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隊自主研發(fā)的爬壁機器人守護。隨著工程建筑大量進入“中年”使用期,如何快速準確地評估工程建筑狀態(tài),成為后基建時代的剛性需求。同濟大學(xué)土木工程學(xué)院孔慶釗教授團隊研發(fā)的面向建筑外立面安全巡檢的“雙光雙聲”爬壁機器人,實現(xiàn)了建筑外立面裂縫亞毫米級準確識別和外立面空鼓高準確率檢出。
不只是爬壁機器人,在同濟大學(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,而是正在演進的現(xiàn)實。
在同濟大學(xué)土木工程學(xué)院,科研團隊牽頭建設(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械裝備;運行中,智能機器人和無人機將對重大基礎(chǔ)設(shè)施進行安全檢測。
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,成立了同濟大學(xué)新型能源系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施研究院。
同濟大學(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?!半m然老師們研究的還是土木領(lǐng)域的科學(xué)問題,但是AI時代的先進技術(shù)手段,大大拓展了研究應(yīng)用落地的可能性?!?br style="outline: none; color: rgb(49, 49, 49); font-family: "Microsoft YaHei"; text-align: justify; text-wrap-mode: wrap;">
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余個國際標準和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”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)的最終旨歸是服務(wù)國家的建設(shè)和發(fā)展??茖W(xué)研究應(yīng)堅持場景驅(qū)動,人才培養(yǎng)需瞄準國之所需。“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?!敝芊f說。
就在今年5月,同濟大學(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)略和推進產(chǎn)業(yè)升級提供堅實保障。
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