摘要：人工智能作为新一代产业变革的核心驱动力，是全面提高土木工程领域数字化、自动化、信息化和智能化的重要方法。为全面了解人工智能在土木工程中的发展及应用，定性分析了人工智能的基本研究领域，定量分析了人工智能在土木工程设计、制造、养维护阶段的研究现状，利用CiteSpace可视化工具深入挖掘人工智能在土木工程中的存在问题、发展瓶颈和研究趋势，并给出相应的解决办法及研究思路。通过文献综述发现，土木工程领域已开展了大量人工智能研究，但各阶段智能化发展不均衡，实际应用也存在一定局限性，需深入探索神经网络、大数据、深度学习等智能技术在土木工程全生命周期的交叉融合，促进土木工程领域人工智能研究的协同发展。

关键词：土木工程；人工智能；智能设计；智能建造；智能养维护

人工智能（Artificial Intelligent，AI）是一门利用计算机模拟、延伸及扩展人的理论、方法及技术的综合性学科，被认为是二十一世纪三大尖端技术之一，涵盖了计算机科学、符号逻辑学、仿生学、信息论、控制论等众多领域，属自然科学、社会科学、技术科学三向交叉学科“人工智能”的概念自1956年美国达特矛斯会议（Dartmouth Conference）上提出以来，主要经历了3个发展阶段，分别是1956年-1980年的人工智能起步阶段，1980年-1990年的专家系统盛行阶段，2000年至今的深度学习阶段，。目前人工智能已成为各领域的研究及应用热点，中国是世界上在人工智能领域内行动最早、动作最快的国家之一，自2015年起，先后颁布了《中国制造2025》、《积极推进“互联网+”行动的指导意见》、《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》、《新一代人工智能发展规划》等政策，从各个方面详细规划了人工智能的重点发展方向，并明确指出人工智能是新轮科技革命和产业变革的核心技术。

建筑业是中国国民经济的重要支柱产业，随着土木工程建设项目的不断增多，中国基础设施逐步完善，城镇化水平稳步提升。然而，在建筑业高速发展的同时，行业信息化水平较低、生产方式粗放劳动生产率不高、资源消耗量大、科技创新能力不足等一系列问题愈发突出，为实现土木工程行业的高质量发展，将人工智能技术应用于土木工程设计、建造、养维护的全生命周期中，深刻变革土木工程发展，全面提升土木工程行业的数字化、自动化信息化和智能化。

目前，人工智能技术为建筑设计、生产建造及养维护等阶段提供了新方法，在一定程度上实现了土木工程建设项目的智能化。但人工智能技术在土木工程领域的应用还未能全面普及，随着物联网、云计算、大数据等相关科技产业的迅猛发展，将为实现智慧、绿色、可持续的土木工程建设项目带来更多机遇和挑战。

笔者定性分析了自然语言处理、计算机视觉语音识别及交叉领域的研究现状；定量分析了建筑设计、生产建造及养维护的智能化发展；利用CiteSpace可视化工具深人挖掘人工智能在土木工程中的存在问题、发展瓶颈和研究趋势，并给出相应的解决办法及研究思路，为人工智能在土木工程领域的后续研究与发展提供参考。

1 人工智能的基础研究领域

人工智能可分为自然语言处理、计算机视觉语音识别和交叉领域4个基础研究领域。

1.1自然语言处理

自然语言处理（Natural Language Processing，NLP）是以计算机为媒介对人类特有的自然语言进行加工处理，使计算机能够像人一样“处理”和“理解”自然语言[10l。在土木工程领域，NLP从基础性的语义相似度、依存句法分析到应用性的人机互动、报告分析等均展现了巨大的应用前景，利用NLP可将无结构化的风险信息、施工图纸信息、施工组织方案信息转化为结构化信息，从而对土木工程建设项目的日常文档进行隐性知识（如危险对象、危险位置、事故原因、事故类型等）挖掘

1.2 计算机视觉

计算机视觉（Computer Vision）是以成像系统代替视觉器官作为输入传感手段，以智能算法代替人类大脑作为处理分析枢纽，从图像、视频中提取符号数字信息进行目标的识别、检测及跟踪，最终使计算机能够像人一样通过视觉来“观察”和“理解”世界，计算机视觉在土木工程领域的混凝土裂缝检测、结构损伤识别、施工现场安全监控等方面得到了大量研究，具有十分广阔的应用前景

1.3 语音识别

语音识别（Speech Recognition）是计算机将输入的语音信号进行识别理解后转换为文本输出的过程，使计算机能够像人一样具备“听觉”功能。

在建筑环境中，语音识别可用于车库开关、语音密码锁；在家居环境中，语音识别可用于家电遥感；此外，语音识别还可用于关键词检索、号码语音查询等2。在未来的应用研究中，语音识别可为建筑智能安装提供帮助，如建筑路线语音导航、机器人人机交互等，还可为灾后生命体的有效识别提供协助。

1.4 交叉领域

交叉领域（Interdisciplinary Fields）是指众多跨学科性的学科群体，体现了科学研究向综合性发展的趋势，具有较高的复杂性、广泛性和多样性。人工智能与土木工程的学科交叉可极大提高基础建设项目的工程质量和工作效率，十分契合中国对土木工程行业高质量发展模式的要求，是传统土木工程行业转型升级的发展趋势

2 人工智能在土木工程中的研究现状

人工智能在土木工程领域的交叉研究主要体现在智能设计、智能建造和智能养维护这3个方面。

2.1 智能设计

2.1.1 城市规划设计 城市规划是指对城市发展进行规范、对城市布局进行研究、对城市建设进行部署，合理的城市规划是确保城市有序发展的前提32。将人工智能技术应用到城市规划中被视为该领域的标志性变革，使用人工智能技术处理分析影响城市规划的环境地质条件、人与交通行为等客观因素，进行人工智能模式下的规划设计，规避可能出现的规划错误，从而实现智能规划

2.2.2 智能建造

智能建造（Intelligent Construction）是指将信息化、自动化、智能化与工程建造过程高度融合的建造方式，主要包括：施工现场智能管理、BIM、数字李生、3D打印和智能机器人等。

施工现场智能管理 传统的施工现场管理大多采用人工监察，存在效率低、排查慢、预防性差等问题，利用人工智能技术对施工现场进行智能识别、智能排查、智能报警，有效避免各种违规行为，实现施工现场的智能管理，

2.3.2 智能养维护

智能养维护（Intelligent Maintenance）是通过智能监测设备将远距离建筑或设施的健康数据连续不断的提供给数据处理智能系统，由智能系统发出养维护指令并提供数据分析结果。近年来，越来越多的专家学者从视觉驱动和数据驱动这两方面进行智能养维护研究，极大促进了养维护阶段的智能化发展。

3 结论

定性梳理了自然语言处理、计算机视觉、语音识别、交叉学科这4个人工智能基础研究领域的相关研究，定量分析了智能设计、智能建造和智能养维护的研究现状，利用CiteSpace可视化软件总结人工智能在土木工程领域的研究趋势并进行展望，得到以下结论：

1）土木工程在人工智能基础研究领域中均有应用，但整体智能化程度较低，实际应用也存在，定局限性，后续研究应结合大数据、深度学习、强化，学习等智能技术，促进土木工程在基础研究领域的智能发展。

2）智能设计、智能建造、智能养维护的相关研究及应用较为广泛，但智能化发展不均衡，各阶段主要集中在某一方面或某一问题的研究，接下来应关注土木工程全生命周期的整体智能化发展，提高土木工程各阶段智能化水平。

3）现阶段人工智能技术得到极大关注，众多研究团队开展土木工程领域智能化研究，但大多集中在某一方向的研究，各研究方向的融合发展尚有所欠缺，接下来应打破信息壁垒，促进各研究团队间智能技术的交流合作，推进土木工程智能研究的协同发展。

参考文献：

[1]杨阳，李青泽，姚刚，预制叠合板构件智能化识别与检测方法[J].土木与环境工程学报（中英文），2022，44（1）：87-93.