1. Công nghệ AI và thế mạnh vượt trội
Trí tuệ nhân tạo (AI) đang phát triển nhanh hơn mong đợi: Những thành tựu từ nhận dạng giọng nói, thị giác máy tính cho đến xử lý ngôn ngữ tự nhiên đã đạt được độ chính xác và tốc độ ứng dụng thực tiễn cao hơn dự báo. Thực tế, nhiều chuyên gia cho rằng quá trình “chuyển mình” của AI từ giai đoạn lý thuyết sang giai đoạn thương mại hóa, triển khai rộng rãi diễn ra sớm hơn họ dự liệu. Kết quả này là nhờ sự gia tăng sức mạnh tính toán do hạ tầng điện toán đám mây, GPU (Graphics Processing Unit) và các bộ xử lý chuyên dụng (TPU – Tensor Processing Unit) phát triển mạnh mẽ đã giúp quá trình huấn luyện các mô hình AI phức tạp diễn ra nhanh hơn với chi phí ngày càng giảm. Theo đó, kỷ nguyên số phát triển với lượng dữ liệu do con người và máy móc tạo ra tăng lên theo cấp số nhân. Việc thu thập, lưu trữ và quản lý dữ liệu trở nên dễ dàng, tạo nguồn “nhiên liệu” phong phú để AI “học hỏi” và nâng cao độ chính xác. Và quan trọng nhất là nhu cầu ứng dụng thực tiễn trong các lĩnh vực: Y tế, tài chính, sản xuất, ô tô tự hành và cả kiến trúc, đô thị… đã chứng minh tiềm năng to lớn của AI. Điều này thúc đẩy nhiều doanh nghiệp, tổ chức đầu tư nguồn lực và tài chính cho AI.
Tuy nhiên, công nghệ AI cũng đặt ra những hệ lụy và thách thức khi tốc độ phát triển vượt ngoài dự đoán: công tác quản trị (tính pháp lý, đạo đức, bảo mật…), sự chuẩn bị của lực lượng lao động và các vấn đề xã hội khác. Bài báo mong muốn phân tích các đặc điểm của công nghệ AI trong ứng dụng thiết kế kiến trúc và vai trò của AI trong tương lai liệu có làm thay đổi quan điểm thiết kế kiến trúc hiện nay?
2. AI và các đặc điểm phát triển
Với nhịp phát triển nhanh, sự xuất hiện của nhiều mô hình AI tiên tiến (ChatGPT, GPT-4…) đang mở ra những khả năng chưa từng có trong giao tiếp, sáng tạo nội dung và tự động hóa các tác vụ phức tạp. Điều này vượt xa kì vọng trước đó về thời điểm AI đạt được “tính linh hoạt” gần giống con người.
Trên thực tế, để AI bùng nổ và phát huy thế mạnh, các doanh nghiệp/nhà phát triển đứng trước các thách thức như AI: (i) Phụ thuộc lớn vào dữ liệu được cung cấp: Đòi hỏi xây dựng hạ tầng thu thập, lưu trữ và quản lý dữ liệu hiệu quả. Nếu dữ liệu không đầy đủ, thiếu nhất quán hoặc không được làm sạch có thể dẫn đến kết quả sai lệch, ảnh hưởng đến hiệu quả; (ii) Đòi hỏi tài nguyên tính toán lớn (GPU, TPU, điện toán đám mây…) nên việc đầu tư máy chủ và duy trì hệ thống rất tốn kém; (iii) Đòi hỏi đội ngũ kỹ sư, nhà khoa học dữ liệu (Data Scientist), chuyên gia thuật toán, chuyên gia phân tích có chuyên môn cao; (iv) Chịu sự tác động của quy trình cũ do AI không thể hoạt động độc lập, đòi hỏi tích hợp AI với hệ thống đang vận hành (ERP, CRM, BIM…) để tối ưu giá trị; (v) Các quy định pháp lý, đạo đức và bảo mật vẫn đang được xây dựng cần được cân nhắc, đảm bảo tính công bằng và đáng tin cậy; (vi) Đòi hỏi sự thay đổi nhận thức về AI do tâm lý lo sợ “AI thay thế con người” hoặc ngại thay đổi quy trình cũ có thể cản trở tiến độ.
Trong lĩnh vực kiến trúc, AI được coi là có tiềm năng lớn nhờ hỗ trợ mạnh mẽ cho giai đoạn xác định và lập ý tưởng thiết kế thông qua phân tích kho dữ liệu khổng lồ về các phong cách kiến trúc, xu hướng thiết kế, công năng công trình… Từ đó, gợi ý những ý tưởng thiết kế độc đáo, giúp KTS “khơi nguồn” sáng tạo vượt xa khuôn khổ kinh nghiệm cá nhân. AI cũng tổng hợp các kinh nghiệm, quy định, quan điểm, cá nhân hóa trải nghiệm và văn hóa bản địa để tối ưu hóa công năng và kết cấu; hay mô phỏng chi tiết về mức độ tiêu thụ năng lượng, khả năng chiếu sáng, thông gió tự nhiên… Từ đó đưa ra phương án thiết kế “xanh” hơn, bền vững hơn… với mức sai sót tối thiểu, giảm tối đa các lỗi thiết kế và các vấn đề tiềm ẩn giúp tiết kiệm chi phí. Điều này khẳng định tầm quan trọng “không thể thay thế” của công nghệ AI trong tương lai ngành kiến trúc. Cụ thể:
2.1. AI mang lại lợi ích và tiềm năng lớn trong kiến trúc, xây dựng và quản lý dự án
Nhờ khả năng xử lý dữ liệu khổng lồ, AI có thể truy cập một lượng lớn mẫu thiết kế, phong cách, xu hướng nhằm hỗ trợ tìm kiếm ý tưởng nhanh hơn… công việc mà trước đây các KTS phải mất nhiều thời gian. AI cũng có thể “học” các dự án đã được xây dựng, công trình trên thế giới… nhằm phân tích và tổng hợp các xu hướng và gợi ý những ý tưởng phù hợp với yêu cầu cụ thể của dự án. Bằng mô hình học máy, AI đưa ra các phương án sắp xếp công năng, không gian, vật liệu… để tối ưu tính năng, tiết kiệm và đề xuất các giải pháp gắn với thực tiễn. Việc này không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn giúp KTS tập trung vào khía cạnh sáng tạo, thẩm mỹ.
Có thể thấy, AI đã thay thế KTS tra cứu, so sánh các dự án cũ hay mô phỏng hàng chục, hàng nghìn phiên bản thiết kế… bằng cách phân tích dữ liệu (mặt bằng, quy mô, phong cách mong muốn) và gợi ý ngay các phương án sơ bộ chỉ trong vài giây. Điều này giúp giảm tải công việc, rút ngắn quá trình thử nghiệm thiết kế và tiết kiệm thời gian gặp gỡ, trao đổi với các bên liên quan. AI cũng phát hiện tốt các rủi ro tiềm ẩn, xung đột kết cấu hay thiếu sót kỹ thuật một cách hiệu quả, tối ưu sử dụng công nghệ và vật liệu; tăng hiệu quả công tác quản lý, giảm chi phí vận hành và điều phối thi công công trình.
2.2. AI ứng dụng công nghệ cải tạo hiệu suất thiết kế, khai thác và sử dụng
Với các tiến bộ vượt bậc của công nghệ AI – thông qua phân tích dữ liệu số lớn từ nhiều nguồn – đã giúp công tác thiết kế rút ngắn thời gian và xây dựng được ý tưởng tổng quan chính xác hơn. Từ bước phân tích hàng triệu mẫu thiết kế với nhiều đặc điểm, xu hướng khác nhau để đề xuất những ý tưởng cụ thể phù hợp bằng hình ảnh trực quan và lập tức. Như vậy, thiết kế ý tưởng trở nên đơn giản, nhiều lựa chọn và tiết kiệm nhiều thời gian. AI cũng hỗ trợ việc tự động hóa quy trình lập bản vẽ chi tiết giúp giảm tải các công việc mang tính thủ công mà từ đó để các KTS tập trung vào công tác sáng tạo.
Trong việc tính toán, mô phỏng, đánh giá hiệu quả xây dựng, AI làm tốt công tác mô phỏng kết cấu và chịu lực thay vì sử dụng công cụ tính toán thủ công hoặc các phần mềm chuyên ngành độc lập… AI cũng giúp phân tích các dữ liệu về khí hậu, vị trí địa lý, hướng gió, ánh sáng, nhiệt độ… để mô phỏng mức tiêu thụ năng lượng, hiệu suất thông gió, chiếu sáng tự nhiên nhằm tối ưu hiệu quả bền vững.
Bằng việc đánh giá chi phí và tác động môi trường, các KTS và nhà phát triển dự án dự báo được tổng mức chi phí vận hành, bảo trì thiết bị, đồng thời đưa ra giải pháp giảm thiểu phát thải carbon, hướng đến công trình xanh và xác định được vòng đời công trình. AI phân tích cách bố trí mặt bằng, luồng giao thông, nhu cầu sử dụng… để gợi ý sắp xếp hợp lý, giảm diện tích lãng phí, cải thiện trải nghiệm người sử dụng. Và đặc biệt là nhờ tích hợp với cảm biến IoT hoặc dữ liệu công trường (camera, drone), AI cho phép giám sát tiến độ và chất lượng thi công một cách liên tục, phản hồi thời gian thực làm giảm thiểu các sai lệch so với thiết kế ban đầu hoặc vấn đề về an toàn lao động.
2.3. AI tác động đến việc thay đổi nhận thức trong thiết kế
Việc AI cung cấp vô vàn ý tưởng, dữ liệu tham chiếu, gợi ý phương án thiết kế… khiến quá trình lên ý tưởng trở nên phong phú, mở rộng biên độ sáng tạo, nhưng không vì vậy mà làm giảm đi các giá trị đặc trưng, bản sắc văn hóa. Điều này đòi hỏi KTS thực hiện vai trò đánh giá, chọn lọc và đưa ra quyết định cuối cùng dựa trên công cụ AI.
AI cũng tích hợp các công nghệ học sâu để sáng tạo nên các bản phác thảo sáng tạo, đột phá, thậm chí là phi truyền thống làm thay đổi các phong cách thiết kế rập khuôn trong vùng an toàn với các hình thức, kết cấu, chi tiết táo bạo, tạo nên dấu ấn cá nhân. AI cung cấp kho dữ liệu và vô số ý tưởng ở tốc độ và quy mô con người khó đạt được. Chính sự “phong phú, đa dạng” về thông tin và gợi ý mở rộng không gian sáng tạo, cho phép KTS thử nghiệm với nhiều phong cách, hình dáng, chức năng…
Những công việc, tác vụ thủ công, lặp lại được AI hỗ trợ giảm bớt để KTS có toàn thời gian, năng lượng tập trung cho yếu tố thẩm mỹ, nhân văn, giữ vững “chất riêng” trong thiết kế. Điều này giúp KTS tập trung hơn vào phần “hồn” của công trình – Ý tưởng, thẩm mỹ, văn hóa, “cái tôi” riêng, thay vì tốn quá nhiều thời gian cho các thao tác thủ công.
Tuy nhiên, việc cùng sử dụng một công cụ AI với bộ dữ liệu tương tự, xu hướng thiết kế có thể bị “đồng nhất” hoặc lặp lại những “công thức” do AI gợi ý… đòi hỏi KTS phải không ngừng học hỏi, trang bị kiến thức và trau dồi chuyên môn để điều tiết, “phản biện” lại kết quả AI và chắt lọc sao cho phù hợp với tầm nhìn, triết lý riêng. Bản sắc và phong cách cá nhân của KTS được thể hiện qua cách họ chọn lọc, biến đổi những gợi ý của AI để phù hợp với tư duy nghệ thuật, quan điểm thẩm mỹ và triết lý thiết kế.
Và cuối cùng là cần xác định AI với vai trò trợ lý được KTS sử dụng linh hoạt, chủ động và khám phá thêm vùng ý tưởng mới. Trong đó, KTS phải ý thức được vai trò dẫn dắt để duy trì bản sắc. AI không hề “cướp” mất tính sáng tạo hay phong cách cá nhân của KTS. Sự cộng tác giữa “khối óc con người” và “năng lực tính toán của máy móc” có tiềm năng làm nên những công trình độc đáo, vượt trội hơn so với trước đây
2.4. AI và việc ứng dụng kinh nghiệm vào công trình thực tế
Để đảm bảo tính khả thi và an toàn khi đưa các đề xuất của AI vào giai đoạn thi công, đòi hỏi các KTS phải thực hiện quy trình kiểm định chéo với chuyên gia và thích ứng với các quy chuẩn, tiêu chuẩn xây dựng quốc gia và quốc tế (về tải trọng, an toàn cháy nổ, phòng chống thiên tai…). Bên cạnh đó, để đảm bảo tính chính xác, các doanh nghiệp cần liên tục bổ sung dữ liệu từ những dự án thi công thành công, bao gồm cả phản hồi từ thực tế để AI “học” từ tập dữ liệu đảm bảo chính xác, cân bằng, đại diện cho nhiều loại công trình, vùng địa lý, điều kiện kỹ thuật… với dữ liệu càng phong phú, AI càng có khả năng dự đoán tốt và đề xuất giải pháp an toàn.
AI cũng giúp hỗ trợ kiểm tra mô phỏng và thử nghiệm nhiều kịch bản khác nhau giúp kiểm chứng độ ổn định và an toàn của giải pháp do AI đề xuất. Điều này giúp kết quả mô phỏng liên tục xác nhận tính khả thi và giảm rủi ro trong thi công. Thực vậy, việc xây dựng quy trình xác thực và phê duyệt nhiều cấp tránh AI “tự động” ra quyết định đòi hỏi quy trình được KTS đánh giá thẩm mỹ, công năng; kỹ sư kết cấu/kỹ sư M&E đánh giá an toàn, tính khả thi về kỹ thuật; chủ đầu tư hoặc ban quản lý dự án xem xét chi phí, tiến độ.
Ngoài ra, liên tục cập nhật dữ liệu thực tiễn trong quá trình thi công thông qua các công cụ cảm biến IoT, camera, drone… để theo dõi tiến độ và thu thập dữ liệu về chất lượng công trường sẽ đưa ra cảnh báo để kịp thời điều chỉnh giúp AI ngày một chính xác và giảm thiểu sai lầm trong giai đoạn sau.
AI góp phần đào tạo nhân công, đảm bảo quy trình bảo hộ, quy tắc an toàn và tuân thủ chặt chẽ các quy trình an toàn lao động và bảo hộ giúp tối ưu mặt bằng thi công, luồng vận chuyển vật liệu, vị trí lắp đặt cẩu trục…, nhưng phải luôn kiểm tra tính an toàn lao động. Đồng thời, xây dựng phương án “phòng ngừa” và quản trị rủi ro (thiên tai, biến động chính trị – xã hội…) để từ đó xác lập các kế hoạch dự phòng về thời gian, chi phí, vật liệu là việc làm cần thiết.
3. Kinh nghiệm và chia sẻ việc ứng dụng AI trong công việc
Từ thông tin của cuộc thi nghệ thuật ở Mỹ, tác phẩm “Théâtre D’opéra Spatial” của Jason Allen do AI tạo ra (Midjourney) giành giải Nhất Giải Digital Arts/Digitally-Manipulated Photography tại Colorado State Fair (2022). AI được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực chỉ với các mô tả prompt. Quá trình tìm tòi và học hỏi ứng dụng AI trở hên cuốn hút và hiệu quả: Chỉ vài giây sau khi nhập dữ liệu, AI dùng tốc độ và khả năng “hiểu” ý tưởng đã tạo ra những góc nhìn mới lạ trong thiết kế.
Tuy nhiên, các câu hỏi sử dụng thường xuyên với AI cần được kiểm duyệt cẩn trọng; thực hiện kiểm tra chéo để hạn chế các rủi ro và sai sót; hay các vấn đề liên quan đến tính bảo mật và quyền sở hữu trí tuệ… vẫn đang còn là những hạn chế lớn của AI hiện nay. Vì vậy, các thao tác lặp lại cần được “giao” cho AI xử lý, còn các công việc đòi hỏi tính sáng tạo, khai thác ý tưởng, tạo sản phẩm thiết kế và đưa ra quyết định cần được xem là nhiệm vụ của KTS. Một trong các thủ thuật hữu hiệu là khai thác các bản vẽ phác tay hoặc “brainstorm” bằng sketch rồi dùng AI để đề xuất chi tiết hoặc “biến tấu” thêm.
Gần 30 năm trước, CAD thay thế vẽ tay, thì AI hiện nay đang dần điều chỉnh thói quen, tư duy và quy trình thiết kế của KTS. Thời gian đến, AI sẽ là chìa khóa để đề cao tính cá nhân hóa, tính phối hợp, tính đa ngành trong thiết kế. Và kiến trúc là lĩnh vực khai thác tốt trong mối quan hệ giữa kỹ thuật và nghệ thuật một cách chính xác. Ví dụ như việc cụ thể hóa các thuật toán và công nghệ AI vào thiết kế kiến trúc, cần khai thác một số phần mềm và nền tảng AI tiêu biểu (hoặc tích hợp AI) hỗ trợ: (i) Autodesk Spacemaker: Dùng để phân tích khu đất, đưa ra bố cục tổng thể (mật độ xây dựng, hướng gió, ánh sáng, môi trường xung quanh) và tối ưu thiết kế đô thị nhanh chóng; (ii) Generative Design (Autodesk Revit, Fusion 360, Dynamo): KTS nhập các dữ liệu về yêu cầu, ràng buộc (diện tích, chiều cao, chức năng… theo quy định) để hệ thống AI đưa ra các phương án thiết kế gợi ý; (iii) TestFit: Phân tích các giải pháp trong giai đoạn tiền khả thi cho các dự án bất động sản, chung cư, khu thương mại (phân tích quỹ đất, đề xuất bố trí phòng, căn hộ, tính toán chỉ số kinh tế: diện tích cho thuê, hệ số sử dụng đất…); (iv) Finch 3D: Tự động bố trí không gian, tối ưu kết nối giữa các phòng, đảm bảo tận dụng tốt ánh sáng và thông gió… dựa trên các dữ liệu được cung cấp; (v) Hypar: Tập trung vào việc “tự động hóa” nhiều khía cạnh của thiết kế, bao gồm kiến trúc và kỹ thuật, tích hợp các thuật toán AI, mô phỏng (cả về kết cấu lẫn hiệu suất năng lượng), cho phép xuất ra mô hình BIM; (vi) Rhino + Grasshopper + Plugin AI/ML hỗ trợ quy trình thiết kế tham số (parametric design), hỗ trợ học máy, tối ưu hóa hình khối, hay dự đoán hiệu suất thiết kế ngay trong môi trường Grasshopper; (vii) Midjourney, DALL·E, Stable Diffusion sử dụng trong giai đoạn lên concept, tạo moodboard, cảm hứng phong cách, hay bản vẽ phác thảo ý tưởng nhanh và độc đáo; (viii) Phân tích môi trường và năng lượng (Ladybug Tools, Honeybee) mở rộng tính năng phân tích vi khí hậu, hiệu quả năng lượng…
Tóm lại, các giải pháp AI trong thiết kế kiến trúc ngày càng đa dạng và hướng đến mục tiêu tối ưu quy trình, tiết kiệm thời gian, và mở rộng tiềm năng sáng tạo cho KTS. Việc quan trọng của KTS là nắm bắt các công cụ và khai thác hiệu quả cho từng công đoạn thiết kế kiến trúc và thi công xây dựng, quản lý công trình.
4. Tái định nghĩa vai trò của KTS
Trong kỷ nguyên AI, công nghệ số và khoa học kỹ thuật đang tiếp tục được nghiên cứu, phát triển. Hoạt động thiết kế kiến trúc đứng trước các thách thức đòi hỏi các thay đổi lớn về tư duy, kỹ năng và trách nhiệm. Trước hết, (i) Thay vì phải dành quá nhiều thời gian cho các khâu tính toán thông số, tối ưu hoá mặt bằng, KTS sẽ tập trung nhiều hơn vào tư duy ý tưởng, định hướng phong cách, thiết lập chiến lược phát triển cho dự án. (ii) hoạt động thiết kế không còn thuộc “giới” KTS và kỹ sư mà là tập hợp đa ngành nghề, trong đó nhấn mạnh đến vai trò của các chuyên gia phần mềm, dữ liệu, lập trình, nhà phân tích kinh doanh… việc hiểu biết về dữ liệu và công cụ AI phải được KTS làm chủ để tương tác và khai thác tối đa tính năng. (iii) Trách nhiệm khai thác và bảo tồn các giá trị đặc sắc của văn hóa, bản địa, cộng đồng thông qua kiểm chứng tính an toàn, bền vững, đảm bảo tuân thủ quy chuẩn, an toàn lao động, tránh rủi ro; có trách nhiệm thẩm định để không đưa vào thực tế những ý tưởng “phi thực tế” hoặc không đúng với giá trị bản sắc. (iv) Mặc dù AI tham gia vào quy trình thiết kế, con người vẫn chịu trách nhiệm cuối cùng trước pháp luật; (v) Cần nhấn mạnh tầm quan trọng của việc đề cao giá trị “con người”.
Trong tương lai, AI có thể hoàn toàn thay thế một số vị trí hoặc vai trò của KTS ở những khâu mang tính kỹ thuật và thậm chí mang lại hiệu quả cao hơn; nhưng khía cạnh thẩm mỹ và nghệ thuật, khai thác văn hóa và trực giác sáng tạo của KTS là điều AI chưa thể thay thế hoàn toàn. Khi xu hướng “con người – AI cộng sinh” thay vì “AI thay thế”, AI sẽ hỗ trợ KTS làm việc hiệu quả và tối ưu hơn nữa.
5. Kết luận
Có thể nói, AI đang tham gia và góp phần mở ra một chương mới trong lĩnh vực kiến trúc. Các công đoạn “thủ công” hoặc “lặp lại” có tính kỹ thuật dần được tự động hóa và nâng cao hiệu quả hơn thông qua công cụ AI. Điều quan trọng là KTS nhận thức được vai trò then chốt trong việc xác lập ý tưởng và giá trị nghệ thuật của mỗi tác phẩm (với sự trợ giúp đắc lực của AI). Tuy nhiên, để khai thác và phát huy được các lợi thế của AI, người sử dụng cần có sự am hiểu về công nghệ, khả năng kiểm định và tinh chỉnh các đề xuất. Khi AI được KTS sử dụng đúng cách, các ý tưởng thiết kế sáng tạo sẽ là bước đột phá mới, tạo nên không gian kiến trúc đặc sắc, bền vững và giá trị.
Trong thời gian tới, chưa thể dự đoán giới hạn phát triển của công nghệ AI, nhưng chúng ta đều thấy tiềm năng và lợi ích to lớn của công nghệ này. Đây là thời điểm để mỗi KTS làm chủ công nghệ, cùng với công nghệ AI, sử dụng AI trở thành “người cộng sự” đắc lực để sáng tạo nên những công trình có giá trị, đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế xã hội và thực tế cuộc sống.
KTS. Phan Bảo An – KTS. Hồ Lê Quốc Vũ – KTS. Trần Bảo Trân
(Bài đăng trên Tạp chí Kiến trúc số 01-2025)
https%3A%2F%2Fwww.tapchikientruc.com.vn%2Fchuyen-muc%2Ftri-tue-nhan-tao-ai-co-tham-gia-tai-dinh-nghia-hoat-dong-thiet-ke-kien-truc.html
