香港的文物建筑包括寺庙、教堂、政府建筑等,具有独特的多样文化融合建筑风格。针对香港暴雨等极端天气增加及火灾频发的影响,以文物建筑保护的迫切性为问题导向,香港科技大学博士后张佳莹打造香港首个城市级文物建筑AI+数字孪生平台,构建覆盖香港十八个区的文物建筑智慧监测与保护体系,推进生成式人工智能(Generative AI),尤其是三维建模与大语言模型融合的新一代数字孪生技术,提高香港文物建筑综合管理水平和保护效能。
1.智能感知与AI建模
城市级文物建筑“天空地”一体化监测感知网通过卫星遥感、无人机、物联网、和雷达等先进技术和设备构建。通过AI建模技术可实现高效、精细的文物建筑三维模型重建,高度还原文物建筑真实场景,并解决复杂建筑物三维模型轻量化问题(由团队成员香港科技大学博士生梁振宇主要完成),在短期内快速完成大量香港文物建筑的三维模型建立,并且未来高效更新文物建筑三维记录。
2.一体化数字孪生平台
物联网技术监测城市不同位置文物建筑的状态与所在区域天气状况,建设覆盖香港十八个区的数据库。对于遗产建筑保护,数字孪生智能体对数据的高水平理解有助于对文物建筑运维的检查和自动调节、环境模拟、天气灾害和火灾应急预警和决策支持、建筑语义索引和查询、能耗计算模拟和优化等方面的应用。
从城市级平台进入各个文物建筑数字孪生分平台,建筑环境尤其是空气质量状况以及单体建筑或建筑群的能耗能被实时监测以及自动优化。为了优化暖通空调系统以改善空气质量进而保护文物建筑及其所储藏品,张佳莹博士利用文物建筑信息模型 (HBIM) 与地理信息系统 (GIS),增强现实与虚拟现实 (AR/VR)、物联网 (IoT)、计算流体动力学 (CFD)与能耗模拟、人工智能(AI)与数据分析预测构建了尖沙咀核心地带的香港法定古迹FWD HOUSE 1881数字孪生,用于提升环境管理以实现文物建筑与藏品保护。该项目通过CFD 模拟分析了文物建筑空调设备在不同条件下的设置和布局对环境的影响;并且进行能源模拟,提高空调系统控制的准确性以及时效性,以节省能源和碳排放进而支持可持续文物建筑运营。以及通过AI技术预测环境参数的变化,预先对空调系统进行调控,从而解决系统因制冷制热和空气交换的延迟问题,以保护文物建筑不受空气质量影响而损坏。
3.数据检索与AI智能交互
AI大语言模型(LLM)为古建数字模型构建对话互动的智能体。香港的文物建筑具有跨时代和风格融合的特点,其构件的语义识别对非专家级人士来说极具难度。数字孪生智能体可以与用户进行对话和互动,用户只需输入模糊的查询指令,数字模型便会亮起相应的文物建筑构件并呈现相关的信息(LLM算法由团队成员香港科技大学硕士生陈泽富主要完成),并且可以查询文物建筑的背景和历史脉络。这项成果提高遗产数字孪生中组件的文档记录和查询能力。通过与大语言模型AI的互动,可以快速检索香港特定文物建筑的历史背景、建筑风格和文化意义。
该平台目前为内部上线,暂未向公众开放。