台灣、日本、印尼，位於地震好發區域，人口稠密，又時常有颱風侵擾，對建築安全影響不可小覷。因此，本集AI匠就來探討: 土木建築如何透過AI達到更安全、更有效率，同時還能省工、省時!
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建築工程是非常龐大而複雜的，雖然工程建設對於AI的使用起步較晚，但為了因應未來人工短缺，導入機器人或是自動化施工，以最少人力完成所有步驟。
且AI在大量資料的整理、分析、尋找規律上有很強的能力，相較於傳統以人力處理有著很大的優勢，所以AI現在也逐步得到工程界的重視。
AI在建築和施工領域有重要應用，主要分為四種類型：(1) 規劃和設計，透過AI自動產生管線配置，避免設計衝突，並確保設計圖與BIM模型相容；(2) 工地安全，借助影像辨識系統隨時識別潛在危險，提升工地安全；(3) 自動化設備，引入機器人和無人機代替人力，完成施工步驟，因應未來可能的人力短缺；(4) 監控和維護，利用AI分析數據，有效預測建築物的使用狀況、維修時程和能源消耗，有利於建築物的持續運營和永續發展。
1. 規劃和設計
安全的建築從設計圖上就決定了，為了達成這個目標，Autodesk提出了一個全方位的智能平台解方: BIM。
BIM (Building Information Modeling)是建築信息模型或建築信息管理的縮寫。
這是一個高度協作的過程，以往，建築團隊中有著各領域的專家，也由於各個領域專精項目不同，溝通上並不簡單。
有了BIM系統，可以讓建築師、工程師、房地產開發商、承包商、製造商和其他建築專業人員在一個 3D 模型中規劃、設計和建造結構或建築物。這些數據能使建造團隊根據模型得出的信息做出明智的決策，並降低了溝通的困難。因此大大的提高了效率，也一定程度上減少了出錯的可能性。
這個概念是由Jerry Laiserin提出，由Autodesk所賦予的定義，建築資訊模型是指建築物在設計和建造過程中，建立和使用的「可計算數位資訊」。而這些數位資訊能夠被程式系統自動管理，使得經過這些數位資訊所計算出來的各種檔案，自動地具有彼此吻合、一致的特性。
BIM通過共享可互訪的線上空間，即通用數據環境（CDE），收集所謂的「信息模型」，並可運用於建築的整個生命週期，包括設計、建造、運營、翻新和更新。BIM有不同的級別，從0級到6級，每個級別代表一組標準，反映特定的成熟度水平。0級BIM是指基本不協作，使用2D CAD進行操作。1級BIM使用3D CAD進行概念工作，但主要使用2D進行文檔起草。2級BIM在團隊中引入3D模型，但可能不在同一模型中進行操作。3級BIM則是每個團隊成員使用共享的單一項目模型，增強協作性和價值。4至6級BIM則進一步添加時間、成本、和可持續性信息，幫助估算項目的時間、成本和能耗，使設計更全面且可持續。透過BIM的不斷提升級別，可以實現更高效、準確和可持續的建築過程。
2. 工地安全
工地安全與建築安全同等重要。
矽谷的新創公司Doxel AI，開發了一款名Doxel探勘機器人和無人機，配備攝影鏡頭和LiDAR來監控和掃描工地現場。利用視覺資料並採用深度學習算法，透過與客戶要求的計劃和設計進行匹配來衡量施工進度，可以將工地每天的畫面掃描與設計模型做比對同時還能夠偵測錯誤。
另一家，Smartvid.io 安全套件整合了人類和人工智慧的優勢功能，用於觀察、監控和預測分析，將它們融合到一個平臺中。這個平臺提供企業照片和影片管理功能，可以從單一資料來源獲取、組織、共享和管理視覺專案資料。
Smartvid.io 的使用者包括安全經理檢測工地照片中的安全隱患、專案團隊捕捉現場觀察結果、安全與風險主管衡量安全合規性以降低風險、以及IT和管理人員自動檢測工地照片中的安全問題。這個平臺有助於提升工地安全和管理效率。
3. 自動化設備
小松， (Komatsu)智慧施工是日本的大型建築和採礦裝置製造商之一。他們與NVIDIA合作，計劃利用人工智慧技術提升工地安全。通過3D視覺化系統，可以實時追蹤工地上的人員、機械和物體的情況，幫助操作員更高效、更安全地工作。這個專案自2015年啟動，已在美國的4000個工地實施，未來將擴充套件到更多工地。NVIDIA的AI平臺將作為小松重型機械的“大腦”，整合到他們的智慧工作場所專案中。
各國的應用
匈牙利承包商Duna Aszfalt Zrt擁有1600名員工，主要從事基礎設施建設，包括道路、橋樑等。為提高效率，他們引入建築信息模型（BIM）技術。他們使用Trimble的解決方案，包括坡度控制平台、軟體、掃描儀等。這讓他們能夠更快捕捉現場情況、提高工作進度，並實現數據一致性。使用BIM技術，成功縮小了施工現場和辦公室之間的差距，改進了從設計到施工的工作流程。
英國Canal & Rivers Trust將引入新的智慧大壩監測系統，以提高水庫的安全性和效率。這一系統由顧問公司Binnies和資料專家Rezatec共同研發，利用地理空間人工智慧技術，能夠監測水庫的關鍵基礎設施。它通過分析歷史衛星資料，識別大壩獨特的基礎運動模式，然後監測未來的變化，及時報告可能出現問題的異常情況。這項遠端可擴充套件的解決方案能夠精確到毫米級，還能識別植被水分和活力等其他潛在問題。這將有助於提供更全面的風險評估，確定未來投資的優先順序，並提高大壩的安全性。
澳大利亞的建築業正面臨嚴重的基礎設施腐蝕問題，每年造成高達80億美元的損失。主要原因是廣泛使用的混凝土容易受到腐蝕，尤其在海洋環境下。腐蝕可能導致結構失效、高昂的維護成本甚至災難性破壞。
為了解決這個問題，研究團隊正在開發一種基於人工智慧的腐蝕監測工具，以改善受腐蝕影響的結構的維護，並找到更好的修復方法。通過利用維修歷史記錄和新型無線感測器，這一工具將提供關於結構的資料，幫助港務局制定自動化維護策略。
智慧建造在各國都還在萌芽階段，而在台灣2020年內政部建築研究所針對BIM也提出了兩份報告，旨在應用人工智慧科技提升建築物維運管理。結論是建議政府盡快導入AI自動化的建築營運管理，不僅可以降低成本、節省人力，最最重要的是在設計階段就確保建築的安全性。希望台灣也能逐步邁入智慧建造的行列之中。
當然，台灣也有許許多多的土木結構技師，為了建築安全在默默努力著，譬如導入系統性鋼筋的建築工法等，讓現階段的土木建築工法提升效率、降低出錯率並且提升安全性，AI匠對台灣的智慧建築的引入相當期待喔!
AI娃衍伸問題
什麼是 BIM？
BIM信息如何共享？
台灣也有AI智慧建造嗎?
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參考資料:
AI Applications in Construction and Building – Current Use-Cases.Techemergence，2018/4/23
Doxel Introduces AI Solution to Boost Construction Industry Productivity. Businesswire，2018/1/24
Autorouting Conduit Through a Ship Engine Room With LIDAR, Autodesk Revit & GenMEP.Buildingsp，2017/1/12
In depth: Doxel’s 3D capture and AI solution for ending construction delays.Spar3d，2018/1/31
隨需BIM的新可能. Ntubim，2017/1/31
Robots under Autonomous Control at Robot Lab. Shimizu, 2018/4/23.
Developers See Virtual Technology As Wave of the Future for Home Sales. Sun Sentinel, 2018/5/11.