L’intelligenza artificiale nel settore dell’edilizia
In Italia, ed in generale a livello globale, la crescita del settore edile è fortemente limitata dalla miriade di sfide complesse che bisogna affrontare, come il superamento dei costi e dei tempi, la salute e la sicurezza, la produttività e la carenza di manodopera.
Inoltre, l’industria edile è una delle industrie meno digitalizzate al mondo, il che le ha reso difficile affrontare i problemi che attualmente deve affrontare.
Una tecnologia digitale avanzata, l’Intelligenza Artificiale (AI), sta attualmente rivoluzionando settori come la produzione, la vendita al dettaglio e le telecomunicazioni. I campi di applicazione dell’IA come l’apprendimento automatico, i sistemi basati sulla conoscenza, la visione artificiale, la robotica e l’ottimizzazione sono stati applicati con successo in altri settori per ottenere una maggiore redditività, efficienza, sicurezza e protezione.
Pur riconoscendo i vantaggi delle applicazioni di intelligenza artificiale, nel settore edile esistono ancora numerose sfide rilevanti per questa tecnologia.
In questo articolo, basato sull’analisi riportata sull’autorevole rivista internazionale Journal of Building Engineering, esamineremo le tecniche di intelligenza artificiale utilizzate ad oggi e identificheremo le opportunità e le sfide per le applicazioni di intelligenza artificiale nel settore edile.
La sfida della digitalizzazione nel settore edile
Il settore edile deve affrontare molte sfide che ne hanno ostacolato la crescita e portato a livelli di produttività estremamente bassi rispetto ad altri settori come quello manifatturiero.
In effetti, l’industria edile è una delle industrie meno digitalizzate al mondo e la maggior parte delle parti interessate riconosce la cultura secolare della resistenza al cambiamento.
La mancanza di digitalizzazione e la natura eccessivamente manuale del settore rendono la gestione dei progetti più complessa e inutilmente noiosa. L’assenza di un’adeguata esperienza digitale e di adozione della tecnologia nel settore edile è stata anche collegata a inefficienze dei costi, ritardi nei progetti, prestazioni di scarsa qualità, processo decisionale non informato e scarse prestazioni in termini di produttività, salute e sicurezza.
Negli ultimi anni, è diventato ormai evidente che il settore edile debba abbracciare la digitalizzazione e migliorare rapidamente la capacità tecnologica, soprattutto con le sfide della carenza di manodopera esistente, la pandemia di COVID-19 e la necessità di fornire infrastrutture sostenibili.
L’intelligenza artificiale come booster per la perfomance d’impresa
Una delle principali tecnologie digitali, l’intelligenza artificiale (AI), ha contribuito a ottenere contributi significativi al miglioramento delle operazioni aziendali, dei processi di servizio e della produttività del settore negli ultimi anni. L’adozione di tecniche di intelligenza artificiale ha contribuito a migliorare l’automazione e a fornire migliori vantaggi competitivi rispetto agli approcci convenzionali.
I sottocampi dell’IA come l’apprendimento automatico, l’elaborazione del linguaggio naturale, la robotica, la visione artificiale, l’ottimizzazione, la pianificazione automatizzata e la programmazione, sono stati applicati per affrontare problemi complessi e supportare il processo decisionale per problemi del mondo reale.
Ad esempio, nell’industria manifatturiera, l’avvento della quarta rivoluzione industriale, comunemente nota come Industria 4.0, è orientata verso l’automazione, le tecnologie basate sui dati e l’applicazione di tecniche di IA avanzate.
È evidente che questa rivoluzione ha portato a significativi miglioramenti dei processi, efficienza dei costi, riduzione dei tempi di produzione, maggiore sicurezza e ha contribuito a raggiungere gli obiettivi di sostenibilità delle imprese.
Tuttavia, il settore delle costruzioni deve ancora trarre vantaggio significativo dall’IA nonostante le sfide esistenti.
Negli ultimi decenni, i ricercatori hanno pubblicato articoli sull’applicazione dell’IA e dei suoi sottocampi per affrontare le sfide specifiche nel settore delle costruzioni.
Ad esempio, l’apprendimento automatico è stato utilizzato per il monitoraggio della salute e della sicurezza, la stima dei costi, il miglioramento della catena di approvvigionamento e dei processi logistici, la previsione del rischio.
La robotica è stata applicata nel monitoraggio del sito e nella valutazione delle prestazioni, nell’assemblaggio fuori sede e nella gestione di materiali da costruzione, impianti e attrezzature.
I sistemi basati sulla conoscenza sono stati applicati anche per la valutazione degli appalti, la risoluzione dei conflitti, la gestione dei rischi e dei rifiuti, le valutazioni della sostenibilità, ecc.
Nonostante ciò, quello delle costruzioni rimane uno dei settori meno digitalizzati al mondo e continua a lottare con l’adozione vantaggiosa dell’IA e di altre tecnologie digitali.
Alcuni studi hanno attribuito la mancanza di adozione dell’IA a varie sfide come le barriere culturali, gli elevati costi iniziali di implementazione dell’IA soluzioni, fiducia, sicurezza, carenza di talenti, potenza di calcolo e connettività Internet.
Tuttavia, è chiaro che esistono molte aree grigie nel trend di ricerca delle applicazioni AI, opportunità future e ostacoli all’adozione nel settore edile.
Allo scopo di colmare il divario individuato, è importante rispondere alle seguenti domande di ricerca:
(1) quali sono le aree di applicazione dell’IA nel settore edile?
(2) quali sono le opportunità future per l’applicazione dell’IA nel settore edile?
(3 ) quali sono le sfide per l’adozione dell’IA nel settore edile?
È quindi fondamentale studiare in modo critico le applicazioni dell’IA nell’edilizia per comprendere le tendenze, le opportunità e le barriere.
Gli obiettivi per un’analisi critica dell’applicazione dell’AI al settore edile
Gli obiettivi specifici per un’analisi critica relativa all’applicazione dell’intelligenza artificiale al settore edile sono:
- Esaminare criticamente le applicazioni esistenti dell’IA e dei suoi sottocampi nel settore edile
- Identificare le opportunità per aumentare le applicazioni dell’IA nel settore edile
- Identifica le sfide che incidono sull’adozione dell’IA nel settore edile
Lo studio effettuato dagli autori della ricerca scientifica Artificial intelligence in the construction industry: A review of present status, opportunities and future challenges è un importante contributo alla conoscenza che affronta la mancanza di informazioni sull’IA nel settore delle costruzioni.
Panoramica sull’intelligenza artificiale
L’idea di sviluppare macchine che esibiscono intelligenza come gli esseri umani risale a diversi campi, che includono filosofia, narrativa, immaginazione, informatica, elettronica e invenzioni ingegneristiche. Il test per l’intelligenza di Alan Turing è stato un punto di svolta nel campo dell’IA poiché il test supera le tradizionali posizioni teologiche e le conclusioni matematiche sulla possibilità di macchine intelligenti.
Sessant’anni dopo, le macchine intelligenti stanno superando gli esseri umani in tanti domini sfruttando i rapidi progressi di altre tecnologie come i big data e la potenza di elaborazione dei computer.
La definizione di AI data da E. Rich, K. Knight, Artificial Intelligence, afferma che
“l’intelligenza artificiale è lo studio di come far fare alle macchine cose, che al momento le persone fanno meglio”.
Questa definizione cattura perfettamente il concetto di intelligenza artificiale.
Le tre tipologie di intelligenza artificiale
Esistono tre tipi di AI, in particolare; Artificial Narrow Intelligence (ANI), Artificial General Intelligence (AGI) e Artificial Super Intelligence (ASI).
ANI, a volte indicata come IA debole, è una forma di intelligenza artificiale in cui le macchine esibiscono intelligenza in un particolare dominio come il gioco degli scacchi, la previsione delle vendite, i suggerimenti di film, la traduzione linguistica e le previsioni del tempo.
L’AGI, a volte indicata come IA forte, si occupa di far funzionare le macchine allo stesso livello degli esseri umani. Secondo Pennachin (2007), si riferisce alla realizzazione di macchine in grado di risolvere una serie di problemi complessi in domini diversi, controllarsi autonomamente, con i propri pensieri, preoccupazioni, sentimenti, punti di forza, di debolezza e disposizione. Questo rimane uno degli obiettivi principali dell’IA, ma si è rivelato difficile da raggiungere e sfuggente.
La super intelligenza artificiale (ASI) si occupa della costruzione di macchine che superano le capacità umane in diversi domini.
Per comprendere lo stato attuale dell’IA nel settore edile, è importante identificare i principali sottocampi dell’IA. In generale, i progressi dell’applicazione dell’IA nell’industria hanno dato vita a vari sottocampi ben noti dell’IA, tra cui: (a) apprendimento automatico (b) visione artificiale (c) elaborazione del linguaggio naturale (e) sistemi basati sulla conoscenza (f) ottimizzazione (g) robotica (h) pianificazione e programmazione automatizzate.
Opportunità e future delle applicazioni di intelligenza artificiale nel settore edile
Negli anni ’60, l’uso dell’intelligenza artificiale era ancora agli inizi con pochissime pubblicazioni che applicavano tecniche di ottimizzazione. Nel tempo, l’ottimizzazione è stata la principale area di interesse della ricerca nell’applicazione dei sottocampi di IA per il settore edile. Ciò potrebbe essere attribuito alla lotta secolare dell’industria con bassi livelli di produttività.
Un’altra intuizione dalle tendenze della ricerca nel corso degli anni è che l’apprendimento automatico ha superato i sistemi basati sulla conoscenza come sottocampo di interesse nel settore edile nell’ultimo decennio.
Ciò può essere attribuito alla maggiore necessità di far fronte alla carenza di manodopera e competenze. Inoltre, la robotica è anche venuta alla ribalta delle applicazioni di intelligenza artificiale nel settore edile nell’introduzione della stampa 3D, degli esoscheletri, delle tecnologie UAV per i processi di costruzione. Tuttavia, l’elaborazione del linguaggio naturale è stato il sottocampo meno studiato nel settore edile.
Oltre il 60% della ricerca sulle applicazioni dell’IA nell’edilizia è stata svolta nell’ultimo decennio e ha dato origine o migliorato l’emergere di tecnologie avanzate, tra cui: (1) informatica quantistica; (2) Internet delle cose (IoT); (3) sicurezza informatica e; (4) Blockchain.
Il calcolo quantistico ha la capacità di risolvere determinati compiti computazionali in modo più efficiente rispetto ai computer classici (o tradizionali). Come conseguenza della natura speciale dell’informazione quantistica, gli algoritmi quantistici sono più efficaci degli algoritmi classici (o tradizionali).
Aree di applicazione e opportunità future dell’IA nelle costruzioni
Sono diverse le aree di applicazione dell’IA nel settore edile, lo stato dell’arte e le potenziali opportunità future per una maggiore adozione dell’IA. I ricercatori del Journal of Building Engineering ne hanno identificate quattordici.
Si tratta di sottodomini con applicazioni all’avanguardia e potenziali opportunità per problemi specifici presenti nel settore delle costruzioni.
Alcuni dei sottodomini identificati includono l’ottimizzazione delle risorse e dei rifiuti; servizi orientati al valore; gestione della catena di approvvigionamento; salute e sicurezza, analisi dei contratti di costruzione basata sull’intelligenza artificiale; interfacce utente vocali; e sistema di audit basato sull’intelligenza artificiale per i dati finanziari delle costruzioni.
In aggiunta ai servizi orientati al valore, vengono sono stati identificati i sottodomini come la stima e la pianificazione, l’analisi dei cantieri, la creazione di posti di lavoro, le integrazioni AI e BIM con altri strumenti del settore 4.0 come l’Internet delle cose (IoT).
Nel prossimo articolo entreremo nel merito delle singole applicazioni dell’intelligenza artificiale al settore delle costruzioni. Nello specifico presenteremo casi reali di applicazioni e proveremo a capire quanto l’adozione di tecnologie emergenti legate all’AI possano essere fattori abilitanti di successo per il settore edile in Italia.
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