水利大壩、風電塔筒、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。同濟大學土木工程學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,在同濟大學土木工程學院,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,獲取結構性能與狀態(tài)參數(shù);推出地震工程防災AI大模型,為城市建筑穿上“抗震鎧甲”,讓城市防災從“以天計算”跨入“以秒響應”……步入智能時代,土木工程學科作為傳統(tǒng)工科的典型代表之一,也正在經(jīng)歷前所未有的蝶變。
服務城市更新,搭建學科新場景
你能想象嗎,在一個超大城市中,所有的重大基礎設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。
在同濟大學土木工程學院,科研團隊牽頭建設了跨校合作的“重大基礎設施的工程互聯(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)對城市重大基礎設施全壽命的觀測與運維。舉例而言,在設計階段,工作人員運用多模態(tài)生成式技術設計基礎設施結構;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設施進行安全檢測。
用學者的話來說,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)中的重大基礎設施信息網(wǎng)絡化,更好服務城市更新。
不僅如此,土木工程學院還聚焦城市能源轉型,成立了同濟大學新型能源系統(tǒng)基礎設施研究院。
同濟大學土木工程學院院長周穎說,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域的科學問題,但是AI時代的先進技術手段,大大拓展了研究應用落地的可能性?!?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)超學科人才
科研上推動“AI for Science”(人工智能驅動科學研究),教學上推動“AI for Education”(人工智能驅動教育)——在同濟大學,人工智能賦能土木學科創(chuàng)新發(fā)展行動計劃(AI4SEE)正加速培養(yǎng)AI時代的超學科人才。
在土木工程學院,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備案的CivilGPT知識大模型,正賦能教學全過程。
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7萬余道相關試題。同時,CivilGPT創(chuàng)新性地構建了土木工程領域的大規(guī)模知識圖譜,實現(xiàn)了專業(yè)教材內(nèi)容的智能化轉型。
周穎介紹,依托CivilGPT孵化的“同小濟”自主學習智能體,正給學院教學帶來改變:學生的期中考試已實現(xiàn)無紙化,由大模型出題、學生線上選題、再根據(jù)大模型批改結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,學科發(fā)展向“三地”延伸
近年來,對于AI時代高校學科發(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土木系科成立110周年活動上,多位院士、學者得出結論:雖然土木學科一直是學校的王牌專業(yè),但作為傳統(tǒng)工科,轉型勢在必行。必須重新梳理國家需求、找到新的驅動場景,完成“從高峰向未來”的整體升級。
在學者們看來,土木學科人才培養(yǎng)的最終旨歸是服務國家的建設和發(fā)展。科學研究應堅持場景驅動,人才培養(yǎng)需瞄準國之所需?!笆聦嵣?,人類對物理空間的挑戰(zhàn)已接近極限。信息技術的迅猛發(fā)展將極大地拓展土木學科深耕的時空場景,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,引領國際極端環(huán)境建造科學研究,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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