同济大学 程大章
摘要：文章研究了新技术对于传统智能建筑的冲击，分析了未来建筑的特征，根据智慧绿色健康建筑的需求，提出了基于智慧社会的智慧建筑在今后需关注的方向。
关键词：智慧建筑，智慧社会，人工智能， B-PHM， 虚拟管家，
建筑发展趋势如何？未来建筑具有哪些特征？建筑的理念和实现技术将发生什么变化？这些都是我们需要面对并努力去探索的问题。
1、未来建筑的特征
建筑物是因人的需求与追求而设计建造的。那么，未来人们对于提供生活和工作环境的建筑会有什么想法呢？传统建筑思维的需求多为生理、安全和自我实现，随着社会进步，人们还需要能体现社会价值、社会责任和环境责任。
图1 未来人对建筑的需求
传统的建筑多是为了抵御自然而建造，为人们创造一个舒适的环境和安全的空间。而未来的建筑除了传统的习惯需求外，还要提供条件让人亲近自然；舒适已不是主要目标，取而代之的是以健康为重心；建筑的室内空间不仅要满足保护隐私和安静，还要能信息交互畅通，方便社交和生活便利，提升个人的创造力与工作效率。居住建筑和公共建筑实现服务个性化，而不再是千篇一律的标准式服务，在建造和运营过程中，则更重视保护环境、节约资源和降低污染。
我个人认为那些形态奇异梦幻，奢华怪诞的建筑，一定不会成为未来建筑的主流，而最大限度地呵护每个人的发展空间与环境，贴近人们的日常生活，运营成本合理的建筑才是大多数建设者的目标。
综上所述，未来建筑必然是智慧、绿色和健康的，要为各类居住使用人的生活融入智慧社会和绿色社会创造条件，实现健康中国的目标。智能技术和信息技术在未来建筑中的应用将日益深入、广泛，个性化服务需求更为技术应用创造了无限的空间。从这一意义来看智慧建筑的概念将越来越丰满。
表1 未来建筑的特征
由表1可见，“绿色”体现了中国走可持续发展道路的基本国策，“健康”是中国实现小康社会之后人民生活追求的目标，而“智慧”则是在ICT技术高度发展的今天建筑物必然发生重大变革。同时，我们也可以看到虽然绿色建筑、健康建筑和智慧建筑的核心、背景、关注的对象各不相同，但是应用的智慧技术和方法却是相同的。
2、 智慧建筑的生态环境
BD（Big Data）、AI（Artificial Intelligence）、CC（cloud computing）、IoT（Internet of Things）、BT（Blockchain Technology ）、VR（Virtual Reality ）一个个令人眩晕的新技术应用冲击着社会的各个领域，智能建筑行业内外频频提出了以智慧建筑颠覆智能建筑的说法。
《人类简史》和《未来简史》的作者Yuval Noah Harari在其著作里这么说： “《共产党宣言》说得精辟，现代世界就是‘永远的不安定和变动’，各种固定的关系和古老的偏见都遭到扫除，而新的结构等不到固定便已陈旧，一切固定的东西都烟消云散。人类发现自己对这个世界所知竟然如此之少，就有了很好的理由要去追求新知，从而开启了用科学推动进步的道路。”
就人们的衣食住行而言，每一方面都发生了巨大的变化，我们对衣食住行的基本需求、追求的内容、获得的方式、体验和感受都在短时期内形成了跳跃。作为人类生存的主要场所——建筑物也正被改变。
近年来，社会发展与技术进步对建筑发生了很大的影响。中国政府推进的智慧城市、智慧社区和智慧家庭，对信息技术应用于住宅提出了要求；针对老龄社会实行90%老人居家养老的住宅和传统住宅有明显差异的，智能化、物联网等技术将深入到家家户户的日常生活。在城市建设方面，节约土地资源的高密度城市、以节约资源保护环境为核心的绿色建筑、以人的生存环境为核心的健康建筑、以社会安全为核心的平安城市、以及使既有城市适应现代社会的城市更新等发展要求，更对居住建筑和公共建筑的建设与运营提出了革命性的目标。
图2 社会发展与数字技术对建筑的影响
现代建筑的社会生态正在发生着巨大的变化，促使建筑物的功能、形态、性能、运营及与城市交互渗透等方面形成新的理念和技术方案。建筑物的数字化生态则为新的理念和技术方案提供了智慧技术手段，并在ICT推进社会变革的同时，为建筑物与人创建了智慧管理、智慧服务和智慧运营的空间。近年来，中国的阿里巴巴、腾讯、海尔、小米、中国移动等公司以及美国的谷歌、亚马逊、苹果等公司，都把自己的技术与产品嵌入到公共建筑和住宅建筑中去，以实现各自的智慧建筑方案。
3、 智慧建筑实现的技术期望
未来与现实总是有差距的，但是它促进我们去探索和创造。今天我们可以努力的有三个方向：
1） 做好基础的建筑智能化系统工程，应用BIM技术，广泛采集建筑物及其相关信息，建立建筑物运行的数据平台，提升历史数据与实时信息的价值。这在部分建筑智能化系统比较完善的工程中，应用IBMS平台进行运营数据的统计分析和关联应用，已经可以实现。如果基础的建筑智能化系统工程（消防、安防、通信、设备监控、网络、布线等）未能完善实施的话，就不可能较全面地获得建筑物运行的数据，后续所谓的智慧应用是落空的。
2） 综合利用建筑物运行数据的平台，应用人工智能技术，构建虚拟管家和虚拟物业运营总监，实现高品质的个性化服务与高效率的管理。综合利用建筑物运行数据不是简单的出出报表。画画几份统计饼图线图，形式上给个可视化结果，而是需要通过多维视角的数据库，寻求业务关联的数据，发掘数据的价值。
住宅的虚拟管家并不是现在喧嚣热炒的所谓“智能家居”，而是针对家庭生活的基本需要、管理事务与社区的联系，为住家建立的AI型旁站管家系统。其功能示意见图3。家庭的基本需求不是信息化和智能化，这些技术只是帮助家庭成员获得良好的生活环境、安全方便的生活管理和与社会的密切联系。日常的基本事务均可以由旁站的AI管家悄无声息地处理。
图3 住宅AI型旁站管家系统
大型公共建筑的运营事务烦多复杂，人工管理往往顾此失彼，应用信息化与人工智能技术来构建虚拟物业运营总监，可以应对绝大部分的日常工作。以建筑物故障预测与健康管理B-PHM（Building Prognostic and Health Management)为例，对大型公建的全生命期进行故障预测、健康状态评估和健康管理。图4为建筑物故障预测与健康管理B-PHM系统的示意图。
图4建筑物故障预测与健康管理B-PHM系统的示意图
大型公共建筑建立运行数据库，汇聚建筑物的历史与实时、静态与动态信息，包括了建筑结构、空间、设施、环境、交通、卫生、服务质量、经营状况、能源消耗及成本等数据。这些数据经B-PHM针对每一类业务进行分析、故障预测和健康状态评估（健康、亚健康、病态、严重病态？），提出诊断报告，提供决策建议，必要时给相关系统发出控制策略指令。
大型公共建筑是智慧城市的重要节点，因此B-PHM系统的诊断情况通过建筑物的运营中心，将按照智慧城市运营中心的要求上传。
3） xPU（各类专用的处理器芯片）、AI的深度应用、生物特征获取、使唤机器人和5G商用将能有效的改变传统建筑智能化系统的功能和形态。目前BAT等的多家大型企业正在研制建筑物运行的传感器，把温度、湿度、空气质量、噪声、照度、人体活动等多参数检测合为一个装置，在多功能与低成本方面已有了足够的进展。当这样廉价的传感器遍布整个建筑物时，建筑的运行信息将为AI系统的功能实现提供充分的基础数据。
智能硬件和智能软件在不断地突破我们的认知极限，综合高新技术的机器人能力越来越强壮，5G商用实现可以为信息通信和物联网应用提供无限的传输通道，未来智慧、绿色和健康建筑所提出的需求将都可以在技术上得到支持。
4、智慧社会与智慧建筑
习近平总书记在十九大提出要“加快建设创新型国家”，“为建设科技强国、质量强国、航天强国、网络强国、交通强国、数字中国、智慧社会提供有力支撑”。
数字中国体现着信息化融入国家的所有领域，智慧社会的达成则意味着政务、商务、事务、生活、文化等都在数字中国的基础上，形成了智慧的应用服务和管理。
近30年来，我们一直在推进智能家居、智慧建筑、智慧住区、智慧社区、智慧园区、智慧城市等的建设，可总是很多结果并不如意，冲动地做了很多孤立的、先进的、不可持续的项目。回顾之后可以发觉，除了技术问题外，主要还是对于这类智慧项目的生态，没有纵横上下的全面考量。智慧社会的理念突破了传统视野的局限，智能家居、智慧建筑、智慧住区、智慧社区、智慧园区、智慧城市等融入智慧社会后，才能有效地建设和运营。
图5 智慧社会包孕智慧X
智慧社会是以宽带通信、移动互联网、物联网、量子计算、大数据、人工智能、地址定位、虚拟现实等技术为支撑的全新社会形态。在人工智能与其他科技的融合创新与聚变发展下，社会形态正在全面系统性地演进，使人类社会逐步地逼近变革的临界点。智慧社会成为继农业社会、工业社会、信息社会之后的一种社会形态。
智慧社会是科技与社会互动发展的产物。科技对各类政治、经济、社会活动产生影响作用的同时，政治、经济、社会活动对科技应用提出需求和制约。反映了科学技术对社会发展的客观赋能。智慧社会的发展，受制于人类社会的法律、道德、伦理等规范，同时，社会规范也需要在科技创新和运用的环境下，持续发展。
5、结束语
在智慧、绿色和健康建筑的生态中，技术并不是最重要的，如果没有经济的合理性，没有长效运营机制，规模化的应用是不可能的。关键在各相关方（用户、管理方、服务资源提供方等）的利益平衡和机制的合理性。
中国大规模建设的高潮终将过去，我们更应关注提高各类建筑物的运营质量和既有建筑的改造，把绿色发展的理念落地到支持运营的智能化系统的规划、建设和运行中去。把智慧、绿色和健康建筑的理想成为现实，需要发挥我们的智慧，用好人工智能的工具。
在系统技术研发和运营机制建立中要坚持创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，从智慧社会的高度去汇聚智慧，充分共享建筑物和社会的信息，使智慧、绿色和健康建筑成为提升人民的生活质量，实现智慧生活的基础。
参考文献：
[1] 中国城市科学研究会主编. 中国绿色建筑2017. 北京：中国建筑出版社，2017
[2] 中国建筑学会《健康建筑评价标准》T/ASC02-2016
[3] 程大章 沈晔. 绿色建筑智能化的价值.第8届国际绿色建筑与建筑节能大会论文集.北京：中国建筑出版社， 2012.3
[4] 程大章主编. 智慧城市顶层设计导论. 北京：科学出版社，2012
[5] 程大章著. 智能建筑理论与工程实践. 北京：中国机械工业出版社，2009
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