行使人工智能来辨认都市构筑的特性，猜测其面临地动等劫难时的风

从贸易到家产计划，再到娱乐等一列规模，人工智能正在提供新的机会。那么，土木匠程和都市筹划又会怎样？呆板进修和深度进修将怎样辅佐我们建设更安详、更具可一连、更具弹性的构筑情形。

美国国度科学基金会(NSF) NHERI SimCenter是加州大学伯克利分校天然灾难工程社区的计较建模和仿真中心，该机构的一个团队开拓了一套名为BRAILS(大局限人工智能构筑辨认)的器材，可以自动辨认都市构筑的特性，乃至可以检测都市构筑在地动、飓风或海啸中也许面对的风险。

加州大学伯克利分校的博士后研究员，BRAILS项目标首席开拓者Charles（Chaofeng）Wang说：该项目标发生是出于快速、靠得住地描写都市布局的必要。

“我们想仿真灾难对一个地域全部构筑的影响，但我们没有构筑属性的描写，”Wang说。“譬喻，在旧金山湾区，稀有百万栋构筑。行使人工智能，我们可以或许获得所需的信息。我们可以实习神经收集模子，从图像和其他数据源中揣度构筑信息。”

BRAILS行使呆板进修、深度进修和计较机视觉来提取有关构筑情形的信息。它被假想为构筑师、工程师和筹划专业职员更有用地筹划、计划和打点构筑物和基本办法体系的器材。

SimCenter最近宣布了BRAILS 2.0版本，个中包罗猜测更大范畴构筑特性的模块。这些特性包罗栖身范例(贸易、独户或多户)、屋顶范例(平顶、山墙或斜顶)、基本立面、制作年份、楼层数以及构筑物是否有“软层”——土木匠程术语，指具有很大开放空间底层的布局(如店面)，这些布局在地动中更轻易坍毁。

由Wang和他的同事开拓的根基BRAILS框架会自动从卫星和地面图像自动提取构筑物信息，并将这些信息与来自多个数据源的数据（如微软足迹数据和开放舆图）举办归并--这是一个协作项目，可以免费建设可编辑的天下舆图。该框架还提供将这些数据与税务、都市观测和其他信息相团结的选项，以增补计较机视觉组件。

SimCenter首席研究员兼连系主任Sanjay Govindjee指出:“鉴于地区仿真的重要性，以及执行这些使命必要大量库存数据，呆板进修确实是取得盼望的独一选择。我们很欢快能看到土木匠程师进修这些新技能，并将其应用于实际天下的题目”。

巧用众包数据力气

最近，SimCenter在国民科学派别网站Zooniverse上启动了一个项目，以网络更多的标签数据。该项目被称为“构筑防灾侦探”，它使公家可以或许辨认构筑物的特定构筑特性，如屋顶、窗户和烟囱。这些标签将用于实习特另外特性提取模块。

Wang说:“我们在三月份启动了Zooniverse项目，在几周内我们就有了1000名志愿者，并标注了2万张图片。”

因为没有完备或完全精确的数据源，BRAILS行使逻辑和统计要领来执行数据加强，以弥补空缺。它还计较其预计的不确定性。

在别分开拓和测试这些模块的精确性后，团队将它们组合在一路，并在BRAILS内部建设了CityBuilder器材。将给定的都市或地区输入到CityBuilder，可以自动天生该地理地区中每个布局的特性。

Wang和他的同事举办了一系列验证演示，可能如他们所说的测试平台，以确定人工智能衍生模子的精确性。每个测试台城市天生布局清单，并按照汗青或也许产生的变乱来仿真灾难的影响。

该团队已经在旧金山成立了地动试验台，以及路易斯安那州查尔斯湖、德克萨斯州海岸和新泽西州大西洋城的飓风试验台。

Wang说：“我们的方针是双重的。起首，通过仿真并向决定者提供功效，以减轻将来的丧失。其次，操作这些数据快速仿真真实场景，这样可以或许在侦察小组陈设前就快速跟进新变乱。我们但愿近及时的仿真功效可以或许辅佐指导更精确的应急相应。”

该团队在2021年2月刊行的《构筑自动化》中概述了他们的框架。他们展示了他们的神经收集可以天生一个地区内构筑物真实的空间漫衍，并描写了怎样将其用于新泽西州五个沿海都市的大局限天然灾难风险打点。

该团队在2021年近岸情形共享运营研究物流研讨会(SHORELINE21)上展示了在路易斯安那州登岸的最强飓风劳拉的测试平台。

在被问及BRAILS的机能时，Wang说:“对付某些模子，好比入住率，我们看到精确率靠近100%。而对付其他模块，好比屋顶范例，我们看到了的精确率趋近90%。”

计较资源

为了实习BRAILS模块并运行仿真，研究职员行使了德克萨斯州高级计较中心(TACC)的超等计较机——出格是天下上速率最快的学术超等计较机Frontera和专为深度进修计划的基于GPU体系的Maverick 2。

Wang表明说：“对付一个模子，实习可以在几个小时内完成，但这取决于图像的数目，图形处理赏罚器的数目，进修率等身分。”

和SimCenter一样，TACC是NSF NHERI项目标扶助搭档。TACC计划并维护DesignSafe-CI(收集基本办法)——一个用于计较、数据说明的平台和天然灾难研究职员行使的器材的平台。

德克萨斯大学奥斯汀分校土木匠程传授，DesignSafe项目标首席研究员Ellen Rathje说：“该项目是一个很好的例子，声名通过DesignSafe举办的高级计较怎样与NHERI的很多组件一路事变，为天然灾难研究和新器材开发新的途径。”

BRAILS/CityBuilder与SimCenter地区弹性测定(R2D)器材无缝共同。R2D是SimCenter应用措施框架的图形用户界面，用于量化天然灾难对地区的影响。它的输出包罗整个都市或地域中每座构筑的破坏状态和丧失率(构筑修复本钱与重置代价的百分比)，以及对猜测的信念水平。

“将风场或地面震动应用于成千上万栋构筑，以评估飓风或地动这类灾难变乱影响的仿真必要大量的计较资源和时刻，”Wang说。“按照局限的差异，一个都市范畴的仿真凡是必要在TACC上运行数小时。”

（编辑：湖南网）

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