水利大壩、風(fēng)電塔筒、城市高層建筑、橋梁橋塔……如今，它們的高空外立面安全正由中國團(tuán)隊自主研發(fā)的爬壁機(jī)器人守護(hù)。隨著工程建筑大量進(jìn)入“中年”使用期，如何快速準(zhǔn)確地評估工程建筑狀態(tài)，成為后基建時代的剛性需求。同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院孔慶釗教授團(tuán)隊研發(fā)的面向建筑外立面安全巡檢的“雙光雙聲”爬壁機(jī)器人，實現(xiàn)了建筑外立面裂縫亞毫米級準(zhǔn)確識別和外立面空鼓高準(zhǔn)確率檢出。
不只是爬壁機(jī)器人，在同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院，一系列“AI+”的科研場景，正在為培育新質(zhì)生產(chǎn)力蓄勢賦能。
用橋梁“胃鏡”機(jī)器人掃描箱梁內(nèi)部空間，獲取結(jié)構(gòu)性能與狀態(tài)參數(shù)；推出地震工程防災(zāi)AI大模型，為城市建筑穿上“抗震鎧甲”，讓城市防災(zāi)從“以天計算”跨入“以秒響應(yīng)”……步入智能時代，土木工程學(xué)科作為傳統(tǒng)工科的典型代表之一，也正在經(jīng)歷前所未有的蝶變。
服務(wù)城市更新，搭建學(xué)科新場景
你能想象嗎，在一個超大城市中，所有的重大基礎(chǔ)設(shè)施均為可控的智能體，城市群之間也能“一網(wǎng)聯(lián)通”，進(jìn)一步提升城市功能……這并非科幻小說中的場景，而是正在演進(jìn)的現(xiàn)實。
在同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院，科研團(tuán)隊牽頭建設(shè)了跨校合作的“重大基礎(chǔ)設(shè)施的工程互聯(lián)網(wǎng)”項目。
所謂工程互聯(lián)網(wǎng)，就是將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)思維運作工程項目，通過智能的“感－傳－算－控”實現(xiàn)對城市重大基礎(chǔ)設(shè)施全壽命的觀測與運維。舉例而言，在設(shè)計階段，工作人員運用多模態(tài)生成式技術(shù)設(shè)計基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)構(gòu)；施工階段，使用多智能體決策、動態(tài)仿真，工地上將出現(xiàn)越來越多的自主無人施工機(jī)械裝備；運行中，智能機(jī)器人和無人機(jī)將對重大基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行安全檢測。
用學(xué)者的話來說，通過工程互聯(lián)網(wǎng)，未來就可以將京津冀城市群、長三角都市圈、粵港澳大灣區(qū)中的重大基礎(chǔ)設(shè)施信息網(wǎng)絡(luò)化，更好服務(wù)城市更新。
不僅如此，土木工程學(xué)院還聚焦城市能源轉(zhuǎn)型，成立了同濟(jì)大學(xué)新型能源系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施研究院。
同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院院長周穎說，城市更新離不開數(shù)智化、綠色化，也離不開新材料、新能源的支撐。當(dāng)傳統(tǒng)的土木學(xué)科開始“牽手”新能源、新材料，許多教師的研究項目被再次激活，找到了全新的匹配場景。“雖然老師們研究的還是土木領(lǐng)域的科學(xué)問題，但是AI時代的先進(jìn)技術(shù)手段，大大拓展了研究應(yīng)用落地的可能性。”
知識大模型上線，培養(yǎng)超學(xué)科人才
科研上推動“AI for Science”（人工智能驅(qū)動科學(xué)研究），教學(xué)上推動“AI for Education”（人工智能驅(qū)動教育）——在同濟(jì)大學(xué)，人工智能賦能土木學(xué)科創(chuàng)新發(fā)展行動計劃（AI4SEE）正加速培養(yǎng)AI時代的超學(xué)科人才。
在土木工程學(xué)院，全新推出的全國教育系統(tǒng)首個完成生成式人工智能服務(wù)備案的CivilGPT知識大模型，正賦能教學(xué)全過程。
CivilGPT擁有近90億token高質(zhì)量數(shù)據(jù)集，采用了600余本土木工程教材、2600余個行業(yè)規(guī)范、700余個國際標(biāo)準(zhǔn)和7萬余道相關(guān)試題。同時，CivilGPT創(chuàng)新性地構(gòu)建了土木工程領(lǐng)域的大規(guī)模知識圖譜，實現(xiàn)了專業(yè)教材內(nèi)容的智能化轉(zhuǎn)型。
周穎介紹，依托CivilGPT孵化的“同小濟(jì)”自主學(xué)習(xí)智能體，正給學(xué)院教學(xué)帶來改變：學(xué)生的期中考試已實現(xiàn)無紙化，由大模型出題、學(xué)生線上選題、再根據(jù)大模型批改結(jié)果下載錯題集并校對。此外，大模型還孵化出“工程醫(yī)生”智能體，助力城市更新中的房屋質(zhì)量檢測報告等文書寫作，大大提升工作效率。
未來已來，學(xué)科發(fā)展向“三地”延伸
近年來，對于AI時代高校學(xué)科發(fā)展的討論，時常成為高教界的熱門話題。去年舉行的同濟(jì)大學(xué)土木系科成立110周年活動上，多位院士、學(xué)者得出結(jié)論：雖然土木學(xué)科一直是學(xué)校的王牌專業(yè)，但作為傳統(tǒng)工科，轉(zhuǎn)型勢在必行。必須重新梳理國家需求、找到新的驅(qū)動場景，完成“從高峰向未來”的整體升級。
在學(xué)者們看來，土木學(xué)科人才培養(yǎng)的最終旨?xì)w是服務(wù)國家的建設(shè)和發(fā)展。科學(xué)研究應(yīng)堅持場景驅(qū)動，人才培養(yǎng)需瞄準(zhǔn)國之所需。“事實上，人類對物理空間的挑戰(zhàn)已接近極限。信息技術(shù)的迅猛發(fā)展將極大地拓展土木學(xué)科深耕的時空場景，將向宇宙深處播撒人類文明的種子。”周穎說。
就在今年5月，同濟(jì)大學(xué)宣布成立極端環(huán)境建造研究院，提出以高/深地、極地、地外等“三地”建造為牽引，整合土木、環(huán)境、測繪等多學(xué)科力量，助力川藏鐵路、南極科考站、月球基地等國家重大工程，引領(lǐng)國際極端環(huán)境建造科學(xué)研究，為支撐國家戰(zhàn)略和推進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級提供堅實保障。
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