Jak generativní umělá inteligence ve stavebnictví posune návrh a spolupráci na další úroveň
Generativní umělá inteligence ve stavebnictví se rychle rozvíjí a společnosti využívají tuto technologii s cílem zlepšit pracovní postupy a spolupráci, jako podporu při návrhu a nástroj k efektivnímu využití dat.
• Díky interaktivním chatbotům, jako je ChatGPT, se technologie umělé inteligence prosazuje v praxi stavebních společností.
• Několik předních japonských stavebních společností vyvíjí umělou inteligenci, která pomáhá při navrhování, modelování a vzájemné spolupráci.
• S rozvojem umělé inteligence bude její využití ve stavebních pracovních postupech přinášet stále větší užitek a pomůže stavebníkům efektivněji využívat shromážděná data.
Umělá inteligence (UI) je žhavým tématem, včetně debat o chatovacích službách s UI, generování 2D a 3D obrázků z textu i o architektonickém projektování s UI. Interaktivní chatboti s UI, jako je ChatGPT, ukazují nové možnosti využití této technologie a novou úroveň preciznosti umělé inteligence. Ačkoli tento mechanismus existuje již nějakou dobu, plynulé a přirozené reakce generativní UI se mohou učit datovým vzorcům a vztahům a generovat tak nový obsah. UI se rozvíjí také v oblasti technologie generování obrázků, kde se objevuje řada nových produktů, které ze zadaného textu vytvářejí obrázky, videa, 3D modely apod.
Díky výraznému zlepšením přesnosti UI pokračují jednotlivci, společnosti a organizace s jejím zaváděním. V Japonsku začaly velké společnosti jako například Panasonic a Daiwa Securities nabízet pro své skupiny interaktivní UI. Japonská vláda rovněž oznámila svou strategii v oblasti UI a úřady, jako je japonské ministerstvo zemědělství, lesnictví a rybolovu, začaly využívat UI k zodpovídání dotazů a poskytování operativní podpory nebo její využití v tomto směru zvažují.
Na straně poskytovatelů služeb se urychluje výzkum umělé inteligence u IT gigantů, jako jsou Microsoft, Meta, Google a Amazon, a společnosti ohlašují širokou škálu služeb. Jde například o službu „AI at work“ společnosti Ricoh poskytující digitální podporu, jíž lze využít různými způsoby, včetně třídění zpětné vazby od zákazníků, které dříve vyžadovalo velké náklady, a podpory prodeje, kde UI může vyhledávat materiály a poskytovat při prodeji informace.
Generativní umělá inteligence ve stavebnictví
Obrázek společnosti Obayashi Corporation.
Technologie AiCorb dokáže okamžitě vygenerovat několik interpretací. Obrázek společnosti Obayashi Corporation.
Přední generální dodavatelé v Japonsku začínají využívat UI nejrůznějšími způsoby. Společnost Obayashi Corporation, která staví rozsáhlé budovy po celém světě – včetně nejvyšší věže světa Sky Tree v Tokiu (634 m) a singapurského komplexu Jewel Changi Airport – ve svých projektech umělou inteligenci aktivně využívá. Spolupracovala například s Autodesk Research na vývoji platformy UI, která umožní architektům zadávat parametry budovy a vytvářet objemové odhady a programové rozvržení interiéru.
V roce 2022 vyvinula Obayashi ve spolupráci se společnostmi SRI International a Hypar AiCorb technologii, která dokáže na základě ručně kreslených náčrtů a textových popisů rychle vyhotovit několik návrhů fasád budov a následně vytvořit 3D model. Po provedení objemové studie pozemku je návrh fasády revidován pomocí nástroje AiCorb a vygenerovaný návrh se integruje a vizualizuje ve 3D modelu. Očekává se, že tento postup výrazně urychlí proces hledání konsensu se zákazníkem a sníží pracovní zátěž projektanta.
Vývoj nástroje AiCorb začal v roce 2017 s prvotní otázkou „Může být umělá inteligence kreativní?“ Představuje generativní UI specializovanou na oblast architektonického designu a zaměřuje se primárně na projektování různých návrhů ze skic. „Naučili jsme umělou inteligenci, aby dokázala přečíst návrhový záměr z podrobných náčrtů i z hrubých skic,“ říká Yoshito Tsuji, architekt z asijského oddělení architektonických návrhů divize Obayashi Architectural Design & Engineering. „Připravili jsme několik modelů UI, včetně jednoho, který věrně čte náčrty, a dalšího, který se zaměřuje spíše na kvalitu vygenerovaných výsledků než na věrnost, aby bylo možné nástroj používat podle záměru projektanta.“
Společnost Shimizu Corporation také nedávno ohlásila nástroj SYMPREST, umělou inteligenci, která pomáhá v rané fázi návrhu konstrukčních studií. Zahrnuje studium a nastavení průřezů konstrukčních rámů a prvků podle tvaru a měřítka plánu budovy. Podle společnosti Shimizu se SYMPREST stane digitální návrhovou metodou, která zvyšuje efektivitu práce a umožňuje tvorbu pokročilých a rychlých návrhů pro vývojáře.
Používání proprietárních databází pro UI
Abychom pochopili fungování služeb UI, je důležité si uvědomit, že název nabízené služby nemusí nutně odpovídat umělé inteligenci, která je v ní zahrnuta, nebo společnosti, jež ji vyvinula. Například společnost OpenAI, která poskytuje službu ChatGPT, se podílí na celém procesu od vývoje UI až po poskytování služeb, ale její základní model UI je GPT-4. ChatGPT je přitom název služby, která si s ní vyměňuje informace prostřednictvím chatu. Služba Bing AI poskytovaná společností Microsoft je stejný chat s UI založený na technologii GPT-4, který je integrován do vyhledávače Bing a má rovněž přístup k vyhledávací databázi společnosti Microsoft, což umožňuje přidávat nové informace a používat UI.
Pokud se společnosti mohou při používání UI tímto způsobem připojit ke svým databázím, mohou kromě předem připravených informací čerpat i z vlastních dat, což zvyšuje přesnost UI a zároveň chrání důvěrné informace. Například, společnost Kajima provozuje nástroj Kajima ChatAI, který poskytuje bezpečné prostředí pro přibližně 20 000 zaměstnanců různých společností. Vytvořila interní model odpovídající ChatGPT, kde vstupní informace nejsou používány pro externí učení. Takových příkladů propojení mezi společnostmi v Japonsku i po celém světě stále přibývá.
Pomoc stavebním firmám při využívání dat
BIM a cloudové služby jsou pro stavební firmy nejlepšími nástroji, jak na maximum využít shromážděná data.
Pro stavební společnosti je nejlepším způsobem, jak maximálně využít shromážděná data, použití BIM (informační modelování budov) a cloudových služeb. Například společnost Obayashi Corporation pracuje na převodu obrázků generovaných systémem AiCorb na data BIM. „Vzhledem k tomu, že datům BIM lze přiřadit rozměry a materiály jednotlivých součástí, uvažujeme o využití těchto dat k hodnocení různých druhů chování,“ říká Takuma Nakabayashi, výzkumník v oblasti UI v oddělení stavebních systémů a materiálů v technologickém výzkumném institutu Obayashi. „V budoucnu chceme využít data společnosti Obayashi k vytvoření UI posuzující konstrukční možnosti.“
Díky tomuto proaktivnímu přístupu získala společnost Obayashi mnoho poznatků: od července 2023 vyzkoušelo umělou inteligenci 70 uživatelů a společnost zvažuje její začlenění do procesu návrhu za účelem rychlého efektivního generování projekčních plánů. „Je však obtížné zajistit naprostou kontrolu získaných výsledků a v tomto směru se objevují jak pozitivní, tak negativní názory,“ říká Nakabayashi. „Bez ohledu na to, do jaké míry se nám podaří kontrolu získat, je také důležité si uvědomit, že generativní UI má jiné vlastnosti než běžné nástroje, jako jsou kreslicí pera a CAD, které představují prodlouženou ruku.“
Pokud se zvažuje zavedení a používání UI, je třeba mít na paměti následující tři body. Zaprvé se zamyslete nad UI z firemního hlediska. Pokud je účelem zavedení UI ve firmě generování zisku a zvýšení produktivity, je třeba posoudit, jak UI obecně zapadá do pracovních postupů. Způsob, jakým jsou využívána firemní data, je důležitější než samotná UI.
Zadruhé si uvědomte, že UI zvýší některé náklady. Když je umělé inteligenci zadán úkol, výsledky jsou okamžité a neomezené, ale ne vždy přesné. Náklady na generování jsou velmi nízké, ale v důsledku toho, v čím větší míře UI používáte, tím více jste nuceni kontrolovat výstupy, což může výrazně zvýšit náklady a snížit produktivitu. Pokud se firma chystá zavést UI, je třeba posoudit, jak může UI zvýšit produktivitu, a zvážit mechanismus kontroly výsledků umělou inteligencí dodaných.
Zvyšování produktivity pomocí UI
Zavedení UI do pracovních postupů by mělo zahrnovat mechanismy, které výsledky dodané umělou inteligencí přezkoumají.
A konečně, i když se dříve myslelo, že přesnost UI je zaručena společnostmi zabývajícími se jejím vývojem, zpřesňování závisí na tom, co se UI dozví (tj. na její databázi). Je tedy nutné vyvinout systém údržby firemní databáze a uvést ji do podoby, kterou může UI využívat. Klíčem je shromažďování informací do databáze a kontrola jejího obsahu, čehož mohou stavební firmy dosáhnout pomocí BIM a cloudových služeb.
Pro stavební firmy představuje propojení služeb UI s fungováním podniku určitou zkratku. Vezměte si například systém, který umožňuje umělé inteligenci reagovat na aktuální fázi výstavby. Přehled o tom, jak stavba postupuje získá UI na základě informací o stavu staveniště, který lze zadat pomocí funkce „objekt“ v aplikaci Autodesk Build pro sledování a správu všech objektů v rámci projektu a celého životního cyklu zařízení. Pokud lze data pomocí nástroje vizualizovat, lze také ověřit přesnost těchto zpráv.
Možnosti umělé inteligence a služeb, které ji využívají, se neustále mění a nemusí se jednat o něco, co lze spustit okamžitě. Vizualizaci modelů BIM a cloudové databáze však lze realizovat bez ohledu na použití UI. Pokud budete v této práci pokračovat, dostanete se do situace, kdy je databáze připravena na to, aby se UI mohla učit. Prvním krokem k využití umělé inteligence je rozhodnutí, jak firemní informace digitalizovat a vytvořit tak cestu k digitální transformaci.
Kdo je Shohei Ishikawa
Shohei Ishikawa je inženýr stavebních a inženýrských řešení a specialista na digitální transformaci v divizi Technical Sales společnosti Autodesk Japan, který je primárně zodpovědný za cloudová řešení ve stavebnictví. Po studiu architektury a stavebního inženýrství na Tokijském technologickém institutu pracoval Ishikawa v projekční centrále významného generálního dodavatele a ve vývoji webových aplikací/IoT produktů a následně v roce 2019 nastoupil na svou současnou pozici.
Autor: Shohei Ishikawa
26. ledna 2024
