摘 要：在智能建筑發(fā)展中出現(xiàn)交叉系統(tǒng)不協(xié)調(diào)、可擴(kuò)展性差等問題的背景下，人工智能技術(shù)的應(yīng)用為智能城市建設(shè)指引科學(xué)的發(fā)展方向。該文綜述人工智能技術(shù)的基本概念和發(fā)展歷程，通過實(shí)例分析智能城市建設(shè)中的人工智能技術(shù)應(yīng)用，得到人工智能技術(shù)與城市建設(shè)深度融合方式。人工智能技術(shù)在城市建設(shè)中發(fā)揮著重要作用，將推動(dòng)城市智能化、可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：人工智能;城市建設(shè);技術(shù)應(yīng)用;深度融合;城市智能化

中圖分類號(hào)：TP18 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2024）22-0014-04

Abstract： In the development of intelligent buildings， there are problems such as uncoordinated cross systems and poor scalability. The application of artificial intelligence technology provides the scientific development direction for intelligent city construction. This paper summarizes the basic concept and development process of artificial intelligence technology， and analyzes the application of artificial intelligence technology in intelligent city construction through examples. Get the deep integration of artificial intelligence technology and urban construction. Artificial intelligence technology plays an important role in urban construction and will promote the intelligent and sustainable development of the city.

Keywords： artificial intelligence; urban construction; technology application; deep integration; intelligent development of the city

隨著全球城市化進(jìn)程的加速，人工智能技術(shù)在城市建設(shè)中的應(yīng)用逐漸成為學(xué)術(shù)界和工程實(shí)踐中的熱點(diǎn)問題。城市作為人類社會(huì)生活和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的核心場(chǎng)所，面臨著諸多挑戰(zhàn)，如交通擁堵、能源浪費(fèi)、環(huán)境污染等，而人工智能技術(shù)的發(fā)展為解決這些問題提供了新的思路和方法，其論文旨在探討人工智能技術(shù)在城市建設(shè)中的應(yīng)用，并分析其在城市可持續(xù)發(fā)展中的作用和意義。

1 人工智能技術(shù)概述

人工智能（Artificial Intelligence，AI）是指使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠執(zhí)行需要人類智力的任務(wù)的技術(shù)和方法的集合。它涵蓋了許多不同的技術(shù)和方法，包括機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、自然語言處理、專家系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)視覺等。

1.1 人工智能技術(shù)的基本概念和發(fā)展歷程

人工智能是一種模擬人類智能的技術(shù)，旨在使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠執(zhí)行類似于人類的認(rèn)知任務(wù)。其基本概念涵蓋了機(jī)器學(xué)習(xí)、專家系統(tǒng)、自然語言處理和感知技術(shù)等領(lǐng)域。人工智能的發(fā)展歷程可以追溯到20世紀(jì)50年代，早期的探索主要集中在符號(hào)邏輯和推理系統(tǒng)上[1]。20世紀(jì)80年代，專家系統(tǒng)成為主要研究方向。隨著計(jì)算能力的提升和數(shù)據(jù)的大規(guī)模應(yīng)用，深度學(xué)習(xí)技術(shù)進(jìn)一步推動(dòng)了人工智能的發(fā)展。21世紀(jì)以來技術(shù)在圖像識(shí)別、語音識(shí)別、自然語言處理等領(lǐng)域取得了巨大進(jìn)展，驅(qū)動(dòng)了智能助手、自動(dòng)駕駛、智能制造等應(yīng)用的快速發(fā)展[2]。

1.2 常見的人工智能技術(shù)及其特點(diǎn)

常見的人工智能技術(shù)包括機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、自然語言處理和計(jì)算機(jī)視覺等。機(jī)器學(xué)習(xí)是一種通過從數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)模式和規(guī)律來實(shí)現(xiàn)任務(wù)的技術(shù)，其特點(diǎn)在于可以處理大規(guī)模的復(fù)雜數(shù)據(jù)并從中提取特征，包括監(jiān)督學(xué)習(xí)、無監(jiān)督學(xué)習(xí)和強(qiáng)化學(xué)習(xí)等方法。深度學(xué)習(xí)是機(jī)器學(xué)習(xí)的一種，利用深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來提取和學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的特征，具有高度的靈活性和表達(dá)能力，適用于圖像識(shí)別、語音識(shí)別等領(lǐng)域[3]。自然語言處理是使計(jì)算機(jī)能夠理解、處理和生成自然語言文本的技術(shù)，包括文本分類、情感分析和機(jī)器翻譯等應(yīng)用，其特點(diǎn)在于可以處理不同語言和語言形式的文本，并實(shí)現(xiàn)語義理解和語言生成。計(jì)算機(jī)視覺使計(jì)算機(jī)能夠理解和分析圖像和視頻的內(nèi)容，包括目標(biāo)檢測(cè)、圖像分割和人臉識(shí)別等任務(wù)，具有高度的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，廣泛應(yīng)用于智能監(jiān)控、自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域。

2 智能城市建設(shè)中的人工智能技術(shù)應(yīng)用

智能城市建設(shè)中人工智能技術(shù)應(yīng)用廣泛，涵蓋交通管理、能源利用、環(huán)境監(jiān)測(cè)等。智能技術(shù)使城市運(yùn)行更高效、更環(huán)保、更便利，推動(dòng)城市可持續(xù)發(fā)展[4]。

2.1 人工智能在智慧建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1.1 人工智能在智慧建筑中的總體概述

智慧建筑利用人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)了智能能源管理、自動(dòng)化安全監(jiān)控、智能空調(diào)調(diào)節(jié)等功能，提高了建筑的能源利用效率、安全性和舒適度[5]。人工智能還賦予了建筑更強(qiáng)的適應(yīng)性和智能化互動(dòng)能力，使其能夠根據(jù)環(huán)境變化和用戶需求進(jìn)行智能調(diào)整和優(yōu)化，推動(dòng)建筑行業(yè)向智能化、可持續(xù)發(fā)展的方向發(fā)展。

2.1.2 人工智能在智慧建筑的架構(gòu)體系

智慧建設(shè)體系構(gòu)架中包含4個(gè)重要層級(jí)，即負(fù)責(zé)大數(shù)據(jù)收集的技術(shù)基礎(chǔ)級(jí)、智能應(yīng)用級(jí)、智慧建設(shè)管理平臺(tái)和綜合應(yīng)用程序尾端。管理者可以使用PC網(wǎng)頁、移動(dòng)應(yīng)用程序和現(xiàn)場(chǎng)LED顯示屏控制數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)站點(diǎn)動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。智能建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)信息化、智能化和可視化管理正在逐步實(shí)現(xiàn)，如圖1所示。

2.1.3 人工智能在智慧建筑中實(shí)施技術(shù)路徑

智能建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)的建設(shè)主要依靠人工智能技術(shù)，云計(jì)算技術(shù)和其他相關(guān)硬件設(shè)施。人工智能技術(shù)能收集人力的實(shí)時(shí)狀態(tài)，在工地可以收集機(jī)械設(shè)備材料的使用及其他信息。通過視頻監(jiān)控技術(shù)，能獲得現(xiàn)場(chǎng)影像數(shù)據(jù)，并通過互聯(lián)網(wǎng)和局域網(wǎng)傳送數(shù)據(jù)。云平臺(tái)技術(shù)可以用來建立管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和分析[6]。通過人工智能的學(xué)習(xí)能力，能夠獲得事故現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)智能控制技術(shù)的路徑，如圖2所示。

2.1.4 人工智能在智慧建筑中的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)

人工智能技術(shù)在智慧建筑中的應(yīng)用，不僅能夠提升建筑的能源效率、安全性和舒適度，還可以優(yōu)化空間利用，提高建筑的整體運(yùn)營效益。通過智能化的能源管理系統(tǒng)，人工智能可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)建筑能耗情況，并根據(jù)數(shù)據(jù)分析提供優(yōu)化建議，從而降低能源消耗，提高能源利用效率。智能建筑系統(tǒng)還可以根據(jù)用戶習(xí)慣和環(huán)境變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)照明、空調(diào)等設(shè)備，提升建筑的舒適度和用戶體驗(yàn)[7]。

2.2 人工智能在城市交通管理優(yōu)化中的應(yīng)用

人工智能在城市交通管理中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。智能監(jiān)控?cái)z像頭配備了圖像識(shí)別和分析技術(shù)，能夠自動(dòng)檢測(cè)出異常行為，如交通事故、人群聚集等，及時(shí)發(fā)出警報(bào)并通知相關(guān)部門。智能巡邏機(jī)器人和無人機(jī)通過搭載各種傳感器和攝像頭，可以在城市中實(shí)時(shí)巡邏，監(jiān)測(cè)街道、公園等地區(qū)的安全情況，并進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警和數(shù)據(jù)采集[8]。智能城市安全管理平臺(tái)整合了各種安全監(jiān)控設(shè)備和數(shù)據(jù)，通過人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)城市安全狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和管理，為城市管理部門提供決策支持，增強(qiáng)其應(yīng)急處理能力[9]。

案例：北京市公安局建立了“平安北京”智能系統(tǒng)，利用人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)了視頻監(jiān)控的智能化管理，包括人臉識(shí)別、行為分析、車輛追蹤等功能。平安北京安全管理系統(tǒng)利用先進(jìn)的信息技術(shù)和人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)城市安全的全面監(jiān)控和管理，為北京市的治安維護(hù)和應(yīng)急處置提供了重要支持。

2.3 人工智能在歷史建筑保護(hù)中的應(yīng)用

由于缺乏科學(xué)的保護(hù)規(guī)劃和管理體系，導(dǎo)致歷史建筑的保護(hù)工作存在盲目性和片面性，無法真正實(shí)現(xiàn)對(duì)歷史建筑的全面保護(hù)和合理利用。人工智能軟件可以分析和整理歷史文獻(xiàn)、建筑遺址和考古資料，進(jìn)行虛擬建筑重建和模擬。中華文化遺產(chǎn)保護(hù)智能平臺(tái)在北京、西安等城市被應(yīng)用于多個(gè)歷史建筑的保護(hù)項(xiàng)目中，取得了一定的成效[10]。該平臺(tái)利用人工智能技術(shù)，對(duì)歷史建筑進(jìn)行數(shù)字化建模和文檔化，實(shí)現(xiàn)對(duì)歷史建筑的全面記錄和保護(hù)，提供歷史建筑結(jié)構(gòu)病害識(shí)別和分析功能，幫助保護(hù)部門及時(shí)發(fā)現(xiàn)并修復(fù)歷史建筑的結(jié)構(gòu)問題。該平臺(tái)還可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，對(duì)歷史建筑進(jìn)行數(shù)字化重建和虛擬展示。

案例：圖像識(shí)別和分析軟件在歷史建筑保護(hù)中發(fā)揮了重要作用。人工智能可以應(yīng)用于歷史建筑的圖像識(shí)別和分析，幫助專家識(shí)別和記錄建筑的瑕疵、損傷和變化[11]。通過深度學(xué)習(xí)算法，其可以自動(dòng)識(shí)別建筑結(jié)構(gòu)的不同部分，并分析其狀態(tài)和變化情況，有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的問題并提供修復(fù)措施。

2.4 人工智能在虛擬實(shí)驗(yàn)和智慧教育中的應(yīng)用

人工智能可以模擬真實(shí)實(shí)驗(yàn)，以減少實(shí)驗(yàn)成本和風(fēng)險(xiǎn)。通過使用機(jī)器學(xué)習(xí)和模擬技術(shù)，可以創(chuàng)建虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，用于研究材料科學(xué)、生命科學(xué)、化學(xué)等領(lǐng)域。這些虛擬實(shí)驗(yàn)可以幫助科學(xué)家更好地理解和預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，加速新技術(shù)和新產(chǎn)品的開發(fā)[12]。人工智能實(shí)驗(yàn)室可以處理和分析大量的科學(xué)數(shù)據(jù)，幫助科研人員發(fā)現(xiàn)隱藏的模式和趨勢(shì)。通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法，可以從海量數(shù)據(jù)中提取有用的信息，加快科學(xué)研究的進(jìn)展。例如，人工智能可以用于基因組學(xué)研究中的基因序列分析，幫助科學(xué)家理解基因功能和疾病機(jī)制[13]。

人工智能虛擬場(chǎng)景技術(shù)應(yīng)用在智慧教育中愈加廣泛。在中外建筑史課程中，通過虛擬實(shí)景建筑漫游，在虛擬環(huán)境中探索中外歷史建筑，仿佛穿越時(shí)空親臨其境。例如大連理工大學(xué)在中外建筑史課程中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，其通過使用VR頭顯和交互設(shè)備，讓學(xué)生可以在課堂上直接參與虛擬實(shí)景建筑漫游，并深入了解中外著名建筑的風(fēng)格、結(jié)構(gòu)和藝術(shù)特點(diǎn)。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，更加真實(shí)、細(xì)致的歷史建筑模型和場(chǎng)景將被開發(fā)出來，提供更為逼真的學(xué)習(xí)體驗(yàn)[14]。

2.5 人工智能在環(huán)境保護(hù)與治理中的應(yīng)用

人工智能軟件在城市環(huán)境保護(hù)中發(fā)揮著重要作用，其案例應(yīng)用涵蓋了空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)、垃圾分類、水資源管理等多個(gè)領(lǐng)域。以空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)為例，無錫市利用人工智能軟件“藍(lán)天衛(wèi)士”系統(tǒng)進(jìn)行空氣污染預(yù)測(cè)和監(jiān)測(cè)，該系統(tǒng)通過智能傳感器網(wǎng)絡(luò)收集大量空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，并結(jié)合人工智能算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)空氣質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和污染源的智能識(shí)別[15]。在水資源管理方面，一些國家和城市利用人工智能軟件進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)和水資源調(diào)度，如美國的智能水務(wù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過智能傳感器網(wǎng)絡(luò)和人工智能算法對(duì)水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，實(shí)現(xiàn)了對(duì)水資源的智能化管理和優(yōu)化調(diào)度，提高了水資源利用效率和保護(hù)水環(huán)境的能力[16]。人工智能軟件在城市環(huán)境保護(hù)中的案例應(yīng)用豐富多樣，為城市環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展提供了重要支持和技術(shù)保障。

2.6 人工智能在能源管理中的應(yīng)用

人工智能在能源管理中的應(yīng)用涉及多個(gè)方面，包括能源生產(chǎn)、傳輸、分配和消費(fèi)等環(huán)節(jié)。人工智能技術(shù)可以應(yīng)用于能源生產(chǎn)領(lǐng)域，通過優(yōu)化風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電和其他可再生能源的利用，提高能源生產(chǎn)效率和可再生能源的比例。人工智能可以用于優(yōu)化能源傳輸和分配，通過預(yù)測(cè)能源需求、調(diào)整輸電網(wǎng)絡(luò)和智能配電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)能源流向和負(fù)載的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與調(diào)控，提高能源利用效率并減少能源損耗[17]。人工智能還可以應(yīng)用于能源消費(fèi)端，例如智能家居和智能建筑系統(tǒng)，通過優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行和能源使用模式，實(shí)現(xiàn)能源消耗的最小化和能源利用的最大化，從而降低能源成本并減少對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴。人工智能在能源管理中的應(yīng)用可以幫助實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)利用，通過提高能源利用效率，減少對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴，推動(dòng)能源行業(yè)向智能化、高效化和環(huán)?；较虬l(fā)展。

3 人工智能技術(shù)與城市建設(shè)的深度融合

人工智能技術(shù)通過其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析能力、智能決策支持系統(tǒng)和自適應(yīng)控制算法等特點(diǎn)，為城市建設(shè)提供了全新的解決方案和思路。首先，人工智能技術(shù)在城市規(guī)劃和設(shè)計(jì)階段發(fā)揮了重要作用。通過對(duì)城市歷史數(shù)據(jù)、人口流動(dòng)、交通狀況等方面的深度分析，人工智能可以為城市規(guī)劃者提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持和科學(xué)的決策建議，并幫助城市規(guī)劃者更好地制定城市發(fā)展策略和規(guī)劃方案[18]。其次，人工智能技術(shù)在城市交通管理中發(fā)揮了重要作用。通過智能交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)、智能交通監(jiān)控系統(tǒng)等應(yīng)用，人工智能可以實(shí)現(xiàn)交通流量的智能調(diào)控和交通事故的及時(shí)預(yù)警，有效緩解交通擁堵和提升交通安全水平。再次，人工智能技術(shù)還在城市環(huán)境監(jiān)測(cè)、智慧能源管理、智能樓宇控制等領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大潛力。通過智能傳感器網(wǎng)絡(luò)和大數(shù)據(jù)分析，人工智能可以實(shí)現(xiàn)對(duì)城市環(huán)境污染、能源消耗等方面的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和智能化管理，為城市環(huán)境保護(hù)和資源利用提供科學(xué)依據(jù)和有效手段[19]。最后，人工智能技術(shù)還在城市治理和公共服務(wù)方面發(fā)揮了重要作用。通過智能化的城市管理平臺(tái)和智能城管機(jī)器人等應(yīng)用，人工智能可以實(shí)現(xiàn)城市管理的信息化、智能化和精細(xì)化，提高城市管理的效率和水平，為城市居民提供更便捷、更高質(zhì)量的公共服務(wù)。人工智能技術(shù)與城市建設(shè)的深度融合不僅可以提升城市的智能化水平和管理效率，還可以優(yōu)化城市的資源配置和環(huán)境質(zhì)量，推動(dòng)城市向更加智慧、宜居、可持續(xù)的方向發(fā)展[20]。

4 結(jié)論

展望未來，可以預(yù)見到，隨著人工智能技術(shù)的進(jìn)一步成熟和普及，城市將迎來更加智慧化、智能化的時(shí)代。技術(shù)的應(yīng)用也將推動(dòng)城市建設(shè)模式的轉(zhuǎn)變，由傳統(tǒng)的規(guī)劃和管理向智能化、信息化、可持續(xù)化方向發(fā)展，為構(gòu)建綠色、低碳、智慧的現(xiàn)代化城市提供強(qiáng)有力的支撐。加強(qiáng)對(duì)人工智能技術(shù)在城市建設(shè)中的研究和應(yīng)用，不僅有助于提升城市建設(shè)的科技水平和管理效率，還能夠?yàn)閷?shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展和人民幸福生活作出更大的貢獻(xiàn)。

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基金項(xiàng)目：吉林省高教科研重點(diǎn)課題（JGJX2023C152）;吉林省高教科研重點(diǎn)課題（JGJX2023C151）

第一作者簡介：閆秋夢(mèng)（1995-），女，碩士，助教。研究方向?yàn)樗颊虒W(xué)融入與智慧教學(xué)應(yīng)用。