ỨNG DỤNG AI TRONG KIẾN TRÚC - KỶ NGUYÊN CỦA KIẾN TRÚC HIỆN ĐẠI

Trong những năm gần đây, công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI) đã thay đổi nhiều lĩnh vực và kiến ​​trúc không phải là một ngoại lệ. Ứng dụng AI trong kiến ​​trúc là chìa khóa để mở ra một kỷ nguyên mới - kỷ nguyên của kiến trúc hiện đại. Trong bài viết dưới đây, hãy cùng Trường Doanh Nhân HBR khám phá 4 ứng dụng nổi bật nhất của AI trong kiến trúc. 

1. Tổng quan về ứng dụng AI trong kiến trúc

Trong những năm gần đây, ứng dụng AI tại Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ. Trí tuệ nhân tạo (AI) đã trở thành một công cụ quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp, bao gồm cả kiến trúc. Sự kết hợp giữa AI với các công cụ thiết kế hiện đại không chỉ giúp tối ưu hóa quy trình làm việc của các kiến trúc sư mà còn góp phần tạo ra những công trình ấn tượng. Từ việc thiết kế các bản vẽ phức tạp đến quy hoạch đô thị và quản lý công trình, AI đang thay đổi mạnh mẽ cách các kiến trúc sư làm việc và sáng tạo. Bài viết này sẽ khám phá sâu hơn về những lợi ích và các ứng dụng cụ thể của AI trong ngành kiến trúc.

2. Lợi ích của việc ứng dụng AI trong kiến trúc

Việc ứng dụng AI trong kiến trúc giúp nâng cao chất lượng thiết kế, tối ưu hiệu quả công việc và giảm bớt gánh nặng cho các kiến trúc sư. Dưới đây là những lợi ích nổi bật:

• Tối ưu hóa thiết kế: AI có khả năng phân tích và tối ưu hóa các yếu tố thiết kế như ánh sáng, không gian và thông gió, giúp tạo ra những công trình bền vững và tiết kiệm năng lượng
• Tiết kiệm thời gian và công sức: Thay vì mất hàng giờ hoặc thậm chí hàng ngày để hoàn thành các bản vẽ, AI có thể tạo ra các thiết kế chỉ trong vài phút. Do đó, ứng dụng AI trong công việc thiết kế giúp tiết kiệm thời gian và công sức đáng kể
• Sáng tạo không giới hạn: AI có thể gợi ý những ý tưởng thiết kế mới mẻ mà con người có thể không nghĩ tới. Từ đó khơi gợi sự sáng tạo để phát triển những công trình kiến trúc đột phá

3. Khám phá 4 ứng dụng AI trong kiến trúc 

Ứng dụng AI trong kiến trúc ngày càng trở nên phổ biến. Nó đã trở thành một công cụ không thể thiếu đối với những nhà thiết kế. Dưới đây là 4 ứng dụng nổi bật nhất của AI trong kiến trúc. 

3.1. Thiết kế kiến trúc

AI đang thay đổi mạnh mẽ cách các kiến trúc sư tạo ra các bản thiết kế và tối ưu hóa các yếu tố kỹ thuật:

• Tạo ra các bản vẽ tự động: AI có khả năng tạo ra các bản vẽ 2D, 3D nhanh chóng dựa trên các yêu cầu cơ bản và các thông số kỹ thuật mà kiến trúc sư cung cấp. Ví dụ, phần mềm Autodesk Revit cho phép kiến trúc sư tạo ra các mô hình 3D chi tiết và chân thực, giúp tối ưu hoá thời gian và chi phí thiết kế
• Phân tích và tối ưu hóa các yếu tố không gian: AI có thể phân tích các yếu tố không gian như tầm nhìn, ánh sáng, gió, nhiệt độ để tối ưu bản thiết kế. Ví dụ, Spacemaker AI sử dụng các thuật toán phức tạp để tối ưu hóa thiết kế của các tòa nhà nhằm phân bổ ánh sáng và luồng gió một cách hợp lý. Điều này giúp tạo ra các không gian sống hiện đại và thoải mái
• Tạo ra các mô hình phức tạp và độc đáo: Các phần mềm AI có thể gợi ý những ý tưởng độc đáo và cho phép kiến trúc sư tạo ra những thiết kế phức tạp mà trước đây chỉ có thể thực hiện thủ công

Dưới đây là một ví dụ cụ thể về các bước ứng dụng Ai trong thiết kế kiến trúc:

Bước 1: Phác thảo công năng của ngôi nhà trên máy tính, sau đó vẽ các hình khối cơ bản để AI hiểu ý đồ thiết kế của bạn. Đối với những bài lớn như quy hoạch công trình thì cần phải có tư duy về cảnh quan xung quanh trước

Bước 2: Chuẩn bị các từ khóa chính xác để viết Prompt mô tả cho AI hiểu. Có thể sử dụng nhiều Prompt để AI hiểu rõ ý đồ thiết kế

Bước 3: Kết hợp phác thảo (controlNET) và Prompt để đạt được 70% ý đồ ban đầu và bám sát với nhiệm vụ thiết kế. Sau đó gen từ vài chục đến vài trăm hình để ra một vài ảnh đạt yêu cầu.

Bước 4: Tiếp tục sửa hình ảnh bằng inpaint kết hợp controlNET. Điều chỉnh những phần chưa đúng ý cho đến khi đạt được 80% - 90% mong muốn

Bước 5: Lấy hình ảnh vừa chỉnh sửa làm controlNET để gen lại hoặc chuyển qua Photoshop để vẽ thêm các chi tiết khó khắc phục bằng Prompt

Bước 6: Upscale để tăng độ phân giải chi tiết của hình ảnh

3.2. Quy hoạch đô thị

AI cũng đóng một vai trò quan trọng trong quy hoạch đô thị, giúp các nhà quản lý định đưa ra các quyết định nhanh chóng và chính xác hơn:

• Đưa ra các quyết định quy hoạch hiệu quả: Ứng dụng AI trong kiến trúc giúp phân tích một lượng lớn dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau để đưa ra các phương án quy hoạch hiệu quả. Chẳng hạn, Spacemaker AI có thể phân tích đến 100 yếu tố khác nhau như ánh sáng, tiếng ồn, đảo nhiệt, tầm nhìn, giao thông để tối ưu hóa thiết kế khu đô thị
• Dự đoán xu hướng phát triển của đô thị: AI giúp dự đoán xu hướng phát triển của đô thị trong tương lai, từ đó cung cấp cho các nhà quản lý một cái nhìn tổng quan về bức tranh đô thị để có phương án quy hoạch hiệu quả

Trong dự án Økern Sentrum, một khu phức hợp rộng 1 triệu foot vuông với 1.500 căn hộ tại Oslo, Nauy, các kiến trúc sư đã sử dụng phần mềm AI Spacemaker để phân tích tiếng ồn và ánh sáng ban ngày. Mục tiêu của dự án là phát triển một khu đô thị hiện đại, bền vững, đảm bảo chất lượng sống cao cho cư dân. Dựa trên các đề xuất của Spacemaker, nhóm phát triển đã thay đổi thiết kế mặt tiền của các tòa nhà. Kết quả là giảm 10% diện tích mặt tiền của các khu vực bị ảnh hưởng nặng nề bởi tiếng ồn và hơn 50% các khu vực thiếu ánh sáng đã được cải thiện. Điều này giúp cải thiện chất lượng cuộc sống của cư dân một cách đáng kể. 

3.3. Xây dựng và quản lý công trình

AI không chỉ hỗ trợ trong giai đoạn thiết kế mà còn giúp quản lý và xây dựng công trình một cách hiệu quả:

• Tự động hóa các công việc xây dựng: AI giúp tự động hóa nhiều công việc trong quá trình xây dựng, giúp giảm thiểu sai sót và tăng năng suất. Chẳng hạn như robot tự động giúp nâng đỡ, di chuyển các vật liệu nặng
• Quản lý vật liệu và theo dõi tiến độ công trình: AI giúp theo dõi và quản lý vật liệu xây dựng, đảm bảo dự án diễn ra theo kế hoạch và không bị chậm trễ. Ví dụ, ConXtech - một công ty xây dựng mô-đun đã sử dụng AI để tối ưu hóa thiết kế kết cấu thép, giúp giảm chi phí và thời gian xây dựng
• Dự đoán và phòng ngừa các vấn đề kỹ thuật: Ứng dụng AI trong kiến trúc cũng giúp dự đoán các vấn đề kỹ thuật có thể xảy ra trong quá trình xây dựng và đưa ra giải pháp phòng ngừa kịp thời. Điều này giúp giảm thiểu rủi ro trong các công trình

3.4. Kiểm soát năng lượng và tác động tới môi trường 

Một trong những ứng dụng quan trọng của AI trong kiến trúc là giúp tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng và giảm thiểu tác động của các công trình đến môi trường xung quanh. Cụ thể như sau: 

• Tiết kiệm năng lượng: Ứng dụng AI trong kiến trúc giúp tối ưu hóa thiết kế nhằm đảm bảo công trình không tiêu thụ quá nhiều năng lượng. Ví dụ, phần mềm Sidewalk Labs của Alphabet sử dụng AI để tối ưu hóa hiệu suất năng lượng của các tòa nhà, từ đó giúp giảm chi phí vận hành một cách đáng kể
• Giảm thiểu tác động đến môi trường: AI có thể dự đoán và phân tích tác động của các công trình đến môi trường xung quanh. Từ đó giúp kiến trúc sư thiết kế các công trình xanh bền vững, thân thiện với môi trường

Bosco Verticale là một dự án xây dựng nhằm mục đích tích hợp cây xanh vào cấu trúc của hai tòa tháp. Mỗi tòa tháp chứa hàng ngàn cây và các loại thảm thực vật khác, tạo ra một không gian sống xanh giữa lòng thành phố. AI đã được tích hợp vào hệ thống quản lý của Bosco Verticale để kiểm soát các yếu tố như sử dụng năng lượng, quản lý nước và duy trì sức khỏe của thảm thực vật. Kết quả là, với sự kết hợp của AI, công trình này đã kiểm soát lượng khí CO2 thải ra một cách hiệu quả và giảm thiểu tác động môi trường.

4. Gợi ý một số phần mềm AI thiết kế kiến trúc hiệu quả

Dưới đây là một số phần mềm AI hiệu quả dành cho kiến trúc sư và nhà thiết kế:

4.1. Autodesk Revi

Autodesk Revit là một trong những phần mềm hàng đầu trong lĩnh vực kiến trúc, nổi bật với khả năng tạo mô hình 3D chi tiết và tích hợp quản lý thông tin xây dựng BIM (Building Information Modeling). 

AI trong Revit giúp tự động hóa việc tạo ra các bản vẽ 2D, 3D, đồng thời phân tích các yếu tố như ánh sáng, không gian và thông gió để tối ưu hóa thiết kế. Điều này không chỉ giúp các kiến trúc sư tiết kiệm thời gian mà còn đảm bảo các thiết kế đáp ứng các tiêu chuẩn về môi trường và tiết kiệm năng lượng.

4.2. Spacemaker AI

Spacemaker AI, một phần mềm do Autodesk phát triển, nổi bật với khả năng phân tích dữ liệu lớn để đưa ra các phương án quy hoạch đô thị tối ưu. Phần mềm này có thể đánh giá hàng trăm tiêu chí liên quan đến quy hoạch như tầm nhìn, phân vùng, ánh sáng, tiếng ồn, gió, đảo nhiệt để giúp các nhà quy hoạch đưa ra quyết định sáng suốt. 

Phần mềm này còn giúp tạo ra các sơ đồ mặt bằng và bố trí không gian một cách tự động, giúp tăng năng suất thiết kế lên đến 35%. Điều này đã được chứng minh trong đã các dự án kiến trúc tại Na Uy.

4.3. Midjourney

Midjourney là một công cụ AI tiên tiến giúp phát triển các thiết kế phức tạp và độc đáo. Phần mềm này không chỉ hỗ trợ việc tạo ra các bản vẽ và mô hình kiến trúc chi tiết mà còn gợi ý các ý tưởng mới mẻ dựa trên dữ liệu từ hàng triệu mẫu thiết kế. Điều này cho phép các kiến trúc sư thỏa sức sáng tạo để xây dựng nên các công trình độc đáo.

4.4. Sidewalk Labs

Sidewalk Labs là một sản phẩm của Alphabet (Google), tập trung vào việc sử dụng AI để quy hoạch đô thị một cách hiệu quả. Phần mềm này sử dụng học máy và công nghệ cảm biến để thu thập và phân tích dữ liệu về giao thông, chất lượng không khí, tiếng ồn, từ đó đưa ra các giải pháp tối ưu hóa đô thị.

4.5. ARCHITEChTURES 

Đây là một phần mềm AI tiên tiến hỗ trợ kiến trúc sư trong việc thiết kế và phát triển dự án. ARCHITEChTURES có thể tự động tạo dựng mô hình 3D từ bản vẽ phác thảo và phân tích các yếu tố không gian để đề xuất các phương án thiết kế tối ưu. 

Ngoài ra, phần mềm này còn hỗ trợ quản lý dự án, cộng tác trực tuyến và phân tích hiệu quả năng lượng. Điều này giúp tiết kiệm thời gian và chi phí thiết kế, đồng thời tạo ra các công trình bền vững với giá trị thẩm mỹ và kinh tế cao.

4.6. Sloyd.AI

Sloyd.AI là một công cụ tiên phong trong việc tạo mô hình 3D trên nền tảng đám mây. Phần mềm này giúp nâng cao độ chính xác và sự sống động của các bản thiết kế. Nó giúp kiến trúc sư tiết kiệm thời gian bằng cách thay thế việc tạo mô hình vật lý bằng môi trường ảo cho phép điều chỉnh thiết kế dễ dàng. 

5. Những thách thức khi ứng dụng AI trong kiến trúc

Ứng dụng AI trong kiến trúc mang lại nhiều tiềm năng nhưng cũng đi kèm một số thách thức nhất định. Cụ thể như sau:

• Thiếu dữ liệu chất lượng cao: Để AI hoạt động hiệu quả, cần có dữ liệu chất lượng cao. Tuy nhiên, việc thu thập và xử lý dữ liệu trong lĩnh vực kiến trúc có thể gặp khó khăn do tính đa dạng và phức tạp của các dự án kiến trúc

• Tính sáng tạo: Kiến trúc đòi hỏi sự sáng tạo trong thiết kế, phong cách cá nhân và các yếu tố thẩm mỹ mà AI có thể không dễ dàng thể hiện được

• Chi phí cao: Để ứng dụng AI trong kiến trúc đòi hỏi phải có sự đầu tư lớn về công nghệ, kỹ thuật và nguồn nhân lực chất lượng cao. Điều này có thể là thách thức lớn đối với các doanh nghiệp nhỏ

• Tích hợp công nghệ: Việc tích hợp AI vào quá trình trình thiết kế và xây dựng có thể rất phức tạp và đòi hỏi phải có sự thay đổi trong cách làm việc truyền thống 

• Thay đổi công việc: Ứng dụng AI trong kiến trúc có thể dẫn đến nguy cơ biến mất của một số vị trí truyền thống vốn do con người đảm nhận 

Như vậy, bài viết đã giới thiệu những ứng dụng AI trong kiến ​​trúc giúp tối ưu hóa quy trình thiết kế và xây dựng. Đồng thời, chỉ ra một số phần mềm AI giúp các kiến trúc sư làm việc năng suất và hiệu quả hơn. Trường Doanh Nhân HBR hy vọng rằng, với sự hỗ trợ của AI, trong tương lai các kiến trúc sư sẽ có khả năng tạo ra các công trình ấn tượng, độc đáo và bền vững.