Architecture et IA: un  monde en construction

Là, une salle de bain. Ici, une salle de jeux pour les enfants. Et là-bas une grande baie vitrée… Que ce soit dans un jeu vidéo ou dans une application sur votre smartphone, peut-être avez-vous déjà joué à concevoir les plans de la maison de vos rêves. Aujourd’hui, il existe en effet quantité d’applications, plus ou moins abouties, capables de donner vie à vos rêves de châtelain ou au contraire d’appartement cosy.

Et si demain, vous demandiez à chatGPT ? Certains en rêvent sans doute, en raison de la vitesse fulgurante avec laquelle ces outils progressent. Cependant, il y a peu de chances que l’on puisse un jour confier à une IA les plans d’une maison, car ces dernières n’ont, pour l’instant en tout cas, aucune expérience du monde qui nous entourent.

Pour autant, les IA s’invitent petit à petit dans toutes les professions, et l’architecture n’y fait pas exception. Gizem Yüksek, doctorante à la faculté d’architecture de l’Université de Liège, s’intéresse justement à l’usage que font de plus en plus d’architectes des nouvelles IA dites génératives (IAG), capables de créer, en quelques secondes, des images de maison, de bâtiments, ou d’ambiance d’intérieur. «Je m’intéresse à ce que l’on appelle l’idéation, qui correspond à la première phase d’un projet architectural, où l’architecte va explorer des idées et créer les premières esquisses qui poseront les bases de la future construction», explique-t-elle.

Les IAG sont pour cela un outil très puissant. Pour générer l’image de son choix, pas besoin de langage technique ou de formule mathématique: on peut s’adresser à elles en langage naturel. «Or, dans cette phase, les architectes cherchent justement à matérialiser leur pensée, et on aboutit donc à une sorte de dialogue où l’humain va affiner sa description et ses idées, au fur et à mesure des propositions faites par l’IA, révèle la chercheuse. Et la rapidité de la machine est telle qu’elle permet de tester beaucoup d’idées différentes, et d’explorer différentes caractéristiques, comme les matériaux par exemple.»

S’il est tout à fait possible d’utiliser pour cela des IAG généralistes, comme Midjourney, plusieurs IA dédiées à l’architecture ont depuis vu le jour, comme LookX. «Ces IA supportent un vocabulaire architectural plus spécifique, et sont souvent accompagnées d’une forme d’aide pour affiner la consigne textuelle, décrit Gizem Yüksek. Elles permettent aussi de créer des représentations 3D très facilement de l’extérieur, mais aussi de l’intérieur du bâtiment, et de proposer des tours à 360° des pièces.» Un aspect visuel très précieux lorsqu’il s’agit pour l’architecte de présenter un projet à un client.

En dépit de cette aide indéniable, l’apport des IA devient plus limité dès lors qu’on quitte le monde de l’imagination pour rentrer en profondeur dans le travail de l’architecte. Aurélie de Boissieu, chargée de cours à la faculté d’architecture et la faculté de sciences appliquées de l’ULiège, a travaillé plusieurs années dans des cabinets d’architecture, notamment à Londres. Et pour elle, la puissance des IA actuelles est fortement limitée dans le domaine de l’architecture, en raison du manque de données susceptibles de servir de base pour les entraîner. «Pour qu’une IA puisse établir un plan, ou en modifier un dans le but d’améliorer les performances du bâtiment, il faudrait qu’elle ait « vu » au préalable des milliers de plans aux caractéristiques similaires, note-t-elle. Or, de telles bases de données n’existent pas, car en réalité, les architectes travaillent sur des projets uniques, inscrits dans un environnement précis, et ces informations sont souvent peu transposables à d’autres bâtiments.»

D’autant que si l’architecture est une discipline de règles et de mesures, elle est aussi, et peut-être avant tout, une science humaine, où les questions de sensibilité ont toute leur place. Ainsi, une personne peut se sentir très à l’aise dans un espace qui sera oppressant pour d’autres. L’histoire, le milieu socioprofessionnel ou encore la culture des habitants jouent là un rôle déterminant. «L’utilisation de l’IA nécessite de quantifier des choses qui sont avant tout subjectives, comme la qualité d’un espace pour un habitant, un sujet fort débattu en architecture», juge la chercheuse.

En dépit de ces limitations, les architectes ont tout de même à leur disposition une série d’outils susceptibles d’automatiser certaines tâches. «Plutôt que de concevoir numériquement une maison, pour ensuite modifier les plans en fonction des contraintes, il est possible de partir des données pour générer des formes géométriques pour ensuite les retravailler», déclare Aurélie de Boissieu.

Pour cela, les architectes peuvent faire appel à un certain nombre d’algorithmes. «De cette manière, l’architecte va générer plusieurs combinaisons de volumes possibles en fonction de l’ensoleillement, du type de vue, de l’empreinte carbone, des modes de construction voulus, etc, détaille-t‑elle. Et ces différentes combinaisons associées aux informations de performance du bâtiment vont, en théorie, permettre à l’architecte de prendre de meilleures décisions.»

Ces algorithmes peuvent prendre la forme de plugin associé à des logiciels d’architecture dédiés, ou de solutions clés en main, fournies par des plateformes. «Il existe des outils comme archistar.ia SpaceMaker qui, à partir de n’importe quelle adresse postale, est capable de reproduire en 3D son environnement, avant de générer, pour une parcelle donnée, plusieurs configurations de bâtiments, en fonction des paramètres souhaités», illustre la chercheuse.

«Pour autant, ajoute-t-elle, derrière le marketing qui présente ces outils comme de l’IA, il n’y a souvent rien d’autre que des algorithmes procéduraux, qui appliquent des règles connues à l’avance. Contrairement aux IAG, et pour l’instant, il ne s’agit pas d’une machine capable d’apprendre et de créer de nouvelles possibilités à partir de données qu’on lui aurait fournies.»

Et dès que l’on passe à la construction, les IA peuvent là-encore apporter une aide précieuse, à commencer par la plus célèbre d’entre elles, chatGPT. «Le secteur de la construction produit énormément d’informations techniques, que ce soit sur l’isolation, les équipements, les normes à respecter… révèle François Denis, ingénieur architecte et R&D Program Lead chez Buildwise, le centre de recherche et d’innovation belge de la construction. Il peut donc être difficile d’accéder à la bonne information. Les modèles de langage comme chatGPT peuvent être entraînés sur des ensembles de textes spécifiques à la construction. Cela permettrait à n’importe quel acteur du secteur de poser à la machine une question en langage naturel, et d’obtenir en retour une information claire, et surtout sourcée, avec le document de référence.»

En dehors des modèles de langages, l’un des domaines les plus avancés en IA concerne la reconnaissance d’image. Avec, là encore, des gains d’efficacité et de rapidité. «Avec votre smartphone, aujourd’hui, il est très facile de compter des objets, comme des briques, des échafaudages, des portes… Le tout sur base d’une seule photo, estime François Denis. Certains smartphones d’Apple sont même équipés d’une fonction LIDAR, qui permet d’estimer en quelques secondes le volume d’un tas de sable, ou de faire le plan en 3D d’un appartement rien qu’en se déplaçant à l’intérieur. Ce n’est évidemment pas précis au millimètre, mais cela peut fournir une très bonne base de départ.»

Et demain ? «L’Internet des Objets, avec quantité de capteurs au sein des bâtiments, commence à se développer fortement, en particulier ce qu’on nomme la maintenance prédictive, estime François Denis. Ces capteurs permettent de suivre la santé des différents paramètres, comme l’humidité, avec des algorithmes derrière qui permettent de donner l’alerte et ainsi effectuer les réparations en amont, plutôt qu’une fois que les choses se sont trop fortement détériorées.»

Il y a tant de termes obscurs qu’il est parfois difficile de s’y retrouver lorsqu’on parle de l’intelligence artificielle. Voici un petit lexique pour vous aider à vous y retrouver dans cette jungle qu’est l’IA.

ALGORITHME: C’est le premier composant d’une IA. Il s’agit d’une suite d’instructions qui permet de résoudre un problème. Pour le comprendre, il faut l’imaginer comme une recette de cuisine, qui décrit les étapes pas à pas pour transformer les ingrédients (farine, œufs, laits) en de délicieuses crêpes, sans oublier un retour d’expérience du goûteur pour améliorer les résultats. Un algorithme permet d’automatiser un processus en lui donnant uniquement les ingrédients de base, les données.