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核心提示：如今，人工智能已經(jīng)廣泛地運(yùn)用到了建筑的多個(gè)層面，對整個(gè)建筑行業(yè)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，它能夠?yàn)榻ㄖこ坦芾硖峁┰鲋捣⻊?wù)，例如可視化分析、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測、性能優(yōu)化、過程挖掘、能源管理等。
原標(biāo)題：看人工智能如何改變建筑行業(yè)
智能建造就是將先進(jìn)的信息技術(shù)和先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)相融合的新型建造方式。智能建造充分利用智能手段及相關(guān)技術(shù)，通過應(yīng)用智能化系統(tǒng)，提高建造過程的智能化水平，減少建筑過程對人的依賴，提高建筑物的性價(jià)比和可靠性。
3月27日，北京市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)委印發(fā)《北京市智能建造試點(diǎn)城市工作方案》。其中提出，到2025年末，北京將打造5家以上智能建造領(lǐng)軍企業(yè)，建立3個(gè)以上智能建造創(chuàng)新中心，建立2個(gè)以上智能建造產(chǎn)業(yè)基地，重點(diǎn)建設(shè)張家灣設(shè)計(jì)小鎮(zhèn)智能建造創(chuàng)新實(shí)踐基地，打造通州、豐臺(tái)智能建造產(chǎn)業(yè)集群，逐步實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
在科技賦能智慧升級征途上，“中國建造”正全力搶灘新賽道。
建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級的必由之路
“智能建造就是將先進(jìn)的信息技術(shù)和先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)相融合的新型建造方式。”中建三局黨委書記、董事長陳衛(wèi)國介紹，智能建造充分利用智能手段及相關(guān)技術(shù)，通過應(yīng)用智能化系統(tǒng)，提高建造過程的智能化水平，減少建筑過程對人的依賴，提高建筑物的性價(jià)比和可靠性。
我國建筑業(yè)創(chuàng)造了諸多世界第一，但同時(shí)也面臨著產(chǎn)品性能欠佳、資源浪費(fèi)較大、生產(chǎn)效益有待提升、勞務(wù)短缺以及由此帶來的用工成本上升等問題。為此，推動(dòng)建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，實(shí)現(xiàn)智能建造，是建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級的必由之路。
我國制定了一系列政策措施：《關(guān)于推動(dòng)智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導(dǎo)意見》提出，到2035年，我國邁入智能建造世界強(qiáng)國行列；《“十四五”建筑業(yè)發(fā)展規(guī)劃》明確，“十四五”時(shí)期，我國要積極推進(jìn)建筑機(jī)器人在生產(chǎn)、施工、維保等環(huán)節(jié)的典型應(yīng)用，輔助和替代“危、繁、臟、重”施工工作；2022年11月，住建部將北京等24個(gè)城市列為智能建造試點(diǎn)城市，以科技創(chuàng)新推動(dòng)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展。
對建筑行業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響
如今，人工智能已經(jīng)廣泛地運(yùn)用到了建筑的多個(gè)層面，對整個(gè)建筑行業(yè)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，它能夠?yàn)榻ㄖこ坦芾硖峁┰鲋捣⻊?wù)，例如可視化分析、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測、性能優(yōu)化、過程挖掘、能源管理等。
據(jù)中國信息通信研究院院長余曉暉分析，我國在人工智能視覺應(yīng)用方面較為領(lǐng)先。人工智能視覺識(shí)別技術(shù)在生活中最典型的應(yīng)用就是人臉識(shí)別、車牌識(shí)別等，在建筑工程中可以用于執(zhí)行檢查和監(jiān)控，在實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控的同時(shí)執(zhí)行結(jié)構(gòu)部件識(shí)別、不安全行為和狀態(tài)識(shí)別等任務(wù)。
在應(yīng)用過程中，人工智能技術(shù)通過深度學(xué)習(xí)方法不斷地自動(dòng)處理、分析和理解圖像或視頻中的數(shù)據(jù)，還能夠提高人工智能精準(zhǔn)識(shí)別率，幫助施工單位更加精細(xì)、準(zhǔn)確地了解現(xiàn)場施工狀況。
同時(shí)，應(yīng)用人工智能技術(shù)有助于彌補(bǔ)傳統(tǒng)施工管理依賴人工觀察和操作的缺陷。當(dāng)前的主流做法是依靠終端設(shè)備搭載的人工智能識(shí)別技術(shù)自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)并拍攝現(xiàn)場施工人員的施工狀態(tài)、施工環(huán)境和施工進(jìn)度；應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，及時(shí)收集建設(shè)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)信息，將其集成到項(xiàng)目管理軟件中，以便進(jìn)行自動(dòng)數(shù)據(jù)分析和決策。
這種高級分析有助于管理人員打破時(shí)空限制，全面了解建設(shè)項(xiàng)目各施工階段的現(xiàn)場情況，同時(shí)可以快速發(fā)現(xiàn)潛在的施工問題。
人工智能技術(shù)除了被應(yīng)用于收集施工現(xiàn)場數(shù)據(jù)外，還可以有效解決傳統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析的局限性，解決專家經(jīng)驗(yàn)和主觀判斷的模糊性和脆弱性。
依靠海量數(shù)據(jù)及建筑行業(yè)相關(guān)理論模型，人工智能可以對人的意識(shí)、思維過程進(jìn)行模擬，通過相關(guān)算法分析提供對關(guān)鍵問題的輔助性和預(yù)測性見解，幫助項(xiàng)目經(jīng)理針對潛在風(fēng)險(xiǎn)制訂針對性的解決方案，進(jìn)而確保工程質(zhì)量。
此外，建筑行業(yè)的工人在工作中容易發(fā)生墜落、觸電等事故。他們在工作中出現(xiàn)事故的次數(shù)比其他勞動(dòng)者要高出許多，而利用人工智能技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測工地現(xiàn)場以及設(shè)備的安全問題，并發(fā)出警報(bào)，提前告知風(fēng)險(xiǎn)。
新技術(shù)、新成果賦能智能建造
在我國智能建造領(lǐng)域，新技術(shù)、新成果正不斷涌現(xiàn)。
“我們把前端設(shè)備集成至數(shù)字云平臺(tái)，保障施工過程全面監(jiān)控。工程安全巡檢機(jī)器人可在室內(nèi)外運(yùn)行，根據(jù)激光雷達(dá)對周圍環(huán)境進(jìn)行掃描，自主實(shí)現(xiàn)地圖構(gòu)建、即時(shí)定位。”中建四局湖北省突發(fā)公共衛(wèi)生事件應(yīng)急指揮中心項(xiàng)目負(fù)責(zé)人徐春介紹，機(jī)器人視覺模塊與AI邊緣計(jì)算服務(wù)器結(jié)合，能快速識(shí)別工程環(huán)境中的異常溫度和危險(xiǎn)氣體并發(fā)出警報(bào)。這個(gè)項(xiàng)目是國家級數(shù)字建造技術(shù)創(chuàng)新重點(diǎn)項(xiàng)目成果應(yīng)用示范項(xiàng)目。中國工程院院士孟建民表示，該項(xiàng)目采用BIM技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)、采購、施工、計(jì)量計(jì)價(jià)和運(yùn)維一體化管控，實(shí)現(xiàn)了三維交付、無圖建造、造價(jià)精準(zhǔn)、縮短工期、提升施工質(zhì)量。
無獨(dú)有偶，去年10月，中建三局自主研發(fā)的國內(nèi)首個(gè)“鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房智能建造一體化平臺(tái)”（又稱“造廠機(jī)”）在浙江舟山華潤電力標(biāo)準(zhǔn)廠房項(xiàng)目投用。“造廠機(jī)”為鋼結(jié)構(gòu)廠房施工提供一套現(xiàn)場工業(yè)化解決方案，實(shí)現(xiàn)業(yè)內(nèi)核心技術(shù)裝備的創(chuàng)新突破。該設(shè)備總設(shè)計(jì)師廖峰介紹，與傳統(tǒng)施工方式相比，其可減少人員登高作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，并大幅縮短工期，提升人工工效超20%。
人工智能不僅可以保障施工安全，還可以提高施工效率。例如應(yīng)用智能鋼筋綁扎機(jī)器人綁扎飄窗鋼筋網(wǎng)籠，實(shí)現(xiàn)鋼筋自動(dòng)夾取與結(jié)構(gòu)搭建、鋼筋視覺識(shí)別追蹤與定位、鋼筋節(jié)點(diǎn)自動(dòng)化綁扎等功能，上海市嘉定新城金地菊園社區(qū)項(xiàng)目的綁扎效率是人工的3倍。
又如，采用人工智能技術(shù)輔助施工圖審查，實(shí)現(xiàn)批量自動(dòng)審查，重慶市萬科四季花城項(xiàng)目的單張圖紙審查時(shí)間平均約6分鐘，準(zhǔn)確率達(dá)到90%以上。
人工智能已然成為推動(dòng)智慧建筑發(fā)展的新動(dòng)能。未來，它將在建筑領(lǐng)域執(zhí)行各項(xiàng)任務(wù)上變得越來越聰明，攬下越來越重要的活，持續(xù)釋放融合發(fā)展的疊加效應(yīng)、聚合效應(yīng)、倍增效應(yīng)，賦能建筑工程真正實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化。
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人工智能讓建筑設(shè)計(jì)更高效
近年來，很多研究都致力于探索如何讓建筑師借助人工智能的力量來促進(jìn)并簡化設(shè)計(jì)流程。正如CRTKL倫敦副總監(jiān)Caoimhe Loftus所說：“設(shè)計(jì)的發(fā)展曾因我們的手動(dòng)繪圖和分析能力而受到限制。如今，我們可以借助人工智能的力量，以更快的速度生成并分析更多方案，從而提供更加明智且可靠的設(shè)計(jì)解決方案。”
就讀于哈佛大學(xué)的StanislasChaillou在Archi GAN項(xiàng)目中，使用一個(gè)包含800多份公寓平面圖的數(shù)據(jù)庫來訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)模型，在給定公寓面積的前提下進(jìn)行空間規(guī)劃與布局，并確定門窗和家具的位置。隨著機(jī)器學(xué)習(xí)模型的成功擴(kuò)展，用戶可指定每層樓的公寓劃分方式，并確定入口和窗口位置。機(jī)器學(xué)習(xí)模型便會(huì)給出單獨(dú)的公寓布局建議，然后將這些單獨(dú)的布局組合在一起就形成了建筑的整層布局圖。
來自英國的Oliver Green就曾將機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)與公司已完成的住宅設(shè)計(jì)方案數(shù)據(jù)庫相結(jié)合，創(chuàng)建了一款公寓布局推薦工具Homegrown。建筑師們可使用這款工具查看與其建筑相匹配的各種布局方案，然后花費(fèi)短短幾秒時(shí)間，就可完成公寓改建。
人工智能還可以幫助建筑師出品更加優(yōu)質(zhì)、更可持續(xù)的設(shè)計(jì)方案。Spacemaker使用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，可在設(shè)計(jì)初始階段幫助設(shè)計(jì)師測試各種可行性方案。借助人工智能工具，設(shè)計(jì)師可快速測試多個(gè)方案，并最終獲得各方滿意的設(shè)計(jì)方案，避免了針對每個(gè)方案的反復(fù)建模和修改。
人工智能及其他新興技術(shù)將成為未來設(shè)計(jì)的一部分，讓建筑師們的工作變得更加高效。
智能建造就是將先進(jìn)的信息技術(shù)和先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)相融合的新型建造方式。智能建造充分利用智能手段及相關(guān)技術(shù)，通過應(yīng)用智能化系統(tǒng)，提高建造過程的智能化水平，減少建筑過程對人的依賴，提高建筑物的性價(jià)比和可靠性。
3月27日，北京市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)委印發(fā)《北京市智能建造試點(diǎn)城市工作方案》。其中提出，到2025年末，北京將打造5家以上智能建造領(lǐng)軍企業(yè)，建立3個(gè)以上智能建造創(chuàng)新中心，建立2個(gè)以上智能建造產(chǎn)業(yè)基地，重點(diǎn)建設(shè)張家灣設(shè)計(jì)小鎮(zhèn)智能建造創(chuàng)新實(shí)踐基地，打造通州、豐臺(tái)智能建造產(chǎn)業(yè)集群，逐步實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
在科技賦能智慧升級征途上，“中國建造”正全力搶灘新賽道。
建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級的必由之路
“智能建造就是將先進(jìn)的信息技術(shù)和先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)相融合的新型建造方式。”中建三局黨委書記、董事長陳衛(wèi)國介紹，智能建造充分利用智能手段及相關(guān)技術(shù)，通過應(yīng)用智能化系統(tǒng)，提高建造過程的智能化水平，減少建筑過程對人的依賴，提高建筑物的性價(jià)比和可靠性。
我國建筑業(yè)創(chuàng)造了諸多世界第一，但同時(shí)也面臨著產(chǎn)品性能欠佳、資源浪費(fèi)較大、生產(chǎn)效益有待提升、勞務(wù)短缺以及由此帶來的用工成本上升等問題。為此，推動(dòng)建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，實(shí)現(xiàn)智能建造，是建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級的必由之路。
我國制定了一系列政策措施：《關(guān)于推動(dòng)智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導(dǎo)意見》提出，到2035年，我國邁入智能建造世界強(qiáng)國行列；《“十四五”建筑業(yè)發(fā)展規(guī)劃》明確，“十四五”時(shí)期，我國要積極推進(jìn)建筑機(jī)器人在生產(chǎn)、施工、維保等環(huán)節(jié)的典型應(yīng)用，輔助和替代“危、繁、臟、重”施工工作；2022年11月，住建部將北京等24個(gè)城市列為智能建造試點(diǎn)城市，以科技創(chuàng)新推動(dòng)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展。
對建筑行業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響
如今，人工智能已經(jīng)廣泛地運(yùn)用到了建筑的多個(gè)層面，對整個(gè)建筑行業(yè)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，它能夠?yàn)榻ㄖこ坦芾硖峁┰鲋捣⻊?wù)，例如可視化分析、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測、性能優(yōu)化、過程挖掘、能源管理等。
據(jù)中國信息通信研究院院長余曉暉分析，我國在人工智能視覺應(yīng)用方面較為領(lǐng)先。人工智能視覺識(shí)別技術(shù)在生活中最典型的應(yīng)用就是人臉識(shí)別、車牌識(shí)別等，在建筑工程中可以用于執(zhí)行檢查和監(jiān)控，在實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控的同時(shí)執(zhí)行結(jié)構(gòu)部件識(shí)別、不安全行為和狀態(tài)識(shí)別等任務(wù)。
在應(yīng)用過程中，人工智能技術(shù)通過深度學(xué)習(xí)方法不斷地自動(dòng)處理、分析和理解圖像或視頻中的數(shù)據(jù)，還能夠提高人工智能精準(zhǔn)識(shí)別率，幫助施工單位更加精細(xì)、準(zhǔn)確地了解現(xiàn)場施工狀況。
同時(shí)，應(yīng)用人工智能技術(shù)有助于彌補(bǔ)傳統(tǒng)施工管理依賴人工觀察和操作的缺陷。當(dāng)前的主流做法是依靠終端設(shè)備搭載的人工智能識(shí)別技術(shù)自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)并拍攝現(xiàn)場施工人員的施工狀態(tài)、施工環(huán)境和施工進(jìn)度；應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，及時(shí)收集建設(shè)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)信息，將其集成到項(xiàng)目管理軟件中，以便進(jìn)行自動(dòng)數(shù)據(jù)分析和決策。
這種高級分析有助于管理人員打破時(shí)空限制，全面了解建設(shè)項(xiàng)目各施工階段的現(xiàn)場情況，同時(shí)可以快速發(fā)現(xiàn)潛在的施工問題。
人工智能技術(shù)除了被應(yīng)用于收集施工現(xiàn)場數(shù)據(jù)外，還可以有效解決傳統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析的局限性，解決專家經(jīng)驗(yàn)和主觀判斷的模糊性和脆弱性。
依靠海量數(shù)據(jù)及建筑行業(yè)相關(guān)理論模型，人工智能可以對人的意識(shí)、思維過程進(jìn)行模擬，通過相關(guān)算法分析提供對關(guān)鍵問題的輔助性和預(yù)測性見解，幫助項(xiàng)目經(jīng)理針對潛在風(fēng)險(xiǎn)制訂針對性的解決方案，進(jìn)而確保工程質(zhì)量。
此外，建筑行業(yè)的工人在工作中容易發(fā)生墜落、觸電等事故。他們在工作中出現(xiàn)事故的次數(shù)比其他勞動(dòng)者要高出許多，而利用人工智能技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測工地現(xiàn)場以及設(shè)備的安全問題，并發(fā)出警報(bào)，提前告知風(fēng)險(xiǎn)。
新技術(shù)、新成果賦能智能建造
在我國智能建造領(lǐng)域，新技術(shù)、新成果正不斷涌現(xiàn)。
“我們把前端設(shè)備集成至數(shù)字云平臺(tái)，保障施工過程全面監(jiān)控。工程安全巡檢機(jī)器人可在室內(nèi)外運(yùn)行，根據(jù)激光雷達(dá)對周圍環(huán)境進(jìn)行掃描，自主實(shí)現(xiàn)地圖構(gòu)建、即時(shí)定位。”中建四局湖北省突發(fā)公共衛(wèi)生事件應(yīng)急指揮中心項(xiàng)目負(fù)責(zé)人徐春介紹，機(jī)器人視覺模塊與AI邊緣計(jì)算服務(wù)器結(jié)合，能快速識(shí)別工程環(huán)境中的異常溫度和危險(xiǎn)氣體并發(fā)出警報(bào)。這個(gè)項(xiàng)目是國家級數(shù)字建造技術(shù)創(chuàng)新重點(diǎn)項(xiàng)目成果應(yīng)用示范項(xiàng)目。中國工程院院士孟建民表示，該項(xiàng)目采用BIM技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)、采購、施工、計(jì)量計(jì)價(jià)和運(yùn)維一體化管控，實(shí)現(xiàn)了三維交付、無圖建造、造價(jià)精準(zhǔn)、縮短工期、提升施工質(zhì)量。
無獨(dú)有偶，去年10月，中建三局自主研發(fā)的國內(nèi)首個(gè)“鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房智能建造一體化平臺(tái)”（又稱“造廠機(jī)”）在浙江舟山華潤電力標(biāo)準(zhǔn)廠房項(xiàng)目投用。“造廠機(jī)”為鋼結(jié)構(gòu)廠房施工提供一套現(xiàn)場工業(yè)化解決方案，實(shí)現(xiàn)業(yè)內(nèi)核心技術(shù)裝備的創(chuàng)新突破。該設(shè)備總設(shè)計(jì)師廖峰介紹，與傳統(tǒng)施工方式相比，其可減少人員登高作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，并大幅縮短工期，提升人工工效超20%。
人工智能不僅可以保障施工安全，還可以提高施工效率。例如應(yīng)用智能鋼筋綁扎機(jī)器人綁扎飄窗鋼筋網(wǎng)籠，實(shí)現(xiàn)鋼筋自動(dòng)夾取與結(jié)構(gòu)搭建、鋼筋視覺識(shí)別追蹤與定位、鋼筋節(jié)點(diǎn)自動(dòng)化綁扎等功能，上海市嘉定新城金地菊園社區(qū)項(xiàng)目的綁扎效率是人工的3倍。
又如，采用人工智能技術(shù)輔助施工圖審查，實(shí)現(xiàn)批量自動(dòng)審查，重慶市萬科四季花城項(xiàng)目的單張圖紙審查時(shí)間平均約6分鐘，準(zhǔn)確率達(dá)到90%以上。
人工智能已然成為推動(dòng)智慧建筑發(fā)展的新動(dòng)能。未來，它將在建筑領(lǐng)域執(zhí)行各項(xiàng)任務(wù)上變得越來越聰明，攬下越來越重要的活，持續(xù)釋放融合發(fā)展的疊加效應(yīng)、聚合效應(yīng)、倍增效應(yīng)，賦能建筑工程真正實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化。
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人工智能讓建筑設(shè)計(jì)更高效
近年來，很多研究都致力于探索如何讓建筑師借助人工智能的力量來促進(jìn)并簡化設(shè)計(jì)流程。正如CRTKL倫敦副總監(jiān)Caoimhe Loftus所說：“設(shè)計(jì)的發(fā)展曾因我們的手動(dòng)繪圖和分析能力而受到限制。如今，我們可以借助人工智能的力量，以更快的速度生成并分析更多方案，從而提供更加明智且可靠的設(shè)計(jì)解決方案。”
就讀于哈佛大學(xué)的StanislasChaillou在Archi GAN項(xiàng)目中，使用一個(gè)包含800多份公寓平面圖的數(shù)據(jù)庫來訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)模型，在給定公寓面積的前提下進(jìn)行空間規(guī)劃與布局，并確定門窗和家具的位置。隨著機(jī)器學(xué)習(xí)模型的成功擴(kuò)展，用戶可指定每層樓的公寓劃分方式，并確定入口和窗口位置。機(jī)器學(xué)習(xí)模型便會(huì)給出單獨(dú)的公寓布局建議，然后將這些單獨(dú)的布局組合在一起就形成了建筑的整層布局圖。
來自英國的Oliver Green就曾將機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)與公司已完成的住宅設(shè)計(jì)方案數(shù)據(jù)庫相結(jié)合，創(chuàng)建了一款公寓布局推薦工具Homegrown。建筑師們可使用這款工具查看與其建筑相匹配的各種布局方案，然后花費(fèi)短短幾秒時(shí)間，就可完成公寓改建。
人工智能還可以幫助建筑師出品更加優(yōu)質(zhì)、更可持續(xù)的設(shè)計(jì)方案。Spacemaker使用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，可在設(shè)計(jì)初始階段幫助設(shè)計(jì)師測試各種可行性方案。借助人工智能工具，設(shè)計(jì)師可快速測試多個(gè)方案，并最終獲得各方滿意的設(shè)計(jì)方案，避免了針對每個(gè)方案的反復(fù)建模和修改。
人工智能及其他新興技術(shù)將成為未來設(shè)計(jì)的一部分，讓建筑師們的工作變得更加高效。
