impulsar proyectos en arquitectura y construcción empleando IA
La IA en arquitectura y construcción aporta herramientas para automatizar elementos como el planeamiento, la construcción modular o el diseño interior.
- El uso de IA para la organización de espacios está siendo cada vez mayor. Muchas empresas desarrollan formas de automatizar procesos laboriosos.
- En el ámbito urbanístico, la empresa Spacemaker, de Noruega, analiza el ruido, el viento, el tráfico y demás datos para mejorar la calidad de vida en las ciudades.
- Nuevas herramientas de IA mejorarán el proceso de licitación en construcción modular, planificación de interiores y proyectos inmobiliarios.
Con más edificios proporcionando ingentes cantidades de datos relacionados con su construcción y con su gestión, cabe preguntarse qué persona o instrumento está mejor posicionado para darles sentido. La respuesta, sobre todo en las primeras fases de diseño y planificación, la encontramos en la inteligencia artificial (IA).
Actualmente todo un conjunto de innovaciones recientes impulsadas por IA y por aprendizaje automático está cambiando el sector de la arquitectura, la ingeniería y la construcción (AEC, por sus siglas en inglés).
Antes incluso de que los diseñadores empiecen a crear iteraciones, el uso de herramientas automatizadas para organizar datos contextuales y de emplazamiento puede eliminar la ambigüedad y, cabe esperar, el riesgo. Se trata de herramientas que pueden realizar tareas muy técnicas y que suponen mucha programación, haciéndolas más accesibles al personal ajeno a la codificación, como los diseñadores o los promotores.
Ya se trate de proyectos de investigación o comerciales, los ejemplos que mostraremos a continuación muestran cómo la IA en la arquitectura puede brindar oportunidades para mejorar el proceso de diseño y para que la creatividad humana cobre central relevancia.
1. IA para el desarrollo urbanístico
En proyectos de escala urbana, las nuevas herramientas de IA aportan posibilidades iterativas y generativas que van más allá de los requisitos de construcción individuales. Encontramos este ejemplo en Spacemaker, una empresa tecnológica noruega adquirida por Autodesk y que ofrece IA basada en la nube y software de diseño generativo que ayuda a los equipos de planificación y diseño a tomar decisiones contando con más información y más rápido, permitiendo también que surjan más oportunidades de sostenibilidad desde el principio.
Spacemaker se emplea en las fases más tempranas del proyecto inmobiliario y puede analizar hasta 100 parámetros en distintas cuadras de la ciudad, tales como la zonificación, las vistas, la luz natural, el ruido, el viento, el tráfico, las islas de calor o el estacionamiento. Sus funciones de modelado de viento analizan cómo los edificios lo canalizan y emplea dinámica de fluidos computacional para mejorar el diseño y lograr un mayor confort para los ocupantes.
Su funcionalidad puede predecir los niveles de ruido de tráfico o de otras fuentes y contrastar después dichos datos con la regulación local. La plataforma puede, por ejemplo, sugerir alternativas para mitigar la contaminación acústica, un componente de salud medioambiental que con frecuencia se pasa por alto.
Los promotores inmobiliarios Steen & Strøm y Storebrand ajustaron los niveles de ruido y de luz natural empleando Spacemaker en Økern Sentrum, un proyecto urbanístico de 93 000 metros cuadrados con distintos usos y que cuenta con 1500 apartamentos, situado en Oslo, Noruega.
Después de vincular su plan en Spacemakers con arquitectos en A-lab y con el cliente de planificación urbana, consiguieron reducir en un 10 % el ruido en las fachadas más ruidosas y en más de un 50 % las zonas residenciales con poca luz. Incluso con estas mejoras, el equipo pudo añadir más metros de inmobiliario a la venta, algo muy poco frecuente en los ajustes regulatorios retroactivos.
“Podemos ajustar el proyecto haciendo uso de gran cantidad de parámetros distintos, tales como el ruido y la luz natural, y poner a prueba distintas hipótesis ajustando el diseño de forma manual y comprobando los resultados en cuestión de minutos”, comenta Peter Fossum, un promotor de Steen & Strøm. Añade que los talleres dirigidos por Spacemaker han sido de gran ayuda en el desarrollo del plan maestro arquitectónico, mejorando tanto los procesos como los resultados.
Spacemaker también opera con elementos de planificación de paisaje, como pueden ser arroyos o el terreno, al igual que en proyectos de menor escala. La geometría de la edificación es uno de sus parámetros de diseño. A nivel de detalle, Spacemaker puede, por ejemplo, automatizar el diseño de los programas de planos de planta, como la distribución del apartamento. La firma de arquitectos Valode & Pistre informa que gracias al uso de Spacemaker han podido aumentar su productividad en un 35 % en la fase de diseño, lo que ha generado menores costos de proyecto y mayor variedad en la gama de diseños.
2. IA para una mejor licitación
ConXtech es una empresa de construcción modular con sede en la bahía de San Francisco y que emplea IA para controlar mejor el proceso de licitación, que es una de las fases más impredecibles en la construcción.
Muchos promotores y propietarios echan mano de ConXtech y de otras muchas empresas de construcción durante la fase de desarrollo de proyecto. Se trata de una fase en la que todavía no se ha asegurado su la viabilidad y hay muchas opciones sobre la mesa. Por ello, muchas empresas como ConXtech deben revisar múltiples iteraciones para proyectos que tal vez nunca vean la luz, destinando en ocasiones millones de dólares a proyectos o licitaciones fallidos. De igual forma, los propietarios y promotores esperan respuestas rápidas y buscan una forma de conseguir una solución económica y viable para sus negocios.
Para acortar el proceso y reducir los costos de la licitación, ConXtech ha trabajado con Autodesk Research en el desarrollo de una plataforma prototipo de licitación que emplea IA para encontrar el diseño de acero estructural más rentable, habida cuenta del precio de aprovisionamiento de materiales, la fabricación y la construcción. Son costos que se ven afectados por los proveedores y subcontratistas elegidos para el proyecto y varían dependiendo del lugar.
Una vez que el equipo de gestión de proyecto ha identificado la lista de proveedores y subcontratistas potenciales, el prototipo facilita información al ingeniero estructural para que diseñe la estructura más rentable.
En ello intervienen tres agentes de IA. El primero, llamado HyperGrid, coloca las columnas y la cuadrícula estructural del emplazamiento de la obra empleando una combinación de conocimiento de ingeniería estructural y aprendizaje por refuerzo. Tiene en cuenta los requisitos y limitaciones presentadas por los propietarios y los arquitectos.
El segundo agente de IA, llamado Approximator, predice el tamaño de las vigas y columnas, y el emplazamiento de los conectores ConXtech (las conexiones fijas del sistema) empleando para ello las redes neuronales gráficas entrenadas en más de 4000 puntos de datos de simulación del edificio.
El tercer agente de IA es el Optimizer, encargado de ajustar las estructuras para reducir los costos de construcción teniendo en cuenta los códigos de construcción locales.
“Esta propuesta tecnológica asistida por inteligencia artificial podría ayudar a propietarios y promotores en la línea de frente de un proyecto a obtener diseños estructurales y estimativos de materiales necesarios para los edificios sin tener que contratar a ingenieros profesionales”, indica Adam Browne, director de ingeniería de ConXtech. “El producto que nos planteamos podría convertirse para la profesión de ingeniería estructural en el equivalente de lo que LegalZoom es para el sector jurídico: una tecnología analítica en línea que ayuda a sus clientes a crear estimaciones de material, planos y documentos de cálculo sin tener que contratar a profesionales”. Esta tecnología de IA no remplazará la misión de ingeniería estructural y la función del ingeniero habilitado, que son obligatorias durante la ejecución de un proyecto.
3. IA para diseño volumétrico y planificación
La empresa japonesa de construcción, ingeniería, y proyectos inmobiliarios Obayashi ha trabajado también con Autodesk Research en la concepción de una solución de IA que permita a los arquitectos introducir los parámetros básicos de los edificios y, con una orientación mínima, obtener estimaciones volumétricas y distribuciones interiores automatizadas. Se ha empleado principalmente para espacios de oficinas, después de haber formado la IA de esta aplicación con un subconjunto de la cartera de más de 2800 archivos de Autodesk Revit.
La herramienta de IA comprende cuál es la relación abstracta entre los programas y la conectividad, el tamaño y la proporción deseadas que aparecen expresadas en el volumen del edificio. Para generar automáticamente la distribución interior, el diseñador y el cliente trabajan conforme a una serie de parámetros léxicos: frases sencillas que especifican los elementos del edificio y su emplazamiento y muestran cómo se relacionan los unos con los otros. Podemos encontrar ejemplos tales como: “Las salas de reunión deberán estar cerca de las ventanas”, o “la cantina deberá estar lejos del laboratorio por razones de seguridad”.
Los arquitectos pueden mostrar a la herramienta de IA el significado de conceptos vagos, como “cerca de” o “lejos de”. Una vez dichos conceptos han sido aprendidos, la aplicación de IA puede rápidamente disponer objetos de diseño en el lugar idóneo para el proyecto en cuestión y volver a utilizar estos principios de diseño de alto nivel en proyectos futuros con distinta distribución geométrica.
Se trata de un proceso radicalmente distinto a cuando un arquitecto hace un boceto a mano en una servilleta para ganarse a un cliente sobre la marcha. En el tiempo necesario para hacer un dibujo rápido, los diseñadores o constructores pueden dar a sus clientes potenciales un borrador conciso mostrando qué aspecto tendría el edificio. Con el prototipo de investigación de Obayashi, estos diseños provisionales existen en lugares y momentos reales, definidos por lo que se puede realmente construir.
“El prototipo de diseño asistido por inteligencia artificial que ha sido desarrollado gracias a nuestra larga colaboración con Autodesk Research refleja cómo piensan los arquitectos sobre el qué, el por qué y el cómo del proceso de diseño” comenta Yoshito Tsuji, director general de la división de ingeniería y diseño arquitectónico de Obayashi. Y añade: “La estrecha colaboración entre la IA y los arquitectos nos permite comunicar el diseño más rápido e incorporar a los clientes en el momento oportuno”.
4. IA para promotores inmobiliarios
El diseño paramétrico se emplea normalmente para elementos formales extravagantes, muros inclinados, curvas y voladizos. Por el contrario, Parafin hace uso de iteraciones paramétricas de IA para equilibrar el programa, sus costos y la viabilidad comercial. Ha sido desarrollado por el arquitecto Brian Ahmes y del promotor Adam Hengels, un dúo con sede en Chicago y en Miami que opera en la red Outsight Network de los Centros Tecnológicos de Autodesk. El programa genera variaciones casi infinitas de rentabilidad objetiva y rendimiento.
Parafin es una plataforma de diseño generativo basada en la nube que se emplea actualmente para los proyectos hoteleros. Pensada inicialmente para promotores inmobiliarios, ayuda a evaluar rápidamente la viabilidad financiera de emplazamientos de construcción potenciales en las primeras fases de la planificación. Pide tan solo unos pocos parámetros (el número de habitaciones, estacionamiento, emplazamiento, altura y pautas de marca para hoteleros) y después genera millones de iteraciones en línea con dichas pautas, permitiendo búsquedas por rendimiento financiero, costo u otros elementos. Opera por medio de una interfaz con mapa y basada en menú en un navegador web: para cada diseño se generan planos de planta muy detallados, imágenes 3D y archivos Revit.
Hengels comenta que “un promotor puede descubrir rápidamente, en cuestión de minutos en lugar de en semanas o en meses, lo que puede construir en el terreno y si es rentable”.
Los promotores tienen que revisar docenas de emplazamientos y oportunidades para cada proyecto urbanístico. Esta fase puede suponer muchísimo trabajo incluso antes de adquirir una propiedad. La plataforma permite ahorrar tiempo clave de mano de obra eliminando la necesidad de tener que sacar miembros de equipos de proyectos existentes para evaluar nuevos emplazamientos y determinar la viabilidad de un proyecto. También se puede ahorrar tiempo, al hacer estimaciones iniciales automatizadas en tan solo unos minutos. Esto permite que los diseñadores se concentren en aquello que hacen mejor y con lo que más disfrutan; es decir, dedicando más tiempo a las cualidades más relevantes y formales de los edificios.
Parafin encauza los proyectos hacia la vía digital lo antes posible. Ahmes comenta que “hoy en día los proyectos de diseño suelen iniciarse fuera de Revit y se incorporan después, pero, al usar Parafin, el diseño nace como proyecto Revit desde el primer momento”.
Todas estas aplicaciones de IA comparten la gran característica de permitir que los proyectos de construcción sean desde un inicio digitales natos, pudiendo controlar mejor los tiempos, los recursos, la viabilidad y el rendimiento. Desde este punto de partida tan sólido, los diseñadores pueden hacer mejor uso de sus competencias, con más confianza, independientemente del sector en el que trabajen.
Al igual que Obayashi y ConXtech, puedes tú también colaborar con Autodesk Research e investigar cómo aplicar la inteligencia artificial y el aprendizaje automático en tus tareas cotidianas. Si deseas colaborar con el equipo de investigación de Autodesk en Inteligencia Artificial en el sector AEC, puedes contactar con Mehdi Nourbakhsh, gerente de investigación y principal científico de investigación en Autodesk.
Acerca de Trigital Infográfica
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