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Data first: Training von KI-Lösungen für die TGA-Planung

21.06.2024

MagiCAD Group

Aktuell

Die jüngsten Entwicklungen bei künstlicher Intelligenz haben die Technologie und ihre verschiedenen Anwendungen schnell zu einem Teil unseres persönlichen und beruflichen Lebens gemacht. Bei der MagiCAD Group suchen wir ständig nach Möglichkeiten, die TGA-Planung mithilfe der neuesten technologischen Innovationen voranzutreiben.

Eine Frage der richtigen Daten 

Der unmittelbare Nutzen der KI-Technologie liegt in der Möglichkeit, Daten in einem Umfang zu verarbeiten und auszuwerten, der weit über die menschlichen Fähigkeiten hinausgeht. Das verspricht zielgerichtetere menschliche Arbeit und automatisierte Routinearbeiten.

Um diese Fähigkeit zu entwickeln, benötigen KI-Lösungen jedoch zunächst große Stichproben von Trainingsdaten, die nicht ohne weiteres verfügbar sind. In Spezialgebieten wie der Planung von Bauvorhaben wird dieses Problem noch deutlicher. Aus diesem Grund kann die Öffnung und gemeinsame Nutzung von Daten letztlich die Entwicklung beschleunigen.

Überwindung des Mangels an Trainingsdaten mit automatischer Grundrisserstellung 

Bei unseren jüngsten Forschungen zu potenziellen Anwendungen der KI-Technologie stießen wir auf das zentrale Problem der Trainingsdaten. In unserem Fall handelte es sich dabei um Grundrisse, da die Entwicklung robuster maschineller Lernmodelle für die Planung von Haustechnik eine breite Palette von Grundriss-Szenarien erfordert, die nicht ohne Weiteres verfügbar sind.

Die Knappheit an Trainingsmaterial gab den Anstoß zu einem Projekt, das darauf abzielte, die Erstellung von Grundrissen zu automatisieren – eine traditionell manuelle und ressourcenintensive Aufgabe für Architekten. Obwohl dies bei 2D-Räumen möglich war, wäre es bei 3D-Umgebungen sehr viel schwieriger gewesen, dies zu erreichen.

Die Vorteile von diffusionsbasierten generativen Modellen 

Während „Generative Adversarial Networks (GANs)“ in der Regel die Methode der Wahl für ähnliche Zwecke waren, entschied sich unser Projekt für den Einsatz von Diffusionsmodellen. Diffusionsmodelle verwenden einen iterativen Prozess, um verrauschte Proben zu verfeinern, was zu einer stabilen Trainingsumgebung und der Erzeugung von qualitativ hochwertigen Grundrissbildern führt.

Ein diffusionsbasiertes Modell zur Erstellung von Grundrissen ist eine vielseitig einsetzbare Lösung, die gleichzeitig in der Lage ist, komplizierte und detaillierte Grundrisse von Grund auf zu erstellen und fehlende Informationen in vorhandenen Grundrissen durch Einfärben und Vorhersage von Raumbezeichnungen zu ergänzen.

Während bei bisherigen Arbeiten zu Grundrissen oft die Raumaufteilung im Vordergrund stand und Details zu Fenstern und Möbeln als für den Endnutzer irrelevant vernachlässigt wurden, werden diese Elemente bei einem diffusionsbasierten Modell beibehalten, wodurch die Ergebnisse durchweg realistischer sind. Dies machte die Methode für unsere Zwecke besonders geeignet.

Prüfung des Modells

Um die Gültigkeit unseres Ansatzes zu überprüfen, wurden Beispielgrundrisse von zwei Nutzergruppen bewertet, darunter Personen mit und ohne architektonische Kenntnisse. Die Reaktionen der Nutzer waren im Allgemeinen positiv, und die Mustergrundrisse wurden als ausreichend realistisch angesehen.

Obwohl unser derzeitiges diffusionsbasiertes Modell für die Erstellung von Mustergrundrissen seine Grenzen hat, wenn es um die Anpassung von Entwurfsparametern geht, zeigt die beeindruckende Leistung mit bescheidenen Trainingsdaten und Standardparametern, dass der Ansatz ein beträchtliches Potenzial hat.

Unser Projekt zur Erstellung von Grundrissen zeigt deutlich das Potenzial von KI und maschinellem Lernen zur Rationalisierung und Verbesserung von TGA-Designprozessen. Indem wir mit neuen Technologien Schritt halten und Innovationen fördern, sind wir bestrebt, unseren Kunden die besten Lösungen zu liefern, die den sich entwickelnden Anforderungen der Bauindustrie gerecht werden.

Beispiele für Grundrisse, die mit unserem Modell erstellt wurden.

Muster von Grundrissen, die durch die Befestigung eines Teils eines Grundrisses oder der Außenwände eines Grundrisses entstehen