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香港首个城市级古建筑AI+数字孪生平台上线

  香港的古建筑包括寺庙、教堂、政府建筑等,具有独特的多样文化融合建筑风格。针对香港暴雨等极端天气增加及火灾频发的影响,以古建筑保护的迫切性为问题导向,以服务大湾区建设和加强中国文化形象等国家重要战略为目标导向,香港科技大学博士后张佳莹打造香港首个城市级古建筑AI+数字孪生平台,构建覆盖香港十八个区的古建筑智慧监测与保护体系,提升数据融合、虚实互动、仿真推演等数字孪生核心能力,推进生成式人工智能(Generative AI),尤其是三维建模与大语言模型融合的新一代数字孪生技术,提高香港古建筑综合管理水平和保护效能。

香港首个城市级古建筑AI+数字孪生平台上线

香港首个城市级古建筑AI+数字孪生平台上线

  1.智能感知与AI建模

  利用卫星遥感、无人机、物联网、和雷达等先进技术和设备,构建城市级古建筑“天空地”一体化监测感知网。通过AI建模技术即可实现高效、精细的古建筑三维模型重建,高度还原了古建筑真实场景,并解决了复杂建筑物三维模型轻量化的问题(由团队成员香港科技大学博士生梁振宇主要完成),在短期内快速完成大量香港古建筑的三维模型建立,并且未来高效更新古建筑三维记录。

香港首个城市级古建筑AI+数字孪生平台上线

  2.一体化数字孪生平台

  云平台和数据库协同工作,结合物联网技术监测城市不同位置古建筑的状态与所在区域天气状况,建设覆盖香港十八个区的数据库,集成多源数据创建动态数字模型,反映真实世界的物理对象。数字孪生平台的主要功能包括:实时监测数据可视化、三维可视化、预测和模拟分析、交互式控制、运行状态可视化。对于遗产建筑保护,数字孪生智能体对数据的高水平理解有助于对建筑运行的检查和自动调节、环境模拟、天气灾害和火灾应急预警、预防和决策支持、建筑语义索引和查询、能耗计算、模拟和优化等方面的应用。

  从城市级平台进入各个古建筑数字孪生分平台,建筑环境尤其是空气质量状况以及单体建筑或建筑群的能耗能被实时监测以及自动优化。为了优化暖通空调系统以改善空气质量进而保护古建筑及其所储藏品,张佳莹博士利用古建筑信息模型 (HBIM) 与地理信息系统 (GIS),增强现实与虚拟现实 (AR/VR)、物联网 (IoT)、计算流体动力学 (CFD) 与能耗模拟、人工智能(AI)与数据分析预测构建了尖沙咀核心地带的香港法定古迹FWD HOUSE 1881数字孪生,用于提升环境管理以实现古建筑与藏品保护。该项目通过CFD 模拟分析了古建筑空调设备在不同条件下的设置和布局对环境的影响;并且进行能源模拟,提高空调系统控制的准确性以及时效性,以节省能源和碳排放进而支持可持续古建筑运营。以及通过AI技术预测环境参数的变化,预先对空调系统进行调控,从而解决系统因制冷制热和空气交换的延迟问题,以保护古建筑不受空气质量影响而损坏。

香港首个城市级古建筑AI+数字孪生平台上线

香港首个城市级古建筑AI+数字孪生平台上线

  3.数据检索与AI智能交互

  数字孪生平台的用户交互端口通常包括门户网站、手机端、电脑应用程序、AI语音助手界面、AR/VR应用程序等。AI大语言模型(LLM)为古建数字模型构建了对话互动的智能体。香港的古建筑具有跨时代和风格融合的特点,其构件的语义识别对非专家级人士来说极具难度。用户可以与数字孪生智能体进行对话和互动,只需输入模糊的查询指令,数字模型便会亮起相应的古建筑构件并呈现相关的信息(LLM算法由团队成员香港科技大学硕士生陈泽富主要完成),并且可以查询古建筑的背景和历史脉络。这项成果提高遗产数字孪生中组件的文档记录和查询能力。用户通过与大语言模型AI的互动,可以快速检索香港特定古建筑的历史背景、建筑风格和文化意义。

香港首个城市级古建筑AI+数字孪生平台上线

  该平台目前为内部上线,暂未向公众开放。

责任编辑:柯鹏

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