Строителната индустрия се нуждае от устойчиви иновации с цел намаляване на отпадъците и потреблението на енергия. Материалите, създадени с изкуствен интелект, като самовъзстановяващи се полимери, са част от нова вълна на устойчивата архитектура. Те също подобряват издръжливостта, като дават възможност на сградите да се адаптират интелигентно и по този начин да изградят устойчивост заедно с енергийната ефективност.

Традиционните материали най-често се произвеждат без оглед на опазването на околната среда и са основна причина за отпадъци и емисии. Но AI може да моделира и тества материали със скорости, които преди това не са могли да си представят, за да идентифицират тези с оптимална здравина, устойчивост и адаптивност.

Материали, които реагират интелигентно на промените на околната среда

Лидери в тези области са AI Materials Discovery на IBM и DeepMind на Google, които са активни в откриването на материали чрез приложно машинно обучение, за да ускорят процеса на намиране на екологични материали. По този начин AI прогнозира резултатите от процеса на научноизследователска и развойна дейност в разработени от инженери вещества, които ще реагират интелигентно на промените в околната среда. Пример за такова вещество са самовъзстановяващите се полимери, които могат да възстановяват микроповреди, удължавайки живота на материала и намалявайки отпадъците.

Вероятно най-умопомрачителните материали, задвижвани от изкуствен интелект, са самовъзстановяващите се бетони - нова устойчива иновация: пукнатините се заздравяват естествено. Този бетон е с вградени бактерии, които произвеждат калциев карбонат при контакт с вода, което помага за запълване на пукнатини. Тези иновации значително намаляват необходимостта от ремонт и подмяна, като по този начин намаляват строителните отпадъци и бъдещите разходи.

В градове с влажен климат самовъзстановяващият се бетон се оказва икономически и екологичен заместител на традиционните материали. Потенциалният му живот често може да бъде удължен до два пъти. С напредващата технология за самовъзстановяване, те със сигурност ще навлязат в ядрото на градското планиране, особено в крайбрежните райони, застрашени от ерозия.

Гъвкавост според климатичните условия

Адаптивните фасади с AI алгоритми реагират на стимули от околната среда - по-специално светлина, температура и влажност. Те включват главно фотохромни или термохромни материали, чиито непрозрачност и топлинни свойства се променят. Такива системи позволяват на сградите да контролират използването на енергия и в идеалния случай да ограничат максимално използването на изкуствено отопление и охлаждане.

Например, кулите Ал Бахар в Абу Даби могат да се похвалят с кинетична фасада, която се отваря и затваря в зависимост от интензитета на слънчевата светлина, намалявайки ефекта й, като същевременно увеличава максимално естествената светлина. Захранвани с AI фасади, като тези, намаляват зависимостта от отопление, вентилация и охлаждане, като изчислените годишни икономии на енергия са до 50%, според проучвания на Института за енергийни изследвания.

Кръгова икономика и устойчивост

Идеологията на кръговия принцип е фундаментално важна за устойчивия дизайн, тъй като поддържа материали, които се използват повторно, преработват или дори рециклират с много малко загуби. AI може да набавя материали за строителни проекти въз основа на кръговата икономика. С анализа на алгоритъма по отношение на жизнения цикъл на сградата, архитектите и разработчиците могат да измислят правилните материали, които могат да направят всичко - да издържат по-дълго, да могат да се възобновяват и рециклират.

Платформата OptiCycle, задвижвана от изкуствен интелект, взема предвид продължителността на живота на материалите и възможността за рециклиране, като насочва дизайнерите от самото начало да купуват продукти въз основа на техните устойчиви стратегии. Той насърчава философията за безотпадъчност.

Енергийна ефективност

Материалите, генериращи енергия, могат да бъдат интегрирани в сградите с помощта на AI. Например, разположението и ефективността на слънчевото стъкло и прозрачните фотоволтаични клетки могат да бъдат оптимизирани. Това позволява на структурите да получават силата на възобновяемата енергия направо от слънцето, превръщайки фасадите на сградите в активи за производство на енергия.

Сградите, направени от слънчево стъкло, допринасят значително за целите за намаляване на въглеродните емисии, тъй като намаляват директно зависимостта от невъзобновяеми източници на енергия. Тези материали въвеждат иновативен начин за окончателно решаване на глобалната енергийна криза чрез интегриране с AI при наблюдението и пренастройването на тяхната ефективност.

Симулациите с изкуствен интелект позволяват на архитектурата да проектира материали, съобразени с мястото на местоположение на сградата и целта, за която е предназначена. Представяйки си различни климатични и стресови условия, AI произвежда материали, които оптимизират топлинните, акустичните и структурните характеристики. Това персонализиране се счита за по-важно при екстремни климатични условия, като пустинен климат или райони с чести земетресения.

Например, AI се използва за синтезиране на полимери, които биха издържали на температури между -50°C и 50°C, без да губят здравина и издръжливост. В резултат на това специално изработените материали укрепват сградите, което означава, че в дългосрочен план такива сгради пестят енергия и струват по-малко за поддръжка.

Интелигенти решения за съществуващи сгради

Един от най-ефективните начини да направите съществуващите сгради устойчиви е чрез преоборудване с материали с изкуствен интелект. AI позволява на архитектите да проучат съвместимостта на използването на интелигентни материали при интегриране с по-стари конструкции и по този начин позволява на инженерите да модернизират структурите им в рамките на ограничена намеса. В такива проекти те приемат използването на интелигентна изолация, адаптивно стъкло или фасади за генериране на енергия, за да сведат до минимум енергийния отпечатък, свързан със съществуващите структури.

Например, Емпайър Стейт Билдинг в Ню Йорк е вложил материали и енергийни решения, задвижвани от изкуствен интелект, което е довело до почти 40% спад на потреблението на енергия след преоборудването. Такива проекти показват как изкуственият интелект може да се превърне в огромен фактор за баланса между опазване и поддръжка и устойчивост.

Иновациите днес наистина се крият в материалознанието, как сградите се концептуализират и функционират с тяхната екосистема. Това бележи важна стъпка към регенеративната бъдеща архитектура и технологии, които се обединяват, за да намалят въздействието на човечеството върху околната среда.