每一個(gè)學(xué)科專業(yè)的設(shè)立，均源于社會(huì)發(fā)展和國家建設(shè)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(shí)俱進(jìn)。即便在人工智能時(shí)代，土木工程非但并不“土”，更是大有可為。

實(shí)際上，土木工程是一個(gè)走向科學(xué)前沿的學(xué)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(yīng)理性認(rèn)知“土木工程”的轉(zhuǎn)型和未來前景，從業(yè)者應(yīng)在國家的發(fā)展和需要中，找準(zhǔn)自己的興趣和定位。

土木工程是國計(jì)民生和國家安全的重要支撐

土木工程在衣、食、住、行國計(jì)民生中發(fā)揮著不可或缺的支撐作用。能源開發(fā)、交通運(yùn)輸、農(nóng)田水利、高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)、航天發(fā)射、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、城鎮(zhèn)化建設(shè)、鄉(xiāng)村振興……哪一個(gè)領(lǐng)域都離不開土木工程。

當(dāng)前我國城市發(fā)展已從大規(guī)模增量建設(shè)轉(zhuǎn)向存量提質(zhì)改造和增量結(jié)構(gòu)調(diào)整并重，進(jìn)入了城市更新改造的重要時(shí)期，土木工程行業(yè)也進(jìn)入了加強(qiáng)城市基礎(chǔ)設(shè)施改造和城市地下空間工程建設(shè)的新時(shí)期。

土木工程是“一帶一路”亮麗名片的重要內(nèi)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(shè)，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(shè)的標(biāo)志性工程。

土木工程是國家安全的重要基石。我國實(shí)行積極防御戰(zhàn)略，防護(hù)工程是國家積極防御的最后一道防線。國防建設(shè)、人防建設(shè)是國家的長(zhǎng)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(yīng)的建造技術(shù)突破。

第一次飛躍：磚瓦的出現(xiàn)。人們?cè)谠缙谥荒芤揽磕嗤痢⒛玖霞捌渌烊徊牧蠌氖聽I(yíng)造活動(dòng)，“土木工程”一詞即淵源于此。中國在公元前11世紀(jì)西周初期制造出瓦。最早的磚出現(xiàn)在公元前5世紀(jì)至公元前3世紀(jì)戰(zhàn)國時(shí)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(shù)得到了飛速的發(fā)展。

第二次飛躍：鋼材的大量應(yīng)用。17世紀(jì)70年代開始使用生鐵、19世紀(jì)初開始使用熟鐵建造橋梁和房屋，這是鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的前奏。從19世紀(jì)中葉開始，冶金業(yè)冶煉并軋制出抗拉和抗壓強(qiáng)度都很高、延性好、質(zhì)量均勻的建筑鋼材，隨后又生產(chǎn)出高強(qiáng)度鋼絲、鋼索，于是適應(yīng)社會(huì)生產(chǎn)發(fā)展的需要，鋼結(jié)構(gòu)得到蓬勃發(fā)展。鋼材的大量應(yīng)用，促進(jìn)了理論的產(chǎn)生和發(fā)展。為適應(yīng)鋼結(jié)構(gòu)工程發(fā)展的需要，在牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)上，材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論等應(yīng)運(yùn)而生。

第三次飛躍：混凝土的興起。19世紀(jì)20年代出現(xiàn)“波特蘭”水泥，于是混凝土問世了。20世紀(jì)初以來，鋼筋混凝土廣泛應(yīng)用于土木工程的各個(gè)領(lǐng)域?；炷恋某霈F(xiàn)給建筑物帶來了新的經(jīng)濟(jì)、美觀的工程結(jié)構(gòu)形式，使土木工程產(chǎn)生了新的施工技術(shù)和工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(qiáng)度鋼材等的興起，滿足了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中不同高性能工程結(jié)構(gòu)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(jì)錄不斷刷新，并得以可能建設(shè)許多超級(jí)工程。

前三次飛躍發(fā)展基于新工程材料的出現(xiàn)和相應(yīng)的建造技術(shù)的突破。而當(dāng)前發(fā)生并不斷推進(jìn)的第四次新飛躍，其內(nèi)容是實(shí)現(xiàn)科技質(zhì)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(shù)的全面交叉融合創(chuàng)新，是先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)通過全要素感知、網(wǎng)絡(luò)化分享、規(guī)范化建模、可視化認(rèn)知和科學(xué)化決策改變了傳統(tǒng)土木工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工建造和運(yùn)營(yíng)維護(hù)方式，成為土木工程發(fā)展的新核心推動(dòng)力；逐步實(shí)現(xiàn)的建設(shè)項(xiàng)目前瞻規(guī)劃和動(dòng)態(tài)推演、以人為本的綠色低碳設(shè)計(jì)、少人式和無人化自主施工和土木工程的預(yù)防性乃至預(yù)知性維護(hù)管理，正在重新定義土木工程的生產(chǎn)力和生產(chǎn)關(guān)系，全面重塑土木工程產(chǎn)業(yè)和土木工程學(xué)科的內(nèi)容體系；逐步展現(xiàn)出提效能、擴(kuò)功能、增動(dòng)能的重要價(jià)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(zhuǎn)型為一個(gè)不斷走向科學(xué)前沿的嶄新學(xué)科；土木工程領(lǐng)域的信息采集、傳輸、處理、表達(dá)、分析和服務(wù)的技術(shù)已形成一個(gè)土木工程學(xué)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(dòng)化與智能化技術(shù)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(xué)科。

土木工程+人工智能，不斷走向科學(xué)前沿

基于經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展和土木工程行業(yè)轉(zhuǎn)型的需求，以及土木工程學(xué)科第四次飛躍發(fā)展提供的可能，土木工程學(xué)科正在轉(zhuǎn)型的內(nèi)涵可以表達(dá)為：

通過對(duì)土木工程設(shè)施建造和運(yùn)維（健康管理）全過程信息的感知和采集、傳輸、表達(dá)與認(rèn)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(shù)與建模仿真技術(shù)，在虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持下，進(jìn)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(jìn)技術(shù)及包括機(jī)器人在內(nèi)的自動(dòng)化控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)土木工程建造和健康管理的精準(zhǔn)執(zhí)行。

轉(zhuǎn)型后的土木工程學(xué)科將是傳統(tǒng)土木工程技術(shù)、土木信息工程技術(shù)和機(jī)器化的自動(dòng)控制技術(shù)的交叉融合學(xué)科。

因此，土木工程學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)除了力學(xué)、建筑結(jié)構(gòu)、材料外，還應(yīng)學(xué)習(xí)土木工程活動(dòng)中的信息采集、傳輸、處理表達(dá)和分析的知識(shí)和人工智能基礎(chǔ)知識(shí)，先進(jìn)工業(yè)化裝配化、先進(jìn)技術(shù)以及自動(dòng)控制技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)；學(xué)科的專業(yè)知識(shí)，土木工程建造的各個(gè)環(huán)節(jié)，例如工程勘察和測(cè)量、規(guī)劃和設(shè)計(jì)、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(gè)顯著特點(diǎn)，一是大模型進(jìn)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(yīng)用于各行各業(yè)。以華為云盤等大模型為例，已在30多個(gè)行業(yè)，400多個(gè)場(chǎng)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(shí)教育，土木工程學(xué)科還應(yīng)積極開展AI for science的研究。正如諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主戴米斯·哈薩比斯所指出的：首先，科研的內(nèi)容要有巨大的組合搜索空間；其次，研究的目標(biāo)函數(shù)清晰；再次，研究領(lǐng)域要有巨大的數(shù)據(jù)量，或者有高效準(zhǔn)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(xiàn)工具、理論方法和模型、實(shí)驗(yàn)工具等形成新的科研協(xié)同模式。它能在多個(gè)土木工程場(chǎng)景，特別是在地下工程場(chǎng)景及廣大土木工程企業(yè)中應(yīng)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(xué)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(diǎn)是什么？產(chǎn)業(yè)有用的數(shù)據(jù)是什么？將產(chǎn)學(xué)研結(jié)合起來，發(fā)揮“人工智能+”的優(yōu)勢(shì)。

（作者：錢七虎，系國家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)獲得者、中國工程院院士）