基础设施建设加速拥抱前沿科技：从数字孪生到AI大模型

21世纪经济报道记者骆轶琪 温哥华报道 

随着基础设施设计建设复杂度和运维要求越来越高，在设计之初引入更多智能化的工程软件作为支撑正变得愈发重要。

近日，Bentley软件公司宣布与Google建立战略合作伙伴关系，并发布用于土木工程场地设计的生成式人工智能应用程序OpenSite+，借此，设计师在前期项目设计时可以更灵活调整配置并自动化出图。

Bentley软件首席执行官康岷思（Nicholas Cumins）在接受21世纪经济报道等记者采访时指出，人工智能的潜力能进一步深入到基础设施生命周期的设计阶段。“基础设施组织可以利用人工智能，通过复用数据来自动执行文档编制和标注等重复性任务，工程师能够专注于更高价值的活动。”

Bentley是一家工程软件公司，业务起步于CAD软件，随后逐渐通过内部发展和外部并购等方式，将业务拓展到BIM（建筑信息模型）等领域。2020年上市，2023完整财年Bentley实现营收12.28亿美元，总市值约153亿美元。

面向大模型赋能的趋势，康岷思表示：“要实现未来40年的范式转变，关键在于释放数据的价值。为此，我们不能固步自封，应利用人工智能来改善已建工程和自然环境。我们正联合业界，为未来实现开放数据生态系统与人工智能的无缝合作奠定基础。”

中国作为基础设施建设大国，已在诸多领域借助Bentley等厂商提供的工程软件类产品和数字设计平台加速数字化升级进程。

广州白云国际机场三期扩建工程项目工作人员对21世纪经济报道记者介绍，该工程是国内首个全面采用智能建造技术的综合交通枢纽机场，且比二期工程投资更大。

相比前期项目，这一期的难点有三：模型和建筑实体要一致，解决模型计量问题，解决标准问题。

具体来说，首先要通过验评和计量等手段，确保在平台上上传的模型与实体建设的实际达到一致，要求所有施工实体都要在平台上与BIM（建筑信息化）模型一一对应，从而解决施工和模型两张皮的问题；其次首次采用了国标清单和民航清单进行模型计量，提高了计量的效率和准确度；再是从国际标准到国内标准到民航标准，再到企业标准和项目标准，五个标准“五位一体”，三期工程也是国内首个全面应用BIM民航标准的项目。

“这还需要在项目招标阶段，就要求参建单位按照BIM体系开展智能建造工作，在模型创建、模型验收、管理平台上的流程，都符合了智能建造的要求。目前看针对这一体系所有的参建单位都走通了，实现了智能建造的目标。”前述人士续称。

香港水务署项目负责人告诉21世纪经济报道记者，其中的前深水涉配水库运维过程中，已经在采用数字孪生及人工智能（AI）技术提升水务资产管理效率。水库的数字孪生体不仅支持其内部结构的状况评估，还使不同学科领域的利益相关者能够探索潜在应用，包括保护、修复工程设计、结构监测、虚拟游览和其他智能基础设施计划，以实现预测性保护和主动资产管理，并协助评估长期保护和活化配水库的选项。

该项目涉及多种测量设备，包括地面激光扫描仪、数码相机、无人机（UAV）和背包式移动测绘系统，要管理和整合这些不同来源的地理空间数据对项目组来说是一项挑战。于是，采用不同基础设施工程软件及平台，并以数字孪生技术建立了数字孪生模型。由AI检测驱动的特征提取模块用于进行数字裂缝检测，并作为未来预测的基础数据。这提高了识别风险的准确性和速度，同时最大限度减少了人工操作。

前述两个项目均深度采用了Bentley的工程软件平台，也是Bentley软件公司的年度标杆应用项目。

康岷思指出，Bentley正在帮助用户从传统的文件工作流转向数据中心化的工作流，并自然过渡到与基础设施数字孪生（digital twin）技术结合。

同时他认为，基础设施行业无法再将数据锁定在专有系统中孤立开展工作。要解决全球基础设施领域的挑战，安全的数据流至关重要，其中包括扩大能源网络、构建现代化的交通系统，以及改造现有资产来实现可持续发展的目标。

这也是Bentley与Google合作的背景。此后，Bentley软件用户和开发人员可以使用Google Maps平台的地理信息内容，包括Google的三维瓦片，在数字化工作流中获得真实世界的地理空间环境和三维体验。

Bentley最近收购了三维地理信息应用程序基础开放平台Cesium，其同样是Google使用的三维瓦片开放标准的创建者。

康岷思表示：“Google地理信息数据与Bentley基础设施工程专业知识相结合，形成了数据无缝流动的生态系统。基础设施专业人士可以改进他们的工作，确保项目和资产的创建及运营具有更强的灾后快速恢复以及适应变化的能力和可持续性。”

接受采访时，康岷思解释，Google在全球范围内创造了一个“数字地球模型”并不断更新和构建。公司与Google合作的第一阶段，是确保核心数据的可用性，即用Google提供的数据来支持项目的各个实施阶段，以提高设计和施工的精度和效率。未来双方还会针对数字化和智能化进一步探索。

AI技术已经逐渐渗透到工程软件中，大模型等新技术的出现，将加速技术普及进程。

康岷思受访时介绍，目前应用最广泛的场景之一，是通过AI对基础设施运维中的问题进行预测和诊断，它能显著减少故障检测和维修的工作量；AI还被用来帮助进行自动化设计流程，通过减少工程师在低价值重复性工作（例如绘制图纸）上的时间，来弥补当前工程资源的不足。

对于生成式AI的出现，康岷思称之为基础设施行业的“范式转变”，因为基础设施行业的设计、施工和运营过程中会生成大量数据。人工智能可以对基础设施数据进行分析，从而获取更深刻的洞察。

“生成式人工智能将彻底改变基础设施设计，在保证质量的前提下提高工程师的工作效率和准确性。”Bentley软件公司首席产品官Mike Campbell表示，新推出的OpenSite+ 目的就是应用生成式人工智能为基础设施设计和项目交付带来帮助。

据介绍，OpenSite+是基于Bentley旗下iTwin平台构建的数字孪生原生产品，包括设计助手、场地布局优化和自动绘图功能。借此，用户可以通过自然语言交互来创建、修改需求文档和三维场地模型，并与之交互、做出实时设计变更。

Bentley软件首席技术官Julien Moutte接受采访时介绍，绘图过程在基础设施项目的生命周期中占据了30%-50%的时间，现在可以通过OpenSite+实现实时自动化生成，将大幅提高工作效率，并利用人工智能赋能的注释、标注和制表功能提高绘图准确性。

它能够支持高效理解现场图纸的布局，并在信息准确性、美学及可读性等方面进行优化。通过整合大语言模型，用户在使用OpenSite+时，可以与大量历史数据和设计文件、相关文档（如法律法规、设计要求）协同。未来可能会将类似的AI应用于其他基础设施工程和建设场景中，扩展到更多交付模式。

Bentley相关技术专家对记者介绍，能实现AI技术的落地，数字孪生是关键技术基础，它将数据以结构化、开放的格式汇集在一起。公司在过去十年中进行了大量相关投资。

用户使用OpenSite+还能在人工智能训练过程中保持对其专有数据的控制。“Bentley提供这项服务，是基于我们训练的大型语言模型。用户向它提供的任何数据仅供自己使用。除此之外，在我们平台加载的文档将永远不会被用于AI训练。”他续称，“我们还开发了专门的神经网络，用于优化项目成本并建议更好的设计方式。”

应用过程中，相关技术专家告诉21世纪经济报道记者，使用者在应用这些智能化工具时有三件事情可以提前准备：首先需要有良好的数据管理策略，如了解需要积累哪些类型的数据、如何高效管理这些数据，以往很多数据只是留存下来，但并没有被应用到日常流程中，而是散落在各种角落；其次要认真审视自身商业模式，并切实理解具体是哪些场景相对低效，需要进行梳理提升；再次是尝试明确从哪里开始，不要立刻就直接用上智能化工具，需要有一个切实的策略、逐步推进。

“当然也要简单了解Gemini、ChatGPT、Llama等AI模型技术，理解如何与大模型交互，如何提问、如何用提示词。”前述人员续称，“我自己就是土木工程师，因此需要强调的是，AI类设计工具的出现并不是要取代土木工程师的工作，而是要帮助他们创造更好的设计、更快进行创造，并消除单调乏味的任务，比如绘图制作过程。”