人工智能与智慧建筑

林必毅，王志敏，吴俊杰

（深圳市华赛睿飞智能科技有限公司）

1 智能特征与人工智能

1.1 智能特征

无论是智能建筑，还是人工智能，均带“智能”二字。智能的特征包括感知能力、记忆与思维能力、学习及自适应能力、行为能力，简而言之，得有“脑”或“控制系统”。控制系统（control system）是一套具有逻辑控制和动力功能的系统，能控制和监测机器人机械结构并与环境（设备和使用者）进行通信[1]。而人脑，是“自然智能”的典型代表，也是宇宙中已知的最复杂物体，与星系复杂度相当。

1.2 人工智能

人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学[2]，有时也被称为“机器智能”，是由机器表现出来的智能，与人类和其他动物表现出来的自然智能形成对比[3]。人工智能是现代科技重要的一环，是第四次工业革命的代表性技术之一，可分成三大类：弱人工智能、强人工智能和超人工智能。弱人工智能是指擅长于单个方面的人工智能，或在特定领域等同或者超过人类智能、效率的机器智能，比如深蓝、微软小冰、苹果Siri、谷歌阿法狗、人脸识别/车牌识别摄像机、搬运/焊接机器人等等。每一个弱人工智能的创新，都在给通往强人工智能和超人工智能的旅途添砖加瓦[4]。

2 智能建筑到智慧建筑

2.1 建筑、科技与人（见图1）

图1 建筑、科技、环境与人关系图

贝聿铭说过：建筑是有生命的，它虽然是凝固的，可却蕴含着人文思想。当艺术与自然碰撞、匠心与哲学同处、科技与情怀兼顾、意志与生态共存时，建筑、科技与人，甚至与环境之间，会激荡出更为璀璨的火花。各种数字化、自动化、网络化、智能化、信息化技术赋能建筑，也成就了智能建筑。半自主或全自主工作的智能机器（机器人），核心技术就是人工智能（AI）,另外还有物联网（IoT）、大数据、5G、导航定位、路径规划、无线充电等技术作为补充。未来，以住宅建筑为例，各式各样智能机器服务于人类生活，家庭里会应用清洁、做饭、洗涤、陪伴、教育、看护、养老等各式机器人，社区公共区间会应用社区治理、小区管理、公共服务、便民服务的各式机器人，还有建筑建设期间，需要应用装配机器人等等。

2.2 智能建筑到智慧建筑的维度拓展

智慧建筑可看成“智能建筑+”。智能建筑在《智能建筑设计标准》中有清晰的定义。对于智慧建筑，智能建筑是基础，在此基础之上，再做各种维度的拓展，包括时间维度拓展、空间维度拓展、科技维度拓展、边界维度拓展、计算维度拓展、未知维度拓展等（见图2）。

图2 智慧建筑维度拓展图

2.2.1 时间维度拓展

建筑的策划、规划、设计、建设、验收、使用、运维、拆除，是有全生命周期的，需要建筑全生命期管理系统。

建筑由建筑物和构筑物组成，多个建筑可以构成建筑群，多个建筑群甚至可以组成行政区域（区、镇、市等）。时空信息云平台，其前身就是地理信息系统（GIS），后添加了时间维度，价值提升了许多，可以做违章建筑智能监控等。

2.2.2 空间维度拓展

空间维度拓展，从纯物理空间角度看，空天地一体化网络，即天基、空基和陆基一体化综合网络，通过星间、星地链路将地面、海上、空中和深空中的用户、飞行器以及各种通信平台密集联合[2]。空天地一体化网络完成建筑或建筑群之间的连接。从物理空间和虚拟空间结合的角度来看，互联、物联、车联、人联、视联、服联等网络，以及全息建筑、孪生建筑、智慧空间是对物理空间的延伸。

2.2.3 科技维度拓展

科技日新月异，处于不断发展变化之中。科学方面，从热力学到电学磁学，再到量子力学，未来一定还有新的科学理论出来；技术方面，除了新一代信息、通信和数据技术之外，还有声、光、电、风、结构（安全）、装配式、量子技术等等。建筑的科技维度处在不断拓展之中，甚至会出现颠覆性的科技，深刻影响（智能/智慧）建筑设计。

2.2.4 边界维度拓展

在建筑空间或区域内，智慧的元素在不断增加，人、地、事、物、情、组织、网格、党群，或者人流、车流、物流、能流、资金流、信息流等等。这些元素与建筑存在着关系，原来这些关系是散落的、不清晰、无约束、隐藏状态或不受监控的，借助智慧建筑各系统、各内容建设，以建筑本身（含空间）为“底图”，各种元素为“图层”，融入时间序列，理清建筑与各元素的关系，进而拓展建筑的边界。

2.2.5 计算维度拓展

建筑是“载体”，承载人类各项活动，也是一个拥有“建筑大脑”的“生命体”，能“计”会“算”，有“算力”也有“算法”。计算方式越来越多样，包括云计算、雾计算、边缘计算、认知计算等等，计算成本也越来越低。

2.2.6 未知维度拓展

有人说，视野决定了边界，认知限制了想象。世界对于人类而言，可划分为四类：已知的已知、未知的已知、未知的未知、已知的未知。第一版块到第二版块（从物质到生命）之间，第二版块到第三版块（从生命到思维或智慧）之间，存在着断层[5]，断层意味着未知（已知的未知），如图3所示。以分子生物学为例，它在试图努力打通三大版块，也意味着未来存在打通的可能，再考虑到还有许许多多“未知的未知”，未来可能逐步变成“已知的未知”和“已知的已知”，故未知维度必然存在拓展，并将对建筑产生深远影响。

图3 基础科学一览图[5]

3 智慧建筑的几种参考模型

何谓智慧建筑？仁者见仁智者见智。政府部门、企业、市民心目中的智慧建筑千差万别，甚至从事智能建筑或智慧建筑行业的企业之间，理念也不尽相同（见图4-5）。

图4 系统集成商心目中的智慧建筑模型

图5 《智慧建筑评价标准》中的智慧建筑模型

4 结语

智能建筑在标准、需求、产品、系统解决方案、设计、施工、检测、验收、运维等方面已有较为丰富的落地实践与经验积累，而智慧建筑尚处于起始和摸索阶段。本文重点研究智能建筑到智慧建筑的多维度拓展，以及智慧建筑模型，为智慧建筑建设提供借鉴。