AIが無人車両群を指揮、中国が世界最大の3Dプリント建物を建設

サウスチャイナ・モーニング・ポストとインサイダー誌が報じたところによると、中国はチベット高原のダム建設プロジェクトを実質的に世界最大の3Dプリンターに変えるために人工知能を活用しているという。プロジェクトに関与する科学者らの話によると。

楊曲ダムは世界最大の3Dプリント建築物となる

黄河本流の上流にある青海省の楊曲水力発電所は、3Dプリントで使用されるのと同じ積層製造プロセスを使用して「少しずつ」建設される予定だ。このプロジェクトに参加するのは、無人の掘削機、トラック、ブルドーザー、舗装機、ローラーで、すべて AI によって計画および制御されます。

プロジェクトが予定通りに完了すれば、陽曲水力発電所は2024年に完成する予定だ。その後、全長1,500キロメートルの高圧線を通じて、黄河上流域の河南省の1億人以上の住民に年間約50億キロワット時の電力が送電されることになる。

これにより、楊曲ダムは3Dプリント技術で作られた世界最大の建物となる。これまでの記録はドバイ市の2階建てオフィスビルで、高さ9.5メートル、建築面積640平方メートルだった。

完成すると楊曲ダムの高さは180メートルとなり、米国最大のダムであるフーバーダムの3分の2以上となる。

AIが無人工事船団を制御、陽曲ダムを建設

このプロジェクトの主任科学者である劉天雲氏は、4月27日に清華大学（科学技術）誌に「大規模埋立地プロジェクトのための3Dプリント技術と応用」と題する関連研究論文を発表し、多くの報道で引用された。

この論文では、充填プロジェクトにおける 3D プリント技術と AI およびさまざまなロボット機器システムの統合について詳しく説明します。この論文で説明されている統合システムは完全に無人化されており、充填プロジェクト全体の 3D プリント構築が完了するまで、AI によって制御され、サイクルごとに層ごとに充填されます。

同論文によると、工事建設業界には、水利ダム、高速道路、埋め立て空港などの比較的施工プロセスが簡単な埋め立てプロジェクトがあり、その施工プロセスは「本質的に」3Dプリントのプロセスに似ているという。

どちらも図面から設計情報を抽出し、計算された材料需要に応じて材料を採掘し、環境パラメータに応じて材料輸送計画を策定し、材料が設置されると計画に従って層ごとに材料を広げて充填し、最後に建設パラメータに従って機械で最終的な研磨を実行します。

そのため、長年の開発とテストを経て、3Dプリント技術は、大規模なインフラ充填プロジェクトに使用できるレベルにまで成熟し、「重労働、反復作業、危険な作業から人間を解放する」ために大規模に適用できるようになりました。

劉天雲チームの設計により、陽曲ダムの建設現場は実際に巨大な3Dプリンターとなった。多数の無人工事車両と設備が、さまざまなプリンターのコンポーネントとして、陽曲プロジェクトの中核となるAI計画の下でシームレスに連携して動作する。

研究チームは、深層学習や強化学習などのAI技術の進歩により、機械は建設現場のほぼすべての物体を認識し、常に変化する環境における不確実性に対処し、さまざまなタスクを柔軟に実行できるようになったと述べた。

論文によると、コアAIのデータソースは、岩盤ダム工事の3D設計デジタルモデルに基づいています。そして、統合ソフトウェアWampserverプラットフォームの下で、Mysqlを使用してデータベースを構築し、PHP言語を使用して動的Webページを設計し、Mysql + PHPに基づく動的Webページデータベース管理システムを構築しました。

コア AI は、3D デジタル モデルを一連のプロセスに「スライス」し、アース ロック ダムの 3D 印刷プロセスを段階、ゾーン、レイヤーで計画します。

このステップを完了すると、コア AI がスケジュールに関連するプロセスを整理し、施工計画を最適化します。さらに、コア AI は建設住所マップのデータ モデルを生成し、アルゴリズムを使用して無人工事車両のローカル障害物回避経路を計画します。

道路ネットワークモデルと検索アルゴリズムを組み合わせることで、AI は建設現場の任意の 2 地点間の最適なルートを取得でき、無人工事車両のナビゲーションと制御の基盤を提供します。

無人掘削機は、敷地内の資材を自律的に識別し、無人ダンプトラックの車両に積み込むことができるようになります。

資材輸送を担う無人ダンプトラックは、資材輸送要件や資材配分場所の座標情報を自動取得し、ダムまで自律的に資材を輸送します。

無人輸送トラックはGPS測位装置を使用して、正確に物資をダムまで輸送します。同時に、無人輸送トラックは実際に輸送した資材データをリアルタイムでコアAIに送信し、データベースに保存します。

コア AI によって提供される最適化されたルートに基づいて、トラックは指定された時間に適切な建設場所に十分な資材を正確に運び、無人のブルドーザーと舗装機がダム本体を層ごとに「印刷」します。

最後に、無人ローラーがダム本体の層を圧縮し、その構造を固めて安定させ、センサーを通じてコアAIにデータを送信します。

コアAIは、このデータと、建設現場に設置された各種センサーから得られる地盤振動などの環境データを組み合わせて、ダムの各層の施工品質を判定します。

しかし、陽曲ダムの建設工事のすべてがAIと無人機械によって完了するわけではない。劉天雲氏のチームによると、現在、無人工事車両による採石はできず、建設に使用する石材や土砂は近隣の山から採取され、作業員によって今も採取されているという。

無人建設プロジェクトはさまざまな人的ミスを回避できる

劉雲山氏はサウスチャイナ・モーニング・ポスト紙のインタビューで、システムのテストにより、中核となるAIと無人建設機械が人間よりも優れた仕事をし、建設現場でよくある人間のミスの多くを回避できることが示されたと述べた。

例えば、建設現場の騒音環境や強い衝撃・振動干渉下では、ローラー操作者は完全に直線的な経路を維持することができませんが、無人ローラーにはこの欠点がありません。

さらに、資材トラックの運転手はルートに詳しくないため、間違った建設現場に資材を運んでしまうことがよくあります。完全に AI で運転され、GPS でナビゲートされる無人トラックは、このようなミスを犯すことはありません。

さらに、建設現場で実際に事故が発生した場合でも、死傷者を大幅に回避することができます。労働者が直面する高リスクのリスクは劇的に減少しました。

劉雲山氏のチームはサウスチャイナ・モーニング・ポストのインタビューで、陽曲ダムのAI制御3Dプリント建設プロジェクトが予定通りに成功すれば、この建設方法は他の大規模建設プロジェクトに前例のない代替青写真を提供するだろうと語った。

同様の建設技術は外国の機関でも研究されています。例えば、2022年1月、米国のオークリッジ国立研究所は、ノズルが空中で層ごとに大きな建物を「印刷」できる大規模な3Dプリント建築システムの特許を申請しました。

2022年3月には、スタートアップのDiamond Ageも、独自の完全無人インテリジェント3Dプリント建築システムを開発するための資金を調達した。開発が完了すると、26 本のロボットアームが人間の介入なしに設計図通りに家を建てることができるようになります。

これを読んでため息をつく読者もいるかもしれません。最適化によって、建設現場でレンガを動かす道は狭くなります。