結(jié)構(gòu)工程師對計(jì)算機(jī)的濫用（轉(zhuǎn)）

wf2725864 · 發(fā)表于 2016-3-9 11:03:51

摘要：計(jì)算機(jī)的濫用日益威脅著公眾的安全,，有意改變這種現(xiàn)狀的人
只是極少數(shù)，有能力改變這種現(xiàn)狀的人也只是極少數(shù). 在工程界不少
人迷信：計(jì)算機(jī)是知識的源泉,，計(jì)算機(jī)是解決工程問題的源泉,，計(jì)算
機(jī)具有令人信賴的“智慧”,。這些迷信都大大背離了事實(shí)，不可以簡
單地信賴計(jì)算機(jī),。有些人自稱是結(jié)構(gòu)工程師，但他們把計(jì)算機(jī)作為知
識,、經(jīng)驗(yàn),、思維的替代品，而把自己對結(jié)構(gòu)工程的無知隱藏在計(jì)算機(jī)
的黑匣子里,。有責(zé)任感的工程師必須保護(hù)公眾免受這些人濫用計(jì)算機(jī)
所帶來后果的影響,。他們必須認(rèn)真地想一想，有沒有什么辦法,，使人
們免受這些迷信的影響,。

關(guān)鍵詞：計(jì)算力學(xué)，結(jié)構(gòu)工程,，人工智能
　
　　計(jì)算機(jī)是知識,、經(jīng)驗(yàn)和思維的替代品�,？v觀當(dāng)今世界,，這種非常
令人不安的觀點(diǎn)正在結(jié)構(gòu)工程師中逐漸蔓延。人們似乎越來越愿意相
信計(jì)算機(jī)使他們能對工程作出正確的判斷,，而根本不去想一想,，如果
沒有計(jì)算機(jī)同樣的工作需要哪些必要的知識和經(jīng)驗(yàn)。按百分比計(jì)迅速
增加的工程師相信,，解決工程問題的專業(yè)知識就是怎樣使用計(jì)算機(jī)以
及計(jì)算機(jī)本身的專業(yè)知識,。在結(jié)構(gòu)工程界，把使用計(jì)算機(jī)的能力當(dāng)成
能勝任工作的證明，作為一種觀點(diǎn)正在象傳染病一樣到處蔓延,。大量
的結(jié)構(gòu)工程師確實(shí)相信,，他們僅僅簡單地依靠計(jì)算機(jī)就可以“解決”
工程問題了，而沒有認(rèn)識到高質(zhì)量的工程只能是淵博的工程理論知識,，
大量的經(jīng)驗(yàn),，以及艱辛的腦力勞動相結(jié)合的產(chǎn)物。

　　問題是過分強(qiáng)調(diào)自動化技術(shù)是以削弱實(shí)際知識為代價(jià)的,，過分強(qiáng)
調(diào)也演變成了不學(xué)習(xí)實(shí)際知識的借口,。從教育和實(shí)踐兩方面來看，如
此過分強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)帶給朝氣蓬勃的年輕工程師們一個錯誤的信息,，工
程學(xué)習(xí)和工程實(shí)踐就是輕松地使用菜單和用計(jì)算機(jī)生成五顏六色的圖
畫,。

　　在工程設(shè)計(jì)環(huán)境中利用信息自動化技術(shù)有很嚴(yán)重的負(fù)面影響，信
息自動化技術(shù)象毒品一樣能輕易地誘使大腦相信其虛幻的安全性,，知
識性和能力,。在這些自動化技術(shù)實(shí)現(xiàn)其真正的價(jià)值以前，設(shè)計(jì)工程師
必須不依賴計(jì)算機(jī),，而用學(xué)識和經(jīng)驗(yàn)去解決工程問題,。非常不幸，我
們變得如此依賴于計(jì)算機(jī),，以至于正在迅速喪失不依賴計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)
算工作的技能,。

　　與那些只有依賴計(jì)算機(jī)才能“解決”工程問題的人討論問題時，
一個稱職的結(jié)構(gòu)工程師什么樣的痛苦和挫折沒有經(jīng)歷過,？這些人（不
要把他們跟真正的工程師混為一談）已不再有能力,，或者從來沒學(xué)過，
不依賴計(jì)算機(jī)解決工程問題,。從根上他們不懂得,，計(jì)算機(jī)不可能記錄
有關(guān)模型、分析和設(shè)計(jì)的一些技巧,�,？梢赃@樣認(rèn)為，除了具有快捷的
計(jì)算速度以外,，計(jì)算機(jī)程序只是一些離散的知識,。這些人沒有認(rèn)識到，
知識已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了有限的計(jì)算機(jī)指令所能編程的界限,。真正的工程
知識是經(jīng)驗(yàn),，直覺，靈感,，領(lǐng)悟力,，創(chuàng)造力,，想象力和“認(rèn)知”的巨
大綜合體，它超越了任何計(jì)算機(jī)程序和程序員對結(jié)構(gòu)工程的“理解”,。
恰恰相反,，這些人認(rèn)定世界是一個巨大的有限元模型，而計(jì)算機(jī)能夠
并且也應(yīng)該自動地建立模型,，進(jìn)行分析，完成設(shè)計(jì),，打印出最終結(jié)果,。
“工程師”能做的，僅僅是區(qū)分規(guī)格和需求,，給顧客開發(fā)票,，牟取利
潤，并且迅速找到新項(xiàng)目,。

　　今后,，只有越來越少的工程師能獨(dú)立地（即不依賴計(jì)算機(jī)）找出
結(jié)構(gòu)工程問題的正確解答，這種對計(jì)算機(jī)的依賴性將會帶來巨大的麻
煩,。隨著對計(jì)算機(jī)的依賴程度的不斷上升,，誰來解決工程問題？是那
些沒有或只有很少的結(jié)構(gòu)工程知識和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的程序員,，或是有其他
專業(yè)學(xué)位而不是結(jié)構(gòu)工程學(xué)位的程序員來做,？計(jì)算機(jī)現(xiàn)在不是，也永
遠(yuǎn)不會是解決工程問題的源泉,。只有合格的工程師才能正確地解決工
程問題,。如果結(jié)構(gòu)工程師們繼續(xù)制造這樣的氛圍，在結(jié)構(gòu)工程實(shí)踐中,，
首先靠計(jì)算機(jī),，而不是靠有學(xué)識、有創(chuàng)新和有豐富經(jīng)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)工程師
本身,，就能夠解決大部分結(jié)構(gòu)工程問題,，那他們就是自欺欺人，也欺
騙了他們的服務(wù)對象,。

　　在今天的現(xiàn)實(shí)生活中,，結(jié)構(gòu)工程師發(fā)現(xiàn)了一種既非常有效又方便
的方式去為顧客服務(wù)，它不需要花費(fèi)大量的時間和金錢去學(xué)習(xí)或理解
結(jié)構(gòu)工程模型,，分析和設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié),。這種“方式”就是計(jì)算機(jī)。工程
師們現(xiàn)在的行為方式符合宇宙的自然規(guī)律,，即用最低的能量消耗前進(jìn),。
現(xiàn)在,，越來越多的結(jié)構(gòu)工程師對自動化技術(shù)的響應(yīng)就是讓計(jì)算機(jī)工作，
同時讓自己不再去操心細(xì)節(jié)了,。

　　現(xiàn)代工程具有復(fù)雜的理論細(xì)節(jié),，依靠計(jì)算機(jī)的工程不能，根本不
能,，讓人們學(xué)習(xí)有意義的經(jīng)驗(yàn)�,，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)的運(yùn)算范圍和速度，太容
易使工程設(shè)計(jì)變得毫無生氣,。試問,，有誰能抵抗激動和解脫的感覺
——不用太多的艱辛就能求解成千上萬個方程？又有誰能抵抗誘惑
——讓自動化技術(shù)來“解決”工程問題,？真正的結(jié)構(gòu)工程師,，不用計(jì)
算機(jī)就能工作的真正的結(jié)構(gòu)工程師就有這樣的抵抗力。這些真正的工
程師看到了實(shí)質(zhì),，計(jì)算機(jī)是一種很不完善的工具,，它只能處理大量信
息。以光速執(zhí)行的指令大多是沒有經(jīng)驗(yàn)的程序員編制的,，它們的可靠
性值得懷疑,。在計(jì)算中，對于受動力載荷的作用的曲殼結(jié)構(gòu)發(fā)生非彈
性變形時,，不正確的結(jié)果一樣可以在屏幕顯示,，它們的等應(yīng)力圖看上
去也是如此這般地賞心悅目。這樣下去,，只要手上有計(jì)算機(jī)軟件的使
用說明,，就可以用計(jì)算機(jī)得到結(jié)果了�,；蛘吒奖�,，只需在圖形用戶
界面上選擇合適的菜單，就得到結(jié)果了,。事實(shí)上,，如果“靠相互交談
來探討怎樣分析梁和柱，靠雙手找出閉合解”會更有利,。

　　也許有人推測,，以上論調(diào)只能證明本文作者從根本上是反計(jì)算機(jī)
的，或是他沒有認(rèn)識到現(xiàn)代信息技術(shù)美好的未來,，或是他對那些在神
奇的創(chuàng)意中利用這種技術(shù)的專家不屑一顧,。然而，并不僅僅是這樣,。
即使認(rèn)識到計(jì)算機(jī)的潛力,，工程師也對危險(xiǎn)熟視無睹,。結(jié)構(gòu)工程是對
安全性吹毛求疵的職業(yè)。在世界各地,，結(jié)構(gòu)的特性是由結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)
的質(zhì)量決定的,。由于在實(shí)踐中采用了計(jì)算機(jī)，越來越多的結(jié)構(gòu)工程師
正在制造以幻想為基礎(chǔ)的信仰系統(tǒng),，正在發(fā)展難以置信的危險(xiǎn)期望,。
隨著這一趨勢的延續(xù)，工程失效的威脅也會按指數(shù)形式增長,。

　　一個簡單的例子就是世界各地越來越多的工程公司都期盼CAE/CAD
軟件能將結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)程序完全自動化�,，F(xiàn)在，越來越多的結(jié)構(gòu)工程
師希望在解決問題時他們只需區(qū)分類型和條件,，讓CAE/CAD程序自動
生成必要的數(shù)學(xué)模型，完成復(fù)雜而重復(fù)的分析和設(shè)計(jì)過程,。最后,，由
制圖工具完成生產(chǎn)圖和施工圖。在這種環(huán)境中,，結(jié)構(gòu)工程師唯一的責(zé)
任就是明確所要解決的問題,，然后評價(jià)最后的設(shè)計(jì)“結(jié)果”。這種設(shè)
計(jì)方式注定是災(zāi)難性的,。數(shù)不清的軟件開發(fā)商為滿足市場的需求,，不
斷開發(fā)和推銷注明有各種用途的軟件。于是,，不那么稱職的工程師就
相信了廣告,，即使用這種軟件只要投入很少的人力就能進(jìn)行工程設(shè)計(jì)。

　　軟件開發(fā)商經(jīng)常被要求改進(jìn)結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)軟件,，以使用戶在不
詳細(xì)了解技術(shù)細(xì)節(jié)的情況下就能夠使用軟件,。例如，這些用戶要求開
發(fā)商創(chuàng)造出不用閱讀使用手冊的環(huán)境,。因?yàn)楦哔|(zhì)量的結(jié)構(gòu)工程軟件的
用戶參考手冊包括軟件的技術(shù)細(xì)節(jié),，限制范圍，以及計(jì)算所依據(jù)的理
論和假設(shè),，結(jié)構(gòu)工程師們不愿意使用這樣的高質(zhì)量軟件�,，F(xiàn)實(shí)是，結(jié)
構(gòu)工程師們不希望了解細(xì)節(jié),。他們所希望又愿意購買的是窗口界面,，
這種界面能讓他們處理信息見得到，然后把結(jié)果以彩色圖表形式展示,。
最好還有動畫功能,，還可以用漂亮的圖表打印數(shù)值結(jié)果,。而對于是否
能可靠地檢測重特征值；或在用反映譜進(jìn)行分析時是否用了足夠的模
態(tài),；或非線性索單元的理論是否正確,；或分析結(jié)果對網(wǎng)格的形狀和單
元的選擇是否敏感；或部分固定端剛度是否確切等等方面,，如今使用
計(jì)算機(jī)的工程師表示,，他們幾乎不考慮這些細(xì)節(jié)問題。

　　不少人認(rèn)為他們沒有時間,，或沒人付給他們費(fèi)用去關(guān)心細(xì)節(jié),。越
來越多的結(jié)構(gòu)工程師都持這樣的看法。但是,，他們確實(shí)相信,，依靠計(jì)
算機(jī)他們的設(shè)計(jì)能夠達(dá)到顧客要求。為什么不能如此簡單地相信???/
!!!輸入數(shù)據(jù),，然后擊鍵,，就有了結(jié)果。而且,，這種方式幾乎沒有人
力消耗,。

　　當(dāng)然，計(jì)算機(jī)技術(shù)本身并不壞,。然而,，問題的核心是結(jié)構(gòu)工程計(jì)
算中計(jì)算機(jī)的使用方法，以及濫用計(jì)算機(jī)不斷增加的趨勢,。在道義上
資深工程師和工程管理人員有義務(wù)特別強(qiáng)調(diào)工程實(shí)踐中知識,，專業(yè)技
能，以及經(jīng)驗(yàn)的重要性,，而非計(jì)算機(jī)使用者的“性別”,。在結(jié)構(gòu)工程
實(shí)踐中，僅僅關(guān)心“怎樣”使用計(jì)算機(jī)是不夠的,，了解“為什么”這
樣設(shè)計(jì)才是關(guān)鍵,。專業(yè)的結(jié)構(gòu)工程師必須重視手工求解的原理，基本
原則和提煉模型,，識別計(jì)算結(jié)果中的錯誤,，解決問題的其他方法，判
斷計(jì)算結(jié)果的有效性,。對計(jì)算機(jī)要又敬又畏,，對計(jì)算結(jié)果應(yīng)持批評態(tài)
度，尊重工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),，通過工程實(shí)踐（而不是通過“世界的有限元
分析”,，或是靠過分的簡化去滿足那些不合格的結(jié)構(gòu)工程軟件的限制
條件）學(xué)習(xí)工程,。強(qiáng)調(diào)從那些資深的或更有經(jīng)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)工程師（即數(shù)
量急劇減少，但仍記得不依賴計(jì)算機(jī),，怎樣解決工程問題的真正的工
程師）那里學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)工程,。只有通過訓(xùn)練專業(yè)工程師，而不是通過訓(xùn)
練技術(shù)員（即計(jì)算機(jī)操作員）,，結(jié)構(gòu)工程界將完全能擔(dān)負(fù)起服務(wù)大眾
的責(zé)任和義務(wù),。

　　到底該不該如此擔(dān)心計(jì)算機(jī)的不當(dāng)使用？擔(dān)心那種怠惰,？擔(dān)心工
程界默許這種危險(xiǎn)作法,？雖然計(jì)算機(jī)對人類有很大的應(yīng)用價(jià)值，但如
果結(jié)構(gòu)工程師們繼續(xù)象現(xiàn)在這樣破壞性地使用計(jì)算機(jī),，這些價(jià)值就得
不到實(shí)現(xiàn),。

　　有什么辦法才能使結(jié)構(gòu)工程界改變過分依賴計(jì)算機(jī)的情況？不再
濫用計(jì)算機(jī),？這些都沒有簡單的答案,。然而，所有稱職的,，經(jīng)驗(yàn)豐富
的資深工程師都有機(jī)會用危險(xiǎn)的計(jì)算機(jī)這一思想去影響年輕人,。一個
真正的工程師所需要的是不依賴計(jì)算機(jī)解決工程問題的能力,。經(jīng)常懷
疑計(jì)算機(jī),；在沒有深入的論證以前決不使用計(jì)算機(jī)的結(jié)果。在被工程
師證實(shí)正確之前,，假設(shè)計(jì)算機(jī)提供的結(jié)果是錯誤的,。在用計(jì)算機(jī)求解
之前，必須先“知道”答案,。不崇拜計(jì)算機(jī),，而崇尚知識和經(jīng)驗(yàn)；提
倡全面了解工程理論和實(shí)踐中的所有細(xì)節(jié),；避免為那樣的雇主工作,，
他們僅有的學(xué)習(xí)機(jī)會是通過計(jì)算機(jī)學(xué)，而不是通過有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的真正
工程師的深入訓(xùn)練,。

　　計(jì)算機(jī)不可能,，而且永遠(yuǎn)不可能，成為人類知識,，經(jīng)驗(yàn),，遠(yuǎn)見，
靈感,，創(chuàng)造力,，獨(dú)立思維,，以及自古以來的勤奮的替代品。雖然在結(jié)
構(gòu)工程實(shí)踐中計(jì)算機(jī)是非常有價(jià)值的工具,，但是結(jié)構(gòu)工程師必須認(rèn)識
到對工程學(xué)的細(xì)節(jié)（即原理,，方法，標(biāo)準(zhǔn),，道德等等）的全面了解,，
比懂得怎樣在計(jì)算機(jī)屏幕上游逛不知道要重要多少。警告實(shí)際工程師,，
如果沒有計(jì)算機(jī)他們的結(jié)構(gòu)工程知識不足以勝任工作,，他們也沒有資
格使用計(jì)算機(jī)（如若不然，那不僅是不道德,，而是犯罪）,。

　　所有稱職的，經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師都意識到,，好的計(jì)算機(jī)程序造就
不出稱職的結(jié)構(gòu)工程師,，而只有稱職的工程師才能使用好的計(jì)算機(jī)程
序�,？杀氖�,，雖然上面的結(jié)論似乎是不言而喻的，但它并不是今天
計(jì)算機(jī)應(yīng)用的現(xiàn)實(shí),。因此需要讓危險(xiǎn)曝光,，并實(shí)現(xiàn)和完善保護(hù)措施。

　　不幸的是,，計(jì)算機(jī)時代的現(xiàn)實(shí)是,，所有（即無一例外）商業(yè)應(yīng)用
的計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)軟件都受制于許多因素，這些因素在不同程度上影
響了工程軟件作出結(jié)構(gòu)工程問題的正確解答的能力,。更值得注意的是,，
當(dāng)不正確的結(jié)果產(chǎn)生時，它們通常并沒有“錯”到立即被識別出來的
地步,。更進(jìn)一步,，有時結(jié)果有重大錯誤，但如果工程師對“正確”的
結(jié)果是什么直覺也沒有（無論是因?yàn)闊o知,，還是缺乏經(jīng)驗(yàn)）,，也就不
可能意識到結(jié)果的錯誤。計(jì)算機(jī)的危險(xiǎn)在于,，很多工程師假設(shè)（并且
幾乎所有的工程師確實(shí)希望）計(jì)算機(jī)總是產(chǎn)生“正確”的結(jié)果,。這樣
的假設(shè)和希望常常會使工程師對潛在的和經(jīng)常的錯誤放松警惕性和敏
感性！

　　雖然對軟件的質(zhì)量和可靠性存在著嚴(yán)重的憂慮，但你會吃驚地發(fā)
現(xiàn)很多結(jié)構(gòu)工程師對這些憂慮表現(xiàn)得多么天真,、無知或不負(fù)責(zé)任,。這
些天真、無知或不負(fù)責(zé)任在許多結(jié)構(gòu)工程師購買和使用軟件時表現(xiàn)得
最突出,。例如,，選擇結(jié)構(gòu)工程軟件的最基本標(biāo)準(zhǔn)包括：軟件廣告出現(xiàn)
的頻率；肆意宣揚(yáng)超凡技術(shù)能力的大幅精美廣告,；低售價(jià),；用引人注
目的可視性窗口菜單和生動的界面形式來衡量的易用性；用結(jié)構(gòu)系統(tǒng)
自動建模的簡單性來衡量的易用性,；只需很少或根本不用學(xué)習(xí),；簡單
的使用說明和手冊（一兩本使用說明就夠了，而9本10本使用說明簡
直是糟糕透頂�,。�,；五彩繽紛的包裝。而下面的標(biāo)準(zhǔn)卻鮮見,。例如,，
軟件開發(fā)者和其技術(shù)支持者的技術(shù)資質(zhì)證明；軟件質(zhì)量的保證,；軟件
開發(fā)商的質(zhì)量保證（QA）,，質(zhì)量控制（QC）QA/QC過程的嚴(yán)格評價(jià)；
軟件中所用技術(shù)的理論依據(jù)的嚴(yán)格評價(jià),；簡單和復(fù)雜例題測試結(jié)果的
嚴(yán)格評價(jià)及其與其他獨(dú)立求解結(jié)果的比較,；通過專職技術(shù)核查員和經(jīng)
驗(yàn)豐富的結(jié)構(gòu)工程師的一系列獨(dú)立和規(guī)范性核查制訂工程軟件國際標(biāo)
準(zhǔn)，并按一個或多個工程軟件國際標(biāo)準(zhǔn)定期地對軟件進(jìn)行校核,。

　　在軟件的實(shí)際應(yīng)用方面,，那些只有極少經(jīng)驗(yàn),，極少學(xué)識,，最年輕
的結(jié)構(gòu)工程師被賦予依靠計(jì)算機(jī)軟件來解決極度復(fù)雜的結(jié)構(gòu)分析和設(shè)
計(jì)問題的主要責(zé)任。而那些經(jīng)驗(yàn)豐富的資深工程師正忙于經(jīng)營和管理
自己的公司,。經(jīng)�,？梢钥吹剑狈�(jīng)驗(yàn)的年輕工程師在使用計(jì)算機(jī)時
對所用的結(jié)構(gòu)力學(xué)基本原理和設(shè)計(jì)規(guī)范的背景知識了解甚少,。這些工
程師最困難的地方在于判斷程序的算法所蘊(yùn)含的假設(shè)和步驟,；接下來
判斷計(jì)算機(jī)運(yùn)算結(jié)果的質(zhì)量和其他方方面面。他們的困難還在于懷疑
計(jì)算機(jī)作出的所有結(jié)果,，以及用獨(dú)立的例題校驗(yàn)結(jié)果,。由于受到挫折
或一知半解，缺乏經(jīng)驗(yàn)的的工程師寧愿相信計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)生的任何結(jié)
果都是正確的,。我們令人難堪地觀察到,，結(jié)構(gòu)工程師多么頻繁多么容
易,，有意識或下意識地把自己的無知藏進(jìn)計(jì)算機(jī)的黑匣子里。

1339842359 · 發(fā)表于 2016-3-9 11:17:02

看來你計(jì)算機(jī)軟件不咋地一般不會的人都這么說會的人才不會說這廢話你連計(jì)算器也別用啊因?yàn)楦呒夵c(diǎn)的軟件都是英文版別誤導(dǎo)別人好吧再說學(xué)了又不是依賴但凡基礎(chǔ)學(xué)習(xí)的時后人家都會告訴你結(jié)果需要自己比對趨勢是否和你估算的一致參

恁老廝 · 發(fā)表于 2016-3-9 11:29:46

結(jié)構(gòu)工程師是指土木工程,司建筑鋼骨結(jié)構(gòu)計(jì)算吧!

xuejianqi · 發(fā)表于 2016-3-9 12:39:50

其實(shí)就一些算是入門的人來說,，很少有人很看重軟件的,。
比如一個梁的穩(wěn)定支撐，針對工字鋼不同的截面都有不同的失穩(wěn),，各自都有不同的支撐方式,。
光會用軟件，不知道原理,，那只有胡亂弄,。

一900 · 發(fā)表于 2016-3-9 14:55:45

我竟然看完了,，但是理解不了,，說了什么

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結(jié)構(gòu)工程師對計(jì)算機(jī)的濫用（轉(zhuǎn)）

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