土木工程專業研究什么？真的就是“搬磚”“砌墻”嗎？不少人對土木工程的認知存在誤區，認為土木工程專業很“土”。那么，現代土木工程到底是一個什么樣的學科？近日，國家最高科學技術獎獲得者、中國工程院院士錢七虎專門為光明日報撰稿，談了他對土木工程專業的理解和思考。
許多人對“土木工程”的理解存在誤區。網絡上一些人為了博取關注，甚至將“土木工程”歸類為所謂的“天坑專業”，這種觀點是不恰當的。
每一個學科專業的設立，均源于社會發展和國家建設的需求。這些專業不僅持續發展和演變，而且始終與時俱進。即便在人工智能時代，土木工程非但并不“土”，更是大有可為。
實際上，土木工程是一個走向科學前沿的學科，中國式現代化和國家安全離不開土木工程的支撐。我們應理性認知“土木工程”的轉型和未來前景，從業者應在國家的發展和需要中，找準自己的興趣和定位。
土木工程是國計民生和國家安全的重要支撐
土木工程在衣、食、住、行國計民生中發揮著不可或缺的支撐作用。能源開發、交通運輸、農田水利、高標準農田建設、航天發射、生態環境保護、城鎮化建設、鄉村振興……哪一個領域都離不開土木工程。
當前我國城市發展已從大規模增量建設轉向存量提質改造和增量結構調整并重，進入了城市更新改造的重要時期，土木工程行業也進入了加強城市基礎設施改造和城市地下空間工程建設的新時期。
土木工程是“一帶一路”亮麗名片的重要內容。我國積極支持共建“一帶一路”國家的公路、鐵路、港口、橋梁、通信管網等骨干通道建設，已經初步打造成“六廊六路多國多港”互聯互通的大格局。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世界現代化建設的標志性工程。
土木工程是國家安全的重要基石。我國實行積極防御戰略，防護工程是國家積極防御的最后一道防線。國防建設、人防建設是國家的長期戰略，完善的國防工程和人防工程是國家的戰略威懾力量，是國家安全的基石。
土木工程行業的四次飛躍發展
“土木工程”的前三次飛躍發展基于新工程材料的出現和相應的建造技術突破。
第一次飛躍：磚瓦的出現。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。最早的磚出現在公元前5世紀至公元前3世紀戰國時的墓室中。磚和瓦的出現使人們開始廣泛地、大量地修建房屋和城防工程等，由此土木工程技術得到了飛速的發展。
第二次飛躍：鋼材的大量應用。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，這是鋼結構出現的前奏。從19世紀中葉開始，冶金業冶煉并軋制出抗拉和抗壓強度都很高、延性好、質量均勻的建筑鋼材，隨后又生產出高強度鋼絲、鋼索，于是適應社會生產發展的需要，鋼結構得到蓬勃發展。鋼材的大量應用，促進了理論的產生和發展。為適應鋼結構工程發展的需要，在牛頓力學的基礎上，材料力學、結構力學、工程結構設計理論等應運而生。
第三次飛躍：混凝土的興起。19世紀20年代出現“波特蘭”水泥，于是混凝土問世了。20世紀初以來，鋼筋混凝土廣泛應用于土木工程的各個領域。混凝土的出現給建筑物帶來了新的經濟、美觀的工程結構形式，使土木工程產生了新的施工技術和工程結構設計理論。現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，滿足了社會經濟發展中不同高性能工程結構的需要，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，并得以可能建設許多超級工程。
前三次飛躍發展基于新工程材料的出現和相應的建造技術的突破。而當前發生并不斷推進的第四次新飛躍，其內容是實現科技質的和全面的飛躍。
具體來說，土木工程建造科技和數字化技術的全面交叉融合創新，是先進的數字化技術通過全要素感知、網絡化分享、規范化建模、可視化認知和科學化決策改變了傳統土木工程的規劃設計、施工建造和運營維護方式，成為土木工程發展的新核心推動力；逐步實現的建設項目前瞻規劃和動態推演、以人為本的綠色低碳設計、少人式和無人化自主施工和土木工程的預防性乃至預知性維護管理，正在重新定義土木工程的生產力和生產關系，全面重塑土木工程產業和土木工程學科的內容體系；逐步展現出提效能、擴功能、增動能的重要價值與專業新面貌。
由于人工智能的加速切入，土木工程正轉型為一個不斷走向科學前沿的嶄新學科；土木工程領域的信息采集、傳輸、處理、表達、分析和服務的技術已形成一個土木工程學科的主要新興分支。
可以說，傳統土木工程和數字化、自動化與智能化技術的全面交叉融合創新，正在全面重塑土木工程產業和土木工程學科。
土木工程+人工智能，不斷走向科學前沿
基于經濟社會高質量發展和土木工程行業轉型的需求，以及土木工程學科第四次飛躍發展提供的可能，土木工程學科正在轉型的內涵可以表達為：
通過對土木工程設施建造和運維（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字孿生模型；
利用數字化和人工智能技術與建模仿真技術，在虛擬現實與增強現實技術支持下，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化先進技術及包括機器人在內的自動化控制技術，實現對土木工程建造和健康管理的精準執行。
轉型后的土木工程學科將是傳統土木工程技術、土木信息工程技術和機器化的自動控制技術的交叉融合學科。
因此，土木工程學科的基礎知識除了力學、建筑結構、材料外，還應學習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知識，先進工業化裝配化、先進技術以及自動控制技術的基礎知識；學科的專業知識，土木工程建造的各個環節，例如工程勘察和測量、規劃和設計、建造施工和健康管理等。
土木工程的發展迫切需要“人工智能+”。2024年人工智能大模型發展有兩個顯著特點，一是大模型進入多模態狀態，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＋”應用于各行各業。以華為云盤等大模型為例，已在30多個行業，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，土木工程學科還應積極開展AI for science的研究。正如諾貝爾化學獎得主戴米斯·哈薩比斯所指出的：首先，科研的內容要有巨大的組合搜索空間；其次，研究的目標函數清晰；再次，研究領域要有巨大的數據量，或者有高效準確合成數據方法支撐。最重要的，AI for science是AI幫助科研人員形成圍繞數據庫、文獻工具、理論方法和模型、實驗工具等形成新的科研協同模式。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中應用。這可以由土木工程高校和人工智能科技公司來合作研制。高校的學者要到產業一線，了解產業需要什么？產業的難點是什么？產業有用的數據是什么？將產學研結合起來，發揮“人工智能+”的優勢。
（作者：錢七虎，系國家最高科學技術獎獲得者、中國工程院院士）
原標題：土木工程并不“土”
本文鏈接：中國工程院院士錢七虎：土木工程并不“土”http://m.sq15.cn/show-11-22892-0.html
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