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(shè)、航天發(fā)射、生態(tài)環(huán)境保護、城鎮(zhèn)化建設(shè)、鄉(xiāng)村振興……哪一個領(lǐng)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(shè)轉(zhuǎn)向存量提質(zhì)改造和增量結(jié)構(gòu)調(diào)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(chǔ)設(shè)施改造和城市地下空間工程建設(shè)的新時期。

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(shè)、人防建設(shè)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”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(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(jié)構(gòu)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(zhì)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(yīng)社會生產(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)計理論等應(yīng)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(yīng)用于土木工程的各個領(lǐng)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(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(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錄不斷刷新，并得以可能建設(shè)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(yīng)的建造技術(shù)的突破。而當前發(fā)生并不斷推進的第四次新飛躍，其內(nèi)容是實現(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、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(shè)項目前瞻規(guī)劃和動態(tài)推演、以人為本的綠色低碳設(shè)計、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(zhuǎn)型為一個不斷走向科學(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、分析和服務(wù)的技術(shù)已形成一個土木工程學(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。

基于經(jīng)濟社會高質(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)涵可以表達為：

通過對土木工程設(shè)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(shù)與建模仿真技術(shù)，在虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實技術(shù)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(shù)及包括機器人在內(nèi)的自動化控制技術(shù)，實現(xiàn)對土木工程建造和健康管理的精準執(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)和機器化的自動控制技術(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(chǔ)知識，先進工業(yè)化裝配化、先進技術(shù)以及自動控制技術(shù)的基礎(chǔ)知識；學(xué)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(shè)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(yīng)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(xué)科還應(yīng)積極開展AI for science的研究。正如諾貝爾化學(xué)獎得主戴米斯·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(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。

來 源：光明日報