Umělá inteligence ve stavebnictví

Tags: Stavebnictví | Umělá inteligence

Rychlost nástupu nových technologií je exponenciální a škála využití obrovská. Znamená to značnou příležitost pro všechna odvětví. Stavební sektor byl po dlouhou dobu na chvostu v oblasti automatizace a implementace nových postupů. Dokládá to současný způsob tvorby a schvalování projektové dokumentace. Od zahájení projektu po dokončení stavby je soukromý i veřejný sektor zatížen množstvím kroků, které alokují značné kapacity na monotónní a často i zbytečnou práci. Tyto zdroje mohou být využity lépe a přinést kvalitnější a rychlejší výsledky, a tím zvýšit konkurenceschopnost jednotlivých projektů i celého sektoru.

BIM (Building Information Modeling) je revolucí v oblasti stavebnictví a přináší nové potřebné koncepty odpovídající současnosti. Revize a zkvalitnění procesů, přehledná komunikace napříč týmy, transparentní komunikace s investory a v neposlední řadě zjednodušení tvorby a kontroly projektové dokumentace. Takový stav ale není samozřejmostí a k jeho dosažení je nutná počáteční investice. Jde o změnu celého konceptu, tudíž nestačí pouze změnit nástroje, ale i přístup k nim. Půdorys už není jen výkres na papíře, ale zároveň databáze informací, které lze analyzovat během milisekund.

Implementace takových nástrojů představuje výzvu. Umění stavařů a architektů nespočívá v datové analýze. Výsledné nástroje tak musí být výsledkem interdisciplinární spolupráce a svojí uživatelskou přívětivostí mířit právě na koncové uživatele.

Témata uvedená v následujícím textu se nacházejí v různých fázích rozpracovanosti, od technologií, které jsou již dnes využívány, až po vize budoucnosti. Při úspěšné realizaci má každé z těchto témat potenciál přinést do stavebnictví nové příležitosti:

LLM (Large Language Model)

Velké jazykové modely, především modely GPT od společnosti OpenAI, stojí za popularizací tématu umělé inteligence mezi širokou veřejností. Exponenciální rozvoj a stále kvalitnější výstupy přesvědčily mnohé developerské společnosti k implementaci této technologie.

Vzhledem k tomu, že jde o jazykový model, potenciál má v oblasti komunikace. Ta je v procesech BIM zásadní a při použití CDE (Společného datového prostředí) může přispět k třídění, zjednodušení a identifikaci jednotlivých diskusních vláken.

Častým využitím je zakomponování funkce chatbota, který usnadní pochopení systému a jeho používání. Ať už na úrovni nápovědy v daném programu, nebo komunikace helpdesku s uživatelem.

Kvalitnější výstupy v oblasti generování strojového kódu vedou ke zpřístupnění automatizace jednotlivých kroků v projekční fázi stále většímu počtu lidí. Bude revidován způsob, jakým budou jednotlivci schopni pracovat s API jednotlivých aplikací. Přinese to snazší tvorbu skriptů pro každodenní využití za pomoci vizuálních skriptovacích prostředí současných, či nových. Dá se očekávat častější využití příkazové řádky pro generování kódu při spolupráci s API.

Machine learning

Machine learning, v překladu strojové učení, má uplatnění v oblastech, kde jsou dostupné velké objemy dat, na základě kterých může být natrénován výsledný model. Jde především o finanční, zdravotní, energetický, logistický nebo dopravní sektor. Kromě interdisciplinárních průniků s těmito obory lze je využít i v samotném stavebnictví.

Na základě velkého množství dat, které je zpracováváno v rámci GIS v mapových podkladech, lze vytrénovat modely pro optimalizaci výběru stavebních parcel a výsledného záměru. Obdobně tomu může být v případě realit a predikce parametrů při nákupu a prodeji nemovitostí.

Jiným příkladem je ochrana zdraví pracovníků na staveništi v podobě rozpoznávání objektů pomocí kamerového systému. Rozpoznávání objektů má potenciál i při kontrole stavby vzhledem k projektové dokumentaci a detekci prostavěnosti. To může představovat další pokrok v rámci digitalizace stavebního deníku.

Sběr dat nemusí probíhat pouze pomocí statických kamer, ale také pomocí pohybujících se laser scannerů. To může být využito i s využitím dronů pro zaměření provedeného výkopu a výpočtu potřebné techniky pro odvoz zeminy. Zpětná analýza může být využita u velkého množství kontrol, jako je kontrola prostavěnosti, odchylky od projektové dokumentace, detekce chyb na stavbě.

Evoluční algoritmy

Evoluční algoritmy jsou prozatím málo probádanou oblastí, která v sobě ovšem ukrývá velký potenciál a může přinést další průlom v oblasti AI. V současnosti lze generovat architekturu a výslednou dokumentaci za použití klasických algoritmů, nebo i machine learning modelů. Velké vývojářské společnosti už se takový generativní design snaží včlenit do svých nástrojů. V současné podobě jsou takové nástroje schopny vygenerovat stovky návrhů a například je nacenit pomocí ceny za m³ a ulehčit a zrychlit rozhodovací proces investora.

Závislost na machine learning modelech však stále znamená generování nových návrhů na základě návrhů předchozích a absenci kreativity. Evoluční algoritmy mohou být spojovacím článkem mezi tím, jak jsou informace zpracovány naším mozkem, a generovat tak i kvalitnější výstupy.

Využití v AI v systémech správy budov

Umělá inteligence najde také široké využití i v oblasti CAFM (Computer Aided Facility Management). Jak již bylo zmíněno, modely strojového učení mohou analyzovat velké objemy dat. Tato data lze sbírat a zapisovat manuálně, v lepším případě však pomocí senzorů, kamer, či pohyblivých laser scannerů. Díky tomu mohou CAFM systémy předvídat pravděpodobné poruchy a naplánovat údržbu tak, aby se předešlo výpadkům a minimalizovaly se náklady. Modely strojového učení mohou také optimalizovat energetickou spotřebu budov tím, že analyzují vzorce spotřeby energie a doporučí opatření k jejímu snížení. Chatboty pak mohou usnadnit komunikaci mezi správci budov a uživateli, poskytovat rychlé odpovědi na běžné dotazy a zefektivnit řešení problémů.

Modely pro generování obrázků

Text-to-image model je dalším, který získal velkou pozornost. Podobné unikátní výstupy lze nyní vidět i při generování videa, u kterého je prozatím složité udržet konzistenci v rámci stovek snímků, ale zlepšení je vidět každým měsícem. Kromě počáteční inspirace může sloužit k prezentaci výsledného návrhu klientovi. A to nejen pomocí vygenerování stovek variant a jejich třídění. Může vypočítat výslednou vizualizaci ve zlomku času, na který jsme zvyklí u klasického renderování procesorem.

Simulace geometrie

Velké pokroky jsou také při výpočtu složitých simulací, jako jsou například simulace tekutin a plynů. Nasazení takové technologie si můžeme představit od malého měřítka v podobě strojírenství a výpočtu kapalin v cisterně, až po velká měřítka v podobě výpočtů efektivity větrných či vodních elektráren. Dále například simulace pro proudění vzduchu a zatížení větrem.

Automatizace

Výčet uvádí pouze zlomek možných inovací s využitím umělé inteligence, jak ji známe dnes. Důležité je zmínit, že přestože umělá inteligence skrývá velký potenciál, nesmíme zapomenout na automatizaci za pomoci běžných algoritmů. Stavebnictví je oblast, kde je velký prostor k automatizaci, ať už při tvorbě projektové dokumentace, komunikaci, nebo kontrole stavby. Umělá inteligence je pak nástavbou, která může běžnou algoritmizaci posunout o úroveň dál.

Ústřední roli stále hraje člověk

Umělá inteligence ve stavebnictví představuje nejen technologický pokrok, ale i zásadní změnu v přístupu k projektování a realizaci staveb. Aby byl tento potenciál plně využit, je nezbytné zajistit správnou implementaci zmíněných technologií a důkladné proškolení všech zúčastněných. Klíčovou roli zde stále hraje člověk – jeho schopnost přizpůsobit se novým technologiím a využít je k dosažení efektivnějších, rychlejších a kvalitnějších výsledků. Právě tato kombinace inovativních technologií a lidského faktoru může přinést revoluci ve stavebnictví a posunout celý obor na novou úroveň.

BIM a projektování

Pro všechny, kteří chtějí postupovat podle aktuální BIM metodiky, mít správné a kvalitní nástroje pro tvorbu dokumentace i odbornou a certifikovanou podporu, je společnost Unicorn tou správnou volbou, na koho se obrátit. Pomůžeme s nastavením a zahájením tvorby dokumentace ve firmě, poradíme postupy odzkoušené v zahraničí a pomůžeme zkoordinovat váš první BIM projekt s dostatečným detailem pro investora i pro zhotovitele. Společnost Unicorn rozumí BIM a má všechny potřebné nástroje. V České republice je jediným platinovým partnerem společnosti Bentley Systems, přední světové společnosti zabývající se poskytováním komplexních softwarových řešení architektům, inženýrům, geodetům, konstruktérům a vlastníkům či provozovatelům infrastruktury. Produkty Bentley integruje jak do rozsáhlých softwarových řešení, tak je poskytuje jednotlivým zákazníkům formou licencí a služby Bentley SELECT (CONNECT EDITION). Je také aktivním kolektivním členem Odborné rady pro BIM. V současnosti spolupracuje se SUDOP Praha, a. s., na budování BIM akademie, která je první svého druhu ve střední Evropě.

A jak vidí můj avatar budoucnost ve stavebnictví?

Poprosil jsem o jeho vizualizaci součinnosti člověka, umělé inteligence a strojů blízké budoucnosti a představuje si to asi takto (za případné drobné nepřesnosti v interpretaci myšlenek se omlouvám, vznikly během přenosu mezi mnou a mým virtuálním dvojčetem).

Zdroj vizualizací: https://chatgpt.com/

Jiří Lagner
Autor článku je Sales Manager ve společnosti Unicorn. Aktivně pracuje v oblasti projektů DTM/DMVS, je členem Pracovní skupiny pro národní infrastrukturu pro prostorové informace (PS NIPI) Rady vlády pro informační společnost (RVIS).