"第四次工业革命对土木工程影响"之三

第四次工业革命会怎样影响土木工程？

罗玮

北京交通大学土木学院博士生

 从十八世纪六十年代开始，随着世界人口的增多，工商业的蓬勃发展，对于生产力的要求也在不断提高，1763年，格拉斯哥大学的技师詹姆斯·瓦特成功改进纽科门蒸汽机，结束了人类对畜力、风力和水力的由来已久的依赖，一个巨大的新能源已为人类所获得，第一次工业革命由此开始。18世纪后期开始的工业革命已稳步地、不懈地继续到19世纪末期。

 然而第一次工业革命中，几乎所有的突破创新都是由技工完成的，科学家在其中起到的作用并不大。不过，1870年以后，科学开始起了更加重要的作用。渐渐地，它成为所有大工业生产的一个组成部分。工业研究的实验室装备着昂贵的仪器、配备着对指定问题进行系统研究的训练有素的科学家，它们取代了孤独的发明者的阁楼和作坊。第二次工业革命由此开启，科学家们在冶金、化学、电气等各方面做出的巨大贡献大大加速了社会的发展。20世纪初，亨利·福特因为发明了“流水线”，标志着大量加工生产成为可能，各种产品的成本下降，人民可以更加容易获取商品，商业蓬勃发展。社会由于商业的发展，对信息，资讯传播的要求也在不断增加，从而为第三次工业革命埋下了伏笔。

 自从英国中西部启动的第一次工业革命，欧美几乎同期发生的第二次工业革命，社会产业结构的形成与经济的增长又发展到了一个新的历史时期。20世纪科技方法论从实证分析向系统综合转型，人工智能、微电子技术的发展，导致了电脑、电讯等信息产业革命（即信息革命、资讯革命），带来基因组计划、生物信息学的发展。第三次工业革命中科技已经成为第一推动力，且不能再以单一的创新突破来描述，而是多学科交叉，互相影响互相促进的一场革命。第三次革命中最令人瞩目的IT，自动化等领域，实际上也是应其他产业的需求才蓬勃发展。现在，第四次工业革命的概念被提出来，物联网技术、大数据与云计算以及人工智能、3D打印技术等被认为是这次革命中最值得期待的地方。那么第四次工业革命将如何影响我们的生活呢，作为一名土木工程专业的学生，我也很好奇它会如何影响土木工程这个古老的行业。

   首先我觉得离我们最近的影响应该就是可视化技术在工程中的应用（BIM），建筑信息不仅仅只是一些数字的结合，而是可以用更加直观的方式展现出来，在把所有建筑信息数字化并可视化后，建筑设计整个行业可能都会因此改变，因为BIM的存在，建筑、结构、暖通、水电工程师可以同时在BIM上协同设计，不仅仅是节省时间，也促进了各专业之间的合作，也使得不具备专业知识的业主可以更加直观看到产品是否符合自己的要求，使得设计出来的建筑在功能性舒适性等方面都得到升华。

   随着全世界城镇化进程的不断加快，对建筑的需求也在不断增长，而建筑作为一个对劳动力需求巨大的产业，在未来可能会面临无人可用的局面，目前日本，马来西亚等国家已经出现了类似的问题，而他们的解决方法就是工业化/装配式建筑。尽管现在装配式建筑还处于发展萌芽状态，但第四次工业革命已经对其产生了影响。由于工业化建筑有工厂化生产的特性，所以往往部品需要通过运输进入场地，通过在部品中埋入传感器，现在建筑商已经可以做到实时追踪部品所在地，并以此规划施工进度与时间，而且可以监测部品是否安装正确。而随着科技发展，如果埋入更加先进的传感器，比如可以实时监测损坏老化程度等，工程师将可以有的放矢，只更换关键部品来延长建筑寿命，为可持续发展做出贡献。

   还有就是大数据的应用，前段时间阿里云和杭州市政府合作，希望能够解决杭州的拥堵问题，他们就是使用大数据，通过实时监测各个路口的车辆行驶状况，比如如何拐弯，多少车流前往哪个方向等，使用这些数据来预测杭州市内各条道路的交通状况，并通过改变交通信号灯来减缓交通压力，比如a地区现在比较拥堵，就把通往这个区域的道路信号灯红灯时间延长，目前已经取得了部分成果。既然交通可以使用大数据，那么土木工程是否也可以呢。比如在未来城市规划中，通过监测人流，车流，购买习惯，驾车路线习惯等数据来优化设计城市或社区。大数据和人工智能的结合必然是未来发展的重要方向，其对土木工程的影响也应该不会仅限于规划设计阶段，随着科学技术的不断发展，我相信在土木工程上的应用也会越来越多。

   土木工程是个古老又传统的行业，在前三次工业革命中并没有受到太大影响，改变最多的就是建筑材料与机械化工具的增多。但是在第四次工业革命到来的时候，随着信息化不断加速渗透到各个产业中，可以肯定它会迎来崭新的变化，我相信在这个各个产业都会受到影响的时代，土木工程也一定会从中吸取到新的养分并产生巨大的化学反应！