計算機是知識,、經(jīng)驗和思維的替代品,�,？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
信計算機使他們能對工程作出正確的判斷,，而根本不去想一想,，如果
沒有計算機同樣的工作需要哪些必要的知識和經(jīng)驗,。按百分比計迅速
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算機以
及計算機本身的專業(yè)知識,。在結(jié)構(gòu)工程界,，把使用計算機的能力當(dāng)成
能勝任工作的證明，作為一種觀點正在象傳染病一樣到處蔓延,。大量
的結(jié)構(gòu)工程師確實相信,，他們僅僅簡單地依靠計算機就可以“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,，以及艱辛的腦力勞動相結(jié)合的產(chǎn)物。
問題是過分強調(diào)自動化技術(shù)是以削弱實際知識為代價的,，過分強
調(diào)也演變成了不學(xué)習(xí)實際知識的借口,。從教育和實踐兩方面來看，如
此過分強調(diào)計算機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)和工程實踐就是輕松地使用菜單和用計算機生成五顏六色的圖
畫,。
在工程設(shè)計環(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)實現(xiàn)其真正的價值以前，設(shè)計工程師
必須不依賴計算機,，而用學(xué)識和經(jīng)驗去解決工程問題,。非常不幸，我
們變得如此依賴于計算機,，以至于正在迅速喪失不依賴計算機進(jìn)行計
算工作的技能,。
與那些只有依賴計算機才能“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，
不依賴計算機解決工程問題,。從根上他們不懂得,，計算機不可能記錄
有關(guān)模型、分析和設(shè)計的一些技巧,。可以這樣認(rèn)為,，除了具有快捷的
計算速度以外,，計算機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)超過了有限的計算機指令所能編程的界限,。真正的工程
知識是經(jīng)驗,，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,，它超越了任何計算機程序和程序員對結(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,，而計算機能夠
并且也應(yīng)該自動地建立模型,，進(jìn)行分析，完成設(shè)計,，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,，并且迅速找到新項目,。
今后,，只有越來越少的工程師能獨立地（即不依賴計算機）找出
結(jié)構(gòu)工程問題的正確解答，這種對計算機的依賴性將會帶來巨大的麻
煩,。隨著對計算機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)工程知識和實踐經(jīng)驗的程序員,，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,？計算機現(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)工程實踐中,，
首先靠計算機,，而不是靠有學(xué)識、有創(chuàng)新和有豐富經(jīng)驗的結(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)計的細(xì)節(jié),。這種“方式”就是計算機,。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)就是讓計算機工作，
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),，依靠計算機的工程不能，根本不
能,，讓人們學(xué)習(xí)有意義的經(jīng)驗�,，F(xiàn)代計算機的運算范圍和速度，太容
易使工程設(shè)計變得毫無生氣,。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
算機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
程師看到了實質(zhì),，計算機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)驗的程序員編制的,，它們的可靠
性值得懷疑,。在計算中，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,，只要手上有計算機軟件的使
用說明,，就可以用計算機得到結(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算機
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)識到計算機的潛力,，工程師也對危險熟視無睹。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
的質(zhì)量決定的。由于在實踐中采用了計算機,，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)計程序完全自動化。現(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,，然后評價最后的設(shè)計“結(jié)果”。這種設(shè)
計方式注定是災(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。
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,。因為高質(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
計算機的工程師表示,，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,，他們確實相信,，依靠計
算機他們的設(shè)計能夠達(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，計算機技術(shù)本身并不壞,。然而,，問題的核心是結(jié)構(gòu)工程計
算中計算機的使用方法，以及濫用計算機不斷增加的趨勢,。在道義上
資深工程師和工程管理人員有義務(wù)特別強調(diào)工程實踐中知識,，專業(yè)技
能，以及經(jīng)驗的重要性,，而非計算機使用者的“性別”,。在結(jié)構(gòu)工程
實踐中，僅僅關(guān)心“怎樣”使用計算機是不夠的,，了解“為什么”這
樣設(shè)計才是關(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,，識別計算結(jié)果中的錯誤,，解決問題的其他方法，判
斷計算結(jié)果的有效性。對計算機要又敬又畏,，對計算結(jié)果應(yīng)持批評態(tài)
度,，尊重工程實踐經(jīng)驗，通過工程實踐（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,。強調(diào)從那些資深的或更有經(jīng)驗的結(jié)構(gòu)工程師（即數(shù)
量急劇減少，但仍記得不依賴計算機,，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（即計算機操作員）,，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)心計算機的不當(dāng)使用,？擔(dān)心那種怠惰,？擔(dān)心工
程界默許這種危險作法？雖然計算機對人類有很大的應(yīng)用價值,，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算機,，這些價值就得
不到實現(xiàn)。
有什么辦法才能使結(jié)構(gòu)工程界改變過分依賴計算機的情況,？不再
濫用計算機,？這些都沒有簡單的答案。然而,，所有稱職的,，經(jīng)驗豐富
的資深工程師都有機會用危險的計算機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算機解決工程問題的能力,。經(jīng)常懷
疑計算機,；在沒有深入的論證以前決不使用計算機的結(jié)果。在被工程
師證實正確之前,，假設(shè)計算機提供的結(jié)果是錯誤的,。在用計算機求解
之前，必須先“知道”答案,。不崇拜計算機,，而崇尚知識和經(jīng)驗；提
倡全面了解工程理論和實踐中的所有細(xì)節(jié),；避免為那樣的雇主工作,，
他們僅有的學(xué)習(xí)機會是通過計算機學(xué)，而不是通過有實踐經(jīng)驗的真正
工程師的深入訓(xùn)練,。
計算機不可能,，而且永遠(yuǎn)不可能，成為人類知識，經(jīng)驗,，遠(yuǎn)見,，
靈感，創(chuàng)造力,，獨立思維,，以及自古以來的勤奮的替代品。雖然在結(jié)
構(gòu)工程實踐中計算機是非常有價值的工具,，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,，
比懂得怎樣在計算機屏幕上游逛不知道要重要多少。警告實際工程師,，
如果沒有計算機他們的結(jié)構(gòu)工程知識不足以勝任工作,，他們也沒有資
格使用計算機（如若不然，那不僅是不道德,，而是犯罪）,。
所有稱職的，經(jīng)驗豐富的工程師都意識到,，好的計算機程序造就
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算機程
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
計算機應(yīng)用的現(xiàn)實,。因此需要讓危險曝光,，并實現(xiàn)和完善保護(hù)措施。
不幸的是,，計算機時代的現(xiàn)實是,，所有（即無一例外）商業(yè)應(yīng)用
的計算機和計算機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（無論是因為無知,，還是缺乏經(jīng)驗）,，也就不
可能意識到結(jié)果的錯誤,。計算機的危險在于，很多工程師假設(shè)（并且
幾乎所有的工程師確實希望）計算機總是產(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；肆意宣揚超凡技術(shù)能力的大幅精美廣告,；低售價,；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�,。晃宀世_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,；
軟件中所用技術(shù)的理論依據(jù)的嚴(yán)格評價,；簡單和復(fù)雜例題測試結(jié)果的
嚴(yán)格評價及其與其他獨立求解結(jié)果的比較；通過專職技術(shù)核查員和經(jīng)
驗豐富的結(jié)構(gòu)工程師的一系列獨立和規(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,。
在軟件的實際應(yīng)用方面，那些只有極少經(jīng)驗,，極少學(xué)識,，最年輕
的結(jié)構(gòu)工程師被賦予依靠計算機軟件來解決極度復(fù)雜的結(jié)構(gòu)分析和設(shè)
計問題的主要責(zé)任。而那些經(jīng)驗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)驗的年輕工程師在使用計算機時
對所用的結(jié)構(gòu)力學(xué)基本原理和設(shè)計規(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含的假設(shè)和步驟,；接下來
判斷計算機運算結(jié)果的質(zhì)量和其他方方面面,。他們的困難還在于懷疑
計算機作出的所有結(jié)果，以及用獨立的例題校驗結(jié)果,。由于受到挫折
或一知半解,，缺乏經(jīng)驗的的工程師寧愿相信計算機程序產(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)計算機的黑匣子里。 |
發(fā)表于 2011-7-6 11:36:50
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