近年来，谈及土木工程专业，社会舆论场中总是交织着各种复杂的声音。在中国工程院院士、同济大学土木工程学院教授朱合华看来，这恰恰映射出行业转型期的阵痛与困惑。
在他眼中，土木工程正走向智慧未来，而这场变革，才刚刚开始。
朱合华院士在工程现场。
一本旧书与一个数据库的启示
解放日报·上观：您最初是如何进入土木工程这一领域的？是否真如传闻中所说，存在一些机缘巧合的成分？
朱合华：确实可以这么说。我们那个年代，中学阶段对大学的专业设置几乎没有概念。我1979年高考时填报的全是自动化类专业（当时也搞不清自动化究竟学什么、做什么），结果未能如愿，被调剂录取到重庆大学的采矿工程类专业。我是安徽人，那时甚至不知道重庆还有一所重庆大学。当时被录入的专业全称叫“化学矿开采”，我望文生义，以为是用化学方法进行采矿，觉得颇有意思，入学后方知是开采磷矿、盐矿等化学类矿产，抱着“既来之，则安之”的想法，也就安心学了下去。
这类工程专业的基础课程体系极为重要。除了数学、计算机、外语和专业基础课外，最核心的就是力学类课程，从材料力学、理论力学到弹性力学，再到后来的岩石力学、流体力学。力学是工程的根基，也为我日后全面涉足土木工程打下了基础。
本科毕业后，我于1983年继续攻读硕士，在此期间开始较多地接触计算机知识。尽管那时的计算机硬件设备十分原始，软件编程语言还是Basic和Fortran，但我通过边界单元法等数值方法，尝试用计算机解决采矿工程中的力学问题，也由此与信息技术结下了不解之缘。
采矿工程本身属于地下工程范畴，与土木工程中的地下结构方向学理相通。硕士毕业之际，我偶然间在宿舍楼内看到同济大学孙钧教授的招生信息，便决定报考其博士并以优异的成绩顺利考取。孙钧先生后来当选为中国科学院院士，他的专业方向是结构工程，尤其专注地下结构领域。孙先生还为我指定了副导师杨林德教授，杨老师主要研究边界元法和反演分析。由此，我便正式与土木工程结缘。
博士期间，我主要采用三维边界单元法研究隧道开挖面的“时空效应”。通俗说，就是隧道持续向前掘进时，既存在时间维度上的推进效应，也存在空间维度上的约束效应——开挖面前方不断推进，后方需及时支护，形成一个动态变化的空间约束关系；而上海软土和复杂的岩石材料具有流变特性，即使荷载不发生变化，材料也会随时间变形。我们研究的核心，就是精准判定何时施加支护最为合理，这直接关系到开挖面的稳定性与工程安全。
解放日报·上观：您很早就将数字化、信息技术与土木工程相融合，这一方向的灵感从何而来？
朱合华：这源于几个重要契机。第一个契机是1993年至1995年间，我赴日本做访问学者和博士后研究，在大阪土质试验所，我注意到该所的一个研究小组一直在将大阪湾的地质钻孔数据输入计算机，建成了数万个地质钻孔的大阪湾地质数据库系统。他们日复一日地输入数据，这项工作给我留下了深刻印象。
第二个契机出现在1998年。我在同济新村门口的旧书摊上偶然翻到尼葛洛庞帝的《数字化生存》，书中描绘了未来从日常生活到社会生产全面走向数字化的图景，让我对技术与产业的关系有了全新认知。同年，“数字地球”的概念在国际上被正式提出。恰逢北京一位同学创办新刊向我约稿，我便将“数字地层”的思路与“数字地球”的概念相衔接，撰写了《从数字地球到数字地层——岩土工程发展新思维》一文，初步阐述了将原始地质数据与工程扰动数据关联起来的思想。
随后，我申请到上海市教委“曙光计划”的资助，虽然只有八万元经费，但确实推动了上海地下空间数字化工作的快速起步。这一探索产生了超出预期的辐射效应：上海市后来推进的三维数字地质调查，相关地质部门和规划机构都不同程度地受到了我们前期工作的启发。包括当时上海市启动的一项重大科技攻关计划，其中关于“数字地下空间”的构想，也源自我和团队的建议。
可以说，我们从数字化入手，逐步拓展到数字地下空间与工程，起步时间在国内乃至国际都处于前列。2000年初，欧盟投入巨资起步开展了地下工程数字化研究计划；2010年，剑桥大学成立了智能基础设施与建设中心，专门从事地下工程数字化研究，他们聘请我担任国际顾问，持续十年之久，正是因为关注到我们在该领域的前沿探索。
为超大城市打造不断生长的“数字神经系统”
解放日报·上观：在这些探索的基础上，您带领团队研发出国际上首个开源的基础设施数字底座与操作系统（iS3），旨在为交通、市政、建筑、能源等领域的“数字孪生”提供核心技术支撑。这一系统的核心思想是什么？
朱合华：iS3就像是为建筑、桥梁、隧道等基础设施量身打造的“数字大脑”，能让它们被实时“数字克隆”在云端，实现远程监控与智能决策。
系统研发之初，我们花费了整整一年时间反复讨论一个根本性问题：我们究竟在做什么？当时社会各界对数字化的理解十分碎片化。经过深入思考，我们将核心思想归纳为“信息流”——对工程而言，信息必须从采集开始，经过传输、处理、表达、分析，最终落脚于服务，即解决实际问题。这个逻辑链条看似简单，却是贯穿始终的第一性原理。
我将其定义为“基础设施全寿命数据从采集、传输、处理、表达、分析到一体化决策的智能服务系统”，英文简称为iS3（infrastructure Smart Service System）。系统的中文名称最初被命名为“智慧服务系统”，后发现“智慧”（Wisdom）一词起步要求过高，便调整为“聪明的或智能的”（Smart）。
需要特别指出的是，iS3并非一个简单的建筑信息模型（BIM）系统（集成了几何、物理、成本和进度等信息，让工程在全寿命期内可视化、可模拟、可协同管理）。BIM侧重建模和信息集成，缺乏数据采集这一关键环节，而岩土及地下工程的首要任务恰恰是解决地质建模问题。iS3在逻辑层级上高于BIM，其信息流框架完全可以涵盖BIM的功能。我们起步较早，并非因为能力超群，而是因为看得稍远一些。在底层概念上坚持原始创新，才有可能在未来避免被“卡脖子”。
在这个自主可控的数字底座之上，我们为超大城市打造了一个能不断生长、覆盖各类基础设施的“数字神经系统”。例如，在数字治理方向，在上海浦东前滩等区域，iS3平台集成了建筑、道路、基坑、地铁、管线等地上地下多子系统数据，构建了一个城市基础设施的数字孪生体，用于安全预警和智能管控。在建设领域，iS3平台参与完成了上海地铁建设工地数据集成和风险评估，目前已接入10条线路风险数据、146个标段智慧工地数据、3000万条不落地监测数据，实现了现场事件的及时通知和快捷闭环处置，并可以统一推送要素和闭环处置数据到市交通委。
智能城市的误区不是不够智能，而是智能得太盲目
解放日报·上观：您一直强调智慧城市建设应从“技术驱动”转向“价值引领”，在智慧城市建设成为全球趋势的当下，是否存在一些普遍性误区？
朱合华：最大的误区便是“技术空转”，即把智慧城市建设简单等同于搭建信息系统。一提到智慧城市、智慧交通、智慧水务，许多人便认为这是信息技术人员的事，结果往往是一上来就建设一套“悬空”的系统，最终实际问题未获解决，资金耗尽，建设方撤离。这样的例子不少。
2017年，多伦多滨水新区建设由谷歌母公司旗下Sidewalk Labs中标。政府种子资金约12.5亿加元，企业投入5000万美元启动，计划总投资超10亿美元。项目目标是通过搭建平台打造物理与数字融合的智慧城市，实现数字化管理，重点发展出行、公共领域、建筑、社区和城市服务、可持续性、数字平台、隐私和数据治理、试点/早期行动、住房可负担性、经济发展和城市创新研究所、发展与规划等11个领域。然而，2020年，项目因缺乏核心价值引领、过度依赖技术模型而中途夭折。业内反思认为：城市智慧不仅是“数据处理”，还涉及社区、文化、身体经验和公共知识；而计算机模型忽略了人们与城市的互动，从而限制了其对城市的认知。
韩国松岛国际商务区，2001年正式启动与思科等企业合作的智慧城市项目，在1500英亩的填海土地上从零开始建设，耗资约350亿美元，希望其成为与新加坡和中国香港竞争的东北亚全球枢纽。虽然投入巨大，却因西方元素拼贴、忽视公共参与而陷入发展瓶颈，未能吸引其目标的国际人口和公司。到2020年建设计划完成度不足50%。《纽约时报》评价：“松岛的案例证明，对于城市而言，技术万能的思维注定失败。”
这些都是值得反思的案例。其症结在于：信息技术人员往往不了解城市建设和治理的本质问题。城市由谁来建设、由谁来管理？是从事城市规划、土木工程、公共管理的专业人士。信息技术人员应该是配角，是赋能者。如果主次颠倒，城市建设便沦为技术表演。
上海“一网统管”之所以成效显著，根本原因在于它始终秉持问题导向——城市治理中遇到什么实际问题，再引入物联网等技术手段加以解决，而非为技术而技术。
我曾读过美国学者撰写的相关领域专著，很受启发。在迈向智慧城市的进程中，我认为首要应警惕“科技滤镜”——技术被赋予一种神圣、单向的力量，成为进步的逻辑本身，替代了所有其他判断。事实上，技术只是社会文化的产物，它会放大我们已有的选择，将城市从一个多元实体变成一串可计算数据，将居民从公民变成用户。
智慧的本质：做对的事情，而不只是做聪明的事
解放日报·上观：那么，您对“智慧”的本质如何理解？
朱合华：这确实需要上升到哲学层面。我们通常所说的Smart（聪明的或智能的）与真正的Wise（智慧的）存在本质区别。哲学家们有一个简洁的定义：智慧的核心内涵就是“做对的事情”，它带有正面价值观导向。
未来智慧城市概念图
为了将这个理念转化为可操作的工程框架，我和团队创建了一个智慧模型。我们认为，描述一个城市或工程系统的“智慧品质”，可以用四个相互独立的基本维度来刻画：韧性（Resilience）、智能（Intelligence）、绿色（Green）、人文（Humanity）。这四个词的首字母恰好组成R-I-G-H（T），隐含着“做对的事情”的意涵。韧性是物理基础——房子不能垮，设施必须安全可靠；智能是数智空间的映射与响应能力；绿色体现与自然环境的友好交互；人文则指向与人类社会的情感联结和价值共鸣，这是“慧”的最高层次。
我们常说“以人为本”，但在实际工作中往往把“人”给忘了。一座城市如果仅有技术的先进性，缺乏温度和人文关怀，便称不上真正的智慧城市。
解放日报·上观：按照这一理论框架，上海未来智慧城市建设与更新应当聚焦哪些方向？如何避免“技术空转”？
朱合华：就如同智慧的人既有强健体魄、敏捷思绪，也有明辨价值的判断力与行动力，城市智慧体也须实现运行效率与价值判断的统一，超越单一技术维度，实现多维兼顾、服务于现代化人民城市建设与更新。
上海人做事向来审慎稳健，这是可贵的品质。在韧性方面，上海已率先开展城市韧性标准体系建设；在智能方面，“一网统管”树立了标杆；在绿色方面，黄浦江和苏州河两岸贯通工程成效显著；在人文方面，上海素有温度，但仍有提升空间，例如，居民小区、轨道交通系统对残障人士和老年人的友好程度尚未达到理想水平。
未来智慧城市是人类社会价值观与城市复杂巨系统的深度融合产物，建设智慧城市是实现高质量发展的必由之路。
我们正在探索一种超越西方技术主导模式的中国范式，加快从技术驱动向价值引领的转变，为全球城市（尤其是超大城市）治理提供新选择。中国范式超越技术层面的“聪明”，强调“智慧”，即先回答“为了谁建设、要解决什么问题”，再统筹“如何协同推进、如何提高投入产出效率”。以此加快从“技术驱动”转向“价值引领”，实现运行效率与价值判断的统一，让城市真正成为更安全、更宜居、更具活力、更有温度的家园。
工程实践已产生“俯视感”，场景驱动开启学科更宏大篇章
解放日报·上观：您如何看待中国土木工程学科的发展历程与当前水平？
朱合华：土木工程是一个很“硬核”且覆盖面极广的专业。它不只是盖房子，而是依靠坚实的数学和力学基础，借助庞大的规范体系，结合工程实践与经验，研究、设计、建造和维护一切与人类生活相关的基础设施。它要求严谨、耐心和很强的抗压能力，但亲手让蓝图化为现实，成就感也是实实在在的。
近年来，它正深度交叉融合信息技术、材料科学与环境能源等领域。新兴方向包括智能建造、韧性城市与防灾减灾、绿色低碳建材与建筑、地下空间与海洋工程，以及基于大数据和人工智能的工程全周期智慧管理。这些领域推动行业向智能化、绿色化转型。
从工程实践看，我国已建成一大批具有世界影响力的标志性工程。如今审视国外的同类工程，我们已开始产生一种“俯视感”。从学科建设看，同济大学土木工程学科在各大国际排名中基本稳居榜首。以数字化方向为例，在2000年前后我们处于跟跑阶段，2010年左右进入并跑阶段，到2020年前后，在某些细分领域已开始领跑。这一进步速度是惊人的。
解放日报·上观：既然如此，为何当下社会对土木工程专业存在诸多负面印象？如有观点认为它已是“夕阳产业”，相关议论甚至影响到了高校招生。
朱合华：这是多重因素叠加的结果。一方面是房地产行业大幅降温，但应该看到，国内基础设施建设的内在需求并未萎缩，我们学院的科研经费不降反而持续大幅增长。另一方面，行业之前十余年间经历了过度扩张，当前属于理性回归的正常波动。至于职业待遇，土木工程行业是一个“越老越吃香”的领域，职业寿命远长于信息技术行业。当前的问题在于，一些自媒体信息误导对专业进行简单粗暴的等级划分，严重扰乱了社会认知，这种现象值得警惕。
解放日报·上观：您的学术历程，恰是中国土木工程从追赶世界到引领潮流的一个生动缩影。在您看来，这一学科的未来是怎样的？如何迎接正在降临的人工智能时代？
朱合华：在研究与实践中，我深切感知，土木工程是一个关乎人类生存品质、始终在与新技术对话中迭代进化的“母体”学科，对于构筑我们理想中的未来城市，有一份责任与担当。
当前，我们正在推动智能建造和工程互联网的建设，场景驱动是巨大的优势。当下及并不遥远的未来，土木工程正面临大量亟待攻克的全新大题：“深地、深海、深空”三深工程，大规模城市更新，基础设施的长寿命问题，海上风电登陆以及天然气跨江等能源基础设施，乃至跨海通道等超大规模工程……可以说，更宏伟的篇章亟待书写。
举个具体例子，我国高铁目前大量采用“以桥代路”的混凝土结构，再过50年、100年，这些结构老化之后如何处置？改造比新建更为复杂，这是极具挑战性的重大课题，我作为并不算年轻的土木人也跃跃欲试。
需要强调的是，当人工智能浪潮奔涌而来，必须坚守“主体性”的锚点：明确的原则是“土木+AI”，而不是“AI+土木”。学好土木工程，学好数学和力学，深刻理解工程对象的内在机理，才是根本，否则无法做出准确判断。仅靠计算机和算法远远不够。这就好比让不懂医学的人去操作手术机器人，后果不堪设想。
【人物小传】
朱合华
隧道与地下空间专家，中国工程院院士，同济大学教授，现任土木工程防灾减灾全国重点实验室主任、上海市政府参事，兼任交通运输部专家委员会成员。他开拓了土木信息工程学科方向，创建了工程互联网专业，原创提出工程系统智慧模型，并研发出完全自主知识产权的生成式数字底座（iS3）。曾获国家科学技术成果奖和国家教学成果奖、德国洪堡研究奖（2015）等。
海报设计 徐佳敏
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