Jak wykorzystać AI w architekturze?

Sztuczna inteligencja rewolucjonizuje świat w wielu dziedzinach życia. Czy nam się to podoba czy nie, to właśnie AI wkrótce zmieni także naszą architektoniczną rzeczywistość. Niektórzy z nas są przekonani, że dzięki sztucznej inteligencji stoją przed wielką szansą i chcą być o krok przed innymi. Inni obawiają się, jaki będzie miała wpływ na zawód architekta. Nie rozumieją jej, boją się jej wykorzystania i kreślą czarne scenariusze utraty pracy i zastąpienia człowieka przez maszynę. Czy zastanawiasz się, po której stronie jesteś? Zanim odpowiesz na to pytanie, przyglądnijmy się szerzej dzisiejszemu wykorzystaniu AI w architekturze.

Ewolucja sztucznej inteligencji

Wykorzystanie AI (Artificial Intelligence) może wydawać się czymś nowym. Okazuje się jednak, że koncepcja ta powstała już w latach 50-tych ubiegłego wieku, kiedy to amerykański informatyk John McCarthy, potoczenie znany jako „ojciec AI”, wymyślił to określenie. Zdecydowany krok milowy w rozwoju sztucznej inteligencji przypada na lata 90-te. Od tego momentu możliwości wykorzystania komputerów diametralnie wzrosły, a to właśnie one odpowiadają za potęgę AI. Najnowszy rozdział w historii sztucznej inteligencji otwiera założenie w grudniu 2015 organizacji OpenAI, która za cel obrała rozwój i promowanie zaawansowanych technologii SI w sposób, który przynosi korzyści społeczeństwu. W czerwcu 2020 miała miejsce premiera ich modelu GPT-3, który został udostępniony publicznie. W tym czasie ruszyła lawina nowych rozwiązań opartych o AI, która każdego dnia nabiera prędkości.

Dlaczego AI w architekturze nam pomoże?

A skoro rozmawiamy o komputerach, to właśnie one okazały się doskonałym narzędziem przetwarzania danych i tym samym rozwiązywania powtarzalnych problemów. Architekci dzięki nim są w stanie zaoszczędzić sporo czasu. Sięgnijmy do historii i zobaczmy, jak cyfrowe narzędzia stały się częścią procesu projektowego. Od czasów rewolucji programów typu CAD (Computer Aided Design), poprzez BIM (Building Information Modelling), aż do projektowania parametrycznego, VR (Virtual Reality) czy AR (Augmented Reality) komputer na dobre zagościł w branży budowlanej. Istnieje duże prawdopodobieństwo, że kolejnym krokiem na kartach tej historii będą algorytmy w projektowaniu, czyli właśnie narzędzia AI. Zobaczmy zatem, w czym sztuczna inteligencja pomaga architektom już teraz.

Automatyczne generowanie projektów

Wyobraź sobie generowanie projektów znacznie szybsze niż zwykle. To jedna z tych rzeczy, którą oprogramowanie AI może zrobić za Ciebie. Wykorzystując Generative Adversarial Networks (GANs), można automatycznie tworzyć setki analiz przestrzennych na podstawie ustalonych parametrów, takich jak wymiary budynku, program funkcjonalno-przestrzenny czy kryteria efektywności energetycznej. Trzeba mieć na uwadze, że jakość danych wejściowych ma tutaj kluczowe znaczenie. Rolą architekta w tym procesie wydaje się być ich odpowiednie określenie, a także poprawna interpretacja wniosków, co bezpośrednio wpłynie na kolejne etapy projektu. Co zyskujemy? Oszczędność czasu! Wszyscy zdajemy sobie sprawę, ile pracy kosztowałoby samo modelowanie 3D kilkunastu wariantów projektu.

Precyzja w modelowaniu 3D

Proces projektowania architektonicznego z zasady uchodzi za zadanie wymagające precyzji. Oprogramowanie AI odsłania przed nami nowe możliwości planowania budynków z niespotykaną wcześniej dokładnością. Na rynku można już usłyszeć o udanych próbach połączenia SI z danymi geoprzestrzennymi (GIS), co pozwoli nam lepiej zrozumieć otaczający świat i projektować lepsze budynki. Weźmy pod lupę wspomnianą już wcześniej analizę przestrzenną. Podczas jej wykonywania można wziąć pod uwagę liczne parametry, na przykład sąsiednie budynki, dostępność mediów, nasłonecznienie czy przepływ ruchu wokół naszego obiektu. Dzięki tak sprecyzowanym parametrom możemy wygenerować liczne rozwiązania urbanistyczne, które precyzyjnie je spełnią.

Zrównoważony rozwój

Algorytmy w projektowaniu potrafią zadbać o inteligentny dobór materiałów i optymalizację zużycia energii w projektowanych obiektach. Wystarczy przecież dokładnie przeanalizować dane dotyczące lokalnych warunków pogodowych, orientacji słonecznej itp. Możemy w ten sposób lepiej dostosować nasz projekt na przykład w celu redukcji śladu węglowego. Czy jednak jako architekci na pewno mamy czas analizować warunki pogodowe wybranej lokalizacji? Narzędzia AI mogą zrobić to za nas i zidentyfikować potencjalne obszary marnotrawstwa w naszym projekcie, a także sugerować sposoby jego optymalizacji. Niezależnie czy dotyczy to wykorzystania światła słonecznego, czy minimalizacji strat ciepła w budynku. Dzięki sztucznej inteligencji możemy tworzyć projekty w zgodzie z zasadami zrównoważonego rozwoju.

Dostępność

Narzędzia oparte na AI są zawsze pod ręką – gotowe do działania tu i teraz. Wykonują swoją pracę niezwłocznie i szybko. W dodatku nie chorują i nie odpoczywają na urlopie. Łatwo zatem stwierdzić, że sztuczna inteligencja zrewolucjonizuje proces, w jaki możemy uzyskać pomoc. Czy jednak zastąpi pracę naszych kolegów i koleżanek po fachu? Na jednoznaczną odpowiedź na to pytanie chyba musimy poczekać nieco dłużej.

Zastosowania sztucznej inteligencji w projektowaniu

Poszukując informacji o zastosowaniu sztucznej inteligencji w procesie projektowania architektonicznego można znaleźć szereg case studies rozpoznawalnych biur architektonicznych, które tego typu projekty mają już za sobą. W pracowni Zaha Hadid Architects generowanie projektów koncepcyjnych odbywa się przy wsparciu generatorów Text-to-Image, a do takiego rodzaju oprogramowania należą: StableDiffusion, Midjourney czy DALL-E. Pewnie z wielu z Was zada sobie teraz pytanie czy takie inspiracje projektowe są etycznie poprawne w wykonywanym zawodzie? Próbując odpowiedzieć, nie zapominajmy, że mamy do czynienia jedynie z narzędziami. Dzięki nim stoimy przed możliwością poszukiwania nieszablonowych rozwiązań koncepcji, co może przyczynić się do sprawdzenia kierunku, o którym wcześniej nawet nie pomyślelibyśmy. Wygenerowane grafiki i obrazy, a tym przecież jest efekt procesu Text-to-Image, można śmiało porównać do szkicowania. Idąc tym tropem, każdy szkic prowadzi nas w stronę docelowego rozwiązania. Wychodząc z takiego sposobu wykorzystania sztucznej inteligencji, ciężko mieć do niej etyczne zastrzeżenia.

Uczenie maszynowe

Żmudne sprawdzenie zgodności projektu z przepisami, analiza przestrzenna, weryfikacja efektywności energetycznej, kosztów realizacji inwestycji… Brzmi znajomo? Machine Learning (ML), czyli uczenie maszynowe, w projektowaniu architektonicznym wykorzystywane jest do analizy danych oraz optymalizacji procesów projektowych. Algorytmy uczenia maszynowego potrafią analizować ogromne zbiory danych dotyczących preferencji użytkowników, lokalnych warunków atmosferycznych, czynników klimatycznych, społecznych czy nawet historii projektów w zadanej lokalizacji. Deep learning pozwala na lepsze zrozumienie kontekstu i umożliwia podejmowanie bardziej trafnych decyzji projektowych. Jednym z narzędzi bazujących na Machine Learning jest xkool.ai.

Wizualizacja projektów

Wizualizacja projektów przy użyciu narzędzi opartych na AI staje się nieodłącznym elementem procesu projektowego. Istniejące już narzędzia, takie jak wspomniane Midjourney, umożliwiają proste przejście z modelowania 3D do fotorealistycznych wizualizacji. Pozwalają na to stale rozwijane algorytmy renderujące, które uwzględniają nawet najdrobniejsze detale, takie jak tekstury, cienie czy efekty oświetleniowe. To z kolei sprawia, że prezentacja projektów przy mniejszym nakładzie pracy staje się równie efektowna i przekonująca.

Do narzędzi AI, które generują wizualizacje możemy zaliczyć także Archicad AI Visualizer. To doskonały przykład oprogramowania AI, które wykorzystuje prosty model oraz informację tekstową do generowania realistycznych wizualizacji na wczesnym etapie projektowym. Wszystko to jest możliwe dzięki zaawansowanym algorytmom, opartym na silniku StableDiffusion. Jeśli jesteś użytkownikiem Archicada, już teraz możesz wypróbować Archicad AI Visualizer pobierając go ze strony Graphisoft. Szczegółowy przewodnik po dodatku zaprezentujemy podczas styczniowego webinaru Multibim, na który możesz zapisać się tutaj.

AI w projektowaniu wnętrz

Projektanci wnętrz, poza możliwościami związanymi z wizualizacją ich pomysłów i generowaniem inspiracji projektowych, mogą również wspomagać się w procesie doboru kolorów, materiałów czy aranżacji mebli. AI pomaga w analizie preferencji klientów i może podsunąć najbardziej trafne rozwiązania. Takie zastosowanie sztucznej inteligencji w projektowaniu wnętrz nie tylko usprawnia pracę architekta, ale także znacznie przyspiesza proces współpracy z klientem.

Czy AI zastąpi architektów?

Otwarcie dyskusji na temat sztucznej inteligencji w budownictwie rodzi w nas wiele emocji. Możliwości, jakie może nam zaoferować są ogromne. Jednym z kluczowych efektów współpracy architektów z dostępnymi narzędziami AI jest poprawa jakości naszego opracowania, a także efektywności pracy, która prowadzi nie tylko do skrócenia czasu realizacji projektów, ale może również spowodować obniżenie kosztów samej realizacji.

Mimo to, można łatwo podnieść kilka istotnych kwestii, które sprawiają, że sztuczna inteligencja pomaga, ale nie jest gotowa do zastąpienia architektów. Działanie narzędzi AI opiera się na algorytmach i danych dostarczanych przez projektantów. Przede wszystkim to architekt określa jakie są cele projektu, uwzględnia wszystkie znane mu preferencje klienta, a podczas prowadzenia projektu rozstrzyga wiele kluczowych aspektów, których sztuczna inteligencja często nie jest w stanie samodzielnie zrozumieć. Dopóki proces projektowania architektonicznego będzie opierał się na doświadczeniu i wyobraźni architektów, nie ma mowy o ich zastąpieniu. Architekci wnoszą do projektów całą paletę swoich indywidualnych perspektyw, innowacyjności i wyczucia estetyki. Ludzki pierwiastek na ten moment wydaje się niezbędnym czynnikiem. Być może nadejdzie moment kiedy AI będzie gotowe do wyeliminowania architektów, jednak na razie stanowi jedynie, a może aż, doskonałe narzędzie wspierające ich pracę.

Sztuczna Inteligencja to już nie temat z obszaru science fiction. To rzeczywistość, która odmienia sposób, w jaki architekci projektują i zarządzają projektami budowlanymi. W rozwijającym się świecie technologii, zastosowanie AI w budownictwie staje się kluczowym elementem zdobywania przewagi konkurencyjnej, zwiększania efektywności projektów oraz tworzenia innowacyjnych i zrównoważonych rozwiązań. Jeżeli interesujesz się tematem tworzenia wizualizacji w Archicadzie z wykorzystaniem AI to zapraszamy na nasz styczniowy webinar. Dołącz do nas i przekonaj się, jak w praktyce wykorzystać potencjał AI.

Wojciech Remer
w.remer@multibim.pl