Inga Stein-Barthelmes su BIM e AI nella progettazione delle infrastrutture

Le sfide future nella costruzione di infrastrutture richiedono l’accelerazione dei processi attraverso la tecnologia moderna. L'esperta Inga Stein-Barthelmes fornisce la sua valutazione su tendenze come Machine Learning e Intelligenza Artificiale.

Al momento nessuno può affermare come evolverà il settore delle infrastrutture (e il settore delle costruzioni in generale) da qui a dieci anni. Ma quasi sicuramente la progettazione non verrà gestita come oggi in quanto, da un lato, mancano sempre più lavoratori qualificati e, dall’altro, tecnologie come l’apprendimento automatico aprono opportunità completamente nuove. È quindi ancora più importante monitorare le nuove tendenze tecnologiche per prendere decisioni giuste, consapevoli e efficaci a livello aziendale.
Ecco perché abbiamo discusso con esperti internazionali sul futuro della progettazione infrastrutturale basato sull'intelligenza artificiale. In questa prima intervista parliamo con Inga Stein-Barthelmes di PD - Consulente del settore pubblico.

Per accelerare la progettazione delle infrastrutture di trasporto, considerando la carenza di manodopera qualificata, è necessario massimizzare l’efficienza durante l’intero processo di progettazione. Quali sono gli ostacoli più grandi da affrontare e superare per incrementare velocità ed efficienza?

L’accelerazione della progettazione delle infrastrutture di trasporto può essere ostacolata da varie sfide. Oltre agli ostacoli burocratici, questi includono incertezze nel finanziamento e nel budget, normative ambientali (sproporzionatamente elevate) e una cattiva gestione delle parti interessate (cioè una mancanza di coinvolgimento di gruppi di interesse come residenti, aziende e gruppi di protezione ambientale). La già menzionata carenza di lavoratori qualificati, un’inadeguata gestione del rischio o la mancanza di sostegno a livello politico per i progetti infrastrutturali possono ostacolare la velocità e l'efficienza della progettazione infrastrutturale.

Il superamento di questi ostacoli richiede un approccio olistico e la collaborazione tra agenzie governative, esperti, settore privato e comunità per rendere più efficiente la progettazione delle infrastrutture di trasporto. Inoltre, lo sfruttamento delle tecnologie moderne come il Building Information Modeling (BIM), l’intelligenza artificiale (AI) e l’analisi dei dati può accelerare notevolmente il processo di progettazione.

Negli ultimi anni processi basati sul BIM sono stati implementati per migliorare i progetti infrastrutturali attraverso una gestione coordinata delle informazioni. Come si è evoluto il settore delle infrastrutture negli ultimi cinque anni?

Negli ultimi cinque anni sono stati compiuti progressi specifici nell’adozione del BIM nel settore delle infrastrutture. Ad esempio, molti governi e società di costruzione hanno riconosciuto i vantaggi del BIM nel settore delle infrastrutture (BIM4Infrastructure) e hanno promosso la sua integrazione nei processi di progettazione e costruzione. L’accettazione del BIM è aumentata in tutto il mondo e sono crescenti gli sforzi per implementare questa tecnologia nei grandi progetti infrastrutturali. Notevoli progressi sono avvenuti nello sviluppo di importanti standard BIM specifici per il settore delle infrastrutture.

Ulteriori miglioramenti derivano dall’uso dei gemelli digitali (Digital Twin) per i sistemi infrastrutturali, dall’integrazione dei geodati o dal collegamento del BIM con i sistemi di geoinformazione (GIS) e in generale attraverso la modellazione 3D dettagliata. Allo stesso tempo, la collaborazione in progetti di grandi dimensioni è migliorata notevolmente grazie al BIM. Nella costruzione stradale, il BIM ha contribuito a ottimizzare la progettazione e la costruzione delle infrastrutture stradali, mentre nella gestione delle acque il BIM viene utilizzato anche per progettare e gestire progetti di infrastrutture idriche come sistemi fognari e di approvvigionamento idrico.

Nel complesso, questi sviluppi hanno contribuito a far diventare il BIM parte integrante dei progetti di progettazione e costruzione nel settore delle infrastrutture. Si prevede che la tecnologia continuerà ad acquisire importanza man mano che il settore comprenderà i vantaggi delle soluzioni di progettazione e gestione digitale. Applicazioni specifiche del BIM si estendono ora a tutte le aree della costruzione di infrastrutture: dalla costruzione di ponti e gallerie ai sistemi ferroviari, alle infrastrutture aeroportuali, all'ingegneria portuale e idraulica, alla gestione e simulazione del traffico, alle reti di teleriscaldamento e raffreddamento o alle misure ambientali. Il BIM viene utilizzato con successo in tutte queste aree per aumentare l’efficienza, ottimizzare i costi e promuovere la sostenibilità.

Se l'obiettivo è maggiore velocità, non solo bisogna scambiare meglio le informazioni sui progetti, ma anche rendere le conoscenze di progettazione riproducibili digitalmente tra i progetti. Da molti anni la ricerca e lo sviluppo vengono portati avanti in diverse direzioni, ad esempio in ambito parametrico e del machine learning (ML). Dove si colloca il settore delle infrastrutture in termini di automazione dei processi? È già un problema per i clienti pubblici? Esiste una consapevolezza dei potenziali benefici dell’IA?

I progressi nell’automazione dei processi e l’integrazione di tecnologie come la progettazione parametrica e l’apprendimento automatico nel settore infrastrutturale fanno parte di una tendenza globale verso la digitalizzazione del settore dell’edilizia e della progettazione. C’è una crescente consapevolezza dei vantaggi di tecnologie come l’intelligenza artificiale nel settore delle infrastrutture, ma il livello di implementazione può variare a seconda della regione, dell’organizzazione e del progetto. Ci sono alcuni aspetti da considerare qui come consapevolezza e interesse, impegni e standard, progetti pilota e ricerca, sfide di implementazione o collaborazione interdisciplinare.

Molti clienti pubblici, studi di ingegneria e imprese di costruzione hanno riconosciuto che tecnologie innovative come BIM, progettazione parametrica e Machine Learning possono ottimizzare il processo di progettazione e costruzione. Ci sono anche sforzi per stabilire standard per la progettazione digitale e l’attuazione dei progetti infrastrutturali. Nel complesso, la Germania sta facendo progressi in termini di digitalizzazione del settore delle infrastrutture, ma c’è ancora spazio per ulteriori progressi. Clienti pubblici, organizzazioni di settore e aziende sono sempre più impegnati a integrare le tecnologie digitali per migliorare l’efficienza, la sostenibilità e la qualità dei progetti infrastrutturali.

Quando si tratta di dati di costruzione, informazioni sensibili sono l'interno di un edificio, stanze private, quindi anche il modello di dati dovrebbe essere privato. Ciò vale soprattutto per le infrastrutture. Tuttavia, le infrastrutture sono cruciali per il benessere della nostra società. Questo ci porta al lato oscuro dell’intelligenza artificiale: se le soluzioni basate sull’intelligenza artificiale controllano la fattibilità, la qualità della progettazione e il rispetto delle normative dei documenti di progettazione, saranno anche responsabili di errori di progettazione?

La questione sulla responsabilità per errori di progettazione in relazione a soluzioni basate sull’intelligenza artificiale è complessa e presenta dimensioni giuridiche, etiche e sociali. Di norma la responsabilità per lo sviluppo e il funzionamento dei sistemi IA spetta agli sviluppatori e alle organizzazioni che li utilizzano (parola chiave: responsabilità degli sviluppatori). Se nella progettazione viene utilizzato un sistema di intelligenza artificiale che causa errori, gli sviluppatori o gli operatori potrebbero essere ritenuti responsabili di tali errori. I sistemi di intelligenza artificiale dovrebbero essere visti anche come strumenti di supporto nell’area della progettazione, non come decisori indipendenti. La responsabilità ultima delle decisioni di progettazione spetta solitamente a professionisti qualificati, come architetti, ingegneri e progettisti.

La questione della responsabilità in relazione ai sistemi di IA è complessa e spesso oggetto di controversie legali. Si discute se le norme esistenti sulla responsabilità siano sufficienti o se siano necessarie leggi e standard specifici per le applicazioni di intelligenza artificiale. Un altro aspetto importante è la trasparenza e la spiegabilità delle decisioni sull’IA: principi chiave per un uso responsabile dell’IA. Quanto meglio un sistema di intelligenza artificiale riesce a spiegare come è stata presa una particolare decisione, tanto più facile sarà determinare se si sono verificati errori. Quando si implementano i sistemi di intelligenza artificiale nei processi di progettazione, è necessaria una valutazione completa del rischio. Ciò dovrebbe includere il potenziale impatto degli errori e delle strategie di controllo della qualità.

Nel complesso, l’integrazione dell’intelligenza artificiale nei processi di progettazione è un compito complesso che richiede considerazioni non solo tecniche ma anche etiche e legali. È importante creare linee guida, standard e quadri giuridici chiari per garantire l’uso responsabile dell’intelligenza artificiale nel settore delle costruzioni.