مقاله تحلیلی: ۲۰ کاربرد هوش مصنوعی در مهندسی عمران و ساخت‌ و ساز

هوش مصنوعی با الگوبرداری از مغز انسان، عملکردهایی منطقی و هوشمندانه دارد. هوش مصنوعی یک تکنولوژی است که سعی دارد رفتار هوشمندانه را در فرآیندهای کامپیوتری تقلید و پیاده‌سازی کند. هوش مصنوعی کاربردهای گسترده‌ای در ساخت‌وساز دارد.

هوش مصنوعی به چند روش مختلف عمل می‌کند:

• سیستم‌های فازی
• شبکه‌های عصبی
• سیستم‌های دانش‌بنیان (مبتنی بر دانش)
• الگوریتم‌های ژنتیک

هر پروژه عمرانی با ریسک‌ها و عدم قطعیت‌ها همراه است. ازجمله این موارد می‌توان به ریسک‌های مرتبط با تخصیص کار، تحقق مایلستون ها، هزینه‌های پروژه و مدیریت ساخت اشاره کرد. یادگیری ماشین شاخه‌ای از هوش مصنوعی است که کاربردهای متعددی در مهندسی عمران دارد.

کاربردهای هوش مصنوعی در مهندسی عمران

1. طبقه‌بندی و تخمین درصد رطوبت خاک
2. کاربرد یادگیری ماشین در مهندسی سازه با استفاده از داده‌های حسی و تصویری به‌منظور تشخیص آسیب، موقعیت و گستره آن
3. بهبود بهره‌وری از طریق کاهش زمان بیکاری
4. پیش‌بینی حداکثر چگالی خشک و مقدار بهینه رطوبت بتن
5. استفاده از تصاویر برای نظارت صحیح بر کارگاه به لحاظ ایمنی و شرایط کاری خطرناک
6. شناسایی خلل‌ها و تشخیص موارد موردنیاز در جهت جلوگیری از تأخیر در کارها
7. پیش‌بینی زمان سفر در بحث مهندسی حمل‌ونقل
8. برنامه‌ریزی کارآمد، طراحی و مدیریت زیرساخت‌ها با استفاده از مدل‌سازی اطلاعات ساختمان
9. کاربرد شبکه‌های عصبی مصنوعی برای پیش‌بینی ویژگی‌های طرح اختلاط بتن
10. نظارت بر فعالیت‌های کارگاه و پیش‌بینی تغییرات هزینه‌ای بر اساس نرخ مصالح اولیه در بازار
11. آنالیز نشست فونداسیون و پایداری شیب
12. نظارت بر سلامت سازه،‌ اعلام هشدار هنگام نیاز به تعمیرات
13. پیش‌بینی جزر و مد برای برنامه‌ریزی پروژه‌های در مجاورت ساحل
14. کاهش خطاها با آنالیز اتوماتیک داده‌ها
15. پیش‌بینی ریسک‌ها به‌عنوان بخشی از فرآیند مدیریت پروژه
16. ارائه راه‌حل برای آسیب‌های مرتبط با حفاری شمع‌های بتنی پیش‌تنیده در حوزه مهندسی فونداسیون
17. حل مشکلات پیچیده در مراحل مختلف پروژه
18. تصمیم‌گیری در فرآیند طراحی
19. مدیریت ضایعات ساختمانی و استفاده از مصالح هوشمند
20. نظارت و بهینه‌سازی استفاده از نیروی متخصص

پایش سلامت سازه با استفاده از هوش مصنوعی

پایش سلامت سازه فرایندی است که در آن داده‌ها جمع‌آوری و سپس به‌منظور ارزیابی آسیب‌پذیری سیستم سازه‌ای تحت تجزیه‌وتحلیل قرار می‌گیرند. پل‌ها، خطوط لوله، سدها و دیگر پروژه‌های زیرساختی بزرگ را می‌توان در فرآیند پایش سلامت سازه، آنالیز کرد. از الگوریتم ژنتیک می‌توان به همراه فرایند پایش سلامت سازه برای تشخیص آسیب‌ها در ساختمان‌ها استفاده کرد.

در این حالت به‌جای جمع‌آوری دستی داده‌ها و آنالیز آن‌ها، می‌توان از تکنیک هوش مصنوعی استفاده کرد. از داده‌های خام حاصل از هوش مصنوعی و با استفاده از روش یادگیری دومرحله‌ای، اطلاعات مهمی می‌توان دریافت کرد.

• در مرحله اول با استفاده از روش نیستروم و به‌طور اتوماتیک ویژگی‌های سیگنال‌های ارتعاشی پل استخراج می‌شود.
• در مرحله دوم بر اساس ویژگی‌های به دست آمده، شرایط سلامت پل با استفاده از آنالیز مؤلفه‌های اساسی کرنل (MKPCA) دسته‌بندی می‌شوند.

شبکه عصبی مصنوعی مبتنی بر هوش مصنوعی در ساخت‌وساز

شبکه عصبی مصنوعی از روش‌هایی مانند الگوریتم لونبرگ-مارکوارت، الگوریتم تکاملی تفاضلی و روش تنظیم بیزی (BRNN) استفاده می‌کند. از هوش مصنوعی برای تعیین حداکثر چگالی خشک و مقاومت فشاری خاک‌های تثبیت‌شده با سیمان استفاده می‌شود. ورودی‌های این فرآیند عبارت‌اند از: حد روانی خاک، مقدار رطوبت، شاخص پلاستیسیته و اندازه ذرات ماسه، شن و رس.

علاوه بر این می‌توان از تکنیک‌های ماشین‌های پشتیبان بردار (SVM)‌ هم استفاده کرد. محققان معتقدند روش دوم نتایج بهتری از مقاومت فشاری محدود نشده و حداکثر چگالی خشک خاک تثبیت‌شده با سیمان ارائه می‌دهد.

همچنین می‌توان از شبکه‌های عصبی هوش مصنوعی برای اندازه‌گیری اسلامپ بتن آماده استفاده کرد. از قابلیت تقریب/ تخمین شبکه‌های عصبی مصنوعی می‌توان در این راستا استفاده کرد. بین متغیرهای ورودی و خروجی یک رابطه ایجاد می‌شود.

ازآنجاکه داده‌های موردنیاز برای آنالیز از کارخانه تولیدکننده بتن جمع‌آوری می‌شوند، می‌توان با تغییر طرح اختلاط بتن از بروز اشتباهات جلوگیری کرد. برای ارزیابی از نرم‌افزار MATLAB R2011b می‌شود. این نرم‌افزار از طریق بهینه‌سازی و جعبه‌ابزار شبکه عصبی از الگوریتم ژنتیک بهره می‌گیرد.

سیستم‌های فازی مبتنی بر هوش مصنوعی در ساخت‌وساز

شبکه‌های عصبی فازی کاربرد گسترده‌ای در تخمین مقاومت فشاری بتن دارند. داده‌های آزمایشی ۴۵۸ طرح اختلاط بتن از سه منبع جداگانه جمع‌آوری می‌شوند. بر اساس داده‌های جمع‌آوری شده، معماری ۶ شبکه عصبی چندجمله‌ای فازی ساخته و آزمایش می‌شوند. پارامترهای ورودی را مواد تشکیل‌دهنده بتن و پارامتر خروجی را مقاومت فشاری ۲۸ روزه طرح اختلاط تشکیل می‌دهند.

منبع

 نوشته شده توسط تیم مترجمین موسسه 808

اگر دوست دارید به تیم مترجمین 808 بپیوندید، با ما تماس بگیرید.

دریافت فایل PDF مقاله برای اعضای VIP رایگان است. سایر کاربران با پرداخت ۵۰۰ تومان می توانند اقدام به دریافت این فایل کنند.