人工智能在建筑行业应用概述.doc

人工智能在建筑行业应用概述摘要人工智能(Artificial Intelligence，AI)是当前科学技术发展中的一门前沿学科，是在计算机科学、控制论、信息论、神经心理学、哲学、语言学等学科的研究的基础上发展起来的，因此又可把它看作是一门综合性的边缘学科。随着该学科的不断发张，其在建筑领域的应用范围也不断扩大，极大的促进了我国建筑行业从传统运作走向现代管理和经营。本文首先对人工智能进行了简要介绍，并从五个方面对该技术在建筑领域的应用进行了讨论。关键字：人工智能；建筑领域；计算机应用。1、引言人工智能(Artificial Intelligence，AI)是当前科学技术发展中的一门前沿学科，是在计算机科学、控制论、信息论、神经心理学、哲学、语言学等学科的研究的基础上发展起来的，因此又可把它看作是一门综合性的边缘学科。AI的出现及所取得的成就引起了人们的高度重视并得到了很高的评价。甚至有人把AI与空间技术、原子能技术一起誉为20世纪的三大科学技术成就。人工智能是一门研究如何构造智能机器(智能计算机)或智能系统并使它能模拟、延伸、扩展人类智能的学科。或者说人工智能就是要研究如何使机器具有听、说、看、写、思维、学习、适应环境变化、解决所面临的各种实际问题等功能的一门学科。人工智能的研究重心主要集中在专家系统、机器学习、模式识别、自然语言理解、自动定理证明、自动程序设计、机器人学、博弈、智能决策支持系统及人工神经网络等方面。但由于研究者对于人工智能的理解存在差异，所以就形成了不同的人工智能的研究方法，其主要有三种，分别如下：1.1、以符号处理为核心的方法符号主义计算机具有符号处理的推算能力，这种能力蕴涵演绎推理的内涵。因此，可通过相应的程序体系来体现出某种基于逻辑思维的智能行为，达到模拟人类部分智能的目的。该方法的特征是：立足于逻辑运算和符号操作，适合于模拟人的逻辑思维过程，解决需要进行逻辑推理的复杂问题；用一定的符号表示知识，在已知基本规则的情况下，无需输入大量的细节知识；便于模块化，易于修改；能与传统的符号数据库进行很好地连接；可对推理结论进行解释，便于对各种可能性进行选择。1.2、以网络连接为主的连接机制方法大脑是人类一切智能活动的基础，因此从大脑神经元及其连接机制着手研究，弄清大脑结构及其信息处理的过程与机制，可望揭示人类智能的奥秘，从而真正实现人类智能在机器上的模拟。该方法的特征是：通过神经元间的并行协同作用实现信息处理；通过神经元间的连接存储知识和信息，具有联想和鲁棒性；通过对神经元间连接强度的动态调整，可较方便地实现对人类学习、分类等能力的较好模拟；适合于模拟人类的形象思维；求解问题时，可以比较快地获得满意的近似解。1.3、系统集成方法人类的智能活动中既有逻辑思维又有形象思维，单独使用符号主义方法或连接机制方法都不能完整地解决智能模拟问题。因此，把二种方法结合在一起综合研究，是模拟智能研究的一条必由之路。系统集成方法兼有符号主义方法和连接机制方法的特征。集成模式有二种。第一种模式是结合，符号主义方法与连接机制方法均保持独立的结构，但密切合作，任何一方都可以把自己不能解决的问题转交给另一方。第二种模式是统一，将符号主义方法与连接机制方法有机地统一到一个系统中，既有逻辑思维的功能，又有形象思维的功能。2、人工智能技术在建筑领域的应用研究者们把人工智能技术与建筑行业各专业领域知识相结合，使得人工智能技术在建筑行业中取得了非常广泛的应用。已有许多专家系统、决策支持系统应用在建筑行业取得了很好的经济效益和社会效益。下面针对建筑设计、建筑结构、建筑电气、建筑施工以及建筑施工管理等建筑行业中的各个专业领域，分别阐述了人工智能技术的应用。2.1、人工智能技术在建筑设计中的应用建筑设计师一直以来使用AutoCAD从事绘图工作，大量时间被消耗在绘图环节而没有体现真正意义上的建筑设计，设计师们的灵感、创意、创新也无法通过AutoCAD得到更加全面的体现。随着人工智能技术在建筑设计行业中应用的不断深入，现在的设计师中的绝大多数都开始应用能够在设计全称提供二维图形描述和三维空间表现的理论及技术来完成日常工作，不仅提高了工作效率，也使得建筑设计的特点得到了更好的体现。例如，Arch2010就是一款基于AutoCAD20022010平台的，专为建筑设计工作而量身打造的CAD系统，它集人性化、数字化、可视化、参数化、智能化于一身，将建筑构件作为最基本的设计单元，采用了非常先进的自定义对象核心技术，实现了二维图形与三维模型的同步。此类系统的使用让建筑设计师再也不必趴在桌子上完成绘图工作，让他们的创意和设想能够得到更完美的发挥和实现。工程图档也不再是以往那种抽象的线条堆积，而是通过数字化技术转化成了直观的、可视的建筑模型，真正实现了系统界面人性化、构件创建参数化、构件关联智能化、设计过程可视化。2.2、人工智能技术在施工管理中的应用传统的建筑施工管理中，主要是依靠手写、手绘的方式来完成有关施工档案的记录和施工平面图的绘制，而随着人工智能技术在建筑领域里应用范围的不断扩大，综合采用数理逻辑学、运筹学、人工智能等手段来进行施工管理已经得到了认可和普及。目前比较流行的基于C/S环境开发的建筑施工管理系统，已经涵盖了工地管理的方方面面，主要包括员工管理模块、分包合同管理模块、固定资产管理模块、供应商管理模块和财务管理模块、施工日志管理模块、员工考勤管理模块与工资挂钩细化了对分包商和供应商的管理，更加有效地控制材料进出，供应商和分包商以及员工的管理真正实现了工地物流、资金流和业务流“三流合一”。另外，建筑施工管理系统的数据库也非常强大，具有极为强劲的数据处理和储存能力，不仅性能稳定，升级和日常维护也非常的快捷方便。另外，针对建筑施工人流复杂、密集的特点，系统还相应设置了权限管理功能，保障了施工管理数据的安全和准确性。2.3、人工智能技术在建筑施工中的应用人工智能技术在混凝土强度预测分析中也开始广泛应用。对于建筑施工来说，28天抗压强度是衡量商品混凝土性能的重要指标。如能在短时间内预测到其28天强度值，就可以对混凝土质量进行控制。传统的混凝土预测方法通常为基于数理统计的线性回归方法。然而对于商品混凝土来讲，由于掺入了大量的粉煤灰，其抗压强度的大小和混凝土各组成材料之间呈高度非线性关系，采用通过回归得到的线性函数并不适用。因此将人工神经网络技术引入到混凝土性能预测领域。天津大学的赵胜利比较了3种不同输入模型的RBF网络的预测效果并与传统的BP网络模型进行比较，提出的RBF网络模型具有很高的预测精度和较强的泛化能力，可作为商品混凝土性能分析的一种新型有效的方法。2.4、人工智能技术在建筑结构中的应用汶川地震的发生以及这场地震所造成的严重危害，让建筑结构控制及健康诊断工作得到了前所未有的关注。以往建筑行业所采用的传统的结构系统辨识方法普遍存在着抗噪声能力差、适用范围较窄、难以进行线性识别的缺点，让工作的有效开展受到了极大的限制。近年来，随着人工智能技术的发展，出现了一种新型的基于人工神经网络的系统辨识方法，该方法通过模糊神经网络所具有的学习及非线性映射能力来获得实测结构动力响应数据，并以此构建起建筑结构的动力特征模型。模糊神经网络可以非常精确地预测结构在任意动力荷载作用下的动力响应，因此可以用于结构振动控制与健康诊断中，同时还可以随时加入其它辨识方法总结出的规则，且可以做成硬件实现，具有很强的可扩展性与实用性。2.5、人工智能技术在建筑电气中的应用随着我国建筑业的迅速发展，行业的总体能耗急剧攀升，有一段时间在总能耗中所占的比例甚至超过了30%，所以，实行建筑节能对于实现我国的节能减排目标无疑具有巨大的促进作用，而电气节能技术则是当前效果最为显著的节能方式之一。建立电气节能评估模型，利用人工神经网络进行训练，提升其评估的准确性和网络泛化性，使建筑节能改造工作的实施能够具有更多的科学依据。其中，BP神经网络算法就是一种能够将输入/输出问题转化为线性问题的学习方法。传统的BP网络采用的是梯度下降法，该方法的学习速率是保持不变的，同时训练所需的时间较长，且在学习过程中可能发生局部收敛的情况；改进型的BP算法和L-M反算法则增加了动量因子，无论是在稳定性还是收敛性方面，都要优于传统的BP算法，因此广泛的应用于当前建筑电气节能评估模型的构建工作中。使用该方法构建的建筑电气节能评估模型的权重，能够以相对联系的方式隐藏于网络当中，这种评价方式更加科学、简单、适用，所评估模型的适用范围也更为广泛。3、总结经过不断的发展，建筑业目前已经成为了我国的支柱产业之一，无论是从建筑业的自身发展，还是从时代发展的要求来看，进一步加强人工智能技术在建筑业的应用都是行业能够摆脱传统的运作模式走向现代化经营和管理的必由之路。这就要求行业的决策者、管理人员和技术人员更新思想、转变观念，对人工智能技术给予充分的重视，并加强在这方面的资金、技术和培训的投入，从而使我国的建筑行业能够在更短的时间内走向现代化和智能化。参考文献1吴选忠，倪子伟.人工智能新技术在智能建筑中的应用研究J.福建建设科技，2005.(2)2王波，蒋鹏，卿晓霞.人工智能技术及其在建筑行业中的应用J.微型机与应用，2004，（1）.3刘玉斌.人工智能技术在建筑领域的应用J.城市建设理论研究，2011，（2）.4余家庆.谈基于人工智能技术的建筑设计中图像处理软件J.企业科技与发展，2012,(2）.5王永忠.人工智能技术在智能建筑中的应用研究 J. 建筑与工程，2009，（3）.6张并锐，朱卫星.浅谈建筑业新技术在工程施工中的应用J.江苏建筑，2006，(2).7钟惠球.浅谈人工智能技术在建筑领域的应用J.华章，2009，(2). （注：专业文档是经验性极强的领域，无法思考和涵盖全面，素材和资料部分来自网络，供参考。可复制、编制，期待你的好评与关注）