許多人對“土木工程”的理解存在誤區(qū)。網(wǎng)絡上一些人為了博取關注，甚至將“土木工程”歸類為所謂的“天坑專業(yè)”，這種觀點是不恰當?shù)摹?/span>

每一個學科專業(yè)的設立，均源于社會發(fā)展和國家建設的需求。這些專業(yè)不僅持續(xù)發(fā)展和演變，而且始終與時俱進。即便在人工智能時代，土木工程非但并不“土”，更是大有可為。

實際上，土木工程是一個走向科學前沿的學科，中國式現(xiàn)代化和國家安全離不開土木工程的支撐。我們應理性認知“土木工程”的轉型和未來前景，從業(yè)者應在國家的發(fā)展和需要中，找準自己的興趣和定位。

土木工程是國計民生和國家安全的重要支撐

土木工程在衣、食、住、行國計民生中發(fā)揮著不可或缺的支撐作用。能源開發(fā)、交通運輸、農(nóng)田水利、高標準農(nóng)田建設、航天發(fā)射、生態(tài)環(huán)境保護、城鎮(zhèn)化建設、鄉(xiāng)村振興……哪一個領域都離不開土木工程。

當前我國城市發(fā)展已從大規(guī)模增量建設轉向存量提質改造和增量結構調整并重，進入了城市更新改造的重要時期，土木工程行業(yè)也進入了加強城市基礎設施改造和城市地下空間工程建設的新時期。

土木工程是“一帶一路”亮麗名片的重要內容。我國積極支持共建“一帶一路”國家的公路、鐵路、港口、橋梁、通信管網(wǎng)等骨干通道建設，已經(jīng)初步打造成“六廊六路多國多港”互聯(lián)互通的大格局。雅萬鐵路、中老鐵路、匈塞鐵路和孟加拉7.8公里的帕德瑪大橋已成為世界廣為傳頌的展現(xiàn)世界現(xiàn)代化建設的標志性工程。

土木工程是國家安全的重要基石。我國實行積極防御戰(zhàn)略，防護工程是國家積極防御的最后一道防線。國防建設、人防建設是國家的長期戰(zhàn)略，完善的國防工程和人防工程是國家的戰(zhàn)略威懾力量，是國家安全的基石。

土木工程行業(yè)的四次飛躍發(fā)展

“土木工程”的前三次飛躍發(fā)展基于新工程材料的出現(xiàn)和相應的建造技術突破。

第一次飛躍：磚瓦的出現(xiàn)。人們在早期只能依靠泥土、木料及其他天然材料從事營造活動，“土木工程”一詞即淵源于此。中國在公元前11世紀西周初期制造出瓦。最早的磚出現(xiàn)在公元前5世紀至公元前3世紀戰(zhàn)國時的墓室中。磚和瓦的出現(xiàn)使人們開始廣泛地、大量地修建房屋和城防工程等，由此土木工程技術得到了飛速的發(fā)展。

第二次飛躍：鋼材的大量應用。17世紀70年代開始使用生鐵、19世紀初開始使用熟鐵建造橋梁和房屋，這是鋼結構出現(xiàn)的前奏。從19世紀中葉開始，冶金業(yè)冶煉并軋制出抗拉和抗壓強度都很高、延性好、質量均勻的建筑鋼材，隨后又生產(chǎn)出高強度鋼絲、鋼索，于是適應社會生產(chǎn)發(fā)展的需要，鋼結構得到蓬勃發(fā)展。鋼材的大量應用，促進了理論的產(chǎn)生和發(fā)展。為適應鋼結構工程發(fā)展的需要，在牛頓力學的基礎上，材料力學、結構力學、工程結構設計理論等應運而生。

第三次飛躍：混凝土的興起。19世紀20年代出現(xiàn)“波特蘭”水泥，于是混凝土問世了。20世紀初以來，鋼筋混凝土廣泛應用于土木工程的各個領域?；炷恋某霈F(xiàn)給建筑物帶來了新的經(jīng)濟、美觀的工程結構形式，使土木工程產(chǎn)生了新的施工技術和工程結構設計理論?，F(xiàn)代混凝土種類不斷增加，如超高性能混凝土、聚合物混凝土、泡沫混凝土等，加之高強度鋼材等的興起，滿足了社會經(jīng)濟發(fā)展中不同高性能工程結構的需要，也使得超高層建筑的高度、超大跨度橋梁的跨度新紀錄不斷刷新，并得以可能建設許多超級工程。

前三次飛躍發(fā)展基于新工程材料的出現(xiàn)和相應的建造技術的突破。而當前發(fā)生并不斷推進的第四次新飛躍，其內容是實現(xiàn)科技質的和全面的飛躍。

具體來說，土木工程建造科技和數(shù)字化技術的全面交叉融合創(chuàng)新，是先進的數(shù)字化技術通過全要素感知、網(wǎng)絡化分享、規(guī)范化建模、可視化認知和科學化決策改變了傳統(tǒng)土木工程的規(guī)劃設計、施工建造和運營維護方式，成為土木工程發(fā)展的新核心推動力；逐步實現(xiàn)的建設項目前瞻規(guī)劃和動態(tài)推演、以人為本的綠色低碳設計、少人式和無人化自主施工和土木工程的預防性乃至預知性維護管理，正在重新定義土木工程的生產(chǎn)力和生產(chǎn)關系，全面重塑土木工程產(chǎn)業(yè)和土木工程學科的內容體系；逐步展現(xiàn)出提效能、擴功能、增動能的重要價值與專業(yè)新面貌。

由于人工智能的加速切入，土木工程正轉型為一個不斷走向科學前沿的嶄新學科；土木工程領域的信息采集、傳輸、處理、表達、分析和服務的技術已形成一個土木工程學科的主要新興分支。

可以說，傳統(tǒng)土木工程和數(shù)字化、自動化與智能化技術的全面交叉融合創(chuàng)新，正在全面重塑土木工程產(chǎn)業(yè)和土木工程學科。

土木工程+人工智能，不斷走向科學前沿

基于經(jīng)濟社會高質量發(fā)展和土木工程行業(yè)轉型的需求，以及土木工程學科第四次飛躍發(fā)展提供的可能，土木工程學科正在轉型的內涵可以表達為：

通過對土木工程設施建造和運維（健康管理）全過程信息的感知和采集、傳輸、表達與認知，建立土木工程全生命周期的可視化數(shù)字孿生模型；

利用數(shù)字化和人工智能技術與建模仿真技術，在虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實技術支持下，進行工程建造與健康管理的分析、推演與決策；

通過3D打印等裝配化和工業(yè)化先進技術及包括機器人在內的自動化控制技術，實現(xiàn)對土木工程建造和健康管理的精準執(zhí)行。

轉型后的土木工程學科將是傳統(tǒng)土木工程技術、土木信息工程技術和機器化的自動控制技術的交叉融合學科。

因此，土木工程學科的基礎知識除了力學、建筑結構、材料外，還應學習土木工程活動中的信息采集、傳輸、處理表達和分析的知識和人工智能基礎知識，先進工業(yè)化裝配化、先進技術以及自動控制技術的基礎知識；學科的專業(yè)知識，土木工程建造的各個環(huán)節(jié)，例如工程勘察和測量、規(guī)劃和設計、建造施工和健康管理等。

土木工程的發(fā)展迫切需要“人工智能+”。2024年人工智能大模型發(fā)展有兩個顯著特點，一是大模型進入多模態(tài)狀態(tài)，即在文本（語言文字）外增加了圖像、視頻等交互方式；二是廣泛“用起來”，特別是在DeepSeek問世以后，“大模型＋”應用于各行各業(yè)。以華為云盤等大模型為例，已在30多個行業(yè)，400多個場景中落地。

建議國家在高等院校和科研院所開展人工智能通識教育，土木工程學科還應積極開展AI for science的研究。正如諾貝爾化學獎得主戴米斯·哈薩比斯所指出的：首先，科研的內容要有巨大的組合搜索空間；其次，研究的目標函數(shù)清晰；再次，研究領域要有巨大的數(shù)據(jù)量，或者有高效準確合成數(shù)據(jù)方法支撐。最重要的，AI for science是AI幫助科研人員形成圍繞數(shù)據(jù)庫、文獻工具、理論方法和模型、實驗工具等形成新的科研協(xié)同模式。它能在多個土木工程場景，特別是在地下工程場景及廣大土木工程企業(yè)中應用。這可以由土木工程高校和人工智能科技公司來合作研制。高校的學者要到產(chǎn)業(yè)一線，了解產(chǎn)業(yè)需要什么？產(chǎn)業(yè)的難點是什么？產(chǎn)業(yè)有用的數(shù)據(jù)是什么？將產(chǎn)學研結合起來，發(fā)揮“人工智能+”的優(yōu)勢。

作者系國家最高科學技術獎獲得者、中國工程院院士

作者：錢七虎

來源：光明日報

編輯：陳麗媛

審核：徐潔

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