人工智能导论-徐昊铖-土木工程中的人工智能

土木工程中的人工智能

姓名徐昊铖陈康锋

学号 3150626009 3160626047

专业班级道桥151 道桥162

学院（系）土木建筑工程学院

完成日期 2017年6月20日

课程名称人工智能导论

宁波理工学院

土木工程中的人工智能

组员：道桥151徐昊铖道桥162陈康锋一、人工智能综述

人工智能（Artificial Intelligence），英文缩写为AI。它是研究、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。人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。人工智能从诞生以来，理论和技术日益成熟，应用领域也不断扩大，可以设想，未来人工智能带来的科技产品，将会是人类智慧的“容器”。

人工智能是对人的意识、思维的信息过程的模拟。人工智能不是人的智能，但能像人那样思考、也可能超过人的智能。

人工智能是一门极富挑战性的科学，从事这项工作的人必须懂得计算机知识，心理学和哲学。人工智能是包括十分广泛的科学，它由不同的领域组成，如机器学习，计算机视觉等等，总的说来，人工智能研究的一个主要目标是使机器能够胜任一些通常需要人类智能才能完成的复杂工作。但不同的时代、不同的人对这种“复杂工作”的理解是不同的。

但是我们更为平常的理解可以是：给人们减轻体力活动，更加快捷、安全的一个智能的系统。它可以帮助人们完成人们认为无聊重复、高危险、高难度的工作的东西。总之，我们就可以理解成为它是一个万能的“机器人”，然后帮助我们干我们不想干的事情。

二、人工智能之未来篇

（1）未来五年人工智能将导致千万人失业？

人工智能技术的崛起将导致“失业潮”的发生已基本成为行业的共识。“世界经济论坛”2016年年会，基于对全球企业战略高管和个人的调查发布的报告称。未来五年，机器人和人工智能等技术的崛起，将导致全球15个主要国家的就业岗位减少710万个，2/3将属于办公和行政人员。莱斯大学计算机工程教授摩西·瓦迪近日同样表示，今后30年，电脑可以从事人类的所有工作，他预计，2045年的人类失业率将超过50%。

创新工场董事长兼首席执行官李开复表示，这些强大的机器带给人类的“下岗潮”还不是最可怕的，因为这些机器会产生巨大的商业价值，养活着这些下岗者，进而养活着人类。人类最应该担心的是“人工智能”机器真正可能带来的危机，不是奴役人类，而是让人类丧失斗志，无所事事。

（2）未来人工智能只有“智商”没“情商”？

如果你认为人工智能只能完成高超的逻辑思考，而不会理解人类的情感情绪，包括喜、怒、哀、乐、爱、恨、贪、痴，那就错了。事实上，越来越精准的图像、声音和面部识别系统均能让计算机更好地探查人的情感状态。

三、人工智能应用之土木篇

随着地理信息系统技术的发展, 软件功能日趋多样化, 其应用范围也由传统领域扩展到其它越来越多的新兴或交叉学科目前, 技术己经开始逐步融入并推动着土木工程大学科中

若干重要领域的进一步发展。从一定程度上讲, 的应用模式正在逐步影响和改变着土木工程师惯有的思维方式。

（1）应用之制图方面

例如，Arch2010就是一款基于AutoCAD2002—2010平台的，专为建筑设计工作而量身打造的CAD系统，它集人性化、数字化、可视化、参数化、智能化于一身，将建筑构件作为最基本的设计单元，采用了非常先进的自定义对象核心技术，实现了二维图形与三维模型的同步此类系统的使用让筑设计师再也不必趴在桌子上完成绘图工作，让他们的创意和设想能够得到更完美的发挥和实现。工程图档也不再是以往那种抽象的线条堆积，而是通过数字化技术转化成了直观的、可视的建筑模型，真正实现了系统界面人性化、构件创建参化、构件关联智能化、设计过程可视化。

在实际工作中的好多工作, 虽然不是GIS领域的内容, 但是都需要或多或少地进行图像的拼接处理。在这类工作中, 对图幅地理参数要求不高甚至不做要求, 如果能引入GIS软件, 借助其强大的图像生成或校正功能, 亦能达到准确、快捷的效果。土木工程专业每年学生的毕业设计都要进行施工图纸的绘制, 尤其是道路桥梁专业的学生。指导老师一般会提供示例图纸供学生参考, 鉴于道路桥梁或者生命线工程的施工图纸比较狭长, 常常需要用

A4的扫描仪扫描2到4次方能扫全。况且扫描后无法在计算机中用AutoCAD描图, 关键问题就是图纸的接边不好处理, 以及扫描时图纸的变形、位置的倾斜等；即使能操作photoshop 的学生, 图纸接边亦不能做到很精确。后来经笔者建议,尝试将图纸扫描后用GIS软件进行拼接, 只需事先选好相邻扫描图的重合关键点即可, 然后再在AutoCAD中以拼接后的图件为底图进行绘制, 方便快捷地解决了这个问题, 拼接效果很好；同时也给土木专业的学生提供了GIS处理问题的思路, 达到了良好的效果。

（2）应用之地理信息系统

地理信息系统是一门集计算机科学、信息学、地理学等多门科学为一体的新兴学科，基于其能快速、方便地管理海量数据的特点，已经被广泛应用于资源开发、环境保护、城市规划建设和灾害监测与评估等领域。它是在计算机硬件和软件支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供对规划、管理、决策和研究所需信息的空间

信息系统．长期以来，人们普遍使用模拟地图来存储和查询空间信息．地图和描述地图信息的文献著作的结合，可视为一种模拟的地理信息系统．这种模拟地理信息系统的使用存

在一些缺点。

工程地质勘察行业中引入GIS技术, 旨在利用GIS强大的数据管理和空间分析功能,对以各种图件、图像、表格、文字报告为基础的单个工程勘察项目或区域地质调查成果资料以及基本地理信息, 进行一体化存储管理。在此基础上可以进行二维地质图形生成及分析计算, 并能够利用钻孔数据建立区域三维地质结构模型, 采用三维可视化技术直观、形象地表达区域地质构造单元的空间展布特征以及各种地质参数, 建立集数字化、信息化、可视化为一体的空间信息系统, 为相关部门提供有效的工程地质信息和科学决策依据。目前, 国内将GIS 技术和工程地质勘察业务相结合, 对应用于工程地质勘察行业的GIS软件也成为软件研发的新领域, 如有武汉中地公司的MapGIS工程勘察GIS信息系统、理正勘察系列软件等。典型的工程勘察GIS系统由以下几个功能模块组成：

1、数据管理。数据管理模块主要实现对地理底图、工程勘察所获取的资料和成果的录导入、转换、编辑、查询等功能。其中数据建库可根据需要建立地理底图库或者工程勘察数据库,以实现对海量数据的方便输入、存储和编辑而基于GIS强大的数据管理功能, 工程勘察GIS软件能方便实现诸如钻孔相关的试验表属性数据与图形数据的关联存储功能、各种三维地质模拟结果和成果资料的存储管理功能、对多种成果图件及统计分析表单的快速查询功能等多种工程勘察信息管理功能。

2、工程地质分析及应用该模块基于GIS中数一模联动和空间分析功能, 能够实现：

（1）生成与钻孔相关的钻孔平面布图、土层柱状图、岩石柱状图和工程地质剖面图等基本图件；

（2）根据离散钻孔点生成等值线, 比如地层层厚、层底层顶深度等值线、基岩面等值线、地下水位等值线。

（3）根据试验数据生成各种试验曲线, 如静力触探曲线图、十字板剪切试验曲线、三轴压缩试验曲线图、土的颗粒级配曲线等。

（4）与办公自动化OA完美结合根据工程勘察所取得的数据自动生成工程勘察报告。

3、三维地质结构建模及可视化该类模块能够根据用户选定的分析区域内的钻孔分层数据自动建立起能反映该区域地质构造单元地层空间展布特征的三维地质结构模型对于地质条件比较复杂的区域,可通过用户自定义剖面干预建模, 处理夹层、尖灭、透镜体等特殊地质现象。同时可提供对三维地质模型的多种可视化表现功能, 比如生成任意方向切割模型、立体剖面图, 以及三维空间量算功能。

4、成果生成和输出该类模块能对生成的各种二维图件、表格进行方便、灵活输出, 以及对三维地质模拟结果静态效果图、漫游图、空间分析量算结果的输出。

（3）应用之建筑领域

传统的建筑施工管理中，主要是依靠手写、手绘的方式来完成有关施工档案的记录和施工平面图的绘制，而随着人工智能技术在建筑领域里应用范围的不断扩大，综合采用数理逻辑学、运筹学、人工智能等手段来进行施工管理已经得到了认可和普及。目前比较流行的基于C/S环境开发的建筑施工管理系统，已经涵盖了工地管理的方方面面，主要包括员工管理模块、分包合同管理模块、固定资产管理模块、供应商管理模块和财务管理模块、施工日志管理模块、员工考勤管理模块与工资挂钩细化了对分包商和供应商的管理，更加有效地控制材料进出，供应商和分包商以及员工的管理真正实现了工地物流、资金流和业务流“三流合一”。另外，建筑施工管理系统的数据库也非常强大，具有极为强劲的数据处理和储存能力，不仅性能稳定，升级和日常维护也非常的快捷方便。另外，针对建筑施工人流复杂、密集的特点，系统还相应设置了权限管理功能，保障了施工管理数据的安全和准确性。

人工智能技术在混凝土强度预测分析中也开始广泛应用。对于建筑施工来说，28天抗