استكشاف استخدام الذكاء الاصطناعي في العمارة

استكشاف استخدام الذكاء الاصطناعي في العمارة

أدوات الذكاء الاصطناعي

على مدى العقود القليلة الماضية، تم استخدام أدوات الذكاء الاصطناعي (AI) لتحليل البيانات أو إكمال المهام الأساسية في عدد متزايد من المجالات، بدءًا من علوم الكمبيوتر إلى التصنيع والطب والفيزياء وعلم الأحياء وحتى التخصصات الفنية. قام الباحثون في جامعة ميشيغان مؤخرًا بالتحقيق في استخدام الذكاء الاصطناعي (AI) في الهندسة المعمارية. تستكشف أحدث أوراقهم المنشورة في المجلة الدولية للحوسبة المعمارية، على وجه التحديد إمكانات الذكاء الاصطناعي كأداة لإنشاء تصميمات معمارية جديدة.

مجالات الهندسة المعمارية والذكاء الاصطناعي

قال ماتياس ديل كامبو، أحد الباحثين الذين أجروا الدراسة ، لموقع Tech Xplore: “أنا وشريكتي، ساندرا مانينجر، لدينا هوس طويل الأمد بفكرة التلقيح بين مجالات الهندسة المعمارية والذكاء الاصطناعي”. “تواصلنا لأول مرة مع أبحاث الذكاء الاصطناعي في عام 1998. عندما قدمنا ​​إلى OFAI (المعهد النمساوي للذكاء الاصطناعي) من خلال صديق مشترك، هو الدكتور آرثر فليكر، وعقدنا الدورة التدريبية الأولى في التعلم الآلي للهندسة المعمارية في الجامعة الفنون التطبيقية في فيينا عام 2006.”

بعد عدة سنوات من اهتمامهم بالاستخدامات المحتملة للذكاء الاصطناعي في الهندسة المعمارية، بدأ ديل كامبو ومانجر التعاون مع قسم الروبوتات في جامعة ميشيغان. العمل مع جيسي غريزل، مديرة القسم، وألكسندرا كارلسون، إحدى حاصلاتها على درجة الدكتوراه. الطلاب، كانوا قادرين على توسيع نطاق أبحاثهم بشكل كبير. تعد دراستهم التي ظهرت في المجلة الدولية للحوسبة المعمارية هي الأحدث في سلسلة من الجهود البحثية التي قاموا فيها بالتحقيق في استخدام تقنيات الذكاء الاصطناعي لتصميم الحلول المعمارية.

قال ديل كامبو: “أوراقنا السابقة، بما في ذلك” سؤال عن الأسلوب “و” خرائط خيالية “و” هلوسة الآلة “تشكل العمود الفقري لدراستنا الأخيرة”. “كان الهدف الرئيسي لجميع هذه الأعمال هو فتح الذكاء الاصطناعي لتطبيقات الهندسة المعمارية، وهناك العديد من الفرص للقيام بذلك. وهي تغطي منطقة تمتد من حلول مشاكل التحسين، إلى مناطق جديدة لاستجواب الأسئلة الفلسفية مثل جوانب الوكالة والتأليف والحساسية. في رأينا، هذه هي أول تقنية تصميم حقيقية في القرن الحادي والعشرين “.

الشبكات العصبية

في البداية، قام الباحثون بتقييم أداء أبسط الشبكات العصبية المتوفرة في مهام نقل النمط العصبي 2-D-to-2-D. تستلزم هذه المهام بشكل أساسي تغيير صورة واحدة (أي الصورة المستهدفة) بحيث تتطابق مع نمط معين. قد يعني هذا، على سبيل المثال، تغيير الرسم بحيث يعكس أسلوب رسام معين، مثل فنسنت فان جوخ. في عملهم، حاول ديل كامبو وماننجر وزملاؤهم على وجه التحديد استخدام الشبكات العصبية لتحويل التصاميم بحيث تتوافق مع نمط معماري معين (على سبيل المثال، حديث أو باروكي)

أوضح ديل كامبو: “بدأنا لاحقًا في تجربة نقل النمط ثنائي الأبعاد إلى ثلاثي الأبعاد، حيث يمكنك نقل النمط إلى نموذج شبكي”. “أدركنا سريعًا أن القيام بعمل ثنائي الأبعاد فقط لن يجعلنا نأخذ في الاعتبار الطبيعة ثلاثية الأبعاد المتأصلة للهندسة المعمارية. نحن حاليًا نستكشف شبكة عصبية تلافيفية بحتة ثلاثية الأبعاد (CNN) يتم تدريبها على نطاق واسع قاعدة بيانات نماذج OBJ. “

قام Del Campo بتجميع مجموعة بيانات تحتوي على عدة نماذج ثلاثية الأبعاد قام بإنشائها وحفظها كملفات OBJ. (أي تنسيق يمكن فتحه وتصديره في العديد من برامج تحرير الصور ثلاثية الأبعاد). ثم قام بتسمية هذه البيانات واستخدمها لتدريب شبكة CNN. عند التدريب على مجموعة البيانات هذه. يجب أن تتعلم CNN تغيير التصميمات المعمارية بحيث تتناسب مع النمط النموذجي لعمل ديل كامبو.

أوضح ديل كامبو: “الفكرة وراء هذه الطريقة في إنشاء مجموعة بيانات تدريبية هي أنه إذا نجحت. يجب أن تكون شبكة CNN قادرة على إنشاء نماذج قريبة من حساسي المتأصل كمصمم، ولكن مع ذلك لم يتم إنشاؤها بواسطتي”. “هذا مرة أخرى أحد المجالات التي تلعب فيها المضامين الخطابية. من هو المؤلف؟ هل أنا، حيث أنشأت قاعدة البيانات وسميتها؟ هل هي الخوارزمية أم المبرمج الذي طور الخوارزمية؟ إنها بالتأكيد أكثر من طريقة التصميم من أسفل إلى أعلى من أعلى إلى أسفل “.

في ورقتهم ، قدم ديل كامبو وزملاؤه مثالاً على كيفية استخدام شبكات الخصومة التوليدية (GANs) لإنتاج تصاميم معمارية. كما أنها تحدد الخطوط العريضة لمشروع لا يزال قيد التنفيذ، يسمى Robot Garden، والذي يهدف إلى إنشاء أرض اختبار للروبوتات ذات قدمين التي تم تطويرها في جامعة ميشيغان.

قال ديل كامبو: “في حديقة الروبوتات. اختبرنا للمرة الأولى ما إذا كان بإمكاننا” الحلم “أو” الهلوسة “بالميزات الطبوغرافية والمعمارية في موقع معين”. “عندما نتحدث عن الحلم أو الهلوسة، فإننا لا نعني ذلك بطريقة مقصورة على فئة معينة ، بل نعني بالأحرى المصطلحات من علوم الكمبيوتر، والتي استعاروها هم أنفسهم من علم الأعصاب.”

في دراستهم الأخيرة، قام ديل كامبو وزملاؤه بتقييم قدرة خوارزميات معينة على إنشاء تصميمات “مهلوسة” أو “متخيلة”. وتشمل هذه الخوارزميات مثل DeepDream. وهو نموذج قائم على الشبكة العصبية يمكنه محاكاة عمليات الدماغ التي تسمح للبشر بالحصول على أحلام مخدرة أو خيالية.

لإجراء تجاربهم، جمع الباحثون مجموعات بيانات تحتوي على صور ذات سمات معمارية وطبوغرافية مختلفة. بعد ذلك، قاموا بتدريب خوارزمية DeepDream على هذه الصور بحيث يمكنها “هلوسة” هذه الميزات على موقع معماري موجود.

قال ديل كامبو: “من المثير للاهتمام، أن النتائج التي حصلنا عليها كانت ملهمة للغاية وإن لم تكن قابلة للترجمة بشكل مباشر إلى تصميم”. “لقد أدركنا أن هناك شيئًا ما يمكن للعقل البشري فعله ولا يستطيع الذكاء الاصطناعي فعله جيدًا حتى الآن. التعرف على إمكانية تحويل خطأ إلى حل إبداعي. يتم تمكين هذه القدرة من خلال القراءات الخاطئة لأذهاننا، والنيران الخاطئة الخلايا العصبية في أدمغتنا. الطريقة الغريبة التي تخلق بها الاختصارات في أذهاننا لحظة “eureka”. حاليًا، نحن نستكشف كيف يمكن استخدام “غير الملائمين” في العملية الحسابية عن قصد للتصميم الإبداعي “.

يسلط العمل الأخير الذي قام به ديل كامبو وماننجر وزملاؤهما الضوء على إمكانيات جديدة ومثيرة لإدخال أدوات الذكاء الاصطناعي في الهندسة المعمارية. في الوقت الحالي، يختبر الباحثون سلسلة من تقنيات الذكاء الاصطناعي التي يمكن أن تساعد في التصميم المعماري ثلاثي الأبعاد، ويتعاونون بشكل وثيق مع خبراء الذكاء الاصطناعي في Michigan Robotics.

يقوم ديل كامبو وماننجر أيضًا بتأليف كتابين يركزان على استخدام الذكاء الاصطناعي في الهندسة المعمارية. ومن المقرر نشرهما في عامي 2021 و 2022. يناقش الكتاب الأول الآثار النظرية لاستخدام الذكاء الاصطناعي لإنتاج تصاميم معمارية. ويتطرق إلى جوانب مثل الوكالة والتأليف والتصميم في عالم ما بعد الإنسان / الآلي. من ناحية أخرى ، يحدد الكتاب الثاني الجوانب التقنية المرتبطة باستخدام الذكاء الاصطناعي في الهندسة المعمارية.

قال ديل كامبو: “بشكل عام، أنا وزملائي المؤلفين كرماء جدًا في مشاركة معرفتنا، وتوفير الوصول المجاني إلى الأساليب عبر قناتنا على YouTube”. “عيادتي (SPAN) تطبق الأساليب المطورة حديثًا في مهام التصميم. من المرجح أن تكون حديقة الروبوتات أول مشروع معماري مبني على أساس الشبكات العصبية. بالإضافة إلى هذه الهندسة المعمارية، قمنا بتصميم مسابقة دخول لمدرسة ثانوية كبيرة هذا الصيف استنادًا إلى AttnGAN. سيتم نشر ورقة توضح هذه العملية ونتائجنا قريبًا. “

يمكن قراءة المزيد من الابتكارات والاختراعات المختلفة من خلال الضغط هنا

للاطلاع على المزيد من المواضيع وأبرز المقالات عبر موقع سجلات الأردن اضغط هنا