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計(jì)算機(jī)是知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和思維的替代品。縱觀當(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(lái)越愿意相
信計(jì)算機(jī)使他們能對(duì)工程作出正確的判斷，而根本不去想一想，如果
沒(méi)有計(jì)算機(jī)同樣的工作需要哪些必要的知識(shí)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(wèn)題的專(zhuān)業(yè)知識(shí)就是怎樣使用計(jì)算機(jī)以
及計(jì)算機(jī)本身的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。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(jiǎn)單地依靠計(jì)算機(jī)就可以“解決”
工程問(wèn)題了，而沒(méi)有認(rèn)識(shí)到高質(zhì)量的工程只能是淵博的工程理論知識(shí)，
大量的經(jīng)驗(yàn)，以及艱辛的腦力勞動(dòng)相結(jié)合的產(chǎn)物。
問(wèn)題是過(guò)分強(qiáng)調(diào)自動(dòng)化技術(shù)是以削弱實(shí)際知識(shí)為代價(jià)的，過(guò)分強(qiáng)
調(diào)也演變成了不學(xué)習(xí)實(shí)際知識(shí)的借口。從教育和實(shí)踐兩方面來(lái)看，如
此過(guò)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(gè)錯(cuò)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(huà)。
在工程設(shè)計(jì)環(huán)境中利用信息自動(dòng)化技術(shù)有很?chē)?yán)重的負(fù)面影響，信
息自動(dòng)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(shí)性和能力。在這些自動(dòng)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(lài)計(jì)算機(jī)，而用學(xué)識(shí)和經(jīng)驗(yàn)去解決工程問(wèn)題。非常不幸，我
們變得如此依賴(lài)于計(jì)算機(jī)，以至于正在迅速喪失不依賴(lài)計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)
算工作的技能。
與那些只有依賴(lài)計(jì)算機(jī)才能“解決”工程問(wèn)題的人討論問(wèn)題時(shí)，
一個(gè)稱(chēng)職的結(jié)構(gòu)工程師什么樣的痛苦和挫折沒(méi)有經(jīng)歷過(guò)？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(lái)沒(méi)學(xué)過(guò)，
不依賴(lài)計(jì)算機(jī)解決工程問(wèn)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。可以這樣認(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(shí)。這些人沒(méi)有認(rèn)識(shí)到，
知識(shí)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)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(shí)是經(jīng)驗(yàn)，直覺(jué)，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(duì)結(jié)構(gòu)工程的“理解”。
恰恰相反，這些人認(rèn)定世界是一個(gè)巨大的有限元模型，而計(jì)算機(jī)能夠
并且也應(yīng)該自動(dòng)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(kāi)發(fā)票，牟取利
潤(rùn)，并且迅速找到新項(xiàng)目。
今后，只有越來(lái)越少的工程師能獨(dú)立地（即不依賴(lài)計(jì)算機(jī)）找出
結(jié)構(gòu)工程問(wèn)題的正確解答，這種對(duì)計(jì)算機(jī)的依賴(lài)性將會(huì)帶來(lái)巨大的麻
煩。隨著對(duì)計(jì)算機(jī)的依賴(lài)程度的不斷上升，誰(shuí)來(lái)解決工程問(wèn)題？是那
些沒(méi)有或只有很少的結(jié)構(gòu)工程知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的程序員，或是有其他
專(zhuān)業(yè)學(xué)位而不是結(jié)構(gòu)工程學(xué)位的程序員來(lái)做？計(jì)算機(jī)現(xiàn)在不是，也永
遠(yuǎn)不會(huì)是解決工程問(wèn)題的源泉。只有合格的工程師才能正確地解決工
程問(wèn)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(shí)、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(wèn)題，那他們就是自欺欺人，也欺
騙了他們的服務(wù)對(duì)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(shí)間和金錢(qián)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(lái)越多的結(jié)構(gòu)工程師對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的響應(yīng)就是讓計(jì)算機(jī)工作，
同時(shí)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)。現(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(wú)生氣。試問(wèn)，有誰(shuí)能抵抗激動(dòng)和解脫的感覺(jué)
——不用太多的艱辛就能求解成千上萬(wàn)個(gè)方程？又有誰(shuí)能抵抗誘惑
——讓自動(dòng)化技術(shù)來(lái)“解決”工程問(wèn)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(méi)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(duì)于受動(dòng)力載荷的作用的曲殼結(jié)構(gòu)發(fā)生非彈
性變形時(shí)，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(shuō)明，就可以用計(jì)算機(jī)得到結(jié)果了。或者更方便，只需在圖形用戶(hù)
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(lái)探討怎樣分析梁和柱，靠雙手找出閉合解”會(huì)更有利。
也許有人推測(cè)，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(méi)有認(rèn)識(shí)到現(xiàn)代信息技術(shù)美好的未來(lái)，或是他對(duì)那些在神
奇的創(chuàng)意中利用這種技術(shù)的專(zhuān)家不屑一顧。然而，并不僅僅是這樣。
即使認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)的潛力，工程師也對(duì)危險(xiǎn)熟視無(wú)睹。結(jié)構(gòu)工程是對(duì)
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(lái)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(shì)的延續(xù)，工程失效的威脅也會(huì)按指數(shù)形式增長(zhǎng)。
一個(gè)簡(jiǎn)單的例子就是世界各地越來(lái)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(dòng)化。現(xiàn)在，越來(lái)越多的結(jié)構(gòu)工程
師希望在解決問(wèn)題時(shí)他們只需區(qū)分類(lèi)型和條件，讓CAE/CAD程序自動(dòng)
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(guò)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(wèn)題，然后評(píng)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(kāi)發(fā)商為滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求，不
斷開(kāi)發(fā)和推銷(xiāo)注明有各種用途的軟件。于是，不那么稱(chēng)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(kāi)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(hù)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(hù)要求開(kāi)
發(fā)商創(chuàng)造出不用閱讀使用手冊(cè)的環(huán)境。因?yàn)楦哔|(zhì)量的結(jié)構(gòu)工程軟件的
用戶(hù)參考手冊(cè)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。現(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(gòu)買(mǎi)的是窗口界面，
這種界面能讓他們處理信息見(jiàn)得到，然后把結(jié)果以彩色圖表形式展示。
最好還有動(dòng)畫(huà)功能，還可以用漂亮的圖表打印數(shù)值結(jié)果。而對(duì)于是否
能可靠地檢測(cè)重特征值；或在用反映譜進(jìn)行分析時(shí)是否用了足夠的模
態(tài)；或非線(xiàn)性索單元的理論是否正確；或分析結(jié)果對(duì)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(wèn)題。
不少人認(rèn)為他們沒(méi)有時(shí)間，或沒(méi)人付給他們費(fèi)用去關(guān)心細(xì)節(jié)。越
來(lái)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(jiǎn)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(méi)有人
力消耗。
當(dāng)然，計(jì)算機(jī)技術(shù)本身并不壞。然而，問(wèn)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(shì)。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(shí)，專(zhuān)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(zhuān)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(shí)別計(jì)算結(jié)果中的錯(cuò)誤，解決問(wèn)題的其他方法，判
斷計(jì)算結(jié)果的有效性。對(duì)計(jì)算機(jī)要又敬又畏，對(duì)計(jì)算結(jié)果應(yīng)持批評(píng)態(tài)
度，尊重工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)工程實(shí)踐（而不是通過(guò)“世界的有限元
分析”，或是靠過(guò)分的簡(jiǎn)化去滿(mǎn)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(lài)計(jì)算機(jī)，怎樣解決工程問(wèn)題的真正的工
程師）那里學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)工程。只有通過(guò)訓(xùn)練專(zhuān)業(yè)工程師，而不是通過(guò)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(duì)人類(lèi)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(guò)分依賴(lài)計(jì)算機(jī)的情況？不再
濫用計(jì)算機(jī)？這些都沒(méi)有簡(jiǎn)單的答案。然而，所有稱(chēng)職的，經(jīng)驗(yàn)豐富
的資深工程師都有機(jī)會(huì)用危險(xiǎn)的計(jì)算機(jī)這一思想去影響年輕人。一個(gè)
真正的工程師所需要的是不依賴(lài)計(jì)算機(jī)解決工程問(wèn)題的能力。經(jīng)常懷
疑計(jì)算機(jī)；在沒(méi)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(cuò)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(shí)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(huì)是通過(guò)計(jì)算機(jī)學(xué)，而不是通過(guò)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(lèi)知識(shí)，經(jīng)驗(yàn)，遠(yuǎn)見(jiàn)，
靈感，創(chuàng)造力，獨(dú)立思維，以及自古以來(lái)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(shí)
到對(duì)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(méi)有計(jì)算機(jī)他們的結(jié)構(gòu)工程知識(shí)不足以勝任工作，他們也沒(méi)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(chēng)職的，經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師都意識(shí)到，好的計(jì)算機(jī)程序造就
不出稱(chēng)職的結(jié)構(gòu)工程師，而只有稱(chēng)職的工程師才能使用好的計(jì)算機(jī)程
序。可悲的是，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(shí)代的現(xiàn)實(shí)是，所有（即無(wú)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(wèn)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(shí)，它們通常并沒(méi)有“錯(cuò)”到立即被識(shí)別出來(lái)的
地步。更進(jìn)一步，有時(shí)結(jié)果有重大錯(cuò)誤，但如果工程師對(duì)“正確”的
結(jié)果是什么直覺(jué)也沒(méi)有（無(wú)論是因?yàn)闊o(wú)知，還是缺乏經(jīng)驗(yàn)），也就不
可能意識(shí)到結(jié)果的錯(cuò)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(huì)使工程師對(duì)潛在的和經(jīng)常的錯(cuò)誤放松警惕性和敏
感性！
雖然對(duì)軟件的質(zhì)量和可靠性存在著嚴(yán)重的憂(yōu)慮，但你會(huì)吃驚地發(fā)
現(xiàn)很多結(jié)構(gòu)工程師對(duì)這些憂(yōu)慮表現(xiàn)得多么天真、無(wú)知或不負(fù)責(zé)任。這
些天真、無(wú)知或不負(fù)責(zé)任在許多結(jié)構(gòu)工程師購(gòu)買(mǎi)和使用軟件時(shí)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(dòng)的界面形式來(lái)衡量的易用性；用結(jié)構(gòu)系統(tǒng)
自動(dòng)建模的簡(jiǎn)單性來(lái)衡量的易用性；只需很少或根本不用學(xué)習(xí)；簡(jiǎn)單
的使用說(shuō)明和手冊(cè)（一兩本使用說(shuō)明就夠了，而9本10本使用說(shuō)明簡(jiǎn)
直是糟糕透頂！）；五彩繽紛的包裝。而下面的標(biāo)準(zhǔn)卻鮮見(jiàn)。例如，
軟件開(kāi)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(kāi)發(fā)商的質(zhì)量保證（QA），質(zhì)量控制（QC）QA/QC過(guò)程的嚴(yán)格評(píng)價(jià)；
軟件中所用技術(shù)的理論依據(jù)的嚴(yán)格評(píng)價(jià)；簡(jiǎn)單和復(fù)雜例題測(cè)試結(jié)果的
嚴(yán)格評(píng)價(jià)及其與其他獨(dú)立求解結(jié)果的比較；通過(guò)專(zhuān)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(guó)際標(biāo)
準(zhǔn)，并按一個(gè)或多個(gè)工程軟件國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)定期地對(duì)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(shí)，最年輕
的結(jié)構(gòu)工程師被賦予依靠計(jì)算機(jī)軟件來(lái)解決極度復(fù)雜的結(jié)構(gòu)分析和設(shè)
計(jì)問(wèn)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(yíng)和管理
自己的公司。經(jīng)常可以看到，缺乏經(jīng)驗(yàn)的年輕工程師在使用計(jì)算機(jī)時(shí)
對(duì)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(shí)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(lái)
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(shí)或下意識(shí)地把自己的無(wú)知藏進(jìn)計(jì)算機(jī)的黑匣子里。 |
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游客
發(fā)表于 2011-7-6 11:36:50
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