首先请允许我衷心祝贺矿大建校115周年。
近年来,我们土木工程学科、房地产经营也不景气,建筑设计院订单萎缩,所以有些人对土木工程的发展抱有怀疑,甚至说它不是学科或者说是一个夕阳学科,我认为这些都是以偏概全、是片面、肤浅之见。
一、过去、现在和未来土木工程都是一个伟大的学科
土木工程是古代文明的标志,是现代物质文明和精神文明的重要组成部分,在国计民生中发挥着不可或缺的支撑作用,土木工程是“一带一路”靓丽名片的主要内容,是国家安全的重要基石,是构成中国式现代化、高质量发展、高水平安全的重要内容。
二、土木工程的第四次飞跃发展
土木工程已经经历了三次飞跃:砖瓦的出现、钢材的大量应用、混凝土的兴起。当前发生并不断推进的第四次新飞跃,其内容是“质”的和“全面”的飞跃:土木工程和数字化技术的全面交叉融合创新。土木工程和信息化、数字化、自动化、智能化技术的全面交叉融合创新,正在全面重塑土木工程产业和土木工程学科,达到了高质量发展和高水平安全的新高度,土木工程正转型为一个不断走向科学前沿的崭新科学。
三、土木工程产业的转型
当前,土木工程产业已从建造为主的阶段进入到建造与健康管理(保养、检测、维护、修理)并重的新阶段。
土木工程维护管理已从事故后与定期维护管理发展成监测型的预防性维护管理,在未来将逐步向预知性维护管理推进,土木工程健康管理已成为土木工程学科的主要分支学科。
四、土木工程学科的转型
1.必要性。我们作为土木工程领域的人,要有这样的认知:没有信息化,就没有土木工程的现代化。但是目前数字化技术与土木工程传统建造业的融合水平尚远未达到国家提出的高质量发展水平,尚未明显改变传统建造业“大而不强”“全而不精”的问题,也明显落后于先进国家。因此,加快土木工程传统建造业转型升级是加快建设建造强国,推进中国式现代化的必然要求。
2.可能性。土木工程学科的转型也是非常适时和可行的,因为土木工程产业学科的第四次飞跃已为土木工程传统建造业转型升级提供了前提和基础。
3.转型的名称。现在各高校对于土木工程学科的称谓大致有三类:一类是土木信息工程;一类叫数字建造、智能建造;第三类叫信息土木工程、智能土木工程、数智土木工程。我主编的《中国大百科全书·土木工程卷》里,对土木工程和土木信息工程两个条目进行了定义。土木信息工程仅是土木工程的一部分、一个分支,不能代表土木工程学科总体。
“数字建造”“智能建造”仅指建造科学技术,不包括工程设施的对象,因此将它们代替土木工程整个学科不完全妥当,但是作为高校专业的名称并非不妥。
我认为,“信息土木工程”“智能土木工程”“数智土木工程”这三个定义都可以的,三个名称均突出了信息化、数字化、智能化技术和土木工程的交叉融合,我都认可。
4.转型的主要技术路线。那么,参照国家发改委,《工业和信息化部等八部门关于加快传统制造业转型升级的指导意见》,我提出来的土木工程学科转型升级技术路线包括以下方面:
加快数字技术赋能全面推进智能建造,即加快人工智能、大数据、云计算、5G、物联网等信息技术与土木工程建造全过程、全要素深度融合。升级数字基础设施、搭建基础服务平台,促进人工智能等信息技术赋能传统建造业,特别是建设区域人工智能数据处理中心、提供海量数据处理、生成式大模型人工智能工具开发等服务。
以工程数据采集、传输、处理、表达、分析、服务的信息流畅通道为纽带,建立工程建造全过程数字孪生模型。采用人工智能等算法,虚拟现实、建模与仿真等技术对工程建造全过程进行分析、推演和决策。利用3D打印等先进建造工业化技术和包括机器人在内的自动控制装备对建造作出精准执行。
到2027年智能化发展水平应明显提升:建造企业(研究设计院、勘察测量与施工公司)数字化研发设计工具普及率超过90%,土木工程建造产业各关键工序数字化技术应用率超过70%。
那么,对于当前人工智能领域生成式大模型的研制,从语言大模型ChatGPT、GPT-4到视频大模型Sora形势逼人,我特别同意探索一条中国特色的大模型发展之路,即两条腿走路:既要发展通用生成式基础大模型,我们也要发展不同场景的专用大模型。为此,立足于土木工程领域的通用的场景需求,比如说,地下工程突涌水、岩爆和软弱围岩大变形等工程难题,专用大模型须结合这些不同工程风险的场景和大数据。
土木工程高校,包括矿大要在和人工智能公司合作的基础上,研发土木工程专用的生成式大模型。这是我提出来的中国特色的土木工程转型的一条路。