هوش مصنوعی و تاثیر آن در معماری

هوش مصنوعی چیست ؟

وقتی اصطلاح هوش مصنوعی (Artificial Intelligence) شنیده می‌شود چه چیزی به ذهن خطور می‌کند؟ ربات‌های ابرقدرت؟ دستگاه‌های فوق هوشمند؟ جهانیان از طریق فیلم‌های علمی تخیلی به نوعی با هوش مصنوعی آشنا شده‌اند. اما خارج از هالیوود و دنیای فیلم‌های علمی تخیلی به واقع هوش مصنوعی چیست و به وسیله AI در واقعیت چه کارهایی را می‌توان انجام داد؟

در درجه اول هوش مصنوعی شامل استفاده از کامپیوترها برای انجام کارهایی می‌شود که معمولاً به هوش انسانی نیاز دارند. انسان‌ها می‌توانند با چشمانشان ببینند و آنچه می‌بینند را پردازش کنند. انسان‌ها می‌توانند محیط خود را درک کنند و در محیط به اطراف حرکت کنند. مغز انسان قابلیت و توانایی دیدن الگوها را دارد. همچنین انسان‌ها می‌توانند با استفاده از زبان‌های مختلف با یکدیگر صحبت کنند.

هوش مصنوعی شاخه‌ای وسیع از علوم کامپیوتر به حساب می‌آید که اصطلاحات بسیاری در خصوص آن در این حوزه وجود دارند. برای اینکه بتوان کامپیوترها را برای انجام آنچه در توان انسان است به کار گرفت، نیاز به مقدار داده‌های بسیار زیادی وجود دارد. مجموعه داده‌های بزرگ باعث می‌شوند تا بتوان با استفاده از الگوریتم‌های هوش مصنوعی الگوها را شناسایی کرد، پیش‌بینی انجام داد و در خصوص اقدامات مورد نیاز توصیه‌هایی را ارائه داد.

هوش مصنوعی همین حالا هم در تمام جنبه‌های زندگی انسان‌ها وجود دارد و به کار گرفته می‌شود. اما همچنان بهترین سیستم‌های هوش مصنوعی امروزی نمی‌توانند از برخی جهت‌ها با مغز انسان رقابت کنند. برای مثال، در سال ۲۰۱۶ برنامه کامپیوتری «آلفاگو» (AlphaGo)، بازیکن حرفه‌ای و اسطوره‌ای بازی Go را شکست داد. اما اگر از همان کامپیوتر بخواهیم اتومبیلی را براند یا راه برود یا حتی مونوپولی بازی کند، قطعاً نخواهد توانست به تنهایی چنین کارهایی را انجام دهد و حتماً باید توسط انسان برای آن هدف خاص ساخته شود و آموزش ببیند.

قدرت محاسباتی هوش مصنوعی بسیار گسترده و عظیم است، اما مغز انسان قابلیت این را دارد که در بسیاری از جنبه‌ها مجموعه داده‌هایی بسیار وسیع‌تر و روش‌هایی بسیار بهینه‌تر را به کار بگیرد.

مثالی ساده برای درک بهتر مفهوم هوش مصنوعی

برای مثال اگر فردی بخواهد رانندگی کند و اتومبیلی را براند، پیش از هر چیز باید موارد لازم را در مورد آن ماشین یاد بگیرد. فرد باید حتماً نحوه روشن کردن اتومبیل را بیاموزد؛ باید یاد بگیرد چگونه از دنده و پدال‌ها استفاده کند و ماشین را به جلو براند. همچنین علائم رانندگی بسیار مهم هستند و فرد باید بتواند مفهوم هرکدام از آن‌ها را درک کند و آن‌ها را در مغز خود حفظ کرده باشد. به این ترتیب در حین رانندگی فرد می‌تواند براساس آموخته‌های خود تصمیم‌گیری کند.

کامپیوترها هم به همین شکل عمل می‌کنند. یادگیری در کامپیوترها با استفاده از داده‌ها اتفاق می‌افتد. ماشین‌ها و کامپیوترها الگوهای موجود در داده‌ها را درک می‌کنند و سپس مدل‌هایی را می‌سازند و این مدل‌ها برای تصمیم‌گیری مورد استفاده قرار می‌گیرند. بنابراین انجام کارهایی هوشمندانه توسط ماشین و کامپیوترهای ساخته شده توسط انسان را هوش مصنوعی می‌نامند.

امید است تا اینجا درک مطلوبی نسبت به این سوال که هوش مصنوعی چیست بدست آمده باشد. برای مشخص شدن اینکه آیا درک لازم نسبت به این سوال بدست آمده که هوش مصنوعی چیست سوالی چند گزینه‌ای برای آزمایش فردی در ادامه ارائه شده است.

هوش مصنوعی چه کارهایی انجام می دهد؟

تقلید از ساختار مغز انسان، درک متقابل و کمک دوطرفه، خودآموزی و بازاندیشی در مورد گونه‌های مختلف حیات بیولوژیکی، جایگزینی افراد در مشاغل مختلف و تقلب در بازی‌های کامپیوتری همگی تنها برخی از کارهایی هستند که امروزه هوش مصنوعی انجام می‌دهد. در این بخش سعی شده است تا به برخی از توانایی‌ها و قدرت‌های ماورایی هوش مصنوعی پرداخته شود.

خب، حالا که فهمیدیم هوش مصنوعی دقیقا چی هست بریم درباره ارتباط آن در معماری و تاثیر های که در معماری میزاره صحبت کنیم.

تاثیر هوش مصنوعی در آینده معماری 

یکی از مباحث مورد بحث در جامعه معماران هوش مصنوعی در معماری بوده است. شاید برای شما هم سوال باشد که آیا ورود به این دنیای فناوری پیشرفته آینده بهتری را برای ما رقم خواهد زد یا خیر؟ آیا این ربات ها با فناوری پیشرفته جایگزین انسان خواهند شد؟ باتوجه به موضوع این مقاله درباره تاثیر هوش مصنوعی در معماری لازم به ذکر است که ربات‌های فوق‌هوشمند برای طراحی ساختمان‌ها، خلق آثار هنری یا در طراحی وسایل نقلیه جایگزین افراد خلاق می‌شوند.

با این حال، حتی با پیشرفت هوش مصنوعی در سایر صنایع مرتبط با طراحی، این پلتفرم در معماری می‌تواند بیش ‌از پیش عمل کند، با کارهای روزمره مقابله کند تا معماران بتوانند فرایند خلاقیت خود را تقویت کنند. همانطور که در مقدمه اشاره کردی با توجه با این که هوش مصنوعی در تجزیه و تحلیل داده‌ ها بهترین نتایج ممکن را به دست می‌ آورد به این ترتیب می‌ تواند در معماری نیز تاثیر به سزایی داشته باشد زیرا معماران معمولاً هنگام ایجاد طرح‌ های جدید، طرح‌ های گذشته و داده‌ های تهیه‌ شده در طول ساخت ساختمان را بررسی می‌ کنند. برای انجام این کار به جای صرف زمان و انرژی زیاد می توان از یک کامپیوتر استفاده کنند که قادر به تجزیه و تحلیل داده ها در مدت زمان کوتاهی باشد.

با این کار، یک معمار قادر به انجام همزمان کارها حتی گاهی بدون قلم و کاغذ خواهد بود. به نظر می رسد که این امر منجر به بازگشت سازمان ها یا مشتریان به رایانه برای طرح های اصلی و ساخت و ساز می شود. با این حال، ارزش معماران و تلاش های انسان برای تجزیه و تحلیل یک مشکل و یافتن راه حل های عالی همیشه بدون چالش باقی می ماند. در واقع در آینده‌ی نه چندان دور معماران با استفاده از این پلتفرم کارهای تکراری را با سرعت بالاتری انجام می دهند و زمان ذخیره در کارهای تکراری را به خلاقیت در معماری اختصاص دهند.

کاربرد هوش مصنوعی در معماری

یکی از مهم ترین کاربردی که هوش مصنوعی در معماری توانایی خارق ‌العاده‌ای در پردازش اطلاعات انبوه است که در معماری اهمیت ویژه ای دارد زیرا تحقیق و کسب اطلاعات لازم در زمانی که یک معمار می‌خواهد زیربنای محلی را طراحی کند زمانی زیادی صرفه شناخت طراحی و محل بنای مورد نظر خواهد شد. اما این پلتفرم می‌تواند اطلاعات بسیار زیادی را با توجه به داده‌های گذشته پردازش کند و طرح‌های پیشنهادی را در اسرع وقت به معمار ارائه دهد و باعث صرفه جویی در مدت انجام پروژه شود.

هوش مصنوعی در معماری پارامتریک

احتمالاً با معماری پارامتریک آشنا هستید و میدانید که معماری پارامتریک چیست. معماری پارمتریک به نوعی طراحی گفته می شود که معماران این امکان را در اختیا دارند تا با با تغییر‌دادن مولفه‌های مختلف به طراحی و ایده اصلی دست بیابند.

این پلتفرم در معماری پارامتریک یک امکان پنهان می باشد که مانند یک زبان برنامه نویسی در معماری عمل کرده و به معماران این توانایی را میدهد تا با مشخص نمودن پارامترهای خاصی برای ایجاد انواع طرح ها، خروجی طراحی خود را انتخاب کرده، محدودیت‌ها را مشخص کنند و اطلاعات مورد نیاز را وارد کنند تا به محصول نهایی خود دست یابند. استفاده از چنین فرآیندی با این پلنفرم باعث شده تا معماران بتواند آزادانه درباره ایده های مختلف فکر کند و طراح هایی جدید خلق نمایند.

طراحی پارامتریک با استفاده از که با نرم افزارهای طراحی امکان پذیر است در استفاده از این نرم افزارها از برنامه‌نویسی جئومتریک با الگوریتم‌های پیچیده استفاده می‌شود. استفاده از این نرم‌افزارها به معماران در خلق طرح دلخواه خود کمک کرده تا بر اساس نیازشان تغییرات مورد نظر را در طرح خود تغییر دهند. ابزارهایی مانند موارد بالا، به این پلتفرم اجازه می‌دهند تا زحمت محاسبات را بکشند و معماران نیز به خلاقیت و طراحی‌های بی‌بدیل خود می‌پردازند.

هوش مصنوعی در ساخت و ساز و برنامه ریزی

یکی از کارهای الزامی در روند انجام پروژه های معماری برنامه ریزی است زیرا ساخت یک ساختمان یک کار یک روزه نیست و به برنامه ریزی اولیه نیاز دارد. بنابراین برای برنامه ریزی میتوان از این پلتفرم استفاده کرد. این پلتفرم فرآیند برنامه‌ریزی را برای معماران بسیار آسان می‌کند و با تجزیه و تحلیل کل داده ها و برآورد هزینه ها می تواند در زمان و انرژی معمار بسیار صرفه جویی کند. همه‌ی این اطلاعات با هم می‌توانند به معمار کمک کنند تا زمان طراحی و ساخت را بسیار کوتاه کند. در مجموع، از هوش مصنوعی در معماری، می توان به عنوان ابزاری کاربردی برای برآورد جنبه های مختلف ساخت و ساز درنظر گرفت. در واقع این پلتفرم در معماری می تواند کمک کند تا زحمت انسان ها کم شود.

کاربرد هوش مصنوعی در شهرهای هوشمند

باتوجه به پیشرفت و توسعه علم فناوری و هوش مصنوعی در آینده، شهر سازی هم دستخوش تغییرات شگرفی خواهد شد. طراحی شهرها عملی بسیار پیچیده است که به سال‌‌ها برنامه‌‌ریزی دقیق نیازمند است. ولی با این حال یکی از وظایف معمار این است که تمام جنبه های ممکن را تجزیه و تحلیل کنند و بفهمند که یک شهر چگونه جریان خواهد داشت و جمعیت در سال های آینده چگونه خواهد بود. با توجه به ظهور شهر‌های هوشمند ساخته شده توسط هوش مصنوعی، دیگر معماری سنتی جواب‌گوی نیاز های انسان ها نخواهد بود از این رو معماران مجبور به تجدید نظر در مورد مدل‌های سنتی شهری می باشند. شهرهای هوشمند در آینده با اطلاعات هم‌زمان و ارتباط بخش‌های مختلف همانند یک ارگانیسم زنده فعالیت خواهند کرد. همچنین در کاهش اتلاف منابع و افزایش امنیت شهری و هم‌چنین کاهش ترافیک، تاثیر گذار خواهند بود.

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.