从钢桥设计到人工智能一一工程界的知识力量和思想方向

知识和思想虽然都是人脑的主观信念，却是造福自然、人类与未来的首要担当。那么，工程界的知识与思想是怎样的呢？针对这一宽泛的问题，本文会从广义回归到狭义，以钢桥为切入点，从钢桥设计BIM技术人工智能，由点及面、自下而上，逐步展开，探讨了工程界的知识力量和思想方向。

知识力量与思想导向

尽管“什么是知识”这个问题激发了世界上众多伟大思想家的兴趣，至今也没有一个统一而明确的界定，但有一点却是共识——碎片化的信息不属于知识范畴。知识应该具有框架体系，是被提炼的经验和总结。

大概许多人都认为知识是客观存在的，其实不然。人类知识领域中的学科就是知识的重要体现，而这些学科其实是主观的事物。为什么这样说呢？还要从学科的英文单词——subject说起。从词根分析sub有私下的意思，而subject有私下认为、主观的意思。其实学科也正是这样，是人们主观定义的。就拿数学这门伟大的学科来说，人类都是用建立数学模型的方法来分析世界，对客观存在的世界定义主观的数学模型。所以说，一切知识都是主观的。那这一切的搭建依靠什么，就是人类的逻辑。可见，真正的知识就是概念+逻辑。

人类认识世界、创造世界，进而改变世界的过程，其实就是人类的逻辑与世界的逻辑抗衡的过程，也是用主观的人脑，理解客观世界的过程。

如果把知识比喻成为力量，那么思想就是导向。从古至今，纵观东西方，有很多思想家在人类文明史上的贡献熠熠生辉。科学界、工程界、乃至教育界一直流行的话题，努力培养具有家国情怀和国际视野、引领未来和造福人类的领军人才，这是以人类共同体利益为至高点的思想，一种开放合作的思想。

从钢桥设计到人工智能

钢桥设计的流程与工具

钢桥的设计牵涉到的构件和体系很多,大致可以归纳为梁、拱、塔、索四类构件。本文以最常见的梁系结构的设计为例(梁桥、索辅梁桥的梁构件)简述一下钢桥的设计流程 。

钢桥设计流程

每一个板块的内容都蕴含着深厚的理论知识，我们在用工程手段认识世界、改变世界的时候，也就是用自己的逻辑对抗世界的逻辑的过程。

《论语》开篇的第一句“学而时习之，不亦说乎”，并不是说学会了知识要时常复习它。“习”，乃操作、练习、实践的意思。意思是要把自己所学的知识经常用来演练、实践，才是人生快事。工欲善其事必先利其器，工具运用是否得心应手是制胜的关键，庖丁解牛就是把工具运用到了出神入化的境界。关于钢桥设计软件，目前市面上的品牌都各有优势，但是桥博4.0在很多方面是真正做到了实处（比如隔板的刚度计算）。国产软件在用户的使用和不断反馈下，必将成为国人引以为傲的自主知识产权的黑科技。

BIM——空中楼阁还是破冰神器

如何把钢桥的设计提升一个新高度呢？BIM的使用和推广，可以对结构体系的受力机理研究更加深入彻底，更加能够使得设计意图传达得充分到位。BIM产业将在不久的将来贯穿整个土木行业的生命周期。BIM在整个架构中的地位是承上启下的，所以它不应该是乌托邦，而应该是破冰神器。

先来看看反面的观点：

首先，BIM最早可以追溯到上个世纪的70年代，由美国人提出，但是正式提出是在2002年的AUTODESK公司。所以有人说，BIM是软件公司的营销方案，是商业行为，并非水到渠成的行业发展态势。

其次，土木行业一直处于1.0和2.0的工业时代，如今却要大跨步进入4.0时代，跨度有点大。

工业1.0蒸汽机时代

工业2.0电气化时代

工业3.0信息化时代

工业4.0智能化时代

工业发展的不同阶段

第三，BIM数据是二维设计的上百倍，目前基本用于展示。这是一项花了大量的时间与精力，让外行人看懂、让内行人痛苦的任务。

第四，没有BIM，土木行业已经蓬勃发展了几十年，BIM可有可无。

第五，从三维角度看二维图纸很简单，同样从四维角度看三维BIM也会很简单，但是人脑天生无法想象出四维欧几里得空间，三维设计会带来大量人脑无法处理的信息数据。

四维空间超立方体的三维投影

再来看看驳斥的观点：

首先,数据开放生态,为BIM的发展营造了良好的生存环境。

其次，人力的减少，尤其是现场劳动力的减少，再加上由现场向工厂转型的趋势、男女比例的降低，促使行业由力量型向智慧型转移。

第三，BIM工作繁杂枯燥，工作量大。让感兴趣的人去做BIM，自主自愿地学习BIM，沉浸其中，自得其乐。

第四，BIM应用的设计施工标准正在进行总校编工作，即将面世。从2014年开始，虎门二桥、深中通道、南京五桥等大型项目积累了丰富的BIM经验，亟待形成有指导意义的应用指南。在这种新势能的积蓄下，行业标准呼之欲出。

第五，借助电脑辅助设计,帮助人脑认识理解三维模型,用电脑的超强数据处理能力,来补足人脑的短板。如果你用低维度的视角去看这个问题,感觉它无法解决；但当你站在更高维度的时候,也许就变成了一个很简单的问题,甚至可能连问题本身也不存在了。电脑的发展,让一些不可能变为可能。

目前，BIM在反对的声音下，最具说服力的一点，就是它的集约高效、节能精细化。因为BIM在提前预警方面的价值是无价的，用BIM增效降本就是其发展的核心利器。同时，在以EPC项目管理模式为主体的大环境下，采用BIM技术为核心，将一改往日土木工程建设粗放管理、野蛮生长的形象，助力工程项目的全寿命周期的精准高效管控。因此，BIM可以堪称为基础建设行业发展瓶颈期下的破冰神器。

人工智能——是威胁还是福音

BIM和人工智能又有什么关系呢？人工智能早在上世纪50年代就开始产生，早于BIM二十年，经历了6个发展周期才到达现在的阶段——弱人工智能时代，下一步即将步入强人工智能时代。未来，一个人类+人工智能设备可以完成原先5-10个人的工作，所以BIM的发展需要人工智能的鼎力支持，它将帮助人类脱离繁杂的数据处理和重复劳动，以及机械记忆等枯燥的工作，并逐步取代人类的多项工作，包括复杂的BIM建模技术。那么，人工智能到底是人类的威胁，还是人类的福音呢？

1．威胁论

霍金曾不止一次公开宣称，人工智能会终结人类文明。计算机的逻辑推理能力非常强、记忆力好、数据分析处理能力强大、不需要休息、工作环境要求不高，这些技能中的任何一项都是人类难以望其项背的。

2017年5月27日，柯洁0比3落败阿尔法狗，泪洒赛场。在变幻万千的棋盘之上，人类的脑力已经完全输给了自己创造出的机器，也不禁让一部分人感到了恐慌——人工智能会不会在未来统治世界、人类的命运会不会将由机器人掌控……

一年多以后，人们的恐慌随着时间烟消云散，但在全球各个人工智能实验室，关于人工智能的研究却一刻都未曾停歇。“神经网络”算法出现后，使得计算机在深度学习方面取得重大突破，使人们看到了把科幻电影中的情节转变为现实的可能。与人脑神经元相比，电子神经元存在许多优势，例如速度快、不出错、不遗忘，最关键的是可以群体学习。机器的知识就是神经网络的参数，只要把这些参数用网络传给其他机器就可以了，它们可以瞬间复制，而且这种复制的速度是光速。听起来是不是很可怕？

2.造福论

还有一种论调是造福人类的共生体。比如无人便利店、无人餐厅、无人驾驶等的出现，虽然会让很多传统工作被取代，但同时也会衍生出许多新的岗位，如智能监测、数据分析等。此外,一些危险的工作岗位也亟需人工智能取代，如高空作业、消防、反恐，甚至是这次新冠病毒疫情下的传染病门诊的一线医生。

重复性、索然无趣的缝纫工、快递员、抄写员、收银员等工作，对于人类来说是种痛苦，但人工智能则会不嫌辛苦地一直干下去，并且成本低廉。人工智能的发展对于人类而言意义非凡，它延伸了人类的大脑，是人类强有力的工具，为人类生活带来了很多超乎想象的体验。与此同时，对于人工智能取代人类部分工作的问题，我们也不必太过忧虑，毕竟从当下而言，人工智能还处于学习阶段（弱时代），不具备人类的创造、情感等特质。

无论如何，科技发展的步伐无法阻挡，我们需要足够的勇气和心态来迎接一个更加智能的、未知的世界。人类从来不会因为对未来的焦虑而不去拥抱未来，因为人类有强大的能力和信念，掌控自己的命运，而这种勇气和信念正是机器人所不具备的。人工智能只能学会人类的技能，但是学不会人类的情感，这正是二者的本质区别。未来，如何和人工智能共生，是我们需要思考的问题，这个时间也许不会太久。

敬自然 致良知

人工智能终究不能代替人类，再先进的科学也不能在伦理、德行、人文等思想层面代替人类。任何知识、技术都只是工具，没有思想的工具，永远都是茫然和徒劳的。在人类文明发展到如今的程度后，最需要回归的是自己的本源。我们是源于自然的，理应敬畏自然，良知和德行才是一切知识的根本。

针对新冠病毒源何而来的问题，医学界和科学界还在努力求证，但是人类不顾一切的滥用资源确是不争的事实。人类做过的反自然、反良知的行为，每一次都会引来重重的回击。为什么每一次灾难之后，我们都能目睹那么多的感动，就是因为有很多人，他们心存良知，心存敬畏。中国科学界在此次疫情中，侦测病毒、分离病毒体、病毒基因测序，并和世界卫生组织和全球分享的速度令人惊叹，分享数据、知识和经验的举措被予以高度赞赏。中国共产党和中国政府坚持人民至上、生命至上，凝聚抗疫强大合力，支持全球抗疫，彰显了大国的风范与气度。正是这种灼灼其华的至高信仰，才能让中华民族拥有这造福全人类的胸怀与担当。

无论前路如何，人类依然坚毅向前，这便是所有知识的至上信仰——思想，永远于浩瀚的太空中闪烁着璀璨的光芒。

本文刊载 / 《桥梁 · BIM视界》杂志

2020年 第4期 总第15期

作者 / 陈娟婷 丁建明 曹菲

作者单位 / 东南大学交通规划设计院

编辑 / 王硕

美编 / 赵雯

责编 / 裴小吟

审校 / 李天颖 裴小吟 廖玲