báo cáo nhập môn ngành xây dựng chủ đề trí tuệ nhân tạo và học máy trong lĩnh vực xây dựng

Các thuộc tính đặc biệt của AI có thể được sử dụng để làm cho các công trường xây dựng an toàn hơn, tăng hiệu quả và giảm lãng phí.. Hơn nữa, AI đang được sử dụng trong các hệ thống nhận

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

THÀNH PH H CHÍ MINH Ố Ồ

BÁO CÁO NHẬP MÔN NGÀNH XÂY DỰNG

Chủ đề:

Trí tu nhân t o và hệạọc máy trong lĩnh vực xây dựng

H và tên:ọNhữ Ngọc Xuân Giang MSSV: 080305000637

Lớp: LG2301CLCA

Thành ph H Chí Mố ồinh 2023-

2

MỤC LỤC:

L i m ờở đầu:……… ………3

Phần 1: Trí tu nhân t o và h c máy trong xây dệạọựng……… ………3

Phần 2: Tính năng, ưu điểm của AI và ML ……….…… 6

L I MỜỞ ĐẦU V i s bùng n c a công ngh 4.0, trí tu nhân t o sớ ự ổ ủ ệ ệ ạ ẽ ảnh hưởng đến m i m t ọ ặ đời sống xã hội trong tương lai Lĩnh vực xây dựng cũng không nằm ngoài vòng xoáy này Trí tu nhân t o (AI) và hệ ạ ọc máy (ML) đang mang lại lợi ích to l n t khâu lên ớ ừý tưởng, thi t k , thi công, chuyế ế ển đổi mô hình kinh doanh, Nh s phát tri n ngày ờ ự ểcàng m nh m , AI và ML trong xây dạ ẽ ựng đã giúp toàn ngành vượt qua một số thách thức khó khăn nhất định, bao gồm vấn đề an toàn lao động và tình trạng thiếu hụt lao động chất lượng cao

Khi rào c n gia nh p thả ậ ị trường gi m d n và ti n bả ầ ế ộ trong AI, ML ngày càng tăng, chúng ta có th ể mong đợi chúng đóng vai trò quan trọng và t o ra tác ạ động trong xây dựng trong những năm tới

PHẦN 1: TRÍ TU NHÂN T O VÀ HỌC MÁY TRONG ỆẠ

XÂY DỰNG

1.1: Trí Tuệ Nhân T o (ạ AI) là lĩnh vực khoa học máy tính chuyên giải quyết các vấn đề nhận thức liên quan đến trí tu ệ con người Thông thường, thu t ng ậ ữ này được dùng để mô t các máy móc (ho c máy tính) có kh ả ặ ả năng “nhận thức” mà con người thường ph i liên kả ết tâm trí, như “họ ập” và “giảc t i quyết vấn đề”

4 Trí thông minh nhân t o x ạ ử lý được lượng l n d ớ ữ liệu một cách nhanh hơn và nhiều hơn, đưa ra các dự đoán chính xác hơn của con người Bên cạnh đó, khối lượng dữ liệu khổng l ồ được t o ra hàng ngày s ạ ẽ gây khó khăn cho các nhà nghiên cứu AI s ửdụng Machine Learning để có thể lấy những dữ liệu đó và nhanh chóng biến nó

1.2: Machine Learning là m t nhánh c a trí tu nhân t o (AI) và khoa h c máy ộ ủ ệ ạ ọtính, t p trung vào vi c s d ng dậ ệ ử ụ ữ liệu và thuật toán để ắt chước hành độ b ng của con người, dần dần c i thiả ện độ chính xác c a nó.ủ

Các thuật toán ML được sử dụng để phân tích d ữ liệu l n (big data) giúp d ớ ự đoán xu hướng ho c s ặ ự kiện th ịtrường, ví d ụ như dự đoán kết qu ả cuộc bầu c chính tr Các ử ịthu t toán nh n d ng hình ậ ậ ạ ảnh hi n có th phân tích d u t các h ệ ể ữ liệ ừ ệ thống chụp ảnh vệ tinh để cung c p thông tin v s ấ ề ố lượng khách hàng tại các bãi đậu xe c a c a hàng ủ ửbán l , hoẻ ạt động v n chuy n, và sậ ể ản lượng nông nghiệp…

1.3: Trí Tu Nhân T o & Machine Learning Trong Xây Dệạựng

Trí tu nhân tệ ạo có đủ tiềm năng để chuyển đổi vòng đờ ủi c a dự án, quy trình đấu thầu, giai đoạn thiết kế, xử lý dữ ệu và qu n lý tài chính Ngoài ra, AI trong xây li ảdựng đang hỗ trợ các doanh nghi p ệ vượt qua những khó khăn và thách thức như lo ngại v ề an toàn công trường, tình trạng thiếu lao động và quản lý chi phí

Các thuộc tính đặc biệt của AI có thể được sử dụng để làm cho các công trường xây dựng an toàn hơn, tăng hiệu quả và giảm lãng phí AI có thể mang lại những lợi ích to lớn cho ngành xây dựng, điều này khiến nó trở thành một lĩnh vực đáng để khám phá

Kể từ thế kỷ trước, các nhà nghiên cứu đã làm việc ngày đêm để tăng cường các biện pháp an toàn Tuy nhiên, nghề xây dựng là một trong những nghề nguy hiểm nhất trên toàn cầu Người lao động có xu hướng gặp các chấn thương về thể chất như bị va đập bởi máy móc nặng, kiệt sức vì nhiệt, … Do đó, AI hứa hẹn sự an toàn cho người lao động thông qua các buổi đào tạo và công việc liên quan đến lĩnh vực này Các thiết bị đeo thông minh có khả năng theo dõi các chỉ số sức khỏe của người lao động như huyết áp và nhịp tim Hơn nữa, AI đang được sử dụng trong các hệ thống nhận dạng hình ảnh để phát hiện các nguy cơ tiềm ẩn trên các công trường hoặc người lao động vi phạm các biện pháp an toàn Trí tuệ nhân tạo được tích hợp trong các chương trình đào tạo, nơi các ứng viên được cung cấp mô phỏng tăng cường về các tình huống an toàn trong xây dựng thực tế và hướng dẫn về các biện pháp an toàn

6 Các dự án xây dựng thường xuyên phải vật lộn với các vấn đề như yêu cầu cung cấp thông tin, thay đổi đơn đặt hàng , ọc máy có thể hoạt động như một trợ lý thông Hminh để xem xét kỹ lưỡng lượng dữ liệu khổng lồ Nó có thể cảnh báo các nhà quản lý dự án về các vấn đề quan trọng cần được quan tâm ngay lập tức

Nhiều ứng dụng đã và đang sử dụng AI cho các tác vụ thông thường như lọc email rác cho đến các giải pháp giám sát an toàn tiên tiến Các dịch vụ bao gồm từ việc tối ưu hóa lịch trình làm việc để tăng cường an toàn tại nơi làm việc đến giám sát các cơ sở xây dựng AI và ML đang chứng minh giá trị của nó và còn nhiều điều cần bàn cãi

PHẦN 2: CÁC TÍNH NĂNG, ƯU ĐI M CỦA AI VÀ ML Ể

2.1: Thiết Kế Tạo

Thiết kế tạo ra có thể được coi là khả năng của AI trong việc khám phá một số biến thể khác nhau của một mô hình để tìm ra phương án phù hợp nhất Để phát triển thiết kế của một tòa nhà, các mô hình 3D của tòa nhà phải bao gồm các kế hoạch kiến trúc, kỹ thuật, cơ khí, điện và hệ thống ống nước (MEP) theo đúng thứ tự, giúp các nhóm xây dựng khác nhau làm việc dễ dàng hơn Tuy nhiên, thách thức nằm ở việc đảm bảo rằng các mô hình khác nhau từ các đội phụ không đụng độ với nhau Thiết kế tạo ra có thể được sử dụng trong trường hợp này khi AI sẽ lấy mô hình thông tin xây dựng (BIM) và phân tích nhiều thay đổi thiết kế nhỏ và quan trọng để làm cho hệ thống an toàn hơn, ổn định hơn hoặc đơn giản là rẻ hơn và xây dựng nhanh hơn Con người sẽ cần nhiều tháng để khám phá nhiều khả năng này, trong khi một chương trình kỹ thuật AI có thể đạt được điều đó trong vòng vài giờ

2.2: Quản Lý Dự Án

Các dự án xây dựng thường dễ bị chậm trễ và vượt quá chi phí Nhưng AI có thể phân tích dữ liệu lịch sử như ngày bắt đầu và ngày kết thúc theo kế hoạch để dự đoán các mốc thời gian thực tế và tạo dự báo về các sự kiện trong tương lai

Phần mềm lập kế hoạch và quản lý dự án (PPM) được nâng cao bởi AI có thể được sử dụng để xác định khả năng xảy ra bất kỳ sự chậm trễ nào trong các dự án, điều này có thể giúp sửa đổi dự án và tìm cách quản lý thời gian và nguồn lực tốt hơn AI cũng đang được kết hợp với công nghệ máy bay không người lái để cung cấp quan điểm mới về các dự án và tiến độ của chúng Máy bay không người lái được hỗ trợ bởi AI có thể nhận ra hoạt động nguy hiểm và giám sát tất cả các mức năng

suất trong khi làm cho các trang web an toàn hơn, hiệu quả hơn và năng suất cao hơn

2.3: Tăng Năng Suất

Các công trường đang bắt đầu sử dụng các phương tiện tự vận hành để thực hiện các công việc khác nhau trong suốt vòng đời xây dựng Một số công ty đã phát triển máy ủi và máy xúc tự động, có thể được giao nhiệm vụ và có thể hoạt động độc lập Máy xây dựng tự lái đang được sử dụng cho các công việc lặp đi lặp lại như đổ bê tông, lát gạch, hàn và phá dỡ Những chiếc máy này có thể hoạt động hiệu quả hơn so với những chiếc máy tương tự của chúng, do đó giúp nhân viên sẵn sàng cho những công việc quan trọng hơn đồng thời giảm thời gian xây dựng tổng thể

2.4: Cải Thiện Các Biện Pháp Bảo Vệ

Sử dụng công nghệ trí tuệ nhân tạo, các công ty công nghệ đã phát triển một loạt các cảm biến được triển khai trên các địa điểm làm việc Các cảm biến này có nhiệm vụ thu thập thông tin, chẳng hạn như sức khỏe của người lao động, điều kiện thời tiết, ảnh hưởng của vị trí, GPS và IP của camera CCTV

Thông qua AI, các công cụ công nghệ cao cấp như vậy hiện có khả năng đánh giá thông tin trong thời gian thực và có thể dự đoán các kết quả, thách thức, sự chậm trễ trong công việc và trục trặc trong máy móc có thể xảy ra trong tương lai

8 Nghề xây dựng đầy bất trắc và hiểm nguy Hầu hết các trường hợp đáng sợ xảy ra bao gồm ngã vật, tai nạn điện và tiếp xúc với vật liệu nguy hiểm Do đó, AI hỗ trợ một cách thông minh trong việc cải thiện các biện pháp an toàn trên các công trường xây dựng Hơn nữa, các hệ thống giám sát được hỗ trợ bởi AI có thể giám sát các hoạt động 24/7 một cách hoàn hảo

2.5: Dự Đoán Bảo Trì Cấu Trúc

Trí tuệ nhân tạo có tính năng phân tích dữ liệu trước đó để đưa ra dự đoán chính xác và đưa ra dự báo về các sự kiện trong tương lai Ngoài AI, không có công nghệ hiện tại nào khác có khả năng làm được điều này

Có một số hệ thống giám sát dựa trên AI được đào tạo để phát hiện hàng nghìn vấn đề và hư hỏng trong cấu trúc tòa nhà yêu cầu bảo trì ngay lập tức theo thời gian Cuối cùng, nó dự báo chính xác thời điểm các bề mặt, sàn, phụ kiện nhất định sẽ có nhiều khả năng bị hư hỏng và tạo ra các cảnh báo đề phòng cho các nhóm chịu trách nhiệm bảo trì các địa điểm xây dựng cụ thể

PHẦN 3: CÁC NG D NG NỔI B T ỨỤẬ

3.1: Trong Phát Triển Đô Thị

Các công cụ AI mới có thể áp dụng sức mạnh lặp đi lặp lại cho các địa điểm quy mô

đầu của quá trình phát triển bất động sản, ví dụ AI có thể phân tích tới 100 tiêu chí trên khắp các khối thành phố: phân vùng, tầm nhìn, ánh sáng ban ngày, tiếng ồn, gió,

nó phân tích cách các tòa nhà phân luồng gió, sử dụng động lực học chất lỏng tính toán để tinh chỉnh thiết kế nhằm tạo sự thoải mái cho con người Tính năng tiếng ồn của nó có thể dự đoán mức độ âm thanh từ giao thông hoặc các nguồn khác, sau đó so sánh dữ liệu đó với các quy định của địa phương Nền tảng này có thể đề xuất các phương án thay thế để giảm thiểu ô nhiễm tiếng ồn, một thành phần thường bị bỏ qua của sức khỏe môi trường

3.2: AI Cho Thi t K Và L p Kếếậế Hoạch

Công cụ AI hiểu các mối quan hệ trừu tượng giữa các chương trình và khả năng kết nối, kích thước và tỷ lệ mong muốn được thể hiện trong khối lượng của một tòa nhà Để tạo bố cục lập trình nội thất, nhà thiết kế và khách hàng làm việc thông qua một loạt các tham số từ vựng: các câu đơn giản chỉ định các yếu tố của tòa nhà và vị trí của chúng và cho biết chúng liên quan với nhau như thế nào Điều này có thể là, "phòng họp nên được đặt gần cửa sổ" hoặc, "phòng ăn trưa nên được đặt cách xa phòng thí nghiệm để đảm bảo an ninh."

Các kiến trúc sư có thể chứng minh cho nhân viên AI về ý nghĩa của các khái niệm mơ hồ như “gần” hoặc “tránh xa” Sau khi chúng được học, tác nhân AI có thể nhanh chóng đặt các đối tượng thiết kế vào vị trí hoàn hảo của chúng trong dự án hiện tại và sử dụng lại các nguyên tắc thiết kế cấp cao này trong các dự án tương lai với các bố cục hình học khác nhau

10

PHẦN 4: LỢI ÍCH C A TRÍ TU NHÂN T O VÀ HỌC ỦỆẠ

MÁY MANG L I KHI ÁP D NG VÀO XÂY DẠỤỰNG

1 Thiết Kế Các Công Trình Tốt Hơn: Đơn giản công việc và khối lượng thiết kế cho Kỹ sư MEP với tốc độ và hiệu năng bản vẽ cao hơn hẳn

2 Giám Sát Công Trường & Giảm Thiểu Rủi Ro: Áp dụng hệ thống nhận diện hình ảnh sử dụng AI tại công trường để tự động phát hiện và đưa ra cảnh báo các chậm trễ hoặc lỗi trong thi công Các hệ thống này có khả năng nhận dạng, so sánh, đối chiếu trạng thái của tất cả đối tượng, hạng mục công trình tại thực địa với bản vẽ kỹ thuật của công trình trong chốc lát

3 Lập Kế Hoạch Tài Chính & Quản Lý Dự Án Tốt Hơn: Hệ thống AI có khả năng dự báo các khoản vượt chi phí hay tiến trình trong thực tế bằng cách thu thập và phân tích dữ liệu trong quá khứ (Historical Data)

4 Tự Động Hóa Các Tác Vụ Lặp Lại: Sử dụng hệ thống tự động hóa do AI điều khiển để thay thế con người/máy móc thực hiện các công việc có tính lặp lại cao như đổ bê tông, lát gạch hoặc hàn… qua đó giải phóng nhân công cho công trình xây dựng Trong nhiều trường hợp, AI có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng cho máy móc dựa trên tính toán tối ưu nhằm giảm hao phí nhiên liệu và giảm lượng khí thải carbon ra môi trường

5 Tăng Cường An Toàn: Xây dựng là một ngành có rủi ro thương vong cao gấp 5 lần với những lao động lĩnh vực khác Sử dụng AI để tăng cường kiểm soát an toàn lao động, dự báo rủi ro mất an toàn sẽ giúp hạn chế vấn đề này

Các hệ thống AI sử dụng hình ảnh trực tiếp trên công trường và công nghệ nhận dạng sẽ cho biết một công nhân có đang đeo PPE chính xác hay không AI tích hợp với Geo location định vị các khu vực nguy hiểm trên công trường và cảnh báo cho -ban quản lý biết nơi có rủi ro cao để thực hiện các biện pháp tăng cường an toàn hoặc điều chỉnh kế hoạch thi công

6 Giải Quyết Tình Trạng Thiếu Hụt Lao Động: Xây dựng cũng là một ngành thường xuyên xảy ra tình trạng thiếu hụt lao động Bằng việc bắt đầu sử dụng AI và ML để lập kế hoạch, các nhà thầu có thể phân bổ nhân công và máy móc tại công trường tốt hơn Sử dụng robot theo dõi ngoài công trường sẽ cho biết công trường nào có đủ công nhân và thiết bị để hoàn thành dự án đúng tiến độ, ngược lại công trường nào có thể bị chậm trễ cần bổ sung thêm lao động

PHẦN 5: TƯƠNG LAI AI DẪN DẮT NGÀNH XÂY DỰNG

Robot

Robotics (Rô-bốt) được dự báo là xu hướng trí tuệ nhân tạo sẽ được đưa nghiên cứu phát triển và đưa vào ứng dụng mạnh mẽ trong ngành xây dựng ở các năm tới đây

Hadrian X – một robot xếp gạch khổng lồ do Fastbrick Robotics phát triển đã thực hiện thí nghiệm xây nhà trong hai ngày với tốc độ hoàn thành đáng kinh ngạc: xây tường cho 16 ngôi nhà phố

Theo tính toán, Robot, AI và IoT (Internet of Things) có thể giảm tới 20% chi phí xây dựng – một con số khổng lồ Sử dụng công nghệ VR hoặc đưa robot vào công trường sẽ tăng cường khả năng theo dõi – thu thập thông tin và phân tích tình hình, đánh giá vấn đề an toàn tiềm ẩn, lỗi xây dựng và các vấn đề về năng suất

12 Sử dụng robot thông minh giúp các nhà thầu có thể hoàn thành khối lượng công việc chỉ trong vài giờ thay vì phải mất hàng tuần hoặc vài tháng

Nhà Mô-Đun

Mô hình xây dựng nhà mô đun (offsite construction)Bên cạnh rô bốt, các mô hình xây dựng mới như tiền chế hay nhà mô đun cũng được -dự báo là xu hướng phát triển mới của ngành Xây dựng Đây là mô hình mà các phần của công trình hay toàn bộ công trình sẽ được dựng lên tại nhà xưởng hoặc ngoài trời, sau đó di chuyển đến địa điểm của công trình xây dựng Quy trình này giúp tiết kiệm được thời gian di chuyển và tài nguyên hao phí Công nghệ AI thậm chí còn có thể giúp quá trình này hiệu quả hơn, cải thiện sự phối hợp của chuỗi cung ứng –một thành phần quan trọng làm nên sự thành công của mô hình nhà mô đun và nhà -tiền chế

-KẾT LU NẬ

Trí tuệ nhân tạo là một công nghệ có thể phát triển các mô hình thông minh để hỗ trợ công nhân nhưng sẽ không thay thế con người chủ yếu trong ngành xây dựng vì mọi dự án đều khác nhau và thay đổi dựa trên các yếu tố bên ngoài như thời tiết, vị trí,… Thay vào đó, nó sẽ thay đổi các mô hình kinh doanh trong ngành xây dựng, giảm thiểu các sai sót tốn kém, giảm chấn thương tại nơi làm việc và giúp cải thiện hiệu năng của công trình

Những người sớm chấp nhận và cập nhật kịp thời quá trình chuyển đổi số kỹ thuật thông qua ứng dụng trí tuệ nhân tạo trong xây dựng sẽ được xem là người tiên phong trong ngành Mặc dù ngành xây dựng vốn thường tụt hậu khi áp dụng công nghệ mới, nhưng đã đến lúc các chủ doanh nghiệp nên ưu tiên đầu tư dựa trên các lĩnh vực mà AI có thể tác động nhiều nhất nhằm mang lại lợi ích trong cả ngắn hạn và dài hạn