کاربرد هوش مصنوعی در مهندسی عمران

امین اله سرحدی 1، احسان بیرونی خانه کوک 2کارشناس عمران، شهرداری منطقه 3 زاهدانکارشناس عمران، شهرداری منطقه 3 زاهدانچکیدهبا پیشرفت علم و تکنولوژی هوش مصنوعی، مهندسی عمران را نیز مانند دیگر رشته ها تحتتاثیر خود قرار داده است.هوش مصنوعی با محاسبات منطقی خود میتواند مدیریت پروژه را کنترل کند و برای دستیابی به تعادلی اقتصادی ،بین سه عامل هزینه، زمان و کیفیت، در حین اجرای پروژه به آن کمک نماید. هوش مصنوعی در تصمیم گیری هایبسیار مهم که بطور سنتی به مهندسان کارگاههای عمرانی واگذار میشود، کمک میکند. هوش مصنوعی در مهندسیعمران باعث سرعت بیشتر و کاهش هزینهها میشود. در این پژوهش به روش کتابخانه ای و مروری کاربرد هوشمصنوعی در مهندسی عمران مورد بررسی قرار میگیرد.کلمات کلیدي: هوش مصنوعی/ مهندسی عمران/هزینه/کیفیتمقدمهپیشرفت روزافزون علوم وتکنولوژی ، انسان را واداشته است که سیستمهایی را ابداع نماید که رفتار او را تقلید میکنند .امروزه تقریباً .)magiran, در نیل به این هدف، اولین گام کوشش به منظور ایجاد هوش مصنوعی بوده است) 1402هوش مصنوعی در همه بخشهای صنعت تأثیر گذار است. مهندسی عمران هم از این موضوع مستثنی نیست. امروزهمهندسین متبحر از فن آوری هوش مصنوعی برای حل مشکلات استفاده میکنند. پیشرفتها در شبکه عصبیمصنوعی، منطق فازی و الگوریتمهای ژنتیک به این معنی است که مهندسی عمران و صنعت ساخت و ساز از نظر بهینهسازی که مهمترین عامل، سرعت فرایندها و کاهش هزینه است، سود خواهند برد. وقتی کسی از هوش مصنوعی درمهندسی عمران یاد میکند، تصویری از رباتها که کامیون میرانند و آجر میگذارند ممکن است به ذهن شما خطورکند بر عکس این تکنیک ها کاربردهای پیچیده تری در مدیریت ساخت، بهینه سازی، طراحی، کنترل ریسک و کنترلکیفیت دارند)نصیری و همکار، 1401 و امیرپورطرقی، 1400 (. هوش مصنوعی در مهندسی عمران کاربرد اساسی دارد کهآن را کارآمد، قابل اعتماد، دقیق، مقرون به صرفه و پایدار میکند.مفهوم هوش مصنوعیهوش مصنوعی مکانیسمی است که هوش، ادراک و اندیشه ورزی انسان را شبیه سازی میکند. در تعریف دیگرهوش مصنوعی میتوان گفت، هوش مصنوعی قسمتی از دانش کامپیوتر است که به بررسی کنشهای هوشمند وساختن نرم افزارها و سخت افزارهایی با توانایی کار هوشمندانه میپردازد. ایجاد چنین مکانیسمی نخستین بار توسط متخصصان فیزیولوژی عصب پیشنهاد شد. مشاهده و بررسی سلولهای عصبی و شبکه های حاصله از آنها دانش پژوهان را به فکر ایجاد ماشینهای شبکه شکلی انداخت که میتوانستند مغز انسان را شبیه سازی کنند. هوش مصنوعی در واقع یکی از شاخههای علم سیبرنتیک میباشد که خود دارای تقسیماتی است. یکی از مهمترین شاخه های هوش مصنوعی، سیستمهای خبره میباشد که توانایی قدرت تفکر انسان متخصص را به یک کاربر غیر متخصص.)magiran, میدهند) 1402هوش مصنوعی و مهندسی عمران و ساخت و سازهادر صنعت ساخت و ساز هوش مصنوعی میتواند بسیاری از وظایف حرفه ای که معمولاً به مهندسان جوان واگذار می شود را انجام دهد. این امر به این دلیل است که کلان دادهها که مقادیر بزرگی از بانک اطلاعاتی هستند و از پروژههای مختلف جمع آوری شدهاند، توسط رایانهها قابل پردازش هستند تا از آنها به عنوان تجارب یادگیری استفاده کنند. این بدان معناست که هوش مصنوعی میتواند در تصمیم گیری های بسیار مهم که بطور سنتی به مهندسان کارگاههای عمرانی واگذار میشود، کمک کند. این امر منجر به پیشرفت چشمگیر در سرعت تحویل پروژه و کاهش در هزینه های کلی و حتی کاهش انتشار گازهای کربن خواهد شد. در حقیقت نقش مهندسان سازه )در پروژه های کوچک( در آینده کمرنگتر و متفاوت تر از گذشته خواهد شد که به دلیل پیشرفت در مدل سازی رایانه ای است که تولید ساختارهای بسیار پیچیده از طریق هوش مصنوعی را بدون کمک نیروی انسانی امکانپذیر میکند. رایانههای ابری میتواند دسترسی به قدرت محاسبه عظیم را امکان پذیر کند که باعث کاهش زمان و مهارت مورد نیاز در ساخت این طرح های پیچیده میشود. یادگیری ماشین شاخهای از هوش مصنوعی است که کاربردهای متعددی در مهندسی عمران دارد)نصیری و همکار، 1401 (. فناوری های یادگیری عمیق سالها است که به طور موثر در صنایع مختلف از جمله مهندسی عمران به کار گرفته می شوند. در واقع، با ظهور ساختوسازهای پیچیده مانند آسمانخراشها، تکنیکهای یادگیری ماشین مدتها پیش در مرکز این بخش قرار گرفتند. با وجود الگوریتم های هوشمند، کلان داده ها و ماشین های یادگیری عمیق که عملکرد بهره وری را تغییر می دهند، بیش از هر زمان دیگری شاهد کاربرد و رشد هوش مصنوعی در صنعت ساخت و ساز هستیم. هوش مصنوعی توسط مهندسان عمران، پیمانکاران و ارائه دهندگان خدمات برای حل طیف گسترده ای از چالش ها استفاده شده است. به عنوان مثال، هوش مصنوعی در مهندسی عمران تا حدی پیشرفت کرده است که کارایی آن مستقیماً روی فرآیندهای ساخت و ساز اثر می گذارد. همچنین از هوش مصنوعی در مراحل اولیه بسیاری از پروژه ها برای بهبود طراحی، مدیریت ریسک و بهره وری استفاده می شود. درک این نکته ضروری است که سازمان های ساختمانی که فرآیندهای هوش مصنوعی را به کار می برند، 50 درصد سوددهی بیشتری دارند. از همه مهمتر، هوش مصنوعی به طور کلی طیف گسترده ای از کاربردها را در مهندسی عمران ارائه می دهد. در عصری که روبات ها می توانند به جای اینکه صرفاً کاری انجام دهند، فکر کنند، مهندسان می توانند تصمیمات بهتری بگیرند و خدمات خود را به طور موثرتری ارائه دهند(راستین )1400کاربردهاي هوش مصنوعی در مهندسی عمران- طراحی بهتر ساختمان هابا وجود سازه های نمادین با هر شکل و اندازه در شهرهای بزرگ سراسر جهان، مرزها و استانداردهای طراحی ومهندسی از حد خود فراتر رفته اند. به لطف بررسی طراحی مبتنی بر هوش مصنوعی، اکنون مهندسان می توانندطراحی را با استفاده از داده های به دست آمده از شبیه سازیها، مدلها و پروژه های قبلی بهبود بخشند.- غلبه بر هزینه ها یا برنامه ریزي بیش از حدهزینه اکثر پروژه های عظیم ساخت و ساز بیش از بودجه اختصاص یافته بوده و چون اغلب در یک بازه زمانی کوتاه و با اطلاعات محدود در مورد محدوده کل پروژه اجرا می شوند مستعد اشتباه هستند. اگرچه افزایش هزینه ها اجتناب ناپذیر است، استفاده از هوش مصنوعی در ساخت و ساز به مهندس این امکان را می دهد که تصویر واضحی از برآورد هزینه ها و نتایج پروژه های گذشته داشته باشد و برنامه ریزی و بودجه بندی بهتر را امکان پذیر می سازد. مهندسان عمران با استفاده از الگوریتم های یادگیری که از ویژگیهای پروژههای تکمیلشده استفاده می کنند، می توانند هزینه های بیش از حد را پیشبینی کنند و جداول زمانی واقع بینانه ای را برای پروژههای موجود متصور شوند. علاوه بر این، هوش مصنوعی برای مهندسان امکان دسترسی به سایتها از راه دور را فراهم کرده و به آنها در پیادهسازی منابع آموزشی بلادرنگ به منظور افزایش تواناییها و رهبری تیم کمک میکند.- ساخت و ساز هوشمند در محل براي تسریع تکمیل پروژهبرخی از شرکتها ماشینآلات ساختمانی خود را برای انجام کارهای تکراری به شیوه ای کارآمدتر از انسانها ارائه میکنند؛ مانند: بتن ریزی، آجرکاری، جوشکاری و تخریب. کار حفاری و آماده سازی توسط بولدوزرهای اتوماتیک یا نیمهاتوماتیک انجام می شود که می توانند با کمک برنامه نویس محل را با دقت بالا آماده سازی کنند. با این کار نیرویانسانی تنها برای کار ساخت و ساز واقعی مورد نیاز بوده و زمان تکمیل کلی پروژه به نصف کاهش می یابد. مدیرانپروژه نیز می توانند سریعاً کار در محل را نظارت کنند. آنها با استفاده از تشخیص چهره، دوربین های محلی و سایرفناوری های مشابه، بهرهوری کارگران و مطلوبیت فرآیند را کنترل می کنند.- شناسایی و کاهش خطرفرآیند ساخت و ساز مستلزم تعدادی خطرات ایمنی بالقوه است که برخی از آنها می توانند منجر به حوادث واقعی شوند. هوش مصنوعی امکان جمع آوری دقیق تر داده ها از مدلهای واقعی را فراهم میکند که می تواند به مهندسان عمران در شناسایی خطرات احتمالی در طول فرآیند ساخت کمک کند. استفاده از فناوری مناسب در ساخت و ساز به مهندس در اجرای اقدامات کنترل ریسک کمک میکند. به علاوه، دوربین ها و شبکه های مجهز به هوش مصنوعی می توانند بهطور مستمر بر تمام بخشهای ساخت و ساز نظارت کرده و برای مهندسان امکان استفاده از تجهیزات ارزیابی، برآورد پیشرفت پروژه و تجزیه و تحلیل عملیات در زمان واقعی را فراهم کنند. تحقق این امر نقش بسزایی در شناسایی خطرات احتمالی و برنامه ریزی جهت مدیریت آن ها دارد.- مدیریت تسهیلات4بر اساس اطلاعات پیشین در مورد نقشه ها و طراحی پروژه های گذشته، سیستم های پایگاه داده مبتنی بر هوشمصنوعی می توانند مهندسان را در مورد تکنیک های بهینه ساخت و ساز در محل راهنمایی کنند. هوش مصنوعیهمچنین می تواند در نقشهای اداری مانند اجازه دادن به کارکنان برای رزرو تعطیلات و روزهای بیماری، ردیابیتحویل مصالح ساختمانی و هشدار دادن به کارگران در مورد تأخیر مورد استفاده قرار گیرد. به دلیل حجم انبوهدادههای جمعآوریشده، هوش مصنوعی میتواند برای تغییر پروژه ساخت و ساز مورد نظر و شناسایی خودکار مناطقساخت و ساز با تعداد پرسنل کم که ممکن است به پرسنل اضافی نیاز داشته باشد، مورد استفاده قرار گیرد.- اتخاذ هوش مصنوعی براي راه حل هاي ساخت و سازکاربردهای هوش مصنوعی در ساختمان ممکن است با گذشت زمان تقریباً بی پایان شوند. افزودن هوش مصنوعی بهحوزه مهندسی عمران به حل بسیاری از مشکلات در بهینهسازی طراحی، تخمین وشناسایی پارامترها، و تشخیصآسیب کمک میکند. استفاده مداوم از هوش مصنوعی در مهندسی عمران منجر به تحول قابل توجهی در صنعتساخت و ساز خواهد شد.- هوش مصنوعی به رفع مشکل کمبود نیروي کار کمک می کندشرکت های ساختمانی به دلیل محدودیت های نیروی کار و تلاش برای بهبود بهره وری پایین صنعت، در هوشمصنوعی و علم داده سرمایه گذاری میکنند. این شرکت شروع به استفاده از هوش مصنوعی و یادگیری ماشین برایترتیب دادن بهتر توزیع نیروی انسانی و تجهیزات در مشاغل کرده اند. به لطف روباتی که به طور مستمر در حال تجزیهو تحلیل پیشرفت شغلی و جانمایی کارگران و تجهیزات است، مدیران پروژه می توانند فوراً بفهمند که کدام سایت هایشغلی افراد و تجهیزات کافی برای تکمیل پروژه را در زمان مقرر دارند و کدام یک عقب مانده و ممکن است از پرسنلاضافی استفاده کنند.- هوش مصنوعی در ساخت و ساز خارج از سایتاستفاده از ربات های خودکار در کارگاه های خارج از محل برای سر هم کردن اجزای ساختمان رو به افزایش است؛ این اجزا متعاقباً توسط کارگران انسانی در محل به هم متصل می شوند. به عنوان مثال، ساخت دیوار بر روی یک خط مونتاژ توسط ماشین آلات خودکار، می تواند نسبت به ساخت آن توسط انسان موثرتر باشد، این به کارگران انسانی اجازه می دهد تا پس از چیدمان ساختمان به انجام کارهای خاصی مانند نصب لوله کشی، تهویه مطبوع و سیستم های الکتریکی بپردازند.- پس از ساختمدیران ساختمان حتی پس از اتمام پروژه میتوانند از هوش مصنوعی بهره ببرند. تجزیه و تحلیل پیشرفته و الگوریتم های مبتنی بر هوش مصنوعی با جمع آوری اطلاعات در مورد یک سازه با استفاده از حسگرها، پهپادها و سایر فناوری های بی سیم، بینش مفیدی را در مورد عملکرد ساختمان ها، پل ها، جاده ها و تقریباً هر چیزی که در محیط ساخته شده، ارائه می دهند. در نتیجه، هوش مصنوعی می تواند برای ردیابی مشکلات در حال توسعه، شناسایی زمانی که به تعمیر و نگهداری پیشگیرانه نیاز است و حتی هدایت رفتار انسان برای حداکثر امنیت و ایمنی استفاده شود.)راستین،.)civil 808, 1401 و 1402کاربرد هوش مصنوعیبحث و نتیجه گیريگسترش و توسعهی استفاده از هوش مصنوعی نه تنها شرایط محل زندگی را تغییر میدهد، بلکه سبک و نحوهی زندگی ما را نیز دگرگون میکند. تعداد تجهیزات هوشمند الکترونیک رو به افزایش است. این وسایل را از طریق یک اپلیکیشن در گوشی هوشمند، تبلت و کامپیوتر میتوان کنترل کرد. امروزه افزایش مداوم قیمت انرژی و نیاز به دستیابی اطلاعاتصحیح و متمرکز، کنترل و یکپارچه سازی سیستمهای تأسیساتی ساختمان را توسط مدیریت سرمایه گذار و بهره بردارساختمان کاملاً توجیه مینماید. مزیت این سیستم نسبت به سیستمهای سنتی استاندارد، عمدتاً امکان کنترل بهینهمدیریتی و فنی متمرکز میباشد)نصیری و همکار، 1401 (. هوش مصنوعی در مهندسی عمران کاربردهای متعددی دارداز جمله: طراحی بهتر ساختمان ها مدیریت هزینه ها، سرعت بالا، رفع مشکل کمبود نیروی کار و ... ضمناً سازمان هایساختمانی که فرآیندهای هوش مصنوعی را به کار می برند، 50 درصد سوددهی بیشتری دارند.منابع- امیر پورطرقی، ف. 1400 . کاربرد هوش مصنوعی و رباتیک در صنعت ساخت و ساز، هفتمین کنفرانس بین المللی پژوهش هاینوین در عمران معماری مدیریت شهری و محیط زیست.https://www.farbuild.ir/Fullnews/AI-In- -راستین،ز. 1400 . کاربرد هوش مصنوعی در مهندسی عمران دسترسی از طریق.1402/03/ تاریخ دسترسی 02 Civil-Engineeringتاریخ https://civilica.com/ - نصیری،م. و نصیری،م. 1401 ، رایانه و هوش مصنوعی در مهندسی عمران، دسترسی از طریق.1402/3/ دسترسی 2https://civil 808.com/1402/03/ تاریخ دسترسی 02https://magirans.com/1402/03/ تاریخ دسترسی 02__