人工智能在土木工程中的應(yīng)用

人工智能在土木工程中的應(yīng)用摘要：人工智能（ArtificialIntelligence,AI）是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，指人類制造的機(jī)器所表現(xiàn)出的智能，最終目標(biāo)是讓機(jī)器具有像人腦一般的智能水平。人工智能為土木工程學(xué)科的發(fā)展帶來新的機(jī)遇,人工智能技術(shù)深度融合土木工程基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建造和養(yǎng)維護(hù)的全生命周期,深刻變革土木工程科學(xué)、技術(shù)與工程的發(fā)展。本文從基于人工智能的城市智能規(guī)劃、結(jié)構(gòu)智能設(shè)計(jì)、智能建造、智能養(yǎng)維護(hù)、智能防災(zāi)等方面闡述人工智能在土木工程領(lǐng)域的相關(guān)研究和應(yīng)用。關(guān)鍵詞：人工智能；土木工程；智能規(guī)劃；智能建造0.引言人工智能（ArtificialIntelligence,AI）是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，指人類制造的機(jī)器所表現(xiàn)出的智能，最終目標(biāo)是讓機(jī)器具有像人腦一般的智能水平。人工智能為土木工程學(xué)科的發(fā)展帶來新的機(jī)遇,人工智能技術(shù)深度融合土木工程基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建造和養(yǎng)維護(hù)的全生命周期,深刻變革土木工程科學(xué)、技術(shù)與工程的發(fā)展[1]。本文從基于人工智能的城市智能規(guī)劃[2,3]、結(jié)構(gòu)智能設(shè)計(jì)、智能建造、智能檢測(cè)維護(hù)[4]等方面闡述人工智能在土木工程領(lǐng)域的相關(guān)研究和應(yīng)用[5]。1.城市智能規(guī)劃人工智能技術(shù)中結(jié)合圖片識(shí)別技術(shù)可以實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)交通流量，在智能交通系統(tǒng)中運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行人工智能深度計(jì)算從而預(yù)測(cè)實(shí)時(shí)交通流量。雖然對(duì)于交通信息空間定位的準(zhǔn)確度和計(jì)量對(duì)象數(shù)量龐大等一些問題會(huì)有影響，但是整體可執(zhí)行效果還是很可觀。在一些特殊節(jié)假日或者人流量特別大的商業(yè)、學(xué)校等地段，當(dāng)通過監(jiān)控發(fā)現(xiàn)人流密集的時(shí)候，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并給出指令讓交警到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)處理解決問題，提高效率。包括操控一些指示燈改變道路擁擠的現(xiàn)象和篩查違章與控制無人駕駛等，這些技術(shù)可以投入實(shí)際應(yīng)用為交通指揮提供技術(shù)保障。2.結(jié)構(gòu)智能設(shè)計(jì)智能化生成式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是智能建造的重要內(nèi)容?，F(xiàn)有設(shè)計(jì)方法效率不夠高、且依賴具體設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)，難以滿足智能設(shè)計(jì)需求。生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)通過生成網(wǎng)絡(luò)與判別網(wǎng)絡(luò)的對(duì)抗學(xué)習(xí)，進(jìn)而具備優(yōu)異的高維數(shù)據(jù)特征提取和方案生成能力，與智能設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)生成需求高度匹配。因此，本研究提出了生成對(duì)抗式智能化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。初步解決了輸入建筑圖像生成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖像、設(shè)計(jì)條件文本指導(dǎo)設(shè)計(jì)、力學(xué)原理增強(qiáng)設(shè)計(jì)、以及經(jīng)驗(yàn)規(guī)則約束設(shè)計(jì)等關(guān)鍵難題。案例研究表明，該方法生成的結(jié)構(gòu)方案水平接近人類專家水平，滿足結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)階段需求，設(shè)計(jì)效率顯著提升，且在其他結(jié)構(gòu)體系智能化設(shè)計(jì)方面有進(jìn)一步發(fā)展的空間。3.智能建造智能建造是面向工程產(chǎn)品全生命期，實(shí)現(xiàn)泛在感知條件下建造生產(chǎn)水平提升和現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)賦能的高級(jí)階段；是工程立項(xiàng)策劃、設(shè)計(jì)和施工技術(shù)與管理的信息感知、傳輸、積累和系統(tǒng)化過程，是構(gòu)建基于互聯(lián)網(wǎng)的工程項(xiàng)目信息化管控平臺(tái)，在既定的時(shí)空范圍內(nèi)通過功能互補(bǔ)的機(jī)器人完成各種工藝操作，實(shí)現(xiàn)人工智能與建造要求深度融合的一種建造方式。綜合以上的特征與內(nèi)容，智能建造是能建造是以BIM、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)為基礎(chǔ),可以實(shí)時(shí)根據(jù)需求而調(diào)整的高度集成與協(xié)同的建造系統(tǒng)。智能建造不是一個(gè)面向單一生產(chǎn)環(huán)節(jié)的技術(shù),而是一個(gè)高度集成多個(gè)環(huán)節(jié)的互聯(lián)的建造系統(tǒng),即融合了設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、物流、施工和客戶要求等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在這個(gè)建造系統(tǒng)內(nèi),各個(gè)環(huán)節(jié)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)共享和業(yè)務(wù)相互協(xié)同,從而可以對(duì)各環(huán)節(jié)的變化需求(如設(shè)計(jì)變更、供應(yīng)變化)快速響應(yīng),即實(shí)現(xiàn)建造過程的彈性和效率。4.智能檢測(cè)維護(hù)對(duì)于人工智能在工程成果驗(yàn)收方面可以通過機(jī)器人來完成當(dāng)機(jī)器人到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，第一步是通過激光雷達(dá)將周圍的一切以3D的形式呈現(xiàn)在系統(tǒng)中，與原有模型進(jìn)行對(duì)比，以找出其中的問題。另外，其還將通過超聲波對(duì)地板厚度等進(jìn)行檢測(cè)，全方面保證工程的安全和質(zhì)量。之后，通過通訊系統(tǒng)，機(jī)器人會(huì)聯(lián)系甲方，實(shí)時(shí)傳送現(xiàn)場(chǎng)畫面，讓客戶對(duì)整體作一個(gè)判定。這時(shí)候，機(jī)器人就是一個(gè)通訊介質(zhì)，乙方將通過機(jī)器人與甲方進(jìn)行直接的交流。此外，在驗(yàn)收過后的維護(hù)方面，可以由無人機(jī)和機(jī)器人來代替，從內(nèi)到外、從上到下的對(duì)工程進(jìn)行檢修和維護(hù)。在土木工程后期的使用運(yùn)營(yíng)階段中，人工智能技術(shù)負(fù)責(zé)建筑的筑監(jiān)控預(yù)測(cè)和維護(hù)工作，可以使用用無人機(jī)、計(jì)算機(jī)視覺、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)來完成。例如無人機(jī)在土木工程領(lǐng)域視覺監(jiān)控建設(shè)和運(yùn)行方面的應(yīng)用具有巨大潛力。無人機(jī)通過搭載不同類型的傳感器，可以快速獲得大量拍攝區(qū)域的高精度、大比例高清圖像，生成三維模型，能及時(shí)更新實(shí)時(shí)道路信息，為緊急救援提供更準(zhǔn)確快速的實(shí)時(shí)信息，以協(xié)助相關(guān)部門迅速準(zhǔn)確地制定出最佳的應(yīng)急和處置方案。5.結(jié)束語從的城市智能規(guī)劃、結(jié)構(gòu)智能設(shè)計(jì)、智能建造、智能檢測(cè)維護(hù)多方面論述人工智能在土木工程領(lǐng)域的應(yīng)用，在整個(gè)土木工程的各個(gè)階段，人工智能都可以提供新的方法，更好地實(shí)現(xiàn)土木工程項(xiàng)目的建設(shè)，進(jìn)一步推進(jìn)智能化、自動(dòng)化的發(fā)展。目前，人工智能在土木工程領(lǐng)域的研究和應(yīng)用仍處于起步階段，但是未來人工具有很大的發(fā)展空間，必將為土木工程帶來變革與進(jìn)步。參考文獻(xiàn)[1]李春云.數(shù)字建造時(shí)代正在到來!——專訪中國(guó)工程院院士、華中科技大學(xué)校長(zhǎng)丁烈云[J].住宅與房地產(chǎn)：中,2018(10):4.[2]吳志強(qiáng).人工智能輔助城市規(guī)劃[J].時(shí)代建筑,2018(1):6.[3]麥克·巴迪,沈堯.城市規(guī)劃與設(shè)計(jì)中的人工智能[J].時(shí)代建筑,2018(1):8.[4]李惠,鮑躍全,李順龍,等.結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)科學(xué)與工程[J].工程力