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朱合华院士(2):求学和确立数字化研究方向

作者:  来源:重庆大学校友总会   发布:2024/1/19  浏览: + 放大字体 | - 减小字体

摘 要:朱合华,1983年毕业于重庆大学采矿工程系化学矿开采专业,获学士学位;1986年毕业于重庆大学采矿工程系采矿工程专业,获硕士学位。

求学之路

1979年,因为把“化学矿开采专业”当做了用化学的方法采矿,朱合华校友误打误撞进入了重庆大学采矿工程专业。由于当时计算机发展水平的限制,本科阶段仅接触到了一点计算机编程语言的粗浅知识,但他却从这里开始,与数字化结下不解之缘。

1983年朱合华校友在重庆大学步入硕士研究生学习阶段,真正开始与计算机应用打交道:学习了计算数学、有限元编程等基础知识,师从李通林教授完成了《围岩不连续面非线性效应对巷道稳定性影响分析》的硕士论文,主要研究手段为20世纪80年代非常热门的边界元数值方法。

1986年他进入同济大学并师从孙钧、杨林德教授攻读结构工程专业(地下结构方向)的博士学位,毕业论文题目为《隧道掘进面时空效应研究——边界元法若干理论与工程应用》,研究方向也是与边界元数值方法有关。这些工作都离不开计算机技术在土木工程中的应用,也为后来朱合华校友确立地下空间与工程数字化新研究方向奠定了基础。

治学有道 

1989年10月,博士毕业后留校工作。1992年的一天,同系的蔡伟铭老师找到朱合华校友,说有机会去日本工作两年,问他是否愿意,他欣然接受了。1993年7月7日在履行完成四年的班主任,送走朝夕相处的学生们后东渡日本,在好朋友张锋博士(现是名古屋工业大学教授)的鼎力相助下,开始了为期两年多的海外学术之旅。在日本期间,朱合华校友在大阪土质试验所和京都大学从事软土地下工程研究工作。20世纪90年代初,日本快速发展的地下基础设施建设,能够为研究工作提供大量的室内和现场试验的工程数据,这些数据极为宝贵,因为当时在我国还没这个研究条件。更值得一提的是,在大阪土质试验所工作期间他看到这样一幕:大阪土质试验所当时的所长岩崎先生提出“岩土工程师一定要与地层交朋友”理念,该单位长期聘请几位短期工作人员,持续将大阪湾的三维地质数据输入计算机中,形成了大阪湾的地质、地震数据库系统,该数据库信息系统在日本国内具有重要的影响。这一幕也间接导致他后来较早地开展土木与信息学科交叉的研究——当今的热门研究方向。两年的时间过得很快,海外研究历程结束后,朱合华校友选择了回国。

1995年8月回国后,总结硕士、博士阶段的研究成果,与他人合作撰写了专著《边界元法及其在岩土工程中的应用》,同时持续开展地下空间与工程的研究工作,并寻求新的研究方向。恰逢有两件事对他有很大的启发和影响:一件是在学校附近的书摊上发现了畅销书《数字化生存》(Being Digital),“让我第一次对‘digital’(数字)这个英文单词有了全面深刻的了解,并一直在脑子里萦绕”;另一件是1998年《文汇报》上发表了重要专题文章,对戈尔提出的“数字地球”概念做出积极的呼应。1998年某一天,同学黄运飞约朱合华校友在他创办的《岩土工程界》期刊上撰文,他毫不犹豫地撰写了短文《从数字地球到数字地层——岩土工程发展新思维 》,从而打开了他的地下空间与工程数字化研究的大门。1999年,申请获批上海市教育委员会的曙光计划“城市三维地层信息管理系统的开发与应用”,成为他进行数字化研究工作布局的起点,该项目在2002年结题论证会上得到了专家们的高度评价。他们的工作有力地助推了2004年上海先后启动的29个重大科技专项之一:城市地下空间信息平台建设和国土资源部与上海市联合资助的三维地质调查项目。

确立数字化的研究方向

从此,地下空间与工程数字化成为他们团队的主要研究方向。从一开始研究数字地层、数字地下空间,到后来研究数字化工程,一步一个脚印,实现了从理论到实践的转折。从2003年起,以“数字地下空间与工程”为主题,先后完成了14篇博士学位论文和17篇硕士学位论文。2005年,结合厦门翔安海底隧道,他们最早开展了数字隧道系统构架与应用的探索,转向了数字化工程的研究。与此同时,欧盟启动了TUNCONSTRUCT的研究计划 ,旨在集成开发地下工程信息系统(underground construction information system,UCIS)。此后,他们耕耘着数字地下空间和数字化工程两块园地,先后完成了上海世博园区地下空间、常州市地下空间、延安新城地下基础设施等数字地下空间的建设,以及广州龙头山双洞八车道公路隧道、淮南望峰岗煤矿、上海长江隧道、世博园区500 kV地下变电站和电力隧道、上海地铁一号线结构维护、上海中心深基坑、内蒙古林场公路隧道等数字化工程的研究与应用。

同时,他们也一直在努力打造通用的信息集成平台,尤其是BIM概念在中国的各行各业生根发芽后,他们在思考:中国人为什么老是跟着人家转?为什么不能提出自己的理念和平台?为此,经过长达一年多的思考和充分讨论,创建了基础设施智慧服务系统iS3(infrastructure smart service system, 2013),即基础设施全寿命数据采集、处理、表达、分析的一体化智慧决策服务系统。

硕果累累

团队有关地下空间与工程数字化的研究工作,受到了国内外学术界与企业界同行的关注。2006年,朱合华校友应邀参加日本第41届岩土工程协会年会的地下空间建设中调查监测技术研讨会,并做“地下空间调查、监测中的三维数字化技术介绍”的专题演讲,引起了较大反响,并因此于次年受邀前往东京地铁做“地下空间数字化及其应用” 的学术交流报告。随后,应邀赴新加坡、英国、美国、韩国等国举办了近30场学术报告,引起了同行专家的极大兴趣。鉴于在数字化研究领域的突出工作和研究成果,朱合华校友受聘为剑桥大学智慧基础设施与建设中心(Cambridge Centre for Smart Infrastructure and Construction, CSIC)国际顾问,并于2015年被推荐荣获德国洪堡研究奖。

2017年,以iS3平台为纽带,为解决基础设施数据采集难、数据标准缺乏和平台兼容性差的困境,依托中国岩石力学与工程学会成立了“中国智慧基础设施联盟暨全球研究中心”,开辟了iS3平台的生态化之路;目前全世界有174家单位参与其中,其中境外的单位占1/4。该联盟旨在打造自主知识产权的基础设施智慧服务系统平台,推动基础设施全寿命智慧化管理和数据共享,促进传统行业和产业向“互联网+”时代转型。

以“数字化技术赋能地下空间与工程”为核心思想,他们先后申请获得了国家重点基础研究发展计划(973计划)项目“城市轨道交通地下结构性能演化与感控基础理论”、“十二五”国家科技支撑计划项目“城市深层地下空间与地下综合体开发技术及数字化研究”与“软土地下空间开发工程安全与环境控制关键技术”课题中的子课题之一“地下工程数字化安全监控技术”、国家自然科学基金重点项目“隧道围岩稳定性三维精细化模拟方法与应用”、国家重点研发计划项目“城市地下基础设施运行综合监测关键技术研究与示范”等。这些项目的持续开展,促使他们拉开了新一轮的数字化技术研究序幕,推动数字地下空间与工程向智慧基础设施建设与工程服务方向发展。

未来发展

在多年的数字化研究之后,不断地有人问朱合华校友:数字化技术到底在工程中起什么作用?实际上,他们的研究工作一直源于工程,并切实服务于工程、保障工程安全与质量。例如,他们建设的常州市地下空间数字化平台,帮助常州市摸清楚了“地下空间”开发利用的家底,实现了未来地下空间规划和建设的可知、可控;平台不仅有助于工程建设的清晰化,提升了常州市地下空间的韧性,促进建设生态文明常州,还可以服务于政府决策,实现地下空间开发利用的最佳化;还有利于科普宣传,实现地下空间知识的平民化。

毕达哥拉斯学派认为“数是万物之源”。21世纪,数字化正改变着我们的生活方式,并潜移默化地影响着生产关系。数字化是一把利剑,他们正在做的,就是用自己的专业知识驾驭这把利剑服务于工程建设,解放生产力、提升工程品质。在朱合华校友看来:地下空间,作为21世纪城市发展的核心,必将与数字化技术携手并进,相持而成。

让我们一起为未来的数字地下空间插上智慧化翅膀,也希望他们的自主平台iS3茁壮成长,在蓝天下自由地翱翔,向着更高、更远方向飞跃!

朱合华院士

朱合华,1983年毕业于重庆大学采矿工程系化学矿开采专业,获学士学位;1986年毕业于重庆大学采矿工程系采矿工程专业,获硕士学位。

现为中国工程院院士、同济大学特聘教授、国家注册土木(岩土)工程师。教育部土木信息技术工程研究中心主任、同济大学隧道及地下建筑工程学科方向负责人。

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