从“又土又木”探索转型“安全智能”丨专访同济大学张东明

在大多数人对科技工作者的刻板印象中，健谈似乎不是他们的强项。即便是对外介绍自己的研究成果时，也是专业名词频出，让不懂行的人以为在听“天书”。

可张东明却有些特别，他很健谈，但又不是极具专业性的谈论，他很擅长将一个个土木领域的专业知识、专业案例转化成普通人都能听懂的小故事。

或许，这就是因为研究领域的特殊性而导致的吧！毕竟，他要长期出入施工现场，长期与施工人员打交道。

不同于生物医药领域中不能有分毫偏差的精细化科学实验，土木行业的科研则略显粗犷，它要更多的深入施工现场。

正是因为如此，让张东明在面对具体问题时会碰到更多意想不到的特殊情况。

这是地下安全管控的核心工作

也是其难点所在

地下不同于地上，地下的整体环境更加复杂多变，尤其是在面对一些危险情况时，很多测量人员需要冒着生命危险深入地下隧道，才能一一测明隧道的整体情况，进而制定整体的方案。

为此，张东明将目光投向了安全的感知、控制的硬件研发，通过科技手段，快速、准确捕捉地下隧道的变形数据。

“在读博士期间就跟随导师团队和电信学院团队合作，将基于微机电系统的无线感知支点所捕捉的电学方面的变化转化成土木隧道工程力学方面的变化，主要感知并诊断分析隧道结构的变形特征、线型隧道的纵向变化情况等。”

由于当时地下隧道情况未知，考虑到施工和监理人员的安全，传统的测试方法已经无法测量地下隧道的整体情况，最终施工方决定使用传感器无人化快速采集数据，并通过采集到的数据划定风险等级，再由专业人员评估、监测，最终解决了危机。

对于张东明来说，这次的事件具有很重大的意义，它验证了安全管控在地下隧道施工过程中能发挥的巨大作用。

目前，张东明及其所在的整个团队已经与上海申通地铁集团、上海隧道股份有限公司在隧道施工、运营管理等一整个流程达成了相关合作。

2020年，张东明还参与了市科委社发领域的科研课题，该项目计划将通过大数据挖掘与机器学习盾构隧道施工全过程、全方位的感知数据，并通过人工智能的方式去自适应隧道施工过程中的各种复杂环境与突发情况。

张东明表示：“从当前的情况看，无论是从传感器自身还是外部的环境来说，让安全感知与动态预警真正的与所有的工程建造与运维全周期、全过程、全方位的无缝连接，仍有一定的困难。”

依靠人工智能赋能行业发展，早已经不是什么新鲜事儿，可对于土木工程行业却依旧有些“稀奇”。作为劳动密集型行业，土木领域的人工智能发展远远落后于其他行业，一位人工智能领域专家在参加土木领域的会议时就曾表示：“土木的人工智能在全行业排倒数第二！”

说起这个事儿，张东明也自己调侃道：“我怀疑土木就是倒数第一，只不过是因为在土木的会议上，人家不好意思说！”

外人听起来，这些似乎都是玩笑话。可对于选择在土木工程领域进行智能化创新的张东明，这些困难他深有感触。

张东明向上海科技表示：“目前，土木工程行业的智能化缺乏多学科人才，这也是制约智能化发展的重要因素之一。虽然，我们可以与其他学院合作开发，但其他学院对土木工程缺乏了解，可能无法完美的实现需求。”

在传感器的研究初期，张东明及其团队面临了很多困难。像传感器电学特性到结构响应的有效关联、传感器精度算法的改进、传感器在空气、液体甚至是土体、混凝土等多相介质中的信号传输效果等等，这些都是传感器需要攻克的科学方面的困难。

与此同时，在生产建设一线，人的问题同样非常重要。由于现场施工环境的各种干扰，传感器的数据经常性的出现失真、报警等情况，而这也导致一线的生产工作者对传感器的功用产生质疑，进而产生抵触情绪。

其实，这些也恰恰证明了前往工地现场的重要性。毕竟，传感器本就是要在复杂的环境下运行的，其多种复杂的现实情况是计算、数字模拟完全无法达到的。

这些困难在他和团队的不断努力下，这些困难都被他们一一克服，也正因为如此我们才能看到第一代传感器的面世。

从点状的传感器到线状的传感器，相较于国外同类型百万元级别的产品，张东明并没有开创全新的领域，但却在原有的基础上大幅度提高了性能，降低了成本，未来还将形成传感器感知系统的构建。

“在科技部、市科委的相关课题的支撑下，我还将不断提升传感器的感知能力，在智能化和精细化方面不断发力。”

上观号作者：上海科技