انقلاب هوش مصنوعی در آینده مهندسی راه‌‌ و ساختمان

به باور متخصصین، هوش مصنوعی پتانسیل ایجاد تحول بزرگی در حوزه‌ی مهندسی عمران و راه‌ و ساختمان دارد. با بهره‌ گیری از هوش مصنوعی، مهندسان می‌ توانند کارآمدتر و دقیق‌ تر کار کنند و زمان‌ بندی پروژه‌ های خود را کاهش و سطح ایمنی را افزایش دهند. همچنین می‌توان از هوش مصنوعی برای پیش‌بینی‌ طرح‌ های عمده استفاده کرد که این موضوع به مهندسان امکان می‌دهد تا مشکلات بالقوه را قبل‌ از رخ دادن، شناسایی و حل کنند.
به‌ طور کلی هوش مصنوعی روی توسعه‌ی سیستم‌ های کامپیوتری تمرکز داردشته و وظایفی را انجام می‌ دهند که معمولاً به هوش انسانی نیاز دارد. توانایی‌ایی، سیستم‌ های مبتنی بر هوش مصنوعی موجب شده استصنوعی را قادر می‌سازد داده‌های زیادی را تجزیه‌ و تحلیل کنندرده و تصمیم بگیرند، و همچنین از تجربیات پیشین بیاموزند. هوش مصنوعی شامل بسیاری از فنّاوری‌ها، از جمله یادگیری ماشینی، یادگیری عمیق، پردازش زبان طبیعی و بینایی کامپیوتری است.
در نقطه‌ مقابل اما، مهندسی عمران با موضوعاتی از قبیل طراحی، ساخت و نگهداری زیرساخت‌ ها مانند ساختمان‌ ها، پل‌ ها، جاده ه‌ها و سیستم‌ های تأامین آب سر و کار دارندشته و به‌ همین‌ دلیل این رشته با چالش‌های متعددی از جمله فرآیندهای طراحی پیچیده، نگرانی‌های ایمنی، هزینه‌های بیش‌ از حد و نیاز به مدیریت کارآمد پروژه مواجه است.
لزوم ادغام هوش مصنوعی و مهندسی عمران
باید اذعان داشت که ادغام هوش مصنوعی با مهندسی عمران، فرصت‌های جدیدی را برای از بین بردن چالش‌های ذکر شده باز می‌کند. مهندسان عمران می توانند با استفاده از فناوری‌ های هوش مصنوعی فرآیندهای تصمیم‌ گیری خود را  سرعت ببخشندخشیده، کارایی پروژه را زیاد تر کنند و عملکرد کلی زیرساخت‌ ها را بهبود یابدببخشند. علاوه‌ بر این، هوش مصنوعی مهندسان را قادر می‌سازد تا حجم وسیعی از داده‌ها را در زمانی اندک تجزیه‌ و تحلیل و الگوهای مخفی در آن‌ ها را شناسایی کنند و در نتیجه تصمیمات بهتری بگیرند.
کاربرد هوش مصنوعی در مهندسی عمران
هوش مصنوعی کاربردهای متعددی در زمینه مهندسی عمران دارد کهخ برخی از مهم‌ترین آن‌ ها عبارت‌اند از:
 طراحی ساختاری مبتنی بر هوش مصنوعی
طراحی سازه‌ های ایمن، کارآمد و مقرون‌ به‌ صرفه در مهندسی عمران بسیار مهم است. هوش مصنوعی با استفاده از الگوریتم‌ های خود و تجزیه‌ و تحلیل داده‌ ها برای بهینه‌ سازی یکپارچگی سازه نقش مهمی در طراحی سازه ایفا می‌ کند. الگوریتم‌ های هوش مصنوعی با تجزیه‌ و تحلیل حجم وسیعی از داده‌ ها، می‌ توانند الگوهایی که در حالت عادی از چشم مهندسان پنهان می‌ مانند را شناسایی، سناریوهای مختلف را شبیه‌ سازی و طراحی کارآمدتری ارائه کنند.
این توانایی ناشی از قدرت هوش مصنوعی منجر به بهبود عملکرد ساختاری و کاهش ضایعات مواد می‌شودشده و در نهایت زیرساخت‌ های پایدارتر و انعطاف‌ پذیرتری ایجاد می‌ کند.
مدیریت هوشمند ساخت‌ و ساز 
مدیریت کارآمد پروژه‌ های ساختمانی برای تکمیل به‌ موقع طرح و کنترل هزینه‌ ها امری ضروری‌ است. سیستم‌ های مجهز به هوش مصنوعی با خودکارسازی وظایف، نظارت بر پیشرفت و افزایش فرآیندهای تصمیم‌ گیری، نحوه‌ی مدیریت ساخت‌ و ساز را تغییر می‌ دهند.
در حقیقت هوش مصنوعی با ادغام اطلاعات کسب‌ شده از حسگرها، پهپادها و الگوریتم‌های یادگیری ماشینی می‌تواند داده‌های یک پروژه  را در زمان واقعی ردیابی و تجزیه‌ و تحلیل کند. این امر مدیران پروژه را قادر می‌ سازد تا مشکلات بالقوه را شناسایی کنند و خطرات را کاهش دهند.
مدیریت دارایی و نگهداری از تأاسیسات
نگهداری و مدیریت زیرساخت‌ های شهری برای افزایش طول عمر و بهبود عملکرد آن‌ها بسیار مهم است. برنامه‌ های کاربردی هوش مصنوعی راه‌ حل‌ های تعمیر و نگهداری دقیقی را ارائه می‌ دهند که عملکرد دارایی را بهینه و احتمال بروز نواقص و خرابی را کاهش می‌ دهد.
در حقیقت هوش مصنوعی قادر است با تجزیه‌ و تحلیل داده‌های حسگر، سوابق تاریخی و عوامل محیطی، الگوریتم‌ خرابی‌های احتمالی را پیش‌بینی و قبل‌ از رخ دادن، آن‌ ها را شناسایی کندرده و بر اساسِ آن استراتژی‌های تعمیر و نگهداری پیشگیرانه‌ ای را توصیه کنند. این امر تعمیرات پرهزینه را به‌ حداقل می‌ رساند و ایمنی و قابلیت اطمینان سیستم‌ های زیرساخت را تضمین می‌ کند.
 ارزیابی ریسک و اقدامات ایمنی 
ایمنی در پروژه‌های مهندسی عمران از اهمیت بالایی داردبرخوردار است و فنّاوری‌های هوش مصنوعی به کمک الگوریتم‌های یادگیری ماشینی خود می‌توانند داده‌های پیشین هر پروژه و موارد مشابه را تجزیه‌ و تحلیل ، عوامل خطر را شناسایی و خطرات احتمالی را در سایت‌های ساختمانی پیش‌بینی کنند.
یکی از مهم‌ترین وظایف هوش مصنوعی در حوزه‌ی مهندسی عمران، بررسی لحظه‌ به‌ لحظه‌ی پروژه و شناسایی سریع اشتباهات احتمالی و هشدار در این رابطه است. به‌ طور کلی ادغام هوش مصنوعی در پروتکل‌ های امنیتی،  ایمنی سایت را بهبود می‌بخشیده و از جان کارگران محافظت می‌ کند.
تأثیرات زیست‌ محیطی 
در دنیای امروز، توسعه‌ی پایدار و به حداقل رساندن اثرات زیست‌ محیطی، از ملاحظات حیاتی در پروژه‌ های مهندسی عمران است. کاربردهای هوش مصنوعی در این زمینه به بهینه‌سازی استفاده از منابع، کاهش انتشار کربن و ترویج شیوه‌های پایدار کمک می‌کنند.
همان‌طور که گفتیم الگوریتم‌های یادگیری ماشینی می‌توانند داده‌های محیطی را به روشی بسیار کارآمد تجزیه‌ و تحلیل و سناریوهای مختلف را شبیه‌سازی کنند. این امر می‌ تواند بینشی دقیق در مورد انتخاب‌های طراحی سازگار با محیط‌زیست ارائه دهد. با کمک هوش مصنوعی مهندسان راه‌ و ساختمان قادر هستند تا تصمیمات آگاهانه‌ای را با اولویت پایداری زیست‌محیطی بدون به خطر انداختن اهداف پروژه اتخاذ کنند.
 مدیریت ترافیک و برنامه‌ ریزی شهری
فنّاوری‌های هوش مصنوعی با پرداختن به تراکم، بهبود کارایی حمل‌ونقل و ارتقای استراتژی‌های توسعه‌ی شهری، مدیریت ترافیک و برنامه‌ریزی شهری را متحول می‌کنند. سیستم‌های هوش مصنوعی می‌توانند جریان ترافیک را بهینه کنند، زمان سفر را کاهش دهند و با تجزیه‌ و تحلیل الگوهای ترافیک بر اساس داده‌های زمان واقعی و مدل‌سازی پیش‌بینی‌کننده، ترافیک شهری را به ‌ حداقل برسانند. با ادغام هوش مصنوعی در برنامه‌ ریزی شهری، مهندسان عمران می‌ توانند شهرهای هوشمندی را طراحی کنند که پایداری، دسترسی و کیفیت زندگی را برای ساکنان ارتقا دهد.
استفاده از روبات در ساخت‌ وو ساز
ادغام دانش روباتیک و فراآیندهای ساخت‌ و ساز، می‌ تواند سرعت و دقت پروژه‌ های عمرانی را افزایش دهد. روبات‌ های مجهز به هوش مصنوعی می‌ توانند فعالیت‌ های تکراری و دشواری را با دقت و کارایی بالاتر از نیروی انسانی انجام دهند.
امروزه فعالیت‌ های مختلفی از آجرکاری و ریختن بتن گرفته تا عملیات مستقل نصب تجهیزات، توسط روبات‌ ها انجام می‌شودشده و این امر  ضمن این که احتمال خطای انسانی را کاهش می‌ دهد، قادر است  سطح ایمنی در سایت‌ های ساخت‌ و ساز را بهبود بخشد. با واگذاری وظایف دشوار و خطرناک به روبات‌ها، نیروهای انسانی می‌توانند بر جنبه‌های پیچیده‌تر و خلاقانه‌تر پروژه‌های ساختمانی تمرکز کنند.

شرایط فعلی هوش مصنوعی در مهندسی عمران
ما مدت‌هاست که به رایانه‌ها و توانایی آن‌ها در انجام وظایفِ از طرف ما عادت کرده‌ایم. در نیم قرن اخیر، سرعت ارتباطات به‌ طرز چشمگیری افزایش یافته، اما قدرت کامپیوترها برای دگرگونی صنعت ساخت‌ و سازهای عمرانی سنتی تازه شروع به ظهور کرده است.
یکی از فنّاوری‌ هایی که با کمک هوش مصنوعی در پروژه‌ های عمرانی مورد استفاده می‌شودقرار دارد،  BIM نامیده می‌ شود که با موفقیت در بسیاری از پروژه‌ ها پیاده‌ سازی شده است و به مدل‌ های اطلاعات الکترونیکی با راه‌ حل‌ های جدید اجازه می‌ دهد تا به‌ طور مشترک به اشتراک گذاشته و توسعه داده شوند.
BIM مخفف عبارت Building Information Modeling است و سیستم اطلاعات ساخت‌ و ساز دیجیتال متشکل از مدل سه‌ بعدی یکپارچه‌ شده با داده‌ های فیزیکی، عملکردی و کاربردی ساختمان را نشان می‌ دهد.
هوش مصنوعی با بهره‌گیری از داده‌ های عظیم BIM که بر اساس تجربیات صدها پروژه‌ ساخته شده است و با ده‌ها هزار داده جدید از سوی اپل، گوگل و سایر بانک‌ های اطلاعاتی تکمیل و به‌ روز رسانی می‌ شود، قادر به ایجاد موج بزرگی برای متحول کردن صنعت ساخت‌وساز خواهد بود.
پردازش کلان داده‌ها می‌تواند بینش‌های عظیمی را آشکار کند که ما انسان‌ها قادر به درکک کردن آن‌ها نیستیم، و به همین دلیل ماشین‌ها تا حد زیادی به فراآیند تصمیم‌گیری ما در فعالیت‌های مهندسی عمران کمک خواهند کرد. فنّاوری BIM، پهپادها و و وسایل نقلیه‌ی خودران فنّاوری‌هایی هستند  که فرصت‌های زیادی را برای توسعه و پیاده‌سازی طرح‌ های عمرانی ایجاد کرده‌اند و  مزایای عظیمی به همراه دارند.

چالش‌ ها و محدودیت‌ های پیش روی توسعه هوش مصنوعی در مهندسی عمران
همان‌طور که گفته شد، هوش مصنوعی پتانسیل بسیار زیادی در مهندسی عمران دارد، اما استفاده‌ی گسترده از این فنّاوری نوین در طرح‌ های عمرانی  با چالش‌ ها و محدودیت‌ های خاصی نیز مواجه است که در ادامه به بررسی برخی از مهم‌ترین این موارد می‌ پردازیم:
در دسترس نبودن داده‌ های مورد نیاز
یکی از چالش‌ های اصلی در پیاده‌ سازی هوش مصنوعی در مهندسی عمران، بحث در دسترس بودن و کیفیت داده‌ های مورد نیاز است. الگوریتم‌های هوش مصنوعی برای آموزش و پیش‌بینی دقیق خود به حجم زیادی از داده‌ها متکی هستند. در حال‌ حاضر در بسیاری از سایت‌ ها و پروژه‌ های عمرانی، سنسورها و سیستم‌ های جمع آوری‌ کننده این اطلاعات وجود نداردشته و نصب و استفاده از آن‌ ها نیازمند سرمایه‌ گذاری و تغییر سیاست‌ های کلان است. علاوه‌ بر این، اطمینان از حفظ حریم خصوصی و امنیت داده‌ ها، لایه دیگری از پیچیدگی را به جمع‌ آوری و مدیریت داده‌ های ذکرشدهفوق الذکر  اضافه می‌ کند.
عدم تفسیرناپذیری و شفافیت نتایج
مدل‌های هوش مصنوعی اغلب به‌عنوان جعبه‌های سیاه پیچیده عمل می‌کنند و این موضوع درک فرآیند تصمیم‌گیری اساسی را برای ناظر انسانی دشوار می‌کنند. در شاخه‌ های مهم مهندسی عمران مانند طراحی سازه و تجزیه‌ و تحلیل ایمنی، قابلیت تفسیر برای مهندسین از لحاظ جهت اعتماد و اعتبارسنجیِ نتایج بسیار مهم است. عدم شفافیت نداشتن در الگوریتم‌های هوش مصنوعی می‌تواند نگرانی‌هایی را در مورد مسئولیت‌پذیری، سوگیری اشتباه و احتمال خطاهای پیش‌بینی‌ نشده ایجاد کند. به همین دلیل در حوزه مهندسی عمران، توسعه سیستم‌های هوش مصنوعی که خروجی‌هایشان را توضیح می‌دهدداده و توجیه می‌کند ضروری است و طراحی چنین ساختاری به مهندسان این امکان را می‌دهد تا تصمیم‌گیری آگاهانه‌ ای بر اساس استدلال قابل درک بگیرند.
نداشتن قابلیت تعمیم اطلاعات
مدل‌های هوش مصنوعی آموزش‌دیده بر روی مجموعه‌ی داده‌های خاص ممکن است برای تعمیم به موقعیت‌های جدید و ناآشنادیده به کمک نیاز داشته باشند. در مهندسی عمران، هر پروژه دارای ویژگی‌ ها و چالش‌ های منحصر‌ به‌ فرد خود است و به همین دلیل توانایی مدل‌ های هوش مصنوعی برای انطباق و تعمیم شرایط بسیار مهم ازیابی می‌ شود. مدل‌های از پیش آموزش‌دیده ممکن است تفاوت‌های ظریف و تغییرات پروژه‌های مختلف را درک نکنند و این مسئاله  به‌ویژه زمانی که با سناریوهای غیرمتعارف یا بی‌سابقه سروکار داریم، نمود بیشتری دارد. در حقیقت در حوزه‌ی مهندسی عمران نباید صفر تا صد پروژه را به هوش مصنوعی سپرده و این فنّاوری را باید به‌عنوان ابزاری در نظر گرفت که توانایی‌های انسان را افزایش می‌دهد و قرار نیست جایگزین آن‌ها شود.
دستیابی به همکاری یکپارچه انسان و هوش مصنوعی مستلزم غلبه بر موانع ارتباطی، ایجاد اعتماد و اطمینان از کاربرپسند بودن سیستم‌ های هوش مصنوعی و همسو با نیازهای متخصصان مهندسی عمران است. به همین دلیل ایجاد تعادل مناسب بین تخصص انسانی و قابلیت‌ های هوش مصنوعی برای استفاده از پتانسیل کامل هوش مصنوعی در این زمینه ضروری است.
ملاحظات اخلاقی و حقوقی
با رواج بیشتر هوش مصنوعی در مهندسی عمران، ملاحظات اخلاقی و قانونی اهمیت فزاینده‌ ای پیدا می‌ کنند. الگوریتم‌های هوش مصنوعی باید با در نظر گرفتن سوگیری‌های احتمالی و نگرانی‌های مربوط به حریم خصوصی توسعه داده و به کار گرفته شوند. پایبندی به دستورالعمل‌ های اخلاقی و چارچوب‌ های نظارتی برای جلوگیری از عواقب ناخواسته و اطمینان از استفاده اخلاقی از هوش مصنوعی در مهندسی عمران بسیار مهم است.
 هزینه و الزامات زیرساخت
پیاده‌ سازی فنّاوری‌ های هوش مصنوعی در مهندسی عمران ممکن است به سرمایه‌ گذاری قابل توجهی در زیرساخت‌ ها، منابع محاسباتی و پرسنل ماهر نیاز داشته باشد. با توجه‌ به هزینه‌های مرتبط، شرکت‌های کوچک یا با محدودیت منابع ممکن است برای پذیرش و ادغام هوش مصنوعی به کمک نیاز داشته باشند.
علاوه‌ بر این، نگهداری و به‌روزرسانی سیستم‌های هوش مصنوعی نیازمند سرمایه‌گذاری مداوم و تخصص فنی است.  این هزینه‌ های اولیه و نیازهای زیرساختی می‌ تواند موانعی را برای پذیرش گسترده هوش مصنوعی به‌ ویژه برای بازیگران کوچکتر در حوزه مهندسی عمران ایجاد کند.
در خاتمه باید اذعان داشت که هوش مصنوعی این پتانسیل را دارد که مهندسی عمران را متحول  و راه را برای آینده‌ ای کارآمدتر و پایدارتر هموار کند. با ابزارهای مبتنی بر هوش مصنوعی، مهندسان می‌توانند طرح‌های فعلی خود را بهینه ، خرابی‌ها را پیش‌بینی و زمان و هزینه ساخت را کاهش دهند.
به بیان دیگر تداوم روش‌ های فعلی و سنتی در مهندسی عمران امکان‌ پذیر نیستبوده و هوش مصنوعی یک ابزار ضروری برای هر کسی است که علاقه‌ مند به دنبال کردن این حرفه است. 
گزارش: دکتر احسان محمدحسینی
منبع:
https://moderndiplomacy.eu/2023/10/06/artificial-intelligence-and-advances-in-civil-engineering/
https://bgibhopal.com/blog/artificial-intelligence-in-civil-engineering-revolutionising-the-future/#:~:text=AI%20technologies%20enable%20civil%20engineers,project%20timelines%20and%20reducing%20costs.
https://www.globenewswire.com/en/news-release/2023/09/12/2741393/28124/en/AI-In-Construction-Global-Market-Report-2023-From-Drones-to-Algorithms-Unveiling-the-Power-of-AI-in-Construction.html#:~:text=The%20global%20AI%20in%20construction,(CAGR)%20of%2030.54%25.

چگونه هوش مصنوعی قادر به تحلیل دستورات صوتی در خودروهای هوشمند است؟
امروزه بسیاری از خودروهای جدید و مبتنی بر فنّاوری‌ های پیشرفته از هوش مصنوعی استفاده می‌کنندکرده و این سیستم می‌ تواند دستورات صوتی راننده را تشخیص دهداده و بر اساس آن عمل کند. این عمل نیازمند بهره‌ گیری از نرم‌ افزارهای خاص و فنّاوری بسیار پیچیده‌ ای است.
به گزارش خبرنگار علم و فنّاوری «آنا»، رانندگان خودروهای هوشمند می‌ توانند دستورات مختلفی مثل روشن و خاموش کردن سیستم گرمایش و سرمایش، آدرس مقصد و فعال شدن آپشن‌ های خودرو مثل گرمکن صندلی را به‌ طور صوتی به خودروی خود ابلاغ کنند.  نحوه کار این سیستم بیشتر بر پایه نرم‌ ‌افزارهای مبتنی بر هوش مصنوعی بوده و کمتر به سخت‌ ‌افزار ها وابسته است. به گفته کارشناسان، عملکرد هایی مانند ADAS، سیستم‌‌ های اطلاعات سرگرمی، سیستم‌ ‌های ضد تصادف و رابط‌‌ ها را می‌‌ توان بدون تغییر سخت افزاری یا  ساخت قطعات جدید بهبود بخشید. برای مثال، امروزه طراحی یک صفحه نمایش لمسی و عملکرد‌ هایی که آن را فعال می‌ ‌کند را می‌توان با فلش کردن نرم‌‌ افزار جدید در ماشین ارتقا داد و این عمل در حقیقت مانند بارگذاری یک برنامه جدید در تلفن همراه یا رایانه است.
علاوه بر این، معرفی و به‌ روز رسانی هوش مصنوعی، ایجاد ارتباط انسان و خودرو را امکان ‌پذیر م ی‌سازد تا برای مثال، کنترل خودرو باتوسط فرمان ‌های صوتی امکان‌ پذیر شودده و ناوبری خودرو را برای راننده آسان‌ ‌تر کند.
در حال حاضر مجموعه گوگل و شرکت بزرگ تامین کننده Continental در نمایشگاه Mobility 2023 مونیخ اعلام کردند که قرار است برای معرفی داده های گوگل و فناوری هوش مصنوعی به طور مستقیم در رایانه های خودرو با یکدیگر همکاری کنند. این سیستم بر اساس رایانه جدید کابین هوشمند با کارایی بالا  HPC  خواهد بود.
پایه‌ی اصلی طرح فوق بر این اساس است که هوش مصنوعی به سرنشینان این امکان را می‌دهد تا به‌ طور طبیعی با خودرو صحبت کنند. شناسایی و پردازش حرف‌ های راننده در فضای ابری انجام می‌ ‌شود و هوش مصنوعی از قدرت عظیم رایانه‌‌ های گوگل استفاده ه کرده و در نهایت دستورات را در یک پردازنده‌ی داخل خودرو ذخیره می‌ کند.
یکی از تفاوت های کلیدی بین این فناوری جدید و آن چه قبلاً معرفی شده بود، نحوه ارتباط راننده با ماشین است. در این فنّاوری جدید راننده می‌ تواند بدون تکرار کل متن، سؤالات بعدی را بپرسد، زیرا هوش مصنوعی Google Cloud پرسش‌ های قبلی را در حافظه خود نگهداشته است.  موضوع مهم این است که اگر راننده بخواهد محل یک درگاه USB یا فشار باد لاستیک‌ ها را بپرسد، هوش مصنوعی باید سریع و دقیق پاسخ دهد. قابلیت‌ های این سیستم هوش مصنوعی منحصر به داخل خودرو نیستبوده و این سامانه با  استفاده از گفتار محاوره‌‌ ای قادر است اطلاعات مربوط به مکان‌‌ های دیدنی منطقه، ترافیک یا هر چیز دیگری را که می‌ ‌خواهید بدانید، به شما منتقل کند.
گزارش:
منابع:
https://www.autocar.co.uk/car-news/technology/how-ai-will-allow-us-talk-our-cars
https://www.globenewswire.com/en/news-release/2023/09/12/2741393/28124/en/AI-In-Construction-Global-Market-Report-2023-From-Drones-to-Algorithms-Unveiling-the-Power-of-AI-in-Construction.html#:~:text=The%20global%20AI%20in%https://moderndiplomacy.eu/2023/10/06/artificial-intelligence-and-advances-in-civil-engineering/
https://bgibhopal.com/blog/artificial-intelligence-in-civil-engineering-revolutionising-the-future/#:~:text=AI%20technologies%20enable%20civil%20engineers,project%20timelines%20and%20reducing%20costs.
https://www.globenewswire.com/en/news-release/2023/09/12/2741393/28124/en/AI-In-Construction-Global-Market-Report-2023-From-Drones-to-Algorithms-Unveiling-the-Power-of-AI-in-Construction.html#:~:text=The%20global%20AI%20in%20construction,(CAGR)%20of%2030.54%25.
20construction,(CAGR)%20of%2030.54%25.