بررسی تأثیر هوش مصنوعی بر صنعت ساختمان و آینده‌ی ساندویچ پانل

پیشرفت علوم کامپیوتر و توسعه هوش مصنوعی در سالیان اخیر سبب آغاز تغییراتی جدی در تمام حوزه‌های زندگی بشر شده است. صنعت امروز ساختمان هم به عنوان حوزه‌ای وسیع و گسترده تحت تأثیر تحولات ناشی از کاربرد هوش مصنوعی قرار گرفته است. پیش‌بینی می‌شود طی دو دهه آینده کاربرد هوش مصنوعی تمام بخش‌های صنعت ساختمان را دچار تغییر و تحول نماید. مصالح و متریال‌های ساختمانی با استفاده از هوش مصنوعی کارایی بیشتری خواهد یافت و کیفیت عملکرد آن‌ها ارتقا می‌یابد. طبیعتاً متریال‌های جدید و صنعتی بخصوص انواع ساندویچ پانل قابلیت بیشتری برای انطباق با تغییرات آینده دارند. در این مطلب نقش هوش مصنوعی در آينده‌ی ساختمان‌ها، مصالح ساختمانی و به ویژه ساندویچ پانل مورد بررسی قرار گرفته است.

اهمیت ساندویچ پانل درآینده‌ی صنعت ساختمان

ساندویچ پانل به عنوان متریالی مدرن، یک عایق حرارتی قدرتمند با شاخص بالای مقاومت در برابر تبادل حرارت و برودت می‌باشد. رواج استفاده از ساندویچ پانل سبب شده تا میزان اتلاف حرارتی و مصرف انرژی در بسیاری از پروژه‌های ساخت‌وساز کاهش یابد. در دنیای امروز تأمین انرژی به یک مسئله حساس و اساسی تبدیل شده و در سالیان اخیر گاه حتی دلیل اصلی بروز جنگ‌های منطقه‌ای بوده است. امروزه در تمام صنایع کاهش مصرف انرژی و بالا بردن بهره‌وری انرژی در دستور کار قرار گرفته است. سازه‌ها و ساختمان‌ها از جمله بزرگ‌ترین مصرف‌کنندگان انرژی هستند.

بخش بزرگی از این انرژی مصرفی بابت تأمین روشنایی، گرمایش و سرمایش فضاهای ساختمان مورد استفاده قرار می‌گیرد. در حال حاضر نقش ساندویچ پانل در کمک به حل بحران انرژی محدود به همان افزایش میزان بهره‌وری انرژی و کاهش نیاز به مصرف برق و گاز است. اما در آینده ساندویچ پانل می‌تواند نقشی بسیار فراتر از یک عایق حرارتی و مانع صوتی داشته باشد. تولید ساندویچ پانل هوشمند با قابلیت‌های جدید یکی از ایده‌هایی است که در مرکز تحقیق و توسعه (R&D) شرکت ماموت شکل گرفت و اکنون با بکارگیری ابزارهای هوش مصنوعی در حال طی مراحل نهایی طراحی می‌باشد.

آشنایی با مفهوم هوش مصنوعی

هوش مصنوعی (Artificial Intelligence) یا به اختصار AI شاخه‌ای مهم و نسبتاً جدید از حوزه علوم مرتبط با کامپیوتر می‌باشد. هوش مصنوعی تلاشی است در جهت طراحی، ساخت و ارتقا کامپیوترهایی با قدرت تفکر. البته این تعریف اندکی اغراق آمیز است. در واقع هدف نهایی تولید ابزارهای هوشمندی می‌باشد که به تنهایی و مستقل از انسان توانایی دریافت و گردآوری داده‌ها، تحلیل اطلاعات دریافتی، تصمیم‌گیری و عمل را داشته باشند.

امروزه هوش مصنوعی بیشتر در قالب خلق تصاویر غیرواقعی که شباهت عجیبی با واقعیت دارند و همچنین قابلیت گفتگوی میان انسان و کامپیوتر نمود پیدا کرده است. اما حضور هوش مصنوعی در زندگی انسان هر روز پررنگ‌تر خواهد شد و صنعت ساختمان یکی از حوزه‌هایی است که بیشترین استفاده را از توانمندی‌های هوش مصنوعی خواهد برد. رویای تولید متریال‌های هوشمند و در ادامه ساخت ساختمان‌های هوشمند با پیشرفت هوش مصنوعی و ترکیب آن با متریال‌هایی مانند ساندویچ پانل در مدتی کوتاه می‌تواند رنگ واقعیت به خود بگیرد.

تولید ساندویچ پانل هوشمند با کمک هوش مصنوعی

با بهره از هوش مصنوعی می‌توان نسل جدیدی از انواع ساندویچ پانل را طراحی و تولید نمود که علاوه بر مزایای پانل‌های فعلی، قابلیت‌های بیشتری نیز داشته باشند. ساندویچ پانل هوشمند در واقع یک متریال پویا خواهد بود که توان انطباق خود با تغییر شرایط لحظه‌ای را دارد و می‌تواند بیشترین بهره‌وری را با بهره از عوامل محیطی ایجاد نماید. دیوارها و سقف ساختمان‌ها با بکارگیری این نسل جدید از ساندویچ پانل تبدیل به منبعی پایدار برای تولید انرژی مورد نیاز به منظور گرمایش، سرمایش و روشنایی می‌شوند. برخی از قابلیت‌های مهم و ارزشمند انواع ساندویچ پانل مجهز به هوش مصنوعی عبارتند از:

• تولید انرژی از تابش نور دریافتی
• بهره از اختلاف دما بین دو سطح به منظور تولید انرژی
• تولید انرژی از صوت
• تبدیل ارتعاشات سازه‌ای به انرژی
• ذخیره انرژی
• قابلیت تغییر رنگ جهت انطباق بیشتر با شرایط

تولید انرژی از تابش نور به سطوح خارجی ساندویچ پانل

وقتی در ساخت و اجرای دیوار، سقف و جداره‌های بیرونی سازه از ساندویچ پانل استفاده شود، سطح وسیعی از ساندویچ پانل در معرض تابش مستقیم نور خورشید قرار می‌گیرد. با تبدیل انرژی حاصل از تابش به انرژی الکتریکی می‌توان آن را ذخیره‌سازی نمود و به‌عنوان بخشی از انرژی مصرفی مورد نیاز ساختمان مورد استفاده قرار داد.

ساندویچ پانل ساختاری چندلایه دارد و هر یک از دو لایه خارجی که در طرفین هسته قرار دارند می‌توانند علاوه بر کارکرد اولیه و اصلی خود نقش‌های دیگری هم بر عهده بگیرند. فرآیند جذب تابش و تبدیل آن به انرژی الکتریکی از لایه بیرونی ساندویچ پانل هوشمند آغاز خواهد شد. در واقع سطح بیرونی ساندویچ پانل مجهز به هوش مصنوعی ماموت به‌صورت همزمان به‌عنوان یک پنل خورشیدی هم عمل خواهد کرد.

هر چه سطح جذب مساحت بیشتری داشته باشد، تابش بیشتری دریافت می‌شود و می‌توان انرژی بیشتری تولید کرد. هم دیوارها و هم سقف سطح وسیعی از جذب را مهیا می‌کنند. اگر برای پوشش دیوارها و سقف پروژه تماماً از ساندویچ پانل استفاده شود؛ هم بهره‌وری انرژی افزایش می‌یابد و هم با تولید انرژی از تابش دریافتی به سطوح، سازه تا حد زیادی از جنبه تأمین انرژی خودکفا می‌گردد. از آنجایی که موقعیت خورشید و زاویه تابش نور در طول روز مدام در حال تغییر می‌باشد هوش مصنوعی می‌تواند با تشخیص جهت نور و تغییر زاویه سطح بیرونی ساندویچ پانل میزان نور دریافتی و انرژی تولیدی را به حداکثر ممکن برساند.

بهره از اختلاف دما بین دو سطح برای تولید انرژی

ساندویچ پانل با قرارگیری در سطوح دیوارها و سقف ساختمان، میان دو سطح دمایی متفاوت در دو سمت خود جای می‌گیرد. این همجواری با دو سطح دمایی متفاوت امکانی بالقوه و ارزشمند برای تولید انرژی فراهم می‌آورد. می‌توان با کمک ابزراهای هوش مصنوعی به‌صورت مداوم از این اختلاف دمایی قابل‌ملاحظه نیرو تولید کرد و سپس این نیرو را به انرژی الکتریکی تبدیل و ذخیره نمود.

در اکثر نقاط جغرافیایی و بیشتر ساعات روز بین محیط بیرونی و فضاهای داخلی اختلاف دما وجود دارد. این اختلاف دمای مداوم و همیشگی منبع ارزشمندی به منظور تولید انرژی محسوب می‌شود. در ساعاتی از روز و ماه‌هایی از سال که اختلاف دمایی داخل و خارج بیشتر باشد انرژی بیشتری توسط ساندویچ پانل هوشمند ماموت تولید می‌گردد که با ذخیره‌سازی می‌توان از آن در سایر زمان‌ها هم استفاده کرد و وابستگی ساختمان به سایر منابع انرژی را منتفی ساخت.

تولید انرژی از صوت

ساندویچ پانل به شکل فعلی و امروزی یک مانع صوتی قدرتمند است که از عبور صدا جلوگیری می‌کند. اما انرژی حاصل از صوت را می‌توان به انرژی الکتریکی تبدیل کرد و برای استفاده ذخیره نمود. هم سروصدای محیط بیرونی و هم اصوات ناشی از فعالیت‌های داخل بنا به شکلی گسترده به سطوح ساندویچ پانل در دیوار و جداره‌ها می‌رسند.

در ساختمان‌هایی که در مجاورت منابع تولید صدا مثل ریل قطار و اتوبان‌ها هستند و همچنین سازه‌هایی مانند سوله کارخانه‌ها که فعالیت‌های پر سروصدا را در خود جای داده‌اند با کمک ساندویچ پانل مجهز به هوش مصنوعی ماموت می‌‌توان مقادیر قابل‌ملاحظه‌ای انرژی تولید کرد. به منظور رسیدن به این هدف می‌توان از هوش مصنوعی به منظور تشخیص لحظه‌ای فرکانس و جهت صدا و تنظیم زاویه سطوح ساندویچ پانل هوشمند در راستای به حداکثر رساندن تولید انرژی بهره برد.

تبدیل ارتعاشات سازه‌ای به انرژی

تمام سازه‌ها و ساختمان‌ها در هر مقیاسی که باشند به‌صورت مداوم در حال ارتعاش هستند و حرکت‌های جزئی دارند. ارتعاشات سازه‌ای با چشم قابل‌مشاهده نیستند و به جز در ساختمان‌های بلند حس نمی‌شوند. ارتعاشات ساختمان نتیجه‌ی نیروهای جانبی وارده به پی و جداره‌های سازه و همچنین بار زنده داخل ساختمان می‌باشند. جرم (وزن) یک عامل اصلی و موثر در محاسبه میزان نیرو است. یک حرکت کوچک در جرمی سنگین معادل نیرویی بزرگ خواهد بود. وقتی یک ساختمان با چنین وزن زیادی دچار ارتعاش می‌شود و حرکت می‌کند نیروی عظیمی تولید می‌گردد. سهم بزرگی از این نیروی ایجاد شده بر دیوار و جداره‌ها اثر می‌گذارد.

با نصب ساندویچ پانل مجهز به هوش مصنوعی ماموت می‌توان بخشی از این نیرو را به انرژی الکتریکی تبدیل کرد. سنسورهای حساس مجهز به هوش مصنوعی می‌توانند با تشخیص این حرکات جزئی و تحلیل داده‌های مربوط به این حرکات چرخه تولید انرژی را فعال نمایند. کشور ما ایران هم مانند ژاپن و برخی کشورهای دیگر جز مناطق زلزله‌خیز است. با طراحی و تولید انواع ساندویچ پانل هوشمند که قابلیت تولید انرژی از حرکات ناشی از لرزه را داشته باشند می‌توان این تهدید را به فرصتی ارزشمند تبدیل کرد.

ذخیره‌سازی انرژی

همانطور که ذکر شد ساندویچ پانل وقتی در دیوارها و سقف یک ساختمان نصب شود از منابع مختلفی می‌تواند برای تولید انرژی و افزایش بهره‌وری ساختمان استفاده نماید. از همین رو بهترین و بهینه‌ترین حالت برای یک ساندویچ پانل هوشمند این است که همزمان همه‌ی این منابع (از تابش خورشید تا حرکات سازه) را به منظور تولید انرژی به کار گیرد. بدین ترتیب هم انرژی چندبرابر بیشتری قابل تولید و ذخیره‌سازی است و هم از لحاظ اقتصادی صرفه بیشتری خواهد داشت. هوش مصنوعی نقش مهمی در ذخیره‌سازی و مدیریت مصرف انرژی تولید شده توسط انواع ساندویچ پانل دارد.

قابلیت تغییر رنگ جهت انطباق بیشتر با شرایط

هر رنگ ویژگی‌های فیزیکی و بصری متفاوتی داشته و به علاوه هر رنگ اثرات روانشناختی خاص خود را دارد. با مجهز شدن ساندویچ پانل به هوش مصنوعی امکان سنجش و بررسی مدوام شرایط و تغییر سریع رنگ سطح بیرونی ساندویچ پانل به وجود می‌آید. هوش مصنوعی با جمع‌آوری داده‌ها و تحلیل شرایط مشخص می‌کند که در هر لحظه کدام رنگ بیشترین هماهنگی را با شرایط و نیازهای ساختمان و کاربران فضا دارد. علاوه بر این امکان تغییر رنگ ساندویچ پانل دیواری و ساندویچ پانل سقفی فرصتی بی‌نظیر را پیش روی طراحان و معماران قرار می‌دهد تا ایده‌های خلاقانه خود را عملی نمایند.

یادگیری ماشین (Machine Learning) در ساندویچ پانل هوشمند

یادگیری ماشین یک شاخه‌ی مهم از علوم مبتنی بر هوش مصنوعی می‌باشد. یادگیری ماشین به زبان ساده به معنی توسعه الگوریتم‌هایی است که رایانه‌ها را قادر می‌سازد که یاد بگیرند و عملکرد خود را به طور مداوم بهبود بخشند. این شاخه از هوش مصنوعی اهمیت زیادی در ارتقای عملکرد ابزارها و متریال‌های مورد استفاده انسان خواهد داشت. با ترکیب ویژگی‌های ارزشمند ساندویچ پانل و قابلیت‌های خاص علم یادگیری ماشین، می‌توان بهره‌وری جداره‌های ساختمانی (دیوارها وسقف) را چندین برابر افزایش داد. بدون اغراق استفاده از یادگیری ماشین و هوش مصنوعی در صنعت ساختمان تحولی عظیم ایجاد می‌کند و نسل جدید ساختمان‌ها (سازه‌های هوشمند و منعطف) طیف بسیار گسترده‌تری از نیازهای انسان را پوشش خواهند داد.

ماموت پیشگام استفاده از هوش مصنوعی برای ساخت آینده

آینده‌ی صنعت ساختمان و تولید مصالح و متریال‌های ساختمانی متناسب با دنیای جدید در گرو ارتباط هر چه بیشتر بین علم و صنعت است. بکارگیری علوم کامپیوتر و بخصوص حوزه هوش مصنوعی در طراحی و تولید مصالح ساختمانی بهترین راه جهت بهبود و ارتقا عملکرد ساختمان‌ها می‌باشد. هر متریال ساختمانی در آینده باید علاوه بر کارکرد اولیه خود، به نیازهای بیشتری هم پاسخ دهد. شرکت ماموت به‌عنوان رهبر بازار تولید ساندویچ پانل در پی آن است که با طراحی و تولید ساندویچ پانل هوشمند با بهره از هوش مصنوعی گامی بلند در جهت تحقق سازه‌ها و ساختمان‌های خودکفا (Energy self-sufficient buildings) بردارد.

ظرف یک دهه‌ی آینده انواع ساندویچ پانل هوشمند ماموت به رکن اصلی در ساخت سازه‌ها و ساختمان‌های پایدار تبدیل خواهند شد و با ارائه کارکردی چندگانه صنعت ساختمان را متحول خواهند کرد. با تولید و فروش گسترده‌ی ساندویچ پانل مجهز به هوش مصنوعی در طی مدتی کوتاه، میزان عرضه و تقاضا برای آن متعادل خواهد شد و این متریال ارزشمند، قیمتی منطقی و به‌صرفه خواهد داشت. به‌علاوه در سازه‌هایی با سطوح وسیع، انرژی تولیدی توسط ساندویچ پانل هوشمند بیش از نیاز خود ساختمان خواهد بود و می‌توان مازاد آن را در اختیار چندین ساختمان دیگر در همان نزدیکی هم قرار داد و از این طریق کسب درآمد نمود.

علاوه بر طراحی و تولید ساندویچ پانل هوشمند، هوش مصنوعی با دریافت داده‌ها و اطلاعات بلندمدت و تجزیه و تحلیل آنها قادر خواهد بود الگوریتمی دقیق به منظور تشخیص بهترین نوع ساندویچ پانل برای هر ساختمان ترسیم نماید. در صورت بکارگیری ساندویچ پانل مجهز به هوش مصنوعی برای ساخت و اجرای دیوارها و سقف، این جداره‌ها تبدیل به مغز ساختمان شده و نقشی چشمگیر در به حداکثر رساندن تطابق میان نیازهای ساختمان و شرایط محیط پیرامونی خواهند داشت.