來源：新智元
青海羊曲大壩建筑項目將由核心AI操控?zé)o人工程車隊，用3D打印技術(shù)建造。
據(jù)《南華早報》和Insider雜志報道，據(jù)參與該項目的科學(xué)家稱，中國正在利用人工智能實質(zhì)上將青藏高原上的一個水壩項目變成世界上最大的3D打印機。
黃河干流上游的青海羊曲水電站將采用3D打印的相同增材制造工藝，「逐片」建造。工程參與者是無人駕駛的挖掘機、卡車、推土機、攤鋪機和壓路機，全部由AI規(guī)劃與控制。
如果工程能按期結(jié)束，羊曲水電站將在2024年建成。之后每年將通過1500公里的高壓線，向黃河上游的河南逾億居民輸送近50億千瓦時的電力。
如此，羊曲大壩將成為世界上用3D打印技術(shù)制造的最大規(guī)模建筑。之前保持此紀(jì)錄的是迪拜市政府一棟兩層辦公樓，高9.5米，項目面積640平方米。
而羊曲大壩落成后將高達(dá)180米，是美國最大水壩胡佛水壩高度的三分之二有余。
該項目的首席科學(xué)家劉天云4月27日在《清華大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）》發(fā)布了相關(guān)研究論文——《大型填筑工程3D 打印技術(shù)與應(yīng)用》，被多方報道時引用。
這篇論文中詳細(xì)介紹了填筑工程中3D打印技術(shù)及AI和多種機器人的裝備系統(tǒng)集成，論文中描述的此集成系統(tǒng)可以完全在無人干預(yù)下，由AI自行調(diào)度控制，逐層填筑，層層循環(huán)，直至完成整個填筑工程的3D打印建造。
按該論文稱，工程建設(shè)行業(yè)中有一類建造工藝相對單一的填筑工程，如水利大壩、高速公路、填方機場等工程 ， 其建造過程與3D打印過程「天生」的相似。
二者都是從圖紙中提取設(shè)計信息，然后按計算出的物料需求量開采物料、按環(huán)境參數(shù)擬定傳輸物料方案、到位后按方案層層攤鋪填筑物料、最后按施工參數(shù)由機器進行收尾碾磨。
因此在多年開發(fā)測試后，3D打印技術(shù)已經(jīng)成熟到足以勝任大型基礎(chǔ)設(shè)施的填筑工程，可以大規(guī)模應(yīng)用，并「將人類從繁重、重復(fù)和危險的工作中解放出來」。
在劉天云團隊的設(shè)計下，羊曲水壩建筑工地實際上已經(jīng)變成一臺巨大的3D打印機，大量的無人駕駛工程車輛和設(shè)備，作為不同的打印機組件，在羊曲工程的核心AI規(guī)劃下無縫地協(xié)同工作。
研究團隊表示，深度/強化學(xué)習(xí)等AI技術(shù)的突破，意味著機器現(xiàn)在可以識別施工現(xiàn)場幾乎所有的物體，在不斷變化的環(huán)境中處理不確定性，并靈活地執(zhí)行各種任務(wù)。
據(jù)論文所述，核心AI的數(shù)據(jù)來源基于土石壩的工程3D設(shè)計數(shù)字模型，然后在集成軟件Wampserver平臺下，利用Mysql建立數(shù)據(jù)庫，使用PHP語言設(shè)計動態(tài)網(wǎng)頁，建立一套基于Mysql＋PHP的動態(tài)網(wǎng)頁數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。
核心AI將3D數(shù)字模型「切片」為一系列工序，進行土石壩分期、分區(qū)、分層的3D打印過程規(guī)劃。
完成這步后，核心AI會組織與調(diào)度相關(guān)的工序，優(yōu)化施工方案。而且核心AI會生成施工地址地圖的數(shù)據(jù)模型，并用算法規(guī)劃出無人工程車輛的局部避障路徑。
結(jié)合路網(wǎng)模型和搜索算法，AI就能得到施工場址中任意兩點間的最優(yōu)路線，從而為無人工程車隊的導(dǎo)航與控制提供基礎(chǔ)。
無人駕駛挖掘機將能夠自主識別堆場中的物料，并將其裝載到無人駕駛自卸運輸卡車車隊中。
負(fù)責(zé)物料運輸?shù)臒o人駕駛自卸卡車自動獲取運送物料需求、物料配送位置坐標(biāo)信息，自主進行運料上壩。
無人駕駛運輸卡車運用GPS定位裝置精準(zhǔn)配送上壩。同時，無人駕駛運輸卡車將實際運輸?shù)奈锪蠑?shù)據(jù)實時發(fā)送給核心AI，存入數(shù)據(jù)庫。
依靠核心AI給出的優(yōu)化路線，卡車將在規(guī)定的時點將足量的材料精準(zhǔn)運送到正確的施工位置，由無人推土機和攤鋪機一層層「打印」出大壩的壩體。
最后，無人駕駛碾壓機將壓緊壩體的各層夾層，堅實穩(wěn)定其結(jié)構(gòu)，并且通過傳感器傳輸數(shù)據(jù)給核心AI。
核心AI使用這些數(shù)據(jù)，并結(jié)合施工場址安裝的各種傳感器得到的地面振動和其他環(huán)境數(shù)據(jù)，來判斷壩體每一層的施工質(zhì)量。
不過，羊曲大壩并非所有施工步驟都由AI與無人機械完成。劉天云團隊表示，開山采石現(xiàn)在無人工程車輛還搞不定，從附近山區(qū)開采施工所用的石材、土方依然由工人來完成。
劉云山在《南華早報》采訪時稱，對該系統(tǒng)的測試表明，核心AI和無人工程機械能比人類做得更好，可以避免很多施工時常見的人工錯誤。
比如在工地的嘈雜環(huán)境和強烈沖擊振動干擾下，壓路機操作員無法保持完全筆直的路徑，而無人駕駛碾壓機不會有此弊端。
還有運料卡車司機由于路線不熟練，經(jīng)常將物料運輸?shù)藉e誤的施工位置。全由AI駕駛和GPS導(dǎo)航的無人運料卡車也不會犯這個毛病。
而且工地萬一真有事故，人員傷亡可是極大地被避免了。工人面臨的高危風(fēng)險劇降。
劉云山團隊在接受《南華早報》采訪時稱，如果羊曲水壩的AI控制3D打印建設(shè)項目真能如期成功交付，這種施工方式將為其他大型建筑項目提供一個前所未有的可選擇藍(lán)圖。
與此相類似的建筑技術(shù)，國外也有機構(gòu)在探索。例如2022年1月，美國橡樹林國家實驗室申請了大型3D打印建筑系統(tǒng)的專利，噴頭可以從半空中層層「打印」出大型建筑。
2022年3月，創(chuàng)業(yè)企業(yè)Diamond Age也籌資開發(fā)自己的全無人智能3D打印建筑系統(tǒng)。一旦開發(fā)完成，將可以由26個機械臂噴頭在全無人干預(yù)前提下按藍(lán)圖蓋好房屋。
說不定有讀者看到這里，會長嘆一聲：以后被優(yōu)化掉，上工地搬磚的路子都窄了。
https://www.businessinsider.com/china-robots-ai-3d-print-dam-no-human-labor-2022-5
https://www.scmp.com/news/china/science/article/3176777/chinas-robot-built-3d-printed-dam-ready-2-years-scientists
http://jst.tsinghuajournals.com/CN/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2022.25.045#1
