کارکرد‌های هوش مصنوعی در معماری

هرچند که در زمان ما، معماران خیلی با هوش مصنوعی در معماری آشنا نیستند؛ ولی موضوع هوش مصنوعی در معماری و هنر، چیز جدیدی نیست. احتمالاً بیشتر کارشناسان و حتی مردم، با این که هوش مصنوعی چگونه صنایعی مانند امنیت سایبری، پزشکی و تولیدات صنعتی را تغییر خواهد داد، آشنا شده‌اند؛ ولی آیا در مورد کارکردهای هوش مصنوعی در معماری نیز به‌همان اندازه گفته‌شده‌است؟

موضوع اصلی حول محور این ایده است که ربات‌های فوق‌هوشمند برای طراحی ساختمان‌ها، خلق آثار هنری یا طراحی وسایل نقلیه جایگزین افراد خلاق می‌شوند. با این حال، حتی با پیشرفت هوش مصنوعی در سایر صنایع مرتبط با طراحی، هوش مصنوعی در معماری می‌تواند بیش‌ازپیش عمل کند، با کارهای روزمره مقابله کند تا معماران بتوانند فرایند خلاقیت خود را تقویت کنند.

پردازش و محاسبات در معماری با کمک هوش مصنوعی

نخستین و مهم‌ترین کارکرد هوش مصنوعی در معماری، این است که در پردازش و محاسبات در معماری کمک کند. هوش مصنوعی در حال تغییر تمام جنبه‌های زندگی ماست و این موضوع از رشته معماری نیز جدا نیست. البته این نکته نیز قابل ذکر است که هوش مصنوعی اگرچه خیلی پیشرفت داشته و جهان را دگرگون کرده است، ولی هنوز به یک ماهیت هوشمند مستقل تبدیل نشده است. در حقیقت هوش مصنوعی یک سیستم دیجیتالی هوشمند با تکنولوژی بالاست که می‌تواند تقریباً هر کاری انجام دهد، ولی هنوز به تلاش‌ها و نظارت انسانی برای انجام کار خود نیاز دارد.  

برای شناخت چگونگی پردازش و محاسبات در معماری باید بدانیم که، معمولاً معماران برای ایجاد طرح‌های جدید در معماری، نخست طرح‌ها و نقشه‌هایی را که از قبل کشیده‌اند، مرور می‌کنند و دوم بر اساس داده‌هایی که در طول ساخت ساختمان به‌دست می‌آورند، طرح‌ها را تغییر می‌دهند و بازسازی می‌کنند. از طرفی یک رایانه با کمک هوش مصنوعی در معماری می‌تواند، داده‌ها را در مدت زمان کوتاهی تجزیه و تحلیل کند و بر این اساس شبیه‌سازی‌هایی را انجام دهد که بهترین نتایج را به معمار نشان خواهد داد.

به‌طور مثال، در معماری پارامتریک می‌توان طرح‌های پیچیده‌ گوناگون را از قبل طراحی، برنامه‌ریزی و بازبینی کرد؛ معماری پارامتریک، پروسه‌ای بر پایه الگوریتم‌های گوناگون است که بر اساس پارامتر‌های موجود، روابط میان «هدف طراحی» و «نتیجه طراحی» را تعریف و روشن می‌کند. معمار با کمک این الگوریتم‌ها می‌تواند ساختارهای هندسی پیچیده طراحی کند و با کمک شبیه‌سازی‌های هوش مصنوعی طراحی یک ساختمان را چنان تنظیم کند که بر اساس نیازهای موجود باشد. با کمک این فناوری معمار می‌تواند با آزادی، تنها به طرح‌های جدید فکر کند و دیگر لازم نیست نگران پردازش و محاسبات در معماری باشد.

همچنین برای برنامه‌ریزی در ساخت‌وساز نیز هوش مصنوعی در معماری محاسبات مورد نیاز را انجام می‌دهد. ساخت یک ساختمان کاری پیچیده است و نیاز به برنامه‌ریزی دقیق دارد، چرا که حتی یک اشتباه کوچک می‌تواند خسارت‌های جانی و مالی بسیاری به‌بار بیاورد. هوش مصنوعی در معماری، با تجزیه‌‌وتحلیل کل داده‌ها و ایجاد مدل‌های گوناگون، می‌تواند دقیق‌ترین برنامه‌ریزی‌ها را با توجه به شرایط مختلف انجام دهد. از طرفی در برخورد با نیروهای‌ قدرتمند طبیعت هوش مصنوعی می‌تواند بهترین پردازش و محاسبات در معماری را برای بهترین طرح در یک ساختمان پیشنهاد کند؛ چنان‌که بلندترین آسمان‌خراش‌های جهان در برابر قوی‌ترین‌ طوفان‌های تاریخ ایستادگی می‌کنند و یا درون ساختمان‌هایی در گرم‌ترین مناطق جهان، می‌تواند دمایی بسیار پایین داشته باشد. در پیش‌بینی مقاومت فشاری و محاسبه مقاومت مصالح نیز از هوش مصنوعی در معماری می‌توان استفاده کرد. الگوریتم‌های هوش مصنوعی می‌توانند بهترین فرمول، ساختار و طراحی را برای سازه‌های تحت بارگذاری تجزیه ‌و تحلیل کنند، تا طراحی و «مواد و مصالحی» که هوش مصنوعی پیشنهاد ‌می‌دهد کمک کند ساختمان بالاترین مقاومت را داشته باشد و سخت‌ترین پردازش و محاسبات در معماری را انجام دهد.

کلان‌داده‌ها و علم داده در معماری  

علم داده در معماری همراه با کلان‌داده‌ها، تمام روش‌های طراحی را تغییر خواهند داد. برای یادآوری تعریف هوش مصنوعی را یک‌بار دیگر تکرار کنیم: هوش مصنوعی یک فرایند رایانه‌ای و پردازشی است، که کارهایی را که به هوش انسانی نیاز دارند، انجام می‌دهد. در حقیقت ماشین دیجیتال توانایی‌های ذهن انسان، مانند ادراک بصری، تشخیص گفتار، تصمیم‌گیری و ترجمه بین زبان‌ها را به‌دست‌ می‌آورد. نکته مهم برای علم داده در معماری این‌جاست که انسان این توانایی‌ها را با کمک داده‌های قبلی که در ذهن خود ذخیره کرده، به‌دست ‌می‌آورد و هوش مصنوعی در معماری نیز همچون انسان با کمک داده‌های قبلی به‌این توانایی‌ها می‌رسد.  

حال تصور کنید هوش مصنوعی در معماری با استفاده از بی‌نهایت داده‌ای که ذهن انسان هیچ‌وقت به ‌آن‌ها دسترسی نخواهد داشت، در استفاده از این توانایی‌ها چقدر از انسان پیشی می‌گیرد و این جایی است که هوش مصنوعی و علم داده در معماری با کمک آن می‌تواند در معماری بدرخشد.  

استادان و هنرمندان معمار، در حال ‌حاضر از داده‌های ساخت‌وساز، طراحی و ساختمان‌های گذشته برای انجام پروژه‌های معماری جدید استفاده می‌کنند، با این‌ حال، برای اکثر هنرمندان، طراحان و برنامه‌ریزان معماری و شهرسازی، این فرایند هنوز در دوران تاریکی است. توانایی استفاده از میلیاردها داده قبلی در یک میلی ثانیه، برای بهبود فرایند طراحی معماری اگرچه که از انسان برنمی‌آید، ولی می‌تواند معجزه کند. این معجزه توانایی هوش مصنوعی در معماری است که با کمک کلان‌داده‌ها و علم داده در معماری آن را انجام می‌دهد. هوش مصنوعی با کمک کلان‌داده‌ها مبانی و پایه‌های معماری را تغییر خواهد داد.

همان‌طور که در بالا اشاره شد، توانایی هوش مصنوعی و علم داده در معماری برای استفاده از داده‌ها، برای تصمیم‌گیری و توصیه‌ها، برای فرایند طراحی، به‌ویژه در مراحل اولیه پروژه معماران، بسیار مهم است. برای یک معمار، شروع یک پروژه نیازمند ساعت‌های بی‌شماری تحقیق، هم برای درک هدف طراحی پروژه و هم پروژه‌های گذشته است. اینجاست که هوش مصنوعی وارد عمل می شود. با توانایی هوش مصنوعی برای گرفتن مقادیر بی‌حدوحصر داده، یک معمار می‌تواند به‌راحتی به تحقیق و آزمایش چندین ایده به طور هم‌زمان بپردازد؛ یعنی طراحی مفهومی بدون استفاده از قلم و کاغذ.

تصور کنید که باید یک خانه ویلایی بزرگ برای خانواده‌ای طراحی کنید. کار آسانی نیست، باید به نیازها، انتظارات و زبان طراحی مشتری فکر کنید. ناگفته نماند که باید قوانینی را که بر نحوه ساخت خانه حاکم است، درک کنید. شما اطلاعاتی درباره خانواده دارید که شامل مواردی مانند سن، جنسیت، اندازه خانواده و غیره است. با یک سیستم هوش مصنوعی در معماری، یک معمار می‌تواند تمام داده‌های منطقه‌بندی، کدهای ساختمان و داده‌های طراحی را غیرفعال کند و تغییراتی در طراحی ایجاد کند که از واژگان طراحی خاصی پیروی می‌کنند و گزینه‌های بی‌شماری را ارائه می‌دهند.

این موضوع در معماری پارامتریک هم به همین‌ شکل است؛ با کلان‌داده‌ها معماری پارامتریک نیز رایج‌تر خواهد شد. معماری پارامتریک واژه‌ای است که احتمالاً هنگام جستجو در دنیای معماری با آن برخورد کرده‌اید. این یک سلاح مخفی برای بسیاری از معماران مورد علاقه شما است. طراحی پارامتریک یک سیستم طراحی است که به شما امکان می دهد با پارامترهای خاصی بازی کنید تا انواع مختلفی از خروجی‌ها را ایجاد و فرم‌ها و ساختارهایی ایجاد کنید که بدون این فناوری ممکن نبود.

تقریباً مانند زبان برنامه‌نویسی، این ابزار به معمار این امکان را می‌دهند تا خروجی طراحی را انتخاب کند، محدودیت‌ها را تنظیم کند، داده‌ها را متصل و تکرارهای بی‌شماری از محصول یا ساختمان را در عرض چند دقیقه ایجاد کند. معماری پارامتریک که با ابزارهای CAD مانند Grasshopper محبوب شده، از برنامه‌نویسی هندسی با الگوریتم‌های پیچیده استفاده می‌کند تا به معماران اجازه دهد ساختمان را متناسب با نیازهای خود بهینه کنند. ابزاری مانند این به هوش مصنوعی در معماری و علم داده در معماری اجازه می‌دهد کاری را که در آن خوب است انجام دهد، در حالی که معمار می‌تواند آزادانه بازی و خلق کند.

ساخت‌وساز بسیار آسان‌تر و سریع‌تر خواهد شد

هنگام برنامه‌ریزی برای ساخت یک ساختمان، هرگز نمی‌توان خیلی آماده بود. گاهی اوقات سال‌ها برنامه‌ریزی لازم است تا ایده‌ یک معمار زنده شود. اینجاست که هوش مصنوعی در معماری می‌تواند ابزار بسیار قدرتمندی باشد. هوش مصنوعی روند برنامه‌ریزی معماران را به طور قابل‌توجهی آسان‌تر می‌کند و به آن‌ها دسترسی به مقادیر بی‌شماری از داده‌ها، مدل‌ها، تفسیر محیط ساختمان و برآورد هزینه‌ها را می‌دهد. تمام این اطلاعات را می‌توان به‌راحتی به معمار منتقل کرد، تا به کاهش زمان طراحی و ساخت کمک کند.

در بخش ساخت‌وساز، هوش مصنوعی می‌تواند به ساختن چیزی با نیروی انسانی کم یا حتی بدون نیاز به‌ آن کمک کند. حتی در حال حاضر در MIT، محققان در حال ساخت پهپادهایی با هوش مصنوعی هستند که توانایی برقراری ارتباط با یکدیگر برای ساخت مدل‌های کوچک معماری را دارند. آن‌ها با کمک فناوری‌های چاپ سه‌بعدی خانه می‌سازند.

شهرهای هوشمند در همه جا ظاهر خواهند شد

نظریه شهرهای هوشمند به آرامی خود را گسترش می‌دهد. ظاهر شهر شما در حال حاضر می‌تواند در سال‌های آینده بسیار متفاوت باشد. طراحی محیط‌های شهری یک کار پیچیده است که به سال‌ها برنامه‌ریزی دقیق نیاز دارد. با این حال، وظیفه اصلی معمار این است که بفهمد یک شهر چگونه جریان خواهد داشت و چگونه یک اکوسیستم هم‌زیستی خواهد کرد. ظهور شهرهای هوشمند مبتنی بر هوش مصنوعی، معماران را وادار می‌کند تا در مدل‌های سنتی خود تجدیدنظر کنند و این یکی از کارکردهای هوش مصنوعی در معماری است.

شهرهای هوشمند مکان‌هایی خواهند بود که توسط داده‌ها و بازخوردهای زمان واقعی هدایت می‌شوند و مانند یک موجود زنده با خود ارتباط برقرار می‌کنند. ساختمان‌ها، گوشی‌های هوشمند، خودروها و مکان‌های عمومی برای بهبود شرایط زندگی، محدود کردن زباله‌ها، افزایش ایمنی و محدود کردن ترافیک با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. شما می‌توانید این روند را در برخی از پیشرفته‌ترین شهرهای جهان مشاهده کنید.

با کمک هوش مصنوعی در معماری، این روند در شهرهای هوشمند، تنها به بیرون از خانه مربوط نمی‌شود؛ بلکه درون خانه نیز هوشمندسازی ادامه دارد. جدا از ساختن یک شهر هوشمند در بیرون از خانه، معمار اکنون نه‌تنها باید از هوش مصنوعی برای طراحی خانه و شهر استفاده کند، بلکه به‌طور بالقوه باید به این فکر کند که چگونه هوش مصنوعی در معماری می‌تواند تجربه کاربر از زندگی درون خانه را نیز بهبود ببخشد. درست مانند شهرهای هوشمند، هوش مصنوعی دروازه‌های خانه‌های هوشمند را باز خواهد کرد. فضاهای زندگی ما به موجودات زنده‌ای تبدیل‌ خواهند‌ شد که پیچیده و داده‌محور هستند.

برای یک معمار، چالش اصلی این خواهد بود که چگونه از هوش مصنوعی در معماری برای تطبیقِ زبان طراحی داخلی خانه، برای بهبود زندگی ساکنان خانه استفاده کند.

انواع کاربردهای هوش مصنوعی در صنایع مختلف را در هوشیو بخوانید