人工智能技術(shù)賦能建筑業(yè)應(yīng)用發(fā)展

一、引言

隨著人工智能技術(shù)的迅猛發(fā)展，各行各業(yè)的信息技術(shù)都正在面臨翻天覆地的變革。傳統(tǒng)人工智能受限與當(dāng)時(shí)算力、樣本和算法環(huán)境，以判別式為主，通過(guò)建模來(lái)構(gòu)建輸入數(shù)據(jù)與輸出標(biāo)簽之間的映射關(guān)系。目前，判別式AI已經(jīng)應(yīng)用到各行各業(yè)和人們的生活之中。2022年，OpenAI通過(guò)構(gòu)建ChatGPT模型實(shí)現(xiàn)了與人類無(wú)異的聊天交流，使生成式人工智能及大語(yǔ)言模型技術(shù)吸引了社會(huì)各界的目光，在全球掀起了新一波浪潮。

人工智能技術(shù)的應(yīng)用可以顯著提高建筑工程項(xiàng)目的效率，降低工程成本，減少施工錯(cuò)誤和規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。目前建筑行業(yè)對(duì)于人工智能技術(shù)在的研究還處于起步階段，對(duì)其整體發(fā)展現(xiàn)狀及其在實(shí)際項(xiàng)目中的建設(shè)成本、應(yīng)用效果和應(yīng)用場(chǎng)景的了解尚有不足。積極擁抱人工智能技術(shù)，聚焦創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，推動(dòng)新技術(shù)在建筑行業(yè)的應(yīng)用落地，可以加快形成新質(zhì)生產(chǎn)力，助力建筑行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

二、人工智能在建筑行業(yè)的發(fā)展

（一） 人工智能在建筑行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀

相比于其他行業(yè)，建筑行業(yè)人工智能及相關(guān)技術(shù)使用場(chǎng)景和覆蓋率低。但不能否認(rèn)的是，人工智能正在幫助建筑行業(yè)節(jié)約成本并提高作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的施工效率。目前在建筑行業(yè)中已經(jīng)出現(xiàn)了較為成熟的人工智能解決方案。

在項(xiàng)目前期階段，借助大數(shù)據(jù)技術(shù)和人工智能，可以快速獲得更為精準(zhǔn)的市場(chǎng)調(diào)研數(shù)據(jù)支撐，降低方案設(shè)計(jì)的投入成本。

在工程設(shè)計(jì)階段，新的技術(shù)手段如關(guān)聯(lián)式設(shè)計(jì)、參數(shù)化設(shè)計(jì)、算法設(shè)計(jì)和“多智體系統(tǒng)”逐漸應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)中，為建筑造型提供了更多可能性。

在施工建造階段，人工智能可以大大節(jié)約時(shí)間和人力成本。例如深圳當(dāng)代藝術(shù)館及規(guī)劃展覽館首次利用BIM+機(jī)械完成了建筑建造，僅用8名工人耗時(shí)3個(gè)月就完成了原本需要160名工人預(yù)計(jì)8個(gè)月工期的金屬構(gòu)造任務(wù)。

在運(yùn)營(yíng)使用階段，人工智能可以提供智能家居系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)感知建筑物內(nèi)的傳感器信息，為第一反應(yīng)者提供實(shí)時(shí)建筑信息，幫助他們做出最合適的決策。

（二） 人工智能在建筑行業(yè)的應(yīng)用需求

人工智能技術(shù)可在多方面為建筑行業(yè)賦能升級(jí)，進(jìn)一步提高施工安全和管理效率，提升行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

基于特定事件智能檢測(cè)的橋梁運(yùn)營(yíng)管理場(chǎng)景，利用智能圖像識(shí)別技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的變化，確保大橋安全施工和正常運(yùn)營(yíng)。

基于智能問(wèn)答交互系統(tǒng)的客戶服務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景，構(gòu)建智能客服系統(tǒng)，結(jié)合語(yǔ)音識(shí)別和自然語(yǔ)言處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自助服務(wù)和人工服務(wù)的協(xié)同，提供智慧化客戶服務(wù)。

基于大模型技術(shù)的建筑行業(yè)知識(shí)平臺(tái)應(yīng)用場(chǎng)景，建立知識(shí)圖譜管理平臺(tái)，利用計(jì)算推理引擎，提供智能化應(yīng)用，如協(xié)助編寫(xiě)施工方案和科研申報(bào)材料，快速排查常見(jiàn)問(wèn)題，促進(jìn)項(xiàng)目實(shí)施的高效推進(jìn)。

三、建筑行業(yè)應(yīng)用人工智能技術(shù)的痛難點(diǎn)

（一） 缺乏有效的數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理體系，難以挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值

人工智能大語(yǔ)言模型在各個(gè)階段的訓(xùn)練研發(fā)過(guò)程中，均需要有高質(zhì)量數(shù)據(jù)的支撐，目前建筑行業(yè)該條件仍難以滿足。一是數(shù)據(jù)戰(zhàn)略方面，建筑行業(yè)在項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中反映了數(shù)據(jù)管理的目標(biāo)和范圍，但在數(shù)據(jù)戰(zhàn)略實(shí)施和評(píng)估方面仍處于初始級(jí)水平。二是數(shù)據(jù)治理方面，大部分建筑企業(yè)尚未建立專業(yè)組織來(lái)解決數(shù)據(jù)問(wèn)題，數(shù)據(jù)管理制度的落實(shí)和執(zhí)行由各項(xiàng)目人員自行決定，缺乏統(tǒng)一規(guī)劃。三是數(shù)據(jù)架構(gòu)方面，大型建筑央企一般具備數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)分類和數(shù)據(jù)申請(qǐng)流程等基礎(chǔ)要素，但在數(shù)據(jù)集成與共享及元數(shù)據(jù)管理方面仍處于初始水平。四是數(shù)據(jù)應(yīng)用方面，一些建筑公司在數(shù)據(jù)分析方面達(dá)到了較高水平，建立了統(tǒng)一報(bào)表平臺(tái)和數(shù)據(jù)分析團(tuán)隊(duì)，在業(yè)務(wù)術(shù)語(yǔ)和數(shù)據(jù)元的定義上有一定成果，但指標(biāo)數(shù)據(jù)管理還不夠完善。五是數(shù)據(jù)生命周期方面，建筑行業(yè)內(nèi)企業(yè)在數(shù)據(jù)運(yùn)維方面有一定能力，但在數(shù)據(jù)需求、設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)以及數(shù)據(jù)管理方面的工作尚未充分展開(kāi)。

（二）缺乏相關(guān)專業(yè)人才，專項(xiàng)科研投入不足

人工智能技術(shù)需要大量的資源進(jìn)行模型訓(xùn)練，以及大量的專業(yè)人才進(jìn)行實(shí)踐。在人工智能技術(shù)實(shí)踐中，從零開(kāi)始建設(shè)的基礎(chǔ)階段投入成本較高，而目前建筑行業(yè)利潤(rùn)下滑，難以投入大量資金開(kāi)展科研攻關(guān)工作。資源不足則導(dǎo)致相關(guān)技術(shù)儲(chǔ)備和應(yīng)用實(shí)踐不足，具體表現(xiàn)為：一是在人工智能大模型建設(shè)初期的一次性投入成本較高，盈利周期較長(zhǎng)，建設(shè)意愿不強(qiáng)烈。二是行業(yè)內(nèi)頭部建筑企業(yè)對(duì)人工智能技術(shù)專業(yè)人才的引進(jìn)和培養(yǎng)較少，沒(méi)有相關(guān)技術(shù)和知識(shí)儲(chǔ)備，無(wú)法為人工智能技術(shù)研究和應(yīng)用提供更強(qiáng)的支持和保障。三是先進(jìn)算力受限于國(guó)外技術(shù)，國(guó)內(nèi)硬件無(wú)法滿足人工智能技術(shù)研究和應(yīng)用的需求，因此建議加強(qiáng)整體云平臺(tái)資源的動(dòng)態(tài)管理能力，確保在資源共享、復(fù)用率高的前提下，為人工智能技術(shù)的研究提供更多的支持。

（三） 人工智能應(yīng)用場(chǎng)景碎片化，應(yīng)用深度廣度不足

在應(yīng)用場(chǎng)景方面，現(xiàn)有項(xiàng)目中人工智能技術(shù)的使用率不高，相關(guān)需求如視頻監(jiān)控AI識(shí)別、安全帽佩戴自動(dòng)監(jiān)測(cè)和提醒、大體積混凝土測(cè)溫監(jiān)控、鋼筋庫(kù)存的動(dòng)態(tài)計(jì)量管理等，均可以通過(guò)人工智能技術(shù)加以彌補(bǔ)。要進(jìn)一步對(duì)現(xiàn)有項(xiàng)目需求、潛在需求進(jìn)行調(diào)研，并結(jié)合行業(yè)和技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，尋找更多可以應(yīng)用人工智能技術(shù)的領(lǐng)域。

四、應(yīng)對(duì)策略及工作思路

（一） 推動(dòng)自主研發(fā)創(chuàng)新，培養(yǎng)人工智能體系

以實(shí)現(xiàn)自主可控為綱領(lǐng)，統(tǒng)籌知識(shí)產(chǎn)權(quán)布局，持續(xù)培育具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和核心競(jìng)爭(zhēng)力的人工智能產(chǎn)品。一是應(yīng)統(tǒng)籌搭建平臺(tái)級(jí)的硬件、軟件系統(tǒng)環(huán)境，研究開(kāi)發(fā)工具、集成工具、數(shù)據(jù)工具、核心算法、通信協(xié)議、安全組件、傳感設(shè)備、智能識(shí)別等基礎(chǔ)技術(shù)，為人工智能產(chǎn)品研發(fā)提供平臺(tái)保障；二是建立行業(yè)或企業(yè)人工智能創(chuàng)新聯(lián)盟，聯(lián)合人工智能軟硬件廠商和應(yīng)用單位，在統(tǒng)一技術(shù)體系的指導(dǎo)下，以需求為牽引，積極開(kāi)展核心技術(shù)攻關(guān)，逐步突破技術(shù)壁壘，實(shí)現(xiàn)技術(shù)、產(chǎn)品、服務(wù)和系統(tǒng)的自主可控，避免受制于人；三是圍繞具體應(yīng)用場(chǎng)景，挖掘人工智能技術(shù)相關(guān)需求，加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)儲(chǔ)備，加強(qiáng)人工智能基礎(chǔ)技術(shù)研究，提高信息化技術(shù)的應(yīng)用水平，賦能建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

（二） 創(chuàng)新數(shù)據(jù)治理路徑，激活數(shù)據(jù)要素潛能

人工智能技術(shù)的迅猛發(fā)展，為數(shù)據(jù)治理提出了更高的要求，未來(lái)也將推動(dòng)數(shù)據(jù)治理的深化與拓展。依據(jù)國(guó)務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于構(gòu)建更加完善的要素市場(chǎng)化配置體制機(jī)制的意見(jiàn)》，下一步應(yīng)重點(diǎn)加快培育數(shù)據(jù)要素市場(chǎng)，推進(jìn)創(chuàng)新數(shù)據(jù)治理路徑，激活數(shù)據(jù)要素潛能，釋放數(shù)據(jù)要素價(jià)值。一是著力構(gòu)建數(shù)據(jù)價(jià)值體系、創(chuàng)新數(shù)據(jù)要素管理、提升數(shù)據(jù)要素配置作用；自上而下，加強(qiáng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流監(jiān)控，自下而上，開(kāi)展數(shù)據(jù)要素分析，加速數(shù)據(jù)資產(chǎn)沉淀和交付，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資產(chǎn)保值增值； 二是完善數(shù)據(jù)治理體系，優(yōu)化數(shù)據(jù)治理路徑。加強(qiáng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、元數(shù)據(jù)和主數(shù)據(jù)管理等工作，定期評(píng)估數(shù)據(jù)治理能力成熟度。三是發(fā)揮大數(shù)據(jù)資源優(yōu)勢(shì)。打造數(shù)據(jù)強(qiáng)匯聚能力，強(qiáng)化數(shù)據(jù)多樣化處理能力，提升數(shù)據(jù)高質(zhì)量治理能力，推動(dòng)數(shù)據(jù)時(shí)效性流動(dòng)，促進(jìn)數(shù)據(jù)高價(jià)值轉(zhuǎn)化，激發(fā)數(shù)據(jù)要素潛能。

（三） 完善數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施，創(chuàng)新資產(chǎn)管理模式

人工智能技術(shù)的研究需要強(qiáng)大的算力支持。產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)是產(chǎn)業(yè)形成和發(fā)展的基本條件，產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)钱a(chǎn)業(yè)發(fā)展的根本和關(guān)鍵，打好產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)高級(jí)化、產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化的攻堅(jiān)戰(zhàn)不僅是“十四五”時(shí)期產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然要求，更是支撐產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的必要條件?！丁笆奈濉贝髷?shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》指出，堅(jiān)持固根基、揚(yáng)優(yōu)勢(shì)、補(bǔ)短板、強(qiáng)弱項(xiàng)并重，圍繞產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)高級(jí)化的目標(biāo)，堅(jiān)持標(biāo)準(zhǔn)先行，突破核心技術(shù)，適度超前建設(shè)通信基礎(chǔ)設(shè)施、算力基礎(chǔ)設(shè)施和融合基礎(chǔ)設(shè)施等新型基礎(chǔ)設(shè)施，筑牢產(chǎn)業(yè)發(fā)展根基。下一步要加快完善數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施，構(gòu)建一體化大數(shù)據(jù)中心，形成企業(yè)數(shù)據(jù)資產(chǎn)中心，圍繞產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化的目標(biāo)，聚焦產(chǎn)業(yè)數(shù)字化和數(shù)字產(chǎn)業(yè)化，在數(shù)據(jù)生成、采集、存儲(chǔ)、加工、分析、服務(wù)、安全、應(yīng)用各環(huán)節(jié)協(xié)同發(fā)力、體系推進(jìn)，做到“用數(shù)據(jù)說(shuō)話，用數(shù)據(jù)管理，用數(shù)據(jù)決策，用數(shù)據(jù)增值”，創(chuàng)新企業(yè)資產(chǎn)管理模式，把握未來(lái)趨勢(shì)性，推動(dòng)新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換，助力轉(zhuǎn)型升級(jí)。

（四） 集約優(yōu)勢(shì)資源，探索人才培養(yǎng)機(jī)制

目前建筑行業(yè)高水平的人工智能技術(shù)人才資源缺口較大，不能適應(yīng)人工智能技術(shù)的發(fā)展研究，這對(duì)人才培養(yǎng)提出了新要求。一方面要吸納挖掘內(nèi)外部人工智能技術(shù)專家，補(bǔ)充到信息化隊(duì)伍中來(lái)，另一方面還要探索內(nèi)部人工智能技術(shù)人才培養(yǎng)機(jī)制，做好人工智能技術(shù)培訓(xùn)工作，將懂業(yè)務(wù)又具備人工智能技術(shù)基礎(chǔ)能力的人培養(yǎng)起來(lái)，充實(shí)隊(duì)伍。要緊緊抓住數(shù)字經(jīng)濟(jì)新機(jī)遇，深入推動(dòng)產(chǎn)教融合，在人工智能技術(shù)人才培養(yǎng)方面進(jìn)行更多探索實(shí)踐，培養(yǎng)更多適應(yīng)人工智能技術(shù)發(fā)展需求的高質(zhì)量人才。

（五）加速產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)，賦能企業(yè)效益提升價(jià)值創(chuàng)造

按照“統(tǒng)籌規(guī)劃、突出重點(diǎn)、分步實(shí)施、急用先行”的原則，采取“統(tǒng)建+自建”相結(jié)合的建設(shè)思路，對(duì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型各項(xiàng)任務(wù)的實(shí)施時(shí)間和周期進(jìn)行規(guī)劃，一是進(jìn)一步優(yōu)化管理和生產(chǎn)模式，借助互聯(lián)網(wǎng)廣泛的數(shù)字連接能力打破時(shí)空局限，創(chuàng)新開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品和新服務(wù)，深化產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，助推企業(yè)效率提升；二是健全信息化工作組織機(jī)構(gòu)，加強(qiáng)組織協(xié)調(diào)和統(tǒng)籌規(guī)劃，保障信息化戰(zhàn)略規(guī)劃落地實(shí)施，護(hù)航產(chǎn)業(yè)數(shù)字化走深向?qū)?；三是主?dòng)順應(yīng)數(shù)字時(shí)代新趨勢(shì)，全面提升治理體系和治理能力現(xiàn)代化水平，驅(qū)動(dòng)公司治理模式變革、治理方式重塑、治理體系重構(gòu)、治理能力升級(jí)，助推治理體系全面提升，全力打造科學(xué)化、精細(xì)化、智慧化的 “數(shù)治”新范式。

五、總結(jié)

建筑行業(yè)人工智能應(yīng)用正逐步深入，盡管當(dāng)前覆蓋率低，但已展現(xiàn)出其在提高效率、降低成本上的潛力。目前，行業(yè)數(shù)據(jù)管理體系的缺失、專業(yè)人才的匱乏和應(yīng)用場(chǎng)景的深度廣度不足成為主要制約因素。為解決上述問(wèn)題，建筑行業(yè)需聚焦自主研發(fā)創(chuàng)新，完善數(shù)據(jù)治理與數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施，集約人工智能資源并探索人才培養(yǎng)機(jī)制，加速產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)。要進(jìn)一步優(yōu)化管理、創(chuàng)新服務(wù)模式、加強(qiáng)信息化預(yù)算管理及健全信息化組織，推動(dòng)治理體系現(xiàn)代化，實(shí)現(xiàn)效益提升與價(jià)值創(chuàng)造，為建筑行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展注入新動(dòng)力。

作者單位：中鐵云網(wǎng)信息科技有限公司