07|从万物皆数到万物智能的产业演化

万物皆数，数说建筑，欢迎你收听数字建筑20讲（给建筑人的数字转型课）。

 聊了几期，终于聊到解释“万物皆数”这个词了，万物皆数本是毕达哥拉斯学派提出的一种唯心主义观点，他们认为数是万物的本原，事物的性质是由某种数量关系决定的，万物按照一定的数量比例而构成和谐的秩序。

而实际上，无论是我们东方文化中《周易》的“阴”和“阳”两个爻按照各种“顺序排列”成的六十四卦包含了宇宙的万象，还是西方现代计算机技术的“0”和“1”的编码组合并计算出了世界的规律。这一切都让我们认识到了“数”在其中发挥的作用。

1、建筑业的“万物皆数”

当然，信息技术首次大规模进入中国建筑业，就是将近三十年前开始的电子绘图，俗称“甩图板”，此后便是持续的局部的技术革新，直至建筑信息模型概念的成型。整个工程建设领域都在发生信息化转型，包括铁路工程、公路水运工程、市政工程、管道工程、水电工程等几乎全部基础设施建设，都逐渐变的被数字化，和“数”发生着关系。主要包括三方面：

1）建筑物的静态属性信息。中国建筑标准设计院的魏来认为：一个建筑项目可分为建筑系统、水系统、暖通空调系统等，每个系统由各种构件组成，构件又由零件组成，这就是模型应该体现的逻辑（即系统性）。如果说建筑由工程对象组成，那么模型就是由模型单元组成，而模型单元又分为项目级、功能级（包括系统）、构件级以及零件级。零件级可以组成构件级，构件级可以组成功能级，功能级可以组成项目级，层层嵌套，层次分明，且所有模型单元均应具备与上下游单元的逻辑关系（即关联关系）。

2）建筑工程项目施工的静态和动态的信息，即生产过程的对象用数据来表述。包括岗位级别的数字化，生产装备/工地场地全要素的数字化，材料被加工的零部件、现场模架等“物”的数字化以及多参与方的行为的数字化表达。

3）信息集成。就是以上的信息数据的互联互通，其目的是要利用这些数据实现整个建造过程各环节的协同。在数字化的过程将产生穿梭于物理实体和数字虚体之间的“数字主线”，支撑模型信息在物理空间与数字空间的双向沟通。例如：体现在BiM，PM，ERP等管理系统的协同功能。例如:BiM+PM中的计划排产模块，它需要输入建筑信息、场地信息、工艺工法信息、质量安全信息以及劳务配置等信息，通过“数字主线”对这些信息进行集成，实现各环节的协同，从而输出一个可执行的生产计划。

2、从“万物皆数”到“万物智能”

当然建筑业完成“数字化”只是第一步，还要包括万物数字后的相互连接，及万物的智能化。大概要经历以下三个阶段：

数字化是指以上说到的，通过对建筑实体与实体活动的解构与建模，构建与实体映射的数字化模型。其不仅仅是建筑本体的数字化，也包括了生产和管理的全过程数字化，参建各方组织的数字化。同时，在数字化的过程将产生穿梭于物理实体和数字虚体之间的“数字主线”，支撑模型信息在物理空间与数字空间的双向沟通。数字主线还作为一条连续、无缝的数据链，连接着产品生命周期中从设计到建造到实际应用的各个阶段。一方面，数字主线可以保证建筑物全生命周期数据、模型和信息的连续统一，通过数字主线提供的分析所需的信息线索，可追溯各个部件的生产过程、安装过程和使用过程的数据。例如，设备设施在投入运行后，若发现故障问题，通过数字主线可以分析出这个部品部件是什么时候，在哪里，谁生产的，生产过程及安装过程的情况，从而分析判断是生产时存在缺陷，还是安装过程存在问题。

2）“数字化 + 在线化”阶段的典型特征就是虚实融合、数字孪生。数字孪生是指通过对物理世界的人、物、事等要素数字化，在数字空间再造一个与之对应的“数字虚体”。 数字孪生不仅仅包括物理实体与数字虚体相互映射的静态孪生，还包括物理实体的业务活动和作业行为在数字模型中的实时呈现与模拟，以及对物理实体的动态反馈和控制。数字孪生是一个持续迭代、不断更新的过程，当物理实体发生变化时，数字虚体也要进行相应的调整，从而在物理世界和数字世界之间建立起全面、实时、精准的连接。数字孪生与数字主线相结合，共同形成物理维度上的实体世界和信息维度上的虚体世界同生共存、虚实交融的格局。

在建筑业，数字孪生的应用场景也在不断深入。通过 CPS，将建筑本体、以及人、机、料、法、环等生产要素等物理实体，与数字虚体模型进行泛在连接和相互映射。通过数字孪生可以展示、预测，分析数字模型和物理世界之间的互动过程。通过算法和模型进行分析决策，并对物理实体进行控制和调整。

3）数字化 + 在线化 + 智能化”阶段，主要特征表现在系统具备了“认知学习”能力。通过深度学习、增强学习、迁移学习等技术的应用，建造数据和信息“自动地”被加工成为知识，即系统具有了“学习”的能力。从而使建造知识的生成、积累、应用和传承的效率发生革命性的变化，显著提高创新与服务能力。在本阶段虚体建筑与实体建筑在大数据、智能算法的基础上具备了可感知、可适应、可预测的能力，两者相互依赖与优化，成为具有全面感知、深度认知、智能交互、自我进化的数字孪生，形成科学决策、精准执行的“人工智能”，在数据闭环自动流动过程中实现资源的优化配置。

当然值得我们注意的是：“三化”演进并不是绝然分离的三个阶段。一方面，三个基本范式次第展开，各有自身阶段的特点和要重点解决的问题，体现着先进信息技术与先进建造技术融合发展的阶段性特征；另一方面，三个基本范式在技术上并不是绝然分离的，而是相互交织、迭代升级、融合发展。

小结：好了，这一讲就讲到这里，这一讲主要从“万物皆数”开始到“万物智能”结束，讲述了建筑业经历数字化、在线化、智能化的转型的演进范式。让你对建筑业数字化转型有了更深刻的了解。

作为数字建筑课程的第二模块的“重塑产业范式”就全部结束，感谢大家几天来的陪伴。相信通过这三节课程，各位对我们的建筑业数字化转型的新范式有了一个全面的认识，也对数字建筑有了一个基本的了解。下一个模块“重新定义建筑业”我们将告诉你建筑业在数字时代将发生哪些方面革命性的变化。

最后我们留两个思考题：

——课后思考题——

1、你认为在实际中如何实现建筑物信息、场地信息、工艺工法信息、质量安全信息以及劳务配置等这些异构数据的系统集成和互联互通？

2、在实际的工作中，你是如何利用大数据、人工智能等技术来建立工程项目的要素、施工、工艺、业务逻辑的数据模型的？你又是如何对项目的质量、安全、进度、绿色化施工进行全面的智能化管理的？

欢迎在留言区写下你的所见所想，和我们一起思考建筑业的数字未来。