人工智能在建筑结构中的应用研究
江逸锋
摘要：随着科学技术的发展，人工智能一词逐渐出现在人们的视野中，它开始广泛应用于诸多行业，在建筑结构的设计中，人工智能技术的应用也逐渐变为现实。在人们的生活中，建筑结构的性能品质是否优良是十分重要的，这对于社会和谐以及经济发展都会产生一定影响。在建筑事业逐步发展的今天，建筑结构的设计也不再拘泥于传统的设计，而开始适应于科学技术的发展，运用当代的科学技术与传统设计相结合，为人类生活创造更好的便捷性与舒适性。本文主要说明现如今人工智能对传统建筑结构设计的影响以及在建筑结构领域中的应用，在此基础上对未来的发展进行探讨与展望。
关键词：传统设计 人工智能 建筑结构 应用
中图分类号：TU3 文献标识码：A
人工智能技术是一项新兴技术，它适应于当今社会的发展与需求，适用于诸多领域。而对于人工智能技术的应用，不同的人抱有不同的看法，很多人对人工智能技术给予积极的态度，认为它会使得人类的生产生活更为便利，同时也有很多人认为人工智能的广泛使用也许会带来一些现实问题。总体来说，人工智能技术的使用还是利大于弊的，就目前来说，人工智能在一些领域能够极大地提升它们的运转效率。近些年来，建筑领域行业的发展速度非常快，而随着人工智能技术的不断提升，建筑领域也不断向着智能化发展。
1 人工智能应用于建筑结构设计的介绍
1.1人工智能的概念
人工智能，英文缩写为AI，也称它为机器智能。它是人工与智能相结合的一门新兴技术，它是运用计算机科学、信息论、控制论、心理学、语言学、神经心理学等多门学科而发展的一门综合性的学科。人工智能研究人类智能的行为规律，如学习、计算、思考、推理、规划等，并构造具有一定智慧能力的人工系统，来完成平常需要人的智慧才能胜任的工作。人工智能也是计算机科学的一个分支，它企图了解人类智慧的实质，并生产出一种能做出与人类智能行为相似的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。人工智能技术自诞生以来，理论是技术日趋成熟，也逐渐被用于诸多领域，未来人们运用人工智能生产出来的产品，将会是人类智慧的容器。
1.2人工智能对建筑结构设计产生的影响
由于我国经济的快速发展，建筑行业作为人类社会的基础也获得了快速发展。建筑的建造，首先是进行建筑外观设计，接着进行建筑的结构设计。建筑结构设计主要分为三个阶段：结构方案阶段、结构设计阶段与施工图设计阶段。传统的建筑结构设计是依托于结构工程师进行建筑结构的合理性、舒适性、安全性计算，并用合适的材料建造舒适、美观、经济的建筑。建筑结构设计是偏向于技术性的设计，更偏向于具体化，不像建筑外观设计更偏向于抽象化。传统的设计是依靠人的逻辑运算能力，很显然，计算机在运算方面能力更高。而当人工智能与建筑结构相结合，根据人的思维，再根据计算机强大的计算能力便可以更轻松地得到合理的设计结果，极大地方便了人类生活。随着未来科技的进一步发展，人工智能的技术会越来越成熟，对建筑结构设计行业的影响也将越来越大，同时，不可避免地也将带来一些社会问题。
1.3人工智能在建筑结构设计中的应用
随着人工智能技术的不断发展与成熟，人工智能技术在建筑结构领域中的应用前景得到广泛认可，很多人因为人工智能所带来的便利性而改变了态度，从最初的质疑到现在的依赖。在建筑结构设计中应用人工智能技术也成为智能建筑结构发展的主要趋势，越来越多的人看好人工智能技术与生活领域相结合。现如今，人工智能技术在建筑结构中也展开了一些应用。在建筑结构设计中，材料的选择至关重要，随着科学技术的进步，越来越多的经济而又有效的新型材料逐渐应用于生活，如智能建筑材料，智能建筑材料在土木工程領域有非常大的运用潜力，就土木工程而言，智能材料的兴起发展不仅意味结构功能的增加，结构设计形式的优化，更重要的是更新传统的设计观念。在运用中，智能材料可以对建筑结构的状态进行实时监测，确保设施的安全可靠，降低其维修费用。再比如专家系统（ExpertSystem）在结构设计中的应用，专家系统是一种人工智能计算程序，它能在某些特定的领域内，运用大量的专家知识和他们推理的方法来解决问题。专家系统是模拟人类专家的推理思维过程，将专家在某一领域的经验和知识用一种特殊的表达模式存入计算机，计算机对输入的事实进行判断和决策。在结构设计中，将建筑结构的一系列参数，如环境、面积、材料、建筑样式等事实输入计算机，计算机进行符合计算，输出最终结果。除了专家系统，人工智能的研究领域也还有很多，包含问题求解、自然语言理解、智能机器人、机器学习、自动定理证明、模式识别、智能决策系统及自动程序设计等方面，都逐步运用于生活中的一些领域。尽管智能建筑结构的发展速度较快， 但是对于当前智能建筑的发展而言，还存在一些问题，对智能建筑的发展产生阻碍作用。
2 智能建筑结构发展中存在的问题
2.1技术问题
科学技术的进步和发展，促进了人工智能技术的产生，但是同时人工智能技术是一门新兴的技术，它也依靠于科学技术的发展。目前我国的人工智能技术发展时间较短，很多智能化系统并未完善，技术相对薄弱，人工智能的整体能力和水平远未达到通用智能化程度。人工智能基础研究的总体水平与国际先进水平仍存在差距，要在整体上赶上国际先进水平需要时日。例如在建筑结构的设计中，设计参数复杂且多样化，其自动化系统只具备顺序逻辑判断的能力，并不具备自主思考的能力，不能进行思维逻辑的判断。当内部参数出现变动或错误，就要人为进行修改或调整，但由于智能化系统结构复杂，维护难度大，一旦出现问题，就可能会导致整个系统崩溃。
2.2社会问题
除了由于发展力水平导致的技术问题，协调好人类社会与人工智能技术的社会关系问题也是至关重要的。随着人工智能技术水平的提高，人工智能技术代替一些社会领域内的工作成为可能，除去一些需要一定人的主观思考的行为活动，许多只需具体操作的纯技术类工作完全可由人工智能来代替。大胆推测，几年后的设计行业运作模式是，甲方找到建筑师，建筑师配合甲方做出方案，策划出关键的指控目标，做到扩初阶段，之后一系列结构设计等工作全部交由人工智能完成，显然，人工智能可以凭借其超常的计算能力完全可以在短时间得到想要的结果。那么在其优势之下，许多岗位的技术人员或将会面临下岗的危险。 这时候若不能协调好人工智能与人类社会的关系，以及良好的社会保障，可能会带来严重的社会问题。
2.3政策及法律问题
一方面，中国在许多科技发展和科学研究项目中，对人工智能及其相关科目研究的支持在不断加大。但是与欧美一些发达国家在相关项目的投入相比，国内对人工智能产业发展的扶持力度还远远不够。相对于其他项目来说，人工智能更为复杂，需要研究的问题更多，涉及的方面更广，更需要国家政策支持。
另一方面，从隐私的安全角度出发，人工智能技术的发展依托大数据的发展以及云计算，它的主要动力来源是数据的挖掘和收集，这在一定程度上会导致隐私的泄露，数据挖掘和收集的过程中可能会出现未经允许的数据获取行为，除此之外，数据的进一步应用过程中，由于其自身的不完善，也可能导致数据泄露，也在一定程度上导致人工智能技术的隐私环境安全被破坏，从法律保障的角度出发，这或许会限制人工智能技术的发展，需要进行法律制度的规范。
3 展望人工智能在建筑的运用及发展
3.1人工神经网络在结构设计中的运用
人工神经网络是一种运用类似于大脑神经突触联接的结构并进行信息处理的数学模型，在工程界通常也被简称为神经网络。神经网络是一种由大量的节点相互连接构成的一种运算模型，每个节点间的连接都代表一个对于通过该连接信号的加权值，称之为权重，类似于人工神经网络的记忆。网络的输出依靠网络连接方式、激励函数以及权重值的改变而改变，网络自身常常是对自然界一种算法的模拟，这在建筑系统建模、优化计算等方面效果非常明显。再看專家系统在设计中运用，专家系统是模拟结构设计领域专家的思维过程，并将其在这一领域的知识和经验用一种特殊的模式存入系统，进行规则下的计算处理。很明显，专家系统有一个很大的缺陷，专家系统只能模仿专家在规则下解决问题，但是并不能真正地自己进行推理。随着技术发展，神经网络技术水平的提高也指日可待，它相较于专家系统更加智能化，更能接近于人的思维方式。结构设计智能化在快速计算下还有一个前提，是要保证设计结果的准确性，人工神经网络更能提高这种准确性。所以对于那些复杂或没有人类专家规定的问题，显然人工神经网络更能解决问题
3.2 保护人工智能知识产权
科学技术水平在逐渐提高，但同时，保护人工智能产生的作品的知识产权问题也变得尤为重要，人工智能时代是一个数据共享的大时代，它主要的动力来源是数据的挖掘和收集，而在此过程中，可能会出现未经允许的获取数据行为，侵犯了别人的隐私及知识产权，这时要明确法律对人工智能知识产权的保护，以便在保护创新的同时，促进创新。同时，对于计算机或者机器人创作的版权作品，需要提出界内人工智能的“独立智力创造”的标准，明确版权归属。
人工智能技术不仅对建筑结构领域有巨大的影响，同时，它也在逐渐影响生活中的方方面面，人工智能技术的应用是符合当今社会时代潮流的一种趋势，尽管当前人工智能在建筑领域的应用还存在着许多不同的声音，然而在当前建筑水平要求不断提升之下，依托于人工智能进行更加高效准确的设计是符合时代的一种选择。人工智能有利有弊，这项技术本身也在不断发展和完善，只要我们使用得当，稳妥发展，人工智能必将给我们的生活带来许多便利。
参考文献：
[1] 党家玉.人工智能的伦理与法律风险问题研究[J].信息安全研究，2017（12）：1080- 1090.
[2] 何玉岩.人工智能技术在智能建筑中的应用[J].通讯世界，2017（6）：256- 257.
[3] 吴金志.人工神经网络在建筑结构中的应用研究[J].工程建设与设计，2005（5）：16- 19.
摘要：随着科学技术的发展，人工智能一词逐渐出现在人们的视野中，它开始广泛应用于诸多行业，在建筑结构的设计中，人工智能技术的应用也逐渐变为现实。在人们的生活中，建筑结构的性能品质是否优良是十分重要的，这对于社会和谐以及经济发展都会产生一定影响。在建筑事业逐步发展的今天，建筑结构的设计也不再拘泥于传统的设计，而开始适应于科学技术的发展，运用当代的科学技术与传统设计相结合，为人类生活创造更好的便捷性与舒适性。本文主要说明现如今人工智能对传统建筑结构设计的影响以及在建筑结构领域中的应用，在此基础上对未来的发展进行探讨与展望。
关键词：传统设计 人工智能 建筑结构 应用
中图分类号：TU3 文献标识码：A
人工智能技术是一项新兴技术，它适应于当今社会的发展与需求，适用于诸多领域。而对于人工智能技术的应用，不同的人抱有不同的看法，很多人对人工智能技术给予积极的态度，认为它会使得人类的生产生活更为便利，同时也有很多人认为人工智能的广泛使用也许会带来一些现实问题。总体来说，人工智能技术的使用还是利大于弊的，就目前来说，人工智能在一些领域能够极大地提升它们的运转效率。近些年来，建筑领域行业的发展速度非常快，而随着人工智能技术的不断提升，建筑领域也不断向着智能化发展。
1 人工智能应用于建筑结构设计的介绍
1.1人工智能的概念
人工智能，英文缩写为AI，也称它为机器智能。它是人工与智能相结合的一门新兴技术，它是运用计算机科学、信息论、控制论、心理学、语言学、神经心理学等多门学科而发展的一门综合性的学科。人工智能研究人类智能的行为规律，如学习、计算、思考、推理、规划等，并构造具有一定智慧能力的人工系统，来完成平常需要人的智慧才能胜任的工作。人工智能也是计算机科学的一个分支，它企图了解人类智慧的实质，并生产出一种能做出与人类智能行为相似的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。人工智能技术自诞生以来，理论是技术日趋成熟，也逐渐被用于诸多领域，未来人们运用人工智能生产出来的产品，将会是人类智慧的容器。
1.2人工智能对建筑结构设计产生的影响
由于我国经济的快速发展，建筑行业作为人类社会的基础也获得了快速发展。建筑的建造，首先是进行建筑外观设计，接着进行建筑的结构设计。建筑结构设计主要分为三个阶段：结构方案阶段、结构设计阶段与施工图设计阶段。传统的建筑结构设计是依托于结构工程师进行建筑结构的合理性、舒适性、安全性计算，并用合适的材料建造舒适、美观、经济的建筑。建筑结构设计是偏向于技术性的设计，更偏向于具体化，不像建筑外观设计更偏向于抽象化。传统的设计是依靠人的逻辑运算能力，很显然，计算机在运算方面能力更高。而当人工智能与建筑结构相结合，根据人的思维，再根据计算机强大的计算能力便可以更轻松地得到合理的设计结果，极大地方便了人类生活。随着未来科技的进一步发展，人工智能的技术会越来越成熟，对建筑结构设计行业的影响也将越来越大，同时，不可避免地也将带来一些社会问题。
1.3人工智能在建筑结构设计中的应用
随着人工智能技术的不断发展与成熟，人工智能技术在建筑结构领域中的应用前景得到广泛认可，很多人因为人工智能所带来的便利性而改变了态度，从最初的质疑到现在的依赖。在建筑结构设计中应用人工智能技术也成为智能建筑结构发展的主要趋势，越来越多的人看好人工智能技术与生活领域相结合。现如今，人工智能技术在建筑结构中也展开了一些应用。在建筑结构设计中，材料的选择至关重要，随着科学技术的进步，越来越多的经济而又有效的新型材料逐渐应用于生活，如智能建筑材料，智能建筑材料在土木工程領域有非常大的运用潜力，就土木工程而言，智能材料的兴起发展不仅意味结构功能的增加，结构设计形式的优化，更重要的是更新传统的设计观念。在运用中，智能材料可以对建筑结构的状态进行实时监测，确保设施的安全可靠，降低其维修费用。再比如专家系统（ExpertSystem）在结构设计中的应用，专家系统是一种人工智能计算程序，它能在某些特定的领域内，运用大量的专家知识和他们推理的方法来解决问题。专家系统是模拟人类专家的推理思维过程，将专家在某一领域的经验和知识用一种特殊的表达模式存入计算机，计算机对输入的事实进行判断和决策。在结构设计中，将建筑结构的一系列参数，如环境、面积、材料、建筑样式等事实输入计算机，计算机进行符合计算，输出最终结果。除了专家系统，人工智能的研究领域也还有很多，包含问题求解、自然语言理解、智能机器人、机器学习、自动定理证明、模式识别、智能决策系统及自动程序设计等方面，都逐步运用于生活中的一些领域。尽管智能建筑结构的发展速度较快， 但是对于当前智能建筑的发展而言，还存在一些问题，对智能建筑的发展产生阻碍作用。
2 智能建筑结构发展中存在的问题
2.1技术问题
科学技术的进步和发展，促进了人工智能技术的产生，但是同时人工智能技术是一门新兴的技术，它也依靠于科学技术的发展。目前我国的人工智能技术发展时间较短，很多智能化系统并未完善，技术相对薄弱，人工智能的整体能力和水平远未达到通用智能化程度。人工智能基础研究的总体水平与国际先进水平仍存在差距，要在整体上赶上国际先进水平需要时日。例如在建筑结构的设计中，设计参数复杂且多样化，其自动化系统只具备顺序逻辑判断的能力，并不具备自主思考的能力，不能进行思维逻辑的判断。当内部参数出现变动或错误，就要人为进行修改或调整，但由于智能化系统结构复杂，维护难度大，一旦出现问题，就可能会导致整个系统崩溃。
2.2社会问题
除了由于发展力水平导致的技术问题，协调好人类社会与人工智能技术的社会关系问题也是至关重要的。随着人工智能技术水平的提高，人工智能技术代替一些社会领域内的工作成为可能，除去一些需要一定人的主观思考的行为活动，许多只需具体操作的纯技术类工作完全可由人工智能来代替。大胆推测，几年后的设计行业运作模式是，甲方找到建筑师，建筑师配合甲方做出方案，策划出关键的指控目标，做到扩初阶段，之后一系列结构设计等工作全部交由人工智能完成，显然，人工智能可以凭借其超常的计算能力完全可以在短时间得到想要的结果。那么在其优势之下，许多岗位的技术人员或将会面临下岗的危险。 这时候若不能协调好人工智能与人类社会的关系，以及良好的社会保障，可能会带来严重的社会问题。
2.3政策及法律问题
一方面，中国在许多科技发展和科学研究项目中，对人工智能及其相关科目研究的支持在不断加大。但是与欧美一些发达国家在相关项目的投入相比，国内对人工智能产业发展的扶持力度还远远不够。相对于其他项目来说，人工智能更为复杂，需要研究的问题更多，涉及的方面更广，更需要国家政策支持。
另一方面，从隐私的安全角度出发，人工智能技术的发展依托大数据的发展以及云计算，它的主要动力来源是数据的挖掘和收集，这在一定程度上会导致隐私的泄露，数据挖掘和收集的过程中可能会出现未经允许的数据获取行为，除此之外，数据的进一步应用过程中，由于其自身的不完善，也可能导致数据泄露，也在一定程度上导致人工智能技术的隐私环境安全被破坏，从法律保障的角度出发，这或许会限制人工智能技术的发展，需要进行法律制度的规范。
3 展望人工智能在建筑的运用及发展
3.1人工神经网络在结构设计中的运用
人工神经网络是一种运用类似于大脑神经突触联接的结构并进行信息处理的数学模型，在工程界通常也被简称为神经网络。神经网络是一种由大量的节点相互连接构成的一种运算模型，每个节点间的连接都代表一个对于通过该连接信号的加权值，称之为权重，类似于人工神经网络的记忆。网络的输出依靠网络连接方式、激励函数以及权重值的改变而改变，网络自身常常是对自然界一种算法的模拟，这在建筑系统建模、优化计算等方面效果非常明显。再看專家系统在设计中运用，专家系统是模拟结构设计领域专家的思维过程，并将其在这一领域的知识和经验用一种特殊的模式存入系统，进行规则下的计算处理。很明显，专家系统有一个很大的缺陷，专家系统只能模仿专家在规则下解决问题，但是并不能真正地自己进行推理。随着技术发展，神经网络技术水平的提高也指日可待，它相较于专家系统更加智能化，更能接近于人的思维方式。结构设计智能化在快速计算下还有一个前提，是要保证设计结果的准确性，人工神经网络更能提高这种准确性。所以对于那些复杂或没有人类专家规定的问题，显然人工神经网络更能解决问题
3.2 保护人工智能知识产权
科学技术水平在逐渐提高，但同时，保护人工智能产生的作品的知识产权问题也变得尤为重要，人工智能时代是一个数据共享的大时代，它主要的动力来源是数据的挖掘和收集，而在此过程中，可能会出现未经允许的获取数据行为，侵犯了别人的隐私及知识产权，这时要明确法律对人工智能知识产权的保护，以便在保护创新的同时，促进创新。同时，对于计算机或者机器人创作的版权作品，需要提出界内人工智能的“独立智力创造”的标准，明确版权归属。
人工智能技术不仅对建筑结构领域有巨大的影响，同时，它也在逐渐影响生活中的方方面面，人工智能技术的应用是符合当今社会时代潮流的一种趋势，尽管当前人工智能在建筑领域的应用还存在着许多不同的声音，然而在当前建筑水平要求不断提升之下，依托于人工智能进行更加高效准确的设计是符合时代的一种选择。人工智能有利有弊，这项技术本身也在不断发展和完善，只要我们使用得当，稳妥发展，人工智能必将给我们的生活带来许多便利。
参考文献：
[1] 党家玉.人工智能的伦理与法律风险问题研究[J].信息安全研究，2017（12）：1080- 1090.
[2] 何玉岩.人工智能技术在智能建筑中的应用[J].通讯世界，2017（6）：256- 257.
[3] 吴金志.人工神经网络在建筑结构中的应用研究[J].工程建设与设计，2005（5）：16- 19.
