La recherche utilise l’IA pour rendre les infrastructures plus résistantes et durables
De la prévision des nids de poule à la conception de béton plus durable, l’intelligence artificielle ouvre la voie à une infrastructure plus intelligente, explique un chercheur de l’Université du Mississippi.
Ali Behnood, professeur adjoint de génie civil, a consacré plus de 10 ans à ce domaine d’études. Il a contribué à plus de 60 articles de recherche publiés sur le rôle de l’intelligence artificielle dans les infrastructures durables.
« L’objectif de notre équipe dans le laboratoire d’infrastructure NextGen est de progresser vers la prochaine génération d’infrastructures durables et résilientes », a-t-il déclaré.
« Nous essayons d’optimiser l’utilisation de matériaux recyclés, de sous-produits industriels, de ressources renouvelables et de matériaux durables alternatifs dans la construction tout en réduisant non seulement les coûts physiques, mais aussi les coûts de main-d’œuvre, les coûts énergétiques, les coûts d’impact environnemental et les dépenses de maintenance du cycle de vie. «
Dans l’une de ses publications les plus récentes, Behnood et Abolfazl Afshin, un doctorant Ole Miss en génie civil de Zahedan, en Iran, ont testé différents capacités des algorithmes d’intelligence artificielle pour prédire la façon dont les traits d’asphalte avec des matériaux de pavé en asphalte reclammés pourraient supporter l’humidité.
L’étude est publiée dans le Journal international d’ingénierie des chaussées.
Lorsque l’eau s’infiltre en asphalte, il peut briser les liaisons qui maintiennent les matériaux ensemble. Dans son état affaibli, l’asphalte est plus susceptible de se fissurer ou d’échouer, a déclaré Afshin.
« Nous nous sommes concentrés sur les dommages à l’humidité, qui est l’un des problèmes les plus critiques dans les trottoirs d’asphalte, en particulier pour les régions humides et froides, car cela se traduit par une variété de détresses comme le décapage, les nids-de-poule et la fissuration », a-t-il déclaré. «Nous avons évalué l’efficacité de quatre algorithmes d’intelligence artificielle différents pour prédire les dommages à l’humidité dans les mélanges d’asphalte contenant des matériaux (chaussée d’asphalte récupéré).
« Ce que nous avons constaté, c’est que ces algorithmes sont capables de prédire efficacement les dommages à l’humidité dans les mélanges d’asphalte avec une grande précision. Sur la base de ces résultats, nous pouvons optimiser la sélection des matériaux et prédire la probabilité de défaillance dans le cycle de vie de la chaussée. »
Les gouvernements des États et locaux ont dépensé plus de 206 milliards de dollars pour le maintien des routes du pays en 2021, et le ministère américain des Transports en 2023 a déclaré près de 1 billion de dollars de réparations et d’entretien nécessaires aux routes et aux ponts. L’optimisation des mélanges d’asphalte pourrait réduire les coûts d’entretien et prolonger la durée de vie de ces routes.
Déterminer le meilleur mélange de chaussée d’asphalte récupéré et d’autres matériaux qui peuvent résister aux conditions de temps humide et froid sans intelligence artificielle serait un processus incroyablement long et gourmand, a déclaré Behnood.
« Les algorithmes basés sur l’intelligence artificielle offrent une alternative rentable et efficace aux approches en laboratoire traditionnelles et à forte intensité énergétique », a-t-il expliqué.
Toute entité qui souhaite développer une infrastructure plus durable et conviviale peut commencer à utiliser les procédures que l’équipe de Behnood a développées, a-t-il déclaré.
« Les résultats de toutes ces études peuvent être utilisés par les ingénieurs en exercice, par le ministère des Transports, les agences fédérales, les secteurs privés – qui travaille dans ce domaine – pour évoluer vers des approches durables et rentables de conception », a-t-il déclaré. « Les outils que nous développons peuvent être utilisés par n’importe quel ingénieur pratiquant. »
En plus de prédire la défaillance potentielle des chaussées, de nombreux autres aspects de l’infrastructure peuvent être rationalisés en utilisant l’intelligence artificielle et l’apprentissage automatique, de la conception de meilleurs ponts et routes vers la gestion des déchets et la surveillance des chemins de fer pour les défauts ou les ruptures, a déclaré Behnood.
« L’IA peut également jouer un rôle crucial dans la résilience aux catastrophes et la gestion des risques », a-t-il déclaré. «En cas de catastrophes ou de risques naturels, l’évacuation devient critique et l’IA peut identifier des voies optimisées adaptées à divers scénarios d’évacuation, assurant l’efficacité et la sécurité.
« Il y a tellement d’exemples de la façon dont nous pouvons utiliser l’IA pour la durabilité dans tous les éléments de la construction et des infrastructures. C’est un domaine énorme, et nous faisons notre petit rôle dans cet énorme domaine pour évoluer vers la durabilité et pour aider la société. »
