设计中的强大作用。

3、The Phoenix：人工智能和欧特克技术相结合，改变住房供应和可持续发展

在美国加州西奥克兰，空置的菲尼克斯铁厂（Phoenix Ironworks）炼钢厂旧址正在被改造成一座316套房的经济实惠且可持续的住宅区，名为The Phoenix。借助欧特克的设计与制造平台，建筑师、工程师和建筑商可以根据由人工智能驱动的分析信息，以湾区典型的多户建筑一半的成本、时间和碳足迹建造住宅。

湾区建筑事务所MBH Architects使用了Forma软件来探索设计方案，实时优化成本、碳排放和宜居性。Forma基于人工智能的快速迭代功能将设计时间从两周缩短到仅六小时。此外，Factory_OS通过模块化搭建方式进一步加快了项目进程，只需两周而不是一年的时间即可把套房都组装起来。创新的碳负性外墙材料也减少了隐含碳，而且缩短了施工时间。The Phoenix的成功为经济实惠、可持续的住房树立了新标准，其建设流程可在全球范围内推广应用。

4、AFRY利用基于人工智能的Forma软件改变早期规划阶段的工作

瑞典AFRY公司是欧洲最大的工程公司之一，受托在瑞典哥德堡的Fjällbogatan社区开发一座住宅区，而且要求解决洪水等环境风险。借助Forma软件，AFRY迅速地创建了各种交互式3D模型。他们的团队因此可以对多种迭代设计方案进行评估，与使用传统方法相比，还可以更早地在环境和商业因素之间实现平衡。这种方法不仅有助于减轻洪水风险，还在不违背建筑愿景或损害投资潜力的情况下，将开发项目的容量从100套房增加到了108套。

借助Forma基于云的工具，AFRY可以模拟现实世界因素（如风、噪音、阳光阴影等）对拟议设计的影响，从而加快决策并确保设计符合当地法规要求。该工具的效率还改善了与利益相关方的沟通，使得项目迅速获批。AFRY在Fjällbogatan项目中使用由人工智能驱动的设计，突显了人工智能在建筑领域的应用如何提高效率、降低风险并在城市发展中开发出新机遇。

5、ARCO利用Forma软件将具有挑战性的场地改造成地标性的学生宿舍

芬兰最大的建筑事务所ARCO正在赫尔辛基的马尔米区设计一座八层楼的学生宿舍区，该项目的场地面临着巨大的噪音和城市挑战。借助Forma软件，ARCO优化了建筑物的设计，不但创造一个封闭的圆形空间来保护内院免受噪音侵扰，还确保宿舍朝向更安静、光线充足的空间。有了Forma的实时分析功能，ARCO能够在不影响日照或宜居性的情况下为宿舍区增加两层楼。

Forma能够导入3D模型进行日照和噪音分析。ARCO因此可以把不太宜居的单元重新分配，作为服务单元，还可以提高内院的日照量，从而对建筑物的性能进行优化。该工具的工作流程由数据驱动，能够实时对各种设计方案进行比较。如此一来，团队的决策能力得到了提高，与利益相关方的沟通也改善了。ARCO利用Forma，将一处困难的场地改造成了与城市景观无缝融合且既宜居又可持续的学生宿舍区。

尽管人工智能在建筑领域具有变革潜力，但仍有若干挑战阻碍着人工智能的广泛应用。其中一大障碍是人工智能技术和基础设施所需的初始投资，这让许多建筑事务所，尤其是规模较小的事务所望而却步。另一障碍是人工智能工具的学习曲线。这需要培训和技能提升，而目前建筑行业内普遍存在对变革的抵制，因为有些习惯于传统方法的专业人士可能很难接受新技术。

然而，这些挑战并非不可克服。建筑事务所可以采取分阶段的方法，从较小的项目做起，逐步地将人工智能整合到工作中，培养对人工智能能力的信心。此外，建筑事务所可以与人工智能服务商建立合作伙伴关系，根据特定需求定制解决方案，从而降低成本和复杂性。健全的培训课程也是值得投资的，这可以让员工队伍掌握基本的技能，有助于培养创新和适应性文化。

基于云的人工智能服务可以减轻对大量内部基础设施的需求，使各种规模的建筑事务所更容易获得先进的人工智能工具。通过战略性地应对这些挑战，建筑行业可以充分利用人工智能的潜力，为更高效、更具创新性和更可持续的未来铺平道路。

人工智能不会取代建筑师，反而会提高他们的能力和效率。尽管人工智能可以自动处理日常任务、优化设计、提供高级的分析信息，但建筑设计是需要创造力的复杂工作，只有人类建筑师才具备细致入微的判断力和直觉的创造力去胜任。建筑师可以将自己的创造力、经验和情商独特地融合在一起，设计出在人性层面上产生深刻共鸣的建筑空间。

人工智能可以作为增强建筑师技能的强大工具。通过处理重复性任务并提供由数据驱动的分析信息，人工智能让建筑师可以把精力放在更具创造性和战略性的工作上。此外，人工智能可以迅速地生成并评估无数的设计方案，以便建筑师运用自身的专业知识来选择和改进最佳的方案。人工智能与人类建筑师之间的合作，带来的是更具创新性、更高效和更可持续的设计。最终，人工智能可以帮助建筑师突破职业界限，为客户和社区带来更好的设计作品。

“最终，人工智能可以帮助建筑师突破职业界限，为客户和社区带来更好的设计作品。”

人工智能正在推动建筑行业的发展，以从前难以想象的方式提高成本效益和可持续性。借助先进的算法和实时的数据分析，可确保建筑物的设计和建造都符合最高的安全标准，还可预测潜在风险并在问题出现之前及时化解。通过人工智能优化资源分配、减少材料浪费并简化项目时间表，成本效益大大地提高。此外，人工智能还能够分析环境数据并推荐可持续材料和做法，从而打造更环保、更节能的建筑物。随着人工智能融入城市和社区结构，建筑将变得更加智能、更安全，从而铺出一条通往可持续未来的道路。

本文已更新，最初发布于2021年4月份。Zach Mortice对本文也有贡献。