土木工程专业研究啥？别误解！它在人工智能时代大有可为

土木工程领域探讨哪些内容？难道仅仅是“搬砖”和“砌墙”这么简单？很多人对土木工程的理解存在偏差，觉得这个专业显得较为传统。那么，现代的土木工程实际上是一门怎样的学科呢？近期，荣获国家最高科学技术奖的、我国工程院院士钱七虎在光明日报上撰写了一篇文章，分享了他对土木工程专业的见解和思考。本版对其进行了适当编辑，现予以发表，以供读者品鉴。

众多人对“土木工程”这一领域有着错误的认知。在网络空间，部分人为了吸引眼球，甚至将“土木工程”贴上“就业陷阱专业”的标签，这种看法显然是不妥当的。

学科专业的设立，其根本出发点是社会进步与国家建设的实际需求。这些专业不仅保持着持续的发展与变革，而且始终与时代同步前进。即便是在人工智能盛行的当下，土木工程领域非但未被时代淘汰，反而展现出广阔的发展前景。

土木工程实为探索科学前沿的领域，其对中国现代化进程与国家安全至关重要。我们必须理性看待土木工程的变革及其未来展望，从业者需在国家发展的大背景下，明确个人兴趣与职业定位。

土木工程是国计民生和国家安全的重要支撑

土木工程在我国的衣、食、住、行等方面扮演着至关重要的角色，为国民经济的各个方面提供了坚实的支撑。从能源的开发到交通运输，从农田水利到高标准农田的打造，再到航天发射、生态环境保护、城镇化进程以及乡村振兴，这些领域的发展都离不开土木工程的贡献。

我国城市发展已由过去的集中新建模式转变为注重现有城市品质提升和增量调整相结合的阶段，这一时期标志着城市更新与改造的关键时期到来。与此同时，土木工程领域也步入了强化城市基础设施修缮和地下空间开发建设的新阶段。

土木工程构成了“一带一路”辉煌成就的核心部分。我国大力推动“一带一路”沿线国家的公路、铁路、港口、桥梁以及通信网络等关键通道的建设，已初步构建起“六廊六路多国多港”的互联互通大格局。雅万铁路、中老铁路、匈塞铁路以及孟加拉国7.8公里长的帕德玛大桥，已成为全球范围内广为传颂的、展示世界现代化建设成就的典范工程。

土木工程构成了国家安全的关键支柱。我国坚持积极防御的方针，其中防护工程扮演着国家积极防御策略中的最后一道屏障。国防与人防的建设是国家长远战略的核心内容，而健全的国防和人防工程不仅构成了国家的战略威慑，更是保障国家安全的基础。

土木工程行业的四次飞跃发展

土木工程领域的前三次重大进步，主要得益于新型工程材料的问世以及与之相匹配的施工技术的重大突破。

砖瓦的诞生标志着人类建筑技术的首次重大进步。在早期，人们仅能依赖泥土、木材等天然资源进行建筑活动，因此“土木工程”这一术语便源于此。我国在公元前11世纪的西周初期就已经开始制造瓦片。而最早的砖则出现在公元前5世纪至公元前3世纪的战国时期，用于墓室建造。砖和瓦的广泛应用，促使人们大规模地修建房屋和城防工程，从而推动了土木工程技术的迅猛发展。

第二次重大进步：钢材的广泛运用。自17世纪70年代起，生铁被用于桥梁与房屋的建造，19世纪初，熟铁的运用也相继展开，这标志着钢结构发展的序曲。进入19世纪中叶，冶金技术进步，成功炼制并轧造出具有高抗拉抗压性能、良好延展性和均匀质量的建筑钢材。紧接着，高强度钢丝和钢索的生产也相继问世。由此，钢结构满足了社会生产发展的需求，迎来了迅猛的发展。钢材的广泛应用催生了理论的形成与进步。为了满足钢结构工程不断发展的需求，基于牛顿力学，材料力学、结构力学以及工程结构设计理论等学科相继诞生。

第三次重要进展：混凝土技术的崛起。在19世纪20年代，“波特兰”水泥问世，随之混凝土技术诞生。自20世纪初起，钢筋混凝土技术被广泛用于土木工程的众多领域。混凝土的引入为建筑领域带来了全新的经济和美观的工程结构形态，同时也催生了土木工程领域的新施工技术和工程结构设计理论。混凝土的种类日益丰富，包括超高性能混凝土、聚合物混凝土、泡沫混凝土等，同时，高强度钢材的广泛应用，共同满足了社会经济发展对各类高性能工程结构的需求。这些进步不仅推动了超高层建筑高度和超大跨度桥梁跨度的不断突破，还使得许多超级工程的建设成为可能。

前三次的飞跃式发展得益于新型工程材料的问世以及与之相匹配的建造技术的重大突破。然而，目前正在展开并持续深化的第四次新飞跃，其核心在于实现科技领域的质变和全方位的进步。

土木工程领域正经历着一场深刻的变革，其核心在于建造科技与数字化技术的深度融合与创新。这种融合使得先进的数字化技术得以通过全面感知、网络化共享、规范化建模、可视化分析和科学化决策，彻底改变了土木工程的规划、设计、施工和运维模式，从而成为推动土木工程发展的新动力。同时，项目的前瞻性规划和动态模拟、以人为核心的绿色低碳设计、以及少人化甚至无人化的自主施工，以及土木工程的预防性和预知性维护管理，正在重新塑造土木工程的生产力和生产关系，全面更新土木工程产业和学科的内容体系。这一变革逐步显现出提升效率、拓展功能、增强动力的显著价值，并展现出土木工程领域的全新专业形象。

随着人工智能技术的迅速融入，土木工程正逐渐演变为一门持续探索科学前沿的新兴学科；在这一领域，信息搜集、传递、加工、展示、剖析以及提供服务的相关技术，已经构成了土木工程学科中的一个关键的新兴领域。

传统土木工程领域正经历着一场变革，其与数字化、自动化以及智能化技术的深度融合与创新，正全方位地改造着土木工程产业及学科体系。

土木工程+人工智能，不断走向科学前沿

鉴于经济社会向高质量迈进的需求，土木工程领域的转型升级趋势，以及学科第四次重大突破带来的机遇，土木工程学科转型的核心内涵可以这样阐述：

通过感知与收集土木工程设施从建设到运维（健康管理）的各个环节信息，并进行传输、呈现和解读，构建起土木工程全生命周期的可视数字化孪生模型。

借助数字化和人工智能手段，结合建模仿真技术，依托虚拟现实与增强现实技术的支持，对工程建设和健康管理进行深入的分析、模拟以及决策制定。

借助3D打印技术、装配化与工业化先进手段，以及涵盖机器人等在内的自动化操控技术，确保土木工程建造与健康管理工作的精确实施。

经过转型的土木工程领域将成为一个融合了传统土木工程技艺、土木信息工程技巧以及机械化自动控制技术的综合性交叉学科。

因此，土木工程学科所需掌握的根基知识不仅包括力学、建筑结构以及材料科学，还需涵盖土木工程实践中的信息搜集、传递、加工、表述及分析等方面的知识，以及人工智能领域的基础理论；此外，还需了解先进工业化与装配化技术、前沿技术以及自动化控制技术的基本原理；在专业知识方面，还需熟悉土木工程建设的各个阶段，诸如工程勘探与测绘、规划与设计、施工建造以及健康管理等内容。

土木工程领域的进步亟需融入“人工智能+”技术。2024年，人工智能领域的大模型发展呈现出两大鲜明特征：一方面，大模型实现了多模态的交互，不仅限于文本（语言文字），还涵盖了图像、视频等多种形式；另一方面，人工智能大模型的应用得到了广泛推广，尤其是自DeepSeek发布以来，“大模型+”技术已广泛应用于各个行业。以华为云盘等为代表的大规模模型，已经在超过30个不同行业、涉及400多个具体场景中得到实际应用。

国家应推动在高等学府及科研机构中普及人工智能的基础知识教育，同时，土木工程领域亦需大力推动AI在科学领域的应用研究。正如诺贝尔化学奖获得者戴米斯·哈萨比斯所言，科研工作首先需要具备广阔的组合搜索空间，其次，研究目标应当明确，再者，研究领域需要拥有庞大的数据量，或者依托高效精确的数据合成方法。至关重要的是，AI在科学领域的应用，即人工智能辅助科研人员，围绕数据库、文献资源、理论方法、模型以及实验设备等，构建起全新的科研合作模式。这种模式在众多土木工程领域，尤其是地下工程领域以及广泛的土木工程企业中，都具备广泛的应用前景。此项研发工作可由土木工程类高校与人工智能科技公司共同协作完成。高校的专家学者需深入产业前沿，探究产业具体需求。产业的挑战点在哪里？产业中至关重要的信息资料有哪些？整合产学研资源，充分利用“人工智能+”的积极作用。

钱七虎，享有国家最高科学技术奖的殊荣，身为我国工程院院士。