人工智能、自动化和可持续性如何塑造建筑业的未来

当今世界，科技巨头、机器人和人工智能正在改变日常生活，相比之下建筑行业通常被视为比较保守而不是创新的，常常让人联想起推土机和起重机。然而，进入 21 世纪后期，这种观念不仅受到挑战，而且正成为一种过时的刻板印象。

现在，工程建设和运营行业正在引领数字化转型，正在迅速地创新，以重塑建筑业的未来。得益于先进的解决方案，例如建筑信息建模（BIM）和人工智能驱动的机器学习，此行业及其人员正迈向高效、智能和可持续的新时代。

比如欧特克的Autodesk Informed Design for Revit等工具促成的异地装配线模块化建筑方式就是一个飞跃性的进步。美国加利福尼亚州瓦列霍市的Factory_OS公司是个典型例子，已利用模块化施工技术来加快建筑流程、降低成本并尽可能减少废物，同时也能为建筑工人提供稳定的工作。例如该公司在加利福尼亚州西奥克兰进行的一项“凤凰项目”，采用欧特克的研究成果来建造既经济高效又环保的经济适用房，显著地减少了碳排放。

这个例子只是冰山一角。未来的可能性似乎无限巨大，就像1990年代互联网首次出现带来信息革命一样。我们来谈谈推动建筑业未来发展的一些科技吧。

BIM是现代建筑业的核心，它不仅是一个工具，而且成了游戏规则改变者。BIM 可为共享的模型提供集中式的数据库，有效地解决了传统建筑方式的局限性，让团队人员无论身在何处都可以协作。

如果再加上物联网（多种互连设备组成的网络）和人工智能，BIM的作用还能进一步放大。它可用人工智能来提取并处理来自物联网的海量信息，可以把信息集中起来、增强沟通，从而支持团队协作。它还有助于根据用户的偏好来选择最佳的环保材料和设计。BIM和人工智能相结合，能共同创造更高效、更可持续、更智能的施工流程，为建筑行业树立起新的标准。

人工智能和机器学习已经从科幻转化为现实，在建筑行业中实际应用。从可预见项目风险的预测分析，到人工智能驱动的可优化建筑规划的工具，这些都是处于发展前沿和中心位置的科技，正在对建筑行业产生重大影响。

由物联网传感器数据驱动的机器学习模型尤其令人印象深刻。它们有助于优化空间使用、预测设备故障，从而可减少停机时间和维护成本。实时定位系统（RTLS)，可用于跟踪人员和设备的移动，确保运营顺利高效。这些进步正在重塑建筑业的格局，也帮助其他行业更有效地管理资源，同时还能保持领先于需求曲线。

虽然人工智能在建筑业中的潜力才刚开始发挥，但机器人和自动化已经塑造了未来的建筑工地。例如在丰田研究所，研究人员采用一种先进的人工智能“扩散策略”来帮助机器人学习复杂的任务，有助于开发大型行为模型（LBM），可增强机器人执行各种工作的能力。随着这些技术进一步集成到建筑业中，人们关注的重点从过去对失业的担忧转移到对能操作、维护和协作这些机器的熟练工人的需求，因为需求在不断增长。

建筑业是全球最大的行业之一，而且对原材料的消耗也最大。因此，必须提高利用效率以满足可持续性标准，这非常重要。机器人和自动化可提高生产力和安全性，也有助于让建筑实践更环保。自主机械、3D 打印和机械臂可减少风险大、劳动密集型的任务，同时还可缩短施工时间。这些科技正在重塑建筑方式，比传统方法更快、更安全、更精确、更可持续。

增强现实、虚拟现实和扩展现实等沉浸式技术正在彻底改变对建筑项目进行可视化和交互的方式。这些工具可以提高工地任务的设计效率和执行的准确性，并让相关各方在建筑物建造之前就能查看建筑物并与之交互。

增强现实可将数字数据叠加到现实世界，而虚拟现实则可为设计可视化、培训和安全模拟创建出完全虚拟的环境。扩展现实则将两者融合，把真实体验和虚拟体验结合起来，突破了建筑项目规划、执行和维护方式的界限。虽然这些技术在建筑行业中尚未完全成为普遍应用的标准做法，但它们的兴起为创造就业机会和创新开辟了新的机会，为建筑业带来激动人心的未来前景。

不出人们所料，无人机已成为建筑工地上不可或缺的工具。虽然这早在意料之中，但鉴于它在军事、商业和娱乐行业中能发挥的作用，它对建筑业的影响非常巨大。这些无人飞行器（UAV），尤其是无需人工操作的自主飞行器，能有效地成为一种机器人劳动力。

无人机在建筑业中通常用于五大关键类别：工地分析、规划和设计、资产盘点、项目报告和协作以及争议解决。这些无人机可提供实时数据并简化施工的各个方面，让人更轻松地管理项目并确保按计划进行。

可持续性在建筑业中不再只是说说而已，而是正在引领行业实践走向未来。建筑环境是导致气候变化的重要因素，因此转向更可持续的实践做法至关重要。根据美国环境保护署的说法，可持续建筑是指建筑流程和建筑物在整个生命周期中都做到对环境负责、高效利用资源。

预制方式越来越受欢迎，它可减少材料浪费、提高效率，所以符合可持续的目标。“凤凰项目”等做法展示了模块化建筑可如何应对环境挑战和住房供应的挑战，展示了预制技术不断发展的潜力。

随着建筑业适应气候变化，碳中和建筑和被动式设计正在成为常态。材料创新、循环经济和监管压力都推动了建筑方法向更可持续方向发展。随着建筑业拥抱可持续发展以应对气候变化，其中劳动力方面的实践也在不断发展以支持这种转变。

建筑行业不仅在技术上不断发展，在劳动力方面也在变化，变得更加包容。综合的项目交付（IPD）、精益施工和劳动力发展正在塑造建筑业实践的未来。

机器人和先进机械等新兴技术正在推动行业发展，但其效率还取决于熟练的人类操作员，因此培养员工数字优先的思维至关重要。多元化和包容性也发挥着关键作用，因为多元化的员工队伍可带来推动创新的新视角和新思路。随着建筑、制造和建筑物运营变得更加数字化，需要精通技术的新型员工来引领这场变革。

项目要面向未来，要应对气候变化等多种全球性挑战带来的不确定性，这比以往任何时候都更重要，建筑行业必须适应这种形势。富有韧性的供应链、基于云的解决方案和富有成效的协作对于确保建筑项目能适应不断变化的市场越来越重要。

建筑行业的未来是光明的，但在这个新时代要想取得成功，项目需既有韧性又有协作性。BIM等方法与人工智能驱动的方案相结合，为适应性提供了蓝图。这些技术确保项目能随着环境、技术和市场条件的发展而发展。

随着工业4.0的发展，机器人、物联网和高级分析层出不穷，对韧性和协作的需求会继续增长，行业领导者必须保持初学者的思维方式，这有助释放无限的可能性，推动行业向前发展。建筑行业的未来不仅仅是建造更好的建筑物，而是创造一个创新和可持续性齐头并进的世界，为一个更智能、更环保、更灵活的建筑行业奠定基础，为应对未来形势做好准备。

本文最初发表于 2015 年 8 月，现有更新。Phil Bernstein 对本文亦有贡献。