百年建筑“行走”解密：人工智能如何重塑上海張園

近日，上海張園7500噸石庫門建筑群“華嚴里”，經歷了一次史無前例的城市更新與保護工程。432個小型步履移位機器人，讓這個古老的建筑群“走起來”完成整體歸位，這是目前國內體量最大的組團式石庫門建筑群歸位工程。讓我們來為百年建筑“行走”解密，看人工智能如何重塑張園！

432個機器人齊上陣

石庫門建筑群“華嚴里”始建于20世紀20～30年代，是上海歷史風貌的重要標志，承載著豐富的歷史記憶與文化價值。如何在保護歷史建筑原貌的同時，兼顧現代化城市發展的需求，是此次城市更新工程的核心挑戰。為此，工程團隊大膽創新，采用了步履式移位機器人、微型樁機機器人、智能挖土機器人等一系列先進的智能施工設備。

這些高科技機器人的成功應用，離不開強大的人工智能技術支撐。具體而言，深度學習、強化學習、路徑規劃等技術發揮了關鍵作用。

深度學習：

賦予機器人感知

與判斷能力

深度學習是一種模仿人腦結構與運作的人工智能方法，通過多層神經網絡對大量數據進行學習，使機器人能夠自主識別模式、判斷特征，從而做出智能決策。此次項目中，深度學習技術被廣泛用于材料識別、動態感知和環境判斷等方面。

以挖土機器人為例，在地下空間施工中，施工環境狹窄且復雜多變。機器人配備了視覺攝像頭與激光雷達，實時采集施工區域的影像數據和空間數據。通過深度學習模型，事先對大量標注的訓練數據包括黏土、混凝土碎塊、臨時工程樁等不同材料進行反復學習，機器人具備了精準的材料識別能力。當施工現場出現未知障礙時，機器人能夠迅速識別障礙物類型，并自主調整挖掘工具與力度，避免意外撞擊或誤判，從而保障了作業的安全性和高效性。

此外，在步履式移位機器人的整體平移場景中，深度學習也發揮了關鍵作用。數百個機器人共同托舉起7500噸重的石庫門建筑群“華嚴里”，每臺機器人裝配有壓力傳感器、應變傳感器和位移傳感器，實時將建筑結構受力、姿態和位移等數據傳輸至控制中心。深度學習模型實時分析海量傳感數據，精確判斷每個區域的受力狀態與結構安全情況。一旦發現潛在風險，系統會立即做出精細調整，保障建筑移動中的穩定性與安全性。

強化學習：

實現智能協同與實時決策

強化學習是人工智能另一項重要技術，其本質是通過試錯學習與獎勵反饋機制，讓智能體自主探索和優化行為策略，最終獲得最佳的行動方式。

此次工程中，步履式移位機器人的群體協同控制也離不開強化學習技術模型的支持。432臺機器人高效協作并完成對巨大建筑的整體搬遷的背后，通過強化學習在仿真環境的反復試錯訓練，可以逐步學習到最佳的協同步伐與受力分配模式。每組機器人仿佛人的“雙腳”，當面對不同的地面狀況與結構負載時，強化學習算法讓它們自動摸索并優化步伐節奏、舉升高度和平移速度，從而確保整體建筑物能夠平穩、協調地移動。

同時，強化學習還用于地下施工的挖土機器人中。當機器人遇到復雜的地下環境、未知障礙時，需要實時重新規劃路徑與作業方式。通過深度強化學習算法，機器人能夠在虛擬仿真環境中進行大量訓練，反復學習不同路徑和作業方法的優劣，逐步掌握應對未知情況的最優策略。在實際作業時，機器人若遭遇突然出現的障礙物，強化學習模型會快速做出決策，選擇繞行、暫停或改變挖掘策略，從而使施工過程更高效、更安全。

路徑規劃：

高效作業的智能導航

路徑規劃技術是機器人自主移動和導航中的關鍵技術。它能夠讓機器人在復雜環境中自主尋找并執行最優路徑，避免碰撞障礙，實現高效任務執行。

在此次工程中，路徑規劃技術被應用于多種機器人場景。例如，微型樁機機器人在狹窄的老建筑室內作業空間進行精準施工。工程團隊首先利用BIM技術和三維點云掃描生成精細的建筑內部數字模型，精確標定樁位和周邊環境。隨后，路徑規劃算法可以結合其他人工智能技術，在數字模型中模擬出機器人最佳行駛路線，確保機器人能夠精確到達施工位置，避免與房屋內部結構發生碰撞。這種基于數字模型與強化學習優化的路徑規劃技術，使得機器人能夠在低矮狹窄環境中安全、精確、高效地施工。

另外，在地下空間挖掘作業中，挖土機器人實時構建地下空間的三維地圖，運用路徑規劃算法，動態地計算并更新挖掘路線。當機器人發現施工環境發生變化時，如臨時出現新的障礙物，路徑規劃技術能迅速重新計算路徑，讓機器人快速繞過障礙繼續施工。這種動態路徑規劃確保了施工過程的連續性和高效率。

多維數據融合：

施工的智能基石

機器人能夠實現精準作業和自主決策，除了上述人工智能技術外，也離不開強大的數據支撐。在上海張園的城市更新項目中，多傳感器融合技術、三維點云掃描和BIM建模3種數字技術緊密配合，共同構成了施工機器人的數據感知基礎。

多傳感器融合技術整合了來自壓力、位置、姿態、激光測距和振動傳感器的實時數據，精準地掌握施工狀態；三維點云掃描技術則利用激光雷達精確測繪施工環境，形成高精度空間數據；BIM建模技術則進一步整合空間信息，構建詳細的數字施工模型，幫助機器人提前進行虛擬仿真，規劃最優路徑并規避潛在風險。

這些技術相輔相成，形成了一個精準、實時、全面的數據閉環，為人工智能系統提供了可靠的數據保障，使機器人能夠高效、安全地完成復雜施工任務。

從更廣闊的視角來看，此次張園部分石庫門建筑群歸位這一成功案例，凸顯了人工智能技術在新型智慧城市建設領域的巨大潛力。可以預見，在未來城市發展中，人工智能技術將更深入地介入城市規劃、建設、維護等各環節，助力城市發展與歷史文化保護達到高度協調、可持續發展與智能化融合的新局面。

（責任編輯 / 關鹿鹿" 李銀慧" " 美術編輯 / 周游）