تحلیل روندهای پژوهشی به‌کارگیری هوش مصنوعی و الگوریتم‌های تکاملی در بهینه‌سازی چندهدفه طراحی مجتمع‌های مسکونی با تأکید بر مصرف انرژی، آسایش حرارتی و انتشار کربن

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسنده

گروه معماری، دانشکده معماری و شهرسازی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران.

چکیده
زمینه و هدف: بخش مسکن به دلیل مصرف مستمر انرژی، وابستگی گسترده به سامانه‌های گرمایش و سرمایش و سهم قابل‌توجه در انتشار کربن، یکی از مهم‌ترین عرصه‌های مداخله برای تحقق پایداری شهری به شمار می‌رود. بااین‌حال، کاهش مصرف انرژی در مجتمع‌های مسکونی، در بسیاری از موارد با اهدافی نظیر تأمین آسایش حرارتی ساکنان، کاهش هزینه‌ها، مدیریت بار و کاهش انتشار کربن در تعارض قرار می‌گیرد. ازاین‌رو، روش‌های متعارف طراحی و تصمیم‌گیری مبتنی بر آزمون‌وخطا، به دلیل ناتوانی در تحلیل هم‌زمان متغیرهای متعدد و روابط غیرخطی میان آن‌ها، پاسخ‌گوی پیچیدگی‌های طراحی مسکن پایدار نیستند.
روش شناسی: پژوهش حاضر با هدف ترسیم ساختار دانش، روند تحول مفهومی، خوشه‌های موضوعی و شکاف‌های پژوهشی در این حوزه انجام شده است. روش تحقیق از نوع کتاب‌سنجی و تحلیل علم‌سنجی است. داده‌ها از پایگاه‌های WoS و Lens استخراج و پس از پالایش اسناد تکراری و نامرتبط، 167 مقاله پژوهشی و مروری انگلیسی‌زبان منتشرشده در بازه 2021 تا 2026 مبنای تحلیل قرار گرفت. تحلیل داده‌ها با استفاده از نرم‌افزارهای VOSviewer و Bibliometrix انجام شد و شامل بررسی شبکه هم‌نویسندگی، هم‌رخدادی واژگان، روند زمانی تولیدات و استنادات، تحلیل منابع، قانون برادفورد، قانون لوتکا، تحلیل تناظر چندگانه و غیره است.
یافته‌ها و نتایج: یافته‌ها نشان داد که بهره‌وری انرژی و مصرف انرژی همچنان هسته مفهومی ادبیات را تشکیل می‌دهند، اما پژوهش‌ها به‌سرعت به سمت تلفیق هوش مصنوعی، یادگیری ماشین، الگوریتم‌های تکاملی، مدیریت انرژی، انرژی تجدیدپذیر و بهینه‌سازی چندهدفه حرکت کرده‌اند. بهینه‌سازی چندهدفه به‌عنوان مهم‌ترین موضوع نوظهور، چارچوبی برای ایجاد تعادل میان انرژی، کربن، آسایش و عملکرد شبکه فراهم می‌سازد. بااین‌حال، محدودیت اعتبارسنجی‌های میدانی، توجه ناکافی به رفتار واقعی ساکنان و انتشار کربن در چرخه حیات ساختمان، پراکندگی شبکه‌های همکاری علمی و ضعف تفسیرپذیری مدل‌ها از مهم‌ترین شکاف‌های حوزه است. بنابراین آینده این قلمرو در توسعه پلتفرم‌های تصمیم‌یار شفاف، داده‌محور و زمینه‌مند نهفته است که بتوانند اهداف زیست‌محیطی و کیفیت سکونت را به‌صورت هم‌زمان در طراحی مجتمع‌های مسکونی بهینه سازند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله English

Research Trends in the Application of Artificial Intelligence and Evolutionary Algorithms for Multi-Objective Optimization in Residential Complex Design, with an Emphasis on Energy Consumption, Thermal Comfort, and Carbon Emissions

نویسنده English

Amir Hossein Shirdel
Department of Architecture, Faculty of Architecture and Urban Planning, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
چکیده English

Background and Objective: The residential sector is one of the key areas for intervention to achieve urban sustainability due to its continuous energy consumption, extensive reliance on heating and cooling systems, and substantial contribution to carbon emissions. However, reducing energy consumption in residential complexes often conflicts with objectives such as ensuring residents’ thermal comfort, lowering costs, managing energy loads, and reducing carbon emissions. Therefore, conventional design and decision-making approaches based on trial and error are inadequate for addressing the complexities of sustainable housing design, as they cannot simultaneously account for multiple variables and the nonlinear relationships among them.
Methodology: This study aims to map the knowledge structure, conceptual evolution, thematic clusters, and research gaps in this field. A bibliometric and scientometric approach was adopted. Data were retrieved from the Web of Science (WoS) and Lens databases. Following the screening and removal of duplicate and irrelevant documents, 167 English-language research and review articles published between 2021 and 2026 were included in the analysis. Data analysis was conducted using VOSviewer and Bibliometrix and involved examining co-authorship networks, keyword co-occurrence, temporal trends in publication output and citations, source analysis, Bradford’s law, Lotka’s law, multiple correspondence analysis, and other bibliometric techniques.
Results and Findings: The findings indicate that energy efficiency and energy consumption remain at the conceptual core of the literature; however, research has rapidly moved toward integrating artificial intelligence, machine learning, evolutionary algorithms, energy management, renewable energy, and multi-objective optimization. As the most prominent emerging topic, multi-objective optimization provides a framework for balancing energy consumption, carbon emissions, thermal comfort, and grid performance. Nevertheless, limited field validation, insufficient attention to actual occupant behavior and building life-cycle carbon emissions, fragmented scientific collaboration networks, and limited model interpretability constitute the major research gaps in this field. Therefore, the future development of this research domain lies in the development of transparent, data-driven, and context-sensitive decision-support platforms capable of simultaneously optimizing environmental objectives and residential quality in the design of residential complexes.

کلیدواژه‌ها English

Artificial intelligence
multi-objective optimization
evolutionary algorithms
residential complexes
thermal comfort
energy consumption
carbon emissions

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 14 آبان 1405

  • تاریخ دریافت 24 مرداد 1405
  • تاریخ بازنگری 01 مهر 1405
  • تاریخ پذیرش 12 آبان 1405
  • تاریخ اولین انتشار 14 آبان 1405
  • تاریخ انتشار 14 آبان 1405