Transformación digital en la construcción: una nueva era para los arquitectos

En la era actual, la digitalización ha irrumpido en muchos de los aspectos de nuestras vidas, transformando la manera en que vivimos y trabajamos. La transformación digital ha irrumpido de manera significativa en el ámbito de la arquitectura, generando un impacto profundo y revitalizador en la práctica de este campo. Desde la perspectiva del arquitecto, la adopción de tecnologías emergentes como el modelado paramétrico, la realidad virtual o la inteligencia artificial ha redefinido los procesos creativos y de diseño.

La tecnología Building Information Modeling (BIM) ha emergido como un pilar fundamental para los arquitectos comprometidos con la sostenibilidad. BIM no solo permite la creación de modelos digitales integrales de edificios, sino que también facilita la gestión eficiente de recursos, la planificación energética y la reducción de residuos durante la construcción. Los arquitectos que adoptan la metodología y tecnologías BIM están liderando el avance hacia un diseño y construcción más sostenible.

La Realidad Virtual (RV) y la Realidad Aumentada (RA) están llevando la presentación de proyectos a un nivel completamente nuevo. Los arquitectos pueden sumergirse en sus propios diseños mediante experiencias de realidad virtual, proporcionando una comprensión más profunda de las dimensiones espaciales y la escala de un edificio. Por otro lado, la realidad aumentada permite superponer modelos digitales en el entorno real, brindando a los arquitectos y a los clientes una visión tangible de cómo se integrará una estructura en el mundo real.

La construcción industrializada y la robótica están transformando la construcción, permitiendo a los arquitectos optimizar procesos y mejorar la precisión en la ejecución de proyectos. Desde la fabricación de componentes hasta la construcción misma, estas tecnologías están desempeñando un papel clave en la reducción de los plazos de entrega y la mejora de la calidad en todas las fases del proyecto.

La digitalización y las nuevas tecnologías están empoderando a los arquitectos para redefinir el panorama de la construcción. Desde el diseño hasta la ejecución, estas herramientas no solo mejoran la eficiencia y la precisión, sino que también abren nuevas posibilidades creativas. En Tecnalia abordamos esta revolución digital y continuamos explorando formas innovadoras de fusionar la creatividad arquitectónica con las últimas tecnologías para construir un futuro más sostenible y eficiente. La transformación digital en la construcción es más que una tendencia: es el camino hacia una nueva era arquitectónica, pero no estaría completa sin explorar el papel crucial que desempeña la Inteligencia Artificial como vector dinamizador.

La IA ha llevado el diseño arquitectónico a nuevas cotas mediante el uso de algoritmos de diseño generativo. Estos algoritmos pueden analizar datos masivos y restricciones específicas del proyecto para generar múltiples opciones de diseño. Los arquitectos pueden explorar una variedad de soluciones creativas, optimizando la eficiencia espacial y la funcionalidad del edificio. Es una forma de codiseño entre el arquitecto y la máquina de manera que el arquitecto elige el o los diseños que más le convienen dentro de los cientos de diseños que le ofrece automáticamente la máquina.

Pero ésta no solo se limita al diseño, sino que también juega un papel fundamental en la toma de decisiones informadas durante todas las fases del proyecto. Los arquitectos pueden utilizar algoritmos de análisis predictivo para evaluar riesgos potenciales, costos y plazos de construcción. Por ejemplo, la IA puede prever posibles desafíos en la planificación logística de la construcción, permitiendo ajustes proactivos para evitar retrasos y costos adicionales.

Más allá de la fase de construcción

También se ha integrado en la gestión de edificios, el llamado “Facility Management”, de manera que va más allá de la fase de construcción. Sistemas de mantenimiento predictivo impulsados por IA pueden monitorear constantemente el estado de los sistemas de un edificio, anticipando y corrigiendo problemas antes de que se conviertan en fallas costosas. Esto no solo prolonga la vida útil de la estructura, sino que también contribuye a la sostenibilidad al reducir el desperdicio de recursos favoreciendo otro de los grandes “drivers” de la construcción y, por extensión, de la sociedad, como es la sostenibilidad. Algunos ejemplos destacados son la creación de fachadas innovadoras que responden dinámicamente a la luz solar o la optimización de la distribución interna para mejorar el flujo de energía y la eficiencia térmica.

Por último, también está impulsando la robotización en la construcción, mejorando la eficiencia y la seguridad en el lugar de trabajo. Ejemplos notables incluyen robots autónomos que pueden realizar tareas repetitivas o potencialmente peligrosas, como la colocación de ladrillos o la inspección de estructuras. Estos robots no solo aceleran el proceso de construcción, sino que también reducen el riesgo de accidentes laborales, creando entornos de trabajo más seguros.

En este contexto, en la plataforma tecnológica “Infraestructuras y Edificios Seguros y Conectados” de Tecnalia disponemos de una línea de servicios enfocada en aplicar IA al resultante del proceso de escaneo láser, es decir, a las nubes de puntos. Asimismo, estamos desarrollando una solución que, mediante el uso de IA, puede acelerar enormemente la generación de estudios de viabilidad urbanística.

Servicios de Inteligencia Espacial

Nuestra actividad en servicios de Inteligencia Espacial pretende explotar el potencial de un activo que cada vez se emplea más en arquitectura, ingeniería y construcción, como son las nubes de puntos 3D. Las nubes de puntos 3D son conjuntos de datos que representan puntos en un espacio tridimensional. Cada punto en la nube de puntos tiene coordenadas (x, y, z) que indican su posición en el espacio tridimensional. 

Es la misma tecnología que emplean los distanciómetros laser, pero en lugar de lanzar un solo haz laser que impacta con la superficie del elemento que queremos medir, los equipos de medición masiva laser, comúnmente llamados escáner láser, lanzan miles de puntos por segundo en un movimiento de rotación 360 generando la mencionada nube de puntos del entorno donde se encuentran. Estas nubes de puntos pueden ser estáticas, lo que podríamos asemejar a una foto 3D, o dinámicas, lo que asemejaríamos a un video 3D.

Este activo solo suele contener coordenadas espaciales, a veces también color – RGB, pero no dispone de conocimiento, de inteligencia, ya que es necesario que un humano interprete esa nube de puntos y establezca que lo que se percibe en esas nubes de puntos son, por ejemplo, elementos estructurales, instalaciones u otros elementos. Esta interpretación, esta detección y clasificación de objetos en esa nube de puntos, es la que habilita a flujos de trabajo complejos como el modelado BIM desde nubes de puntos, la contabilización de elementos, el seguimiento de objetos, la medición automatizada, etc.

A través de nuestra actividad en Inteligencia Espacial hemos conseguido que esos procesos de detección y clasificación de objetos, de interpretación de las nubes de puntos para hacerlas “inteligentes”, sean realizados mediante software. Estos procesos computacionales se apoyan en diferentes modelos de IA, como el Machine Learning o el Deep Learning, que dan soporte al análisis avanzado de las nubes de puntos y aceleran esos procesos. 

En la detección de objetos, algoritmos analizan la disposición espacial de puntos para identificar y localizar objetos en el entorno tridimensional. En la segmentación semántica, se asignan etiquetas a grupos de puntos para distinguir entre diferentes clases de objetos y áreas. La clasificación de elementos implica asignar categorías específicas a los puntos en función de sus características, como por ejemplo “pilar”, “tubería” o “puerta”.

Habiendo sido capaces de detectar y clasificar todos estos elementos en las nubes de puntos, se ofrecen, por un lado, grandes ahorros de tiempo en labores tediosas como el modelado BIM desde nubes de puntos o la medición, y por otro lado, nuevos servicios de análisis de flujos de personas en edificios, de monitorización de situaciones de riesgo en obras, de control de aforos en parkings, etc.

El objetivo final de los servicios de Inteligencia Espacial en Tecnalia es acelerar flujos de trabajo de los profesionales del sector, tanto en fases de diseño, construcción y mantenimiento/operación de edificios e infraestructuras a través de extraer conocimiento de las nubes de puntos, un fantástico activo hasta ahora infrautilizado en nuestro sector.

Plataforma inteligente Urban Tactics

Urban Tactics abre las puertas a un enfoque innovador en el diseño urbano, donde la colaboración armoniosa entre el ser humano y la tecnología redefine el proceso. A través del uso de IA Generativa, los usuarios reciben, en tiempo real y para cada iteración, la solución que mejor se ajusta a la normativa urbanística local, la geometría, los objetivos y los criterios económicos y de diseño especificados. Esto capacita al arquitecto urbanista para tener un control absoluto sobre los aspectos cuantitativos y cualitativos del diseño, permitiéndole concentrarse en la toma de decisiones y mejorar significativamente el valor añadido de su trabajo.

La plataforma presenta, en formatos BIM, las múltiples opciones urbanísticas que se pueden formular en esa parcela dadas las necesidades definidas previamente. Ofrece todos los datos relevantes para la toma de decisiones, desde áreas, ratios económicos, ROIs, índices de soleamiento, factores eólicos, etc.

También reduce en gran medida el tiempo empleado en el proceso tradicional del estudio de viabilidad urbanística donde el promotor encargaba al arquitecto urbanista el estudio y éste debía estudiar la normativa urbanística y ofrecer un diseño urbanístico que cumpliera los parámetros que había definido el promotor. Ahora, con el apoyo de la IA, tanto las fases de estudio de la normativa vigente como la de propuesta de diseños se acortan enormemente.

La plataforma Urban Tactics emplea dos modelos distintos de IA. Por un lado, mediante la aplicación de modelos LLM – Large Languaje Model, los mismos que los empleados en productos tan conocidos como ChatGPT, LLaMa o Microsoft CoPilot, la plataforma es capaz de comprender la normativa de la localidad o ciudad en cuestión, convirtiéndola en parámetros que definirán los diseños que ofrecerá dicha plataforma, junto con los que fijará el promotor. 

Por otro lado, a través de la aplicación de algoritmos genéticos, o también llamados Diseño Generativo, Urba Tactics es capaz de ofrecer una población de diseños para unas condiciones dadas, que en este caso son los preceptos del promotor y las limitaciones de la normativa urbanística aplicable.

El riesgo y la incertidumbre están presentes en todos los proyectos inmobiliarios y de diseño. El objetivo de Urban Tactics es dar a conocer toda la información posible por adelantado para garantizar que todo nuestro sector realice proyectos que beneficien no solo a nuestras empresas, sino también al medio ambiente y a la ciudadanía.

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Este artículo completo aparece publicado en el nº 590 de CIC, págs. 24-26.