土木工程领域涵盖哪些内容？难道仅仅是“搬运”与“建筑”这么简单？很多人对土木工程的理解存在偏差，觉得这个专业过于传统。那么，现代的土木工程实际上是一门怎样的学科呢？近期，国家最高科技奖得主、中国工程院院士钱七虎，特地为《光明日报》撰写文章，分享了他对土木工程专业的看法和深入思考。

众多人对“土木工程”这一领域存在误解。部分网络用户为了吸引眼球，甚至将“土木工程”标签化为所谓的“就业陷阱专业”土木工程专业大学排名，这种看法显然并不妥当。

各个学科专业的建立，都根植于社会进步和国家建设的实际需求。这些专业不仅保持着持续的发展和变革，而且始终与时代同步前进。即使在人工智能盛行的当下，土木工程不仅没有过时，反而展现出广阔的发展前景。

土木工程实为探索科学前沿的重要领域，中国现代化进程及国家安全均需其作为坚实后盾。我们必须理性看待土木工程领域的转型及其未来展望，从业者更应结合国家的发展需求和自身兴趣，明确自己的职业方向和角色定位。

土木工程是国计民生和国家安全的重要支撑

土木工程在我国国民经济的衣、食、住、行等方面扮演着至关重要的支柱角色。从能源开发到交通运输，从农田水利到高标准农田的构建，再到航天发射、生态环境保护、城镇化进程以及乡村振兴，每一个领域的发展都离不开土木工程的支持。

我国城市发展正经历从大规模增量建设向存量提质改造与增量结构调整并行的转变，迈入了城市更新改造的关键阶段。与此同时，土木工程领域也迎来了强化城市基础设施改造和城市地下空间工程建设的崭新时期。

土木工程构成了“一带一路”辉煌成就的核心要素。我国热切推动“一带一路”沿线国家在公路、铁路、海港、桥梁、通讯网络等关键通道的建设，已基本塑造出“六廊六路多国多港”的全面互联互通格局。雅万铁路、中老铁路、匈塞铁路以及孟加拉国7.8公里长的帕德玛大桥，已成为全球范围内广为传颂的、展示世界现代化建设的典范工程。

土木工程构成了国家安全的坚实根基。我国坚持积极防御的策略，而防护工程则构成了这一策略的最后一道屏障。国防与人防的建设是国家的一项长期战略任务，而健全的国防和人防设施不仅是国家战略威慑的支柱，更是确保国家安全的关键所在。

土木工程行业的四次飞跃发展

土木工程领域的三次重大进步，主要得益于新型工程材料的问世以及与之相匹配的施工技术的突破。

首次突破：砖瓦的问世。在早期，人们仅能依赖泥土、木材等天然材料进行建筑活动，"土木工程"这一术语便由此而来。我国在公元前11世纪的西周初期便开始制造瓦片。最早的砖则出现在公元前5世纪至公元前3世纪的战国时期墓室中。砖与瓦的出现，促使人们开始大规模、广泛地建造房屋和城防等工程，从而推动了土木工程技术的迅猛发展。

第二次飞跃标志着钢材的广泛应用。自17世纪70年代起，生铁被用于桥梁与房屋的建造，而19世纪初，熟铁的使用进一步推动了这一进程土木工程专业大学排名，这为钢结构的诞生奠定了基础。到了19世纪中叶，冶金技术进步，能够炼制出抗拉抗压性能卓越、延展性佳、质量稳定的建筑钢材。紧接着，高强度钢丝和钢索的生产也相继问世。随着这些材料的生产，钢结构满足了社会生产发展的需求，从而迎来了快速发展的新阶段。钢材的广泛应用催生了相关理论的诞生与进步。为了满足钢结构工程不断发展的需求，在牛顿力学理论框架内，材料力学、结构力学以及工程结构设计理论等学科相继形成并发展起来。

第三次重大突破：混凝土技术的崛起。在19世纪20年代，“波特兰”水泥问世，随之混凝土技术应运而生。自20世纪初起，钢筋混凝土在土木工程各个领域得到了广泛的应用。混凝土的问世为建筑领域带来了全新的经济和美观的工程结构形式，同时也催生了土木工程领域新的施工技术和工程结构设计理论。混凝土的种类持续增多，包括超高性能混凝土、聚合物混凝土以及泡沫混凝土等，同时，高强度钢材的广泛应用也日益显著。这些变化不仅满足了社会经济发展对不同性能工程结构的需求，还推动了超高层建筑的高度不断攀升，超大跨度桥梁的跨度记录屡次被刷新，并使得众多超级工程得以实现。

前三次的飞跃性发展得益于新型工程材料的问世以及与之相匹配的建造技术的重大突破。然而，目前正在发生并持续深化的第四次新飞跃，其核心在于实现科技在质和全面性上的飞跃。

土木工程领域正经历一场由建造科技与数字化技术深度融合的创新变革，这一变革通过全面感知、网络化共享、规范建模、可视化和科学决策等手段，彻底改变了传统的规划、施工和运维模式，从而成为推动土木工程进步的新动力。随着前瞻性规划和动态模拟的逐步实施，以人为核心的绿色低碳设计，以及少人化、无人化施工和预防性维护管理的应用，正在重新塑造土木工程的生产力和生产关系，并对土木工程产业和学科体系进行全面重构。这一过程不仅提升了效率、扩展了功能，还增强了动力，展现出土木工程领域新的价值和专业形象。

随着人工智能技术的迅速融入，土木工程正逐渐演变为一门持续探索科学前沿的新兴学科；在这一领域，信息搜集、传递、加工、表述、解析以及服务的相关技术已发展成为土木工程学科中一个重要的新分支。

传统土木工程领域正经历着一场变革，其与数字化、自动化以及智能化技术的深度融合与创新，正在对土木工程产业及学科进行根本性的重塑。

土木工程+人工智能，不断走向科学前沿

鉴于经济社会向高质量迈进的需求，以及土木工程领域转型升级的迫切性，再加上土木工程学科第四次重大飞跃带来的机遇，我们可以将土木工程学科转型之内涵阐述为：

通过感知与收集土木工程设施从建设到运维（健康管理）各阶段的信息，并对其进行传输、展示和解读，构建起土木工程全生命周期的可视数字化孪生模型。

借助数字化手段和人工智能技术，结合建模仿真技术，依托虚拟现实和增强现实技术的支持，对工程建造和健康管理进行深入的分析、模拟以及决策制定。

借助3D打印技术、装配化与工业化前沿技术，以及涵盖机器人等在内的自动化操控手段，确保土木工程建造及健康管理工作的精确实施。

经过转型的土木工程领域将成为一门综合性学科，它将融合传统的土木工程技术、土木信息工程技术以及机器化自动控制技术。

因此，土木工程学科所需掌握的基础知识不仅包括力学、建筑结构以及材料科学，还需了解土木工程领域的信息搜集、传递、处理、表达及分析的相关知识，以及人工智能的基础理论；此外，还需熟悉先进工业化与装配化技术、前沿技术以及自动控制技术的基本原理；同时，对于学科的专业知识，还需掌握土木工程建造的各个阶段，如工程勘察与测量、规划与设计、施工建造以及健康管理等方面。

土木工程领域的发展亟需引入“人工智能+”技术。在2024年，人工智能大模型的发展呈现出两大鲜明特征：首先，大模型技术已拓展至多模态领域，不仅涵盖文本（语言文字）信息，还融入了图像、视频等交互形式；其次，大模型技术的应用范围日益广泛，尤其在正式投入使用后，其“大模型+”模式已广泛应用于各个行业。以华为云盘为代表的大模型产品，已经在超过30个行业、400多个应用场景中得到实际应用。

国家应推动在高等学府及科研机构中普及人工智能的基础教育，同时，土木工程领域亦需大力推动AI应用的研究。正如诺贝尔化学奖获得者戴米斯·哈萨比斯所强调，科研工作需具备广阔的组合搜索空间，研究目标需明确，且研究领域需拥有庞大的数据资源，或者需有高效精确的数据合成方法作为支撑。最为关键的是，AI在科研领域的应用，即AI辅助科研人员，围绕数据库、文献资源、理论方法、模型以及实验设备等方面，构建起全新的科研协作模式。这种模式在众多土木工程领域，尤其是地下工程领域及众多土木工程企业中，具有广泛的应用前景。此项研发工作可以由土木工程类高校与人工智能科技企业共同承担。高校的专家学者需深入产业前沿，探究产业所需，以及产业所面临的难题。产业中何为有益的数据？需将产业、学术与研发融合，充分利用“人工智能+”带来的优势。

作者系国家最高科学技术奖获得者、中国工程院院士