Роботы-проектировщики: как искусственный интеллект трансформирует строительство
По мнению экспертов британского строительного гиганта Balfour beatty, в 2050 году на стройках будут работать команды из роботов, дроны начнут постоянно сканировать состояние площадки и определять возможные риски, а люди — дистанционно управлять происходящим с помощью 3D и 4D-данных. Хотя пока до выполнения таких прогнозов довольно далеко, развитие строительной отрасли уже движется в сторону автоматизации и экономичности. Достижения в этой области уже позволили задуматься о повторении некоторых технологических процессов строительства даже на Луне. Ученые Московского авиационного института приступили к созданию технологии по спеканию лунного грунта как потенциального строительного материала для перспективных жилых модулей. В случае успеха исследований отпадет необходимость везти тяжелые строительные материалы с Земли. Это станет важным шагом к освоению внеземных пространств и созданию долговременных колоний за пределами самой планеты. О том, каких успехов с применением ИИ-технологий в строительной отрасли уже удалось достичь и какой они открывают потенциал для развития, в рамках форума «РОСТИМ» рассказал специалист МАИ, директор по развитию бизнеса НТЦ «Платформа» Петр Манин.
С чего все началось?
Искусственный интеллект в строительстве начал применяться относительно недавно, с начала 2010-х годов. Первоначально технологии фокусировались на решении узких задач, таких как расчет конструкций, анализ строительных данных и автоматизация проектной документации. Со временем алгоритмы стали интегрироваться на всех стадиях строительства.
Первые эксперименты с ИИ в проектировании были связаны с оптимизацией архитектурных решений. Например, использование генетических алгоритмов позволило находить лучшие варианты конструкций с точки зрения прочности и минимизации затрат. Визуальное распознавание и анализ данных начали применяться для контроля качества на строительных площадках.
А что сейчас?
Сейчас возможности искусственного интеллекта значительно расширились. Он способен не только проектировать здания, но и прогнозировать потребности в обслуживании, выявлять возможные ошибки и даже подсказывать оптимальные пути реализации проектов.
По словам Петра Манина, современные системы ИИ успешно решают множество задач. Среди них — моделирование и оптимизация проектов: искусственный интеллект помогает оценивать жизнеспособность архитектурных замыслов на ранних стадиях и учитывает множество параметров, включая тип почвы, климатические условия, стоимость материалов и будущую нагрузку на здание.
Еще одна задача — контроль качества строительства: системы визуального распознавания анализируют фото- и видеоданные с камер на строительных площадках и сравнивают реальные строительные процессы с цифровыми моделями, оперативно выявляя отклонения от проектных норм.
Эксплуатация объектов: ИИ используется для мониторинга зданий, полученные данные используются для прогнозирования необходимости ремонта или обслуживания. И, наконец, управление строительными процессами: ИИ оптимизирует логистику доставки материалов, снижает риск ошибок при планировании и позволяет более точно рассчитывать сроки выполнения работ.
Роботизированное проектирование
Особое место на современном этапе развития строительной отрасли занимает роботизированное проектирование. По словам эксперта, это направление позволяет автоматизировать значительную часть проектных процессов, сохраняя при этом гибкость и вариативность.
«Мы переходим к тому, что человек будет задавать машине параметры. По этим параметрам машина будет генерить варианты проектов. Причем эти варианты будут делиться очень быстро и очень вариативно, и в конечном итоге мы будем получать полностью готовый проект на уровне модели, на уровне чертежей», — рассказал Петр Манин.
Важным достижением стало то, что некоторые проекты, выполненные роботами, уже проходят сертификацию наравне с работами, созданными человеком. По словам директора по развитию бизнеса НТЦ «Платформа», эксперты не смогли отличить чертежи, выполненные машиной, от тех, которые разработали профессиональные архитекторы.
«Рассмотрим на конкретном примере. На стадии компоновки здания робот предлагает большое количество планировок, в том числе со сдвижками, с разными осями, с разными коэффициентами по эффективности полезной площади. Мы выбираем да идем дальше», — пояснил спикер.
По его словам, платформы с применением ИИ способны генерировать детализированные модели зданий за считанные минуты. Например, одна из представленных технологий позволяет полностью создать проектную документацию для простых объектов (таких, как жилые башни) менее чем за 10 минут. При этом важно, что системы проектируют сразу несколько решений для одного объекта, учитывая параметры экономической эффективности, эргономики и архитектурной эстетики. А из них специалист уже может выбрать.
«Получаем результат, идем в обратную сторону, доходим до этапа задания, меняем параметры на более оптимальные и идем дальше вперед», — добавил Манин.
Он уточнил, что роботы не только создают базовые архитектурные планы, но и интегрируют в них мебель, инженерные сети и фасадные решения.
Перспективы
Как отметил директор по развитию бизнеса НТЦ «Платформа», в ближайшие четыре года технологии роботизированного проектирования будут активно использоваться для создания проектов стандартных объектов: например, многоквартирных домов и офисных зданий. Полностью автоматизированное проектирование этих объектов позволит сократить сроки разработки в 2–3 раза.
«К 2030 году мы ждем, что все проекты типового жилья будут выполнять машины. Они больше не будут отвлекать людей от творчества, под которым подразумеваются все уникальные, сложные объекты, особенно те, которые делаются в черте города — Москве, Санкт-Петербурге. Архитекторы продолжат творить. То же касается и инженеров. Они продолжат заниматься сложными, промышленными объектами», — спрогнозировал спикер.
При этом он подчеркнул, что человек проложит проверять работу ИИ и будет должен правильно давать задания. Такие новые задачи потребуют пересмотра подходов к управлению и организации работы. Важным вопросом станет переподготовка кадров, адаптация специалистов к новым инструментам и технологиям.
Уже в ближайшее время роботизированное проектирование позволит снизить затраты на строительство, увеличить скорость выполнения работ и минимизировать риск ошибок. Однако вместе с этим откроются новые вызовы: необходимость стандартизации технологий, работа с большим объемом данных и поиск баланса между автоматизацией и сохранением рабочих мест.
За пределами планеты
Развитие технологий в области строительства зашло настолько далеко, что специалисты Московского авиационного института задумались о создании лунного 3D-принтера. В отличие от земного он будет работать за счет солнечной энергии. В концентратор этой энергии будет установлено специальное зеркало параболической формы диаметром 2,5 метра. Оно сможет фокусировать солнечный луч, который и будет спекать лунный грунт. После этого начнется послойное изготовление блоков для жилых модулей. В случае успеха исследований блоки для создания долговременных обитаемых лунных станций можно будет напечатать непосредственного из реголита на Луне, а везти тяжелые строительные материалы с Земли уже не потребуется.
На текущем этапе в МАИ завершают математическое моделирование работы лунного концентратора. В конце 2023 — начале 2024 года на базе института «Общеинженерная подготовка» Московского авиационного института планируется провести эксперименты на мощном промышленном 3D-принтере.
Такие прогрессивные разработки, как технология спекания лунного грунта, показывают, что ИИ способен выходить за пределы привычных рамок, открывая возможности для строительства на других планетах. На Земле же эти технологии продолжают помогать архитекторам, инженерам и строительным компаниям создавать более качественные, безопасные и доступные здания.
Однако успех внедрения технологий зависит от готовности профессионалов адаптироваться к изменениям, а также от разработки новой нормативной базы, которая интегрирует цифровые стандарты. Эксперты уверены, что в будущем человек и машина будут работать рука об руку, создавая мир, в котором инновации и творчество соединяются во имя прогресса.
Материал подготовлен при поддержке Минобрнауки России.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно