现实(VirtualRe ality,简称VR)是采用以计算机技术为核心的现代高新科技生成逼真的集视觉、听觉、触觉与嗅觉为一体的特定范围的模拟环境,通过多种传感设备(如头盔显示器、立体眼镜、数据手套、数据衣等)使用户以自然的方式与模拟环境中的物体进行交互,从而产生身临其境的感受和体验。
与可视化相比,在VR系统中用户与计算机的交互方式就像现实中人与自然的交互一样,即具有沉浸性(Immersion);在VR系统中用户不再是被动地接受计算机所给予的信息或者是旁观者,而是能够使用交互输入设备来操纵虚拟物体,以改变虚拟世界的,即具有良好的交互性(Interaction);用户利用VR系统可以从定性和定量综合集成的环境中获得感性和理性的认识,从而深化概念和萌发新意,即具有想象性(Imagina tion)。由于上述特点,虚拟现实在建设工程领域的应用成为了新的热点。
利用VR的可视化特性,对整个施工现场场景和施工过程进行三维展现,可以充分挖掘人类视觉获取信息的潜能,使工程技术人员和决策人员可以最大限度地获得施工过程的信息,有效地检验施工组织设计方案的可行性;用户也可以进入数据本身所在的环境,通过实时交互修改参数来对不同施工方案进行比较。
VR的交互性是学校教学或培训员工的有效工具。建筑工程施工和管理是实践性较强的课程,而现实条件又不可能提供所有的实践环节,采用VR构建一个虚拟的工程建设环境,使学生“参与”其中,将会提高学生的“实践经验”。采用VR技术虚拟施工过程,也有助于操作人员全面了解操作流程,优质安全地完成施工任务,尤其对一些特殊的或危险的操作进行全面培训,可以大大提高培训的安全性,并降低培训的费用。
2.4多智能体施工
智能体(Agent)是指为了实现自己的设计目标或任务而独立自主的运行,能适应自身所处的环境,并能不断地从环境中获取知识以提高自身能力,具有学习和推理功能的智能实体。多智能体系统[34]是由多个可计算的智能体组成的集合,其中每个智能体是一个物理的或抽象的实体,能作用于自身和环境,并与其他智能体通讯。其目标是特大的复杂系统(软硬件系统)建造成小的、彼此相互通讯及协调的、易于管理的系统。多智能体技术是人工智能技术的一次质的飞跃。多智能体技术具有自主性、分布性、协调性,并具有自组织能力、学习能力和推理能力。采用多智能体系统解决实际应用问题,具有很强的鲁棒性和可靠性,并具有较高的问题求解效率。由于多智能体技术的这些特点,它在解决复杂大系统的问题是具有明显的优势。
随着国民经济的发展和新技术、新材料、新工艺的不断出现,工程项目规模不断扩大、形式日益复杂,工程建设过程涉及的单位和个人也越来越多,因而对建设工程管理的统筹性、协调性、时效性提出的要求就越来越高。对于这样一个复杂的系统,应用多智能体技术来保证工程建设任务的顺利进行时非常合适的。
目前,已有学者研究基于Agent的工程建设协同工作方法,为工程建设项目进行高效管理、协作设计的提供重要的工具[35].曾明[36]以苏州河综合整治工程的计划管理为背景,提出一种用于多部门计划协调支持系统的Agent协同工作组织结构。由于在招投标时,需要大量的工程量数据计算工程造价,重庆大学的任玉珑等提出了构建适用于投标计价和做招标的标底的招投标计价多Agent协同工作系统的思想,该多A gent协同工作系统包含工程量计算Agent和造价计算Agent[37].西北工业大学的储备等从设计资源的角度深入研究了通过Agent以招投标模型实现产品设计任务的合理配置从而达到设计资源的