结 构 工 程 师 对 计 算 机 的 滥 用 一 个 明 显 存 在 的 危 险 Leroy Z. Emkin 博 士 计 算 机 辅 助 结 构 工 程 中 心 奠 基 人 董 事 乔 治 亚 理 工 学 院 土 木 与 环 境 工 程 学 院 教 授 亚 特 兰 大, 美 国 乔 治 亚 州 30332-0355 (Tel: +1-404-8942260, FAX: +1-404-8948014) (E-Mail: leroy.emkin@ce.gatech.edu) 翻 译 : 北 京 大 学 力 学 系 陈 璞 副 教 授 摘 要 公 众 的 安 全 日 益 受 到 滥 用 计 算 机 的 威 胁, 但 只 有 极 少 的 人 愿 意, 而 且 也 只 有 极 少 的 人 有 能 力 来 改 变 这 种 现 状 在 这 种 情 况 下, 有 责 任 感 的 工 程 师 必 须 勇 敢 地 站 出 来 结 构 工 程 师 们 定 会 严 肃 的 对 这 种 不 负 责 任 及 无 能 的 做 法 进 行 反 击, 必 须 认 真 地 反 思, 必 须 创 造 出 免 受 所 谓 计 算 机 是 一 种 知 识 的 源 泉, 计 算 机 是 解 决 工 程 问 题 的 源 泉, 计 算 机 具 有 令 人 信 赖 的 人 工 智 能 这 些 迷 信 影 响 的 办 法 这 些 迷 信 都 大 大 背 离 了 事 实 一 句 话, 世 界 上 没 有 什 么 能 比 真 理 走 得 更 远 人 们 不 能 简 单 地 信 赖 计 算 机 有 些 人 自 称 是 结 构 工 程 师, 但 他 们 把 计 算 机 作 为 知 识, 经 验, 思 维 的 替 代 品, 而 把 自 己 对 结 构 工 程 的 无 知 隐 藏 在 计 算 机 的 黑 匣 子 里 有 责 任 感 的 工 程 师 必 须 保 护 公 众 免 受 这 些 人 滥 用 计 算 机 所 带 来 后 果 的 影 响 绪 言 有 一 种 类 似 童 话 般 的 浮 夸, 即 所 谓 的 电 子 信 息 革 命 是 处 理 结 构 工 程 信 息 的 灵 丹 妙 药 这 种 浮 夸 让 那 些 受 尊 敬 的 结 构 工 程 计 算 机 专 家, 计 算 机 科 学 家, 管
理 权 威, 结 构 工 程 服 务 的 用 户, 以 及 受 计 算 机 导 向 的 政 客 们 沉 醉 和 痴 迷 甚 至 有 些 人 格 高 尚 的 专 业 人 士 宣 称 : 在 解 决 结 构 工 程 问 题 的 细 节 计 算 中, 比 起 用 高 水 平 工 程 师 来 密 切 和 集 中 地 参 与 计 算, 人 与 电 子 技 术 的 相 互 作 用 显 得 更 可 靠 和 更 有 效 这 种 说 法 实 在 是 过 于 简 单, 太 不 负 责 任, 也 有 极 大 的 破 坏 性 和 反 生 产 性 高 质 量 的 结 构 工 程 只 能 运 用 知 识, 智 慧, 激 情 和 创 造 性, 并 用 有 大 量 实 践 设 计 经 验 的 结 构 工 程 师 来 完 成, 而 不 是 靠 一 边 看 着 计 算 机 操 作 说 明, 一 边 击 打 键 盘 和 移 动 鼠 标 的 计 算 机 技 术 员 来 完 成 一 个 明 显 存 在 的 危 险 纵 观 当 今 世 界, 在 从 事 实 际 工 作 的 结 构 工 程 师 中, 有 一 种 非 常 令 人 不 安 的 观 点 正 在 逐 渐 蔓 延, 那 就 是 把 计 算 机 看 成 是 知 识, 经 验 和 思 维 的 替 代 品 这 些 工 程 师 似 乎 相 信 计 算 机 能 使 他 们 对 工 程 作 出 正 确 的 判 断, 而 根 本 不 管, 在 没 有 计 算 机 的 时 代, 做 这 样 的 工 作 需 要 什 么 必 要 的 知 识 和 经 验 现 在, 有 一 些 工 程 师 认 为 : 他 们 解 决 工 程 问 题 的 专 业 知 识 也 就 是 使 用 计 算 机 以 及 了 解 计 算 机 的 专 业 知 识 这 样 的 工 程 师 越 来 越 多 在 结 构 工 程 中, 把 会 使 用 计 算 机 当 成 能 胜 任 工 作 的 证 明, 这 种 观 点 正 象 传 染 病 一 样 蔓 延 大 量 的 结 构 工 程 师 确 实 相 信, 他 们 仅 仅 依 靠 计 算 机 就 可 以 解 决 工 程 问 题, 而 没 有 认 识 到 高 质 量 的 工 程 只 能 是 渊 博 的 工 程 理 论, 大 量 经 验 以 及 艰 辛 脑 力 劳 动 相 结 合 的 产 物 问 题 在 于 我 们 以 削 弱 实 际 知 识 为 代 价 而 过 于 强 调 自 动 化 技 术, 这 种 过 分 的 强 调 变 成 了 不 学 习 实 际 知 识 的 借 口 就 教 育 和 实 践 两 方 面 来 说, 对 计 算 机 如 此 过 分 地 强 调 给 朝 气 蓬 勃 的 年 轻 工 程 师 一 个 错 误 的 信 息, 那 就 是 : 工 程 学 习 和 工 程 实 践 就 是 轻 松 地 使 用 菜 单 和 用 计 算 机 生 成 五 颜 六 色 的 画 面 在 工 程 设 计 环 境 中 利 用 信 息 自 动 化 工 艺 有 很 严 重 的 负 面 影 响, 这 样, 信 息 自 动 化 工 艺 就 变 成 了 一 门 能 轻 易 诱 使 大 脑 相 信 其 虚 幻 的 安 全 性, 知 识 性 和 能 力 的 工 艺 在 这 些 自 动 化 工 艺 对 设 计 工 程 师 真 正 有 用 之 前, 工 程 师 必 须 不 用 计 算 机, 而 用 学 识 和 经 验 去 解 决 工 程 问 题 不 幸 的 是, 我 们 变 得 太 依 赖 计 算 机, 以 至 于 结 构 工 程 师 们 不 依 赖 计 算 机 进 行 任 何 计 算 工 作 的 技 能 正 在 迅 速 失 去
与 某 些 只 有 依 赖 计 算 机 才 能 解 决 工 程 问 题 的 人 讨 论 问 题 时, 一 个 称 职 的 结 构 工 程 师 什 么 样 的 痛 苦 和 挫 折 没 有 经 历 过? 这 些 人 ( 不 要 跟 真 正 的 工 程 师 混 淆 ) 已 不 再 或 者 从 来 没 有 学 习 过 不 依 赖 计 算 机 解 决 工 程 问 题 他 们 根 本 不 懂 得, 计 算 机 不 能 记 录 下 一 些 与 模 型 分 析 和 设 计 相 关 的 技 巧 他 们 应 记 住 这 样 的 观 点 : 除 了 快 捷 的 计 算 速 度, 计 算 机 程 序 只 是 一 些 分 散 的 知 识 这 些 人 似 乎 没 有 认 识 到, 知 识 已 经 远 远 超 过 了 有 限 的 计 算 机 指 令 所 能 编 程 的 界 限 他 们 似 乎 没 有 想 到, 真 正 的 工 程 知 识 是 经 验, 直 觉, 灵 感, 领 悟 力, 创 造 力, 想 象 力, 以 及 比 计 算 机 程 序 和 程 序 员 所 理 解 的 工 程 含 义 更 深 的 一 个 大 系 统 相 反, 他 们 认 定 世 界 是 一 个 巨 大 的 有 限 元 模 型, 而 计 算 机 能 够 并 且 也 应 该 自 动 建 模, 分 析, 设 计, 打 印 出 最 后 结 果 而 工 程 师 仅 仅 应 该 区 分 规 格 和 需 求, 给 顾 客 开 发 票, 计 算 利 润, 还 应 该 快 速 开 发 新 项 目 今 后, 越 来 越 少 的 工 程 师 能 独 立 地 ( 即 不 依 赖 计 算 机 ) 正 确 解 决 结 构 工 程 问 题, 这 种 对 计 算 机 的 依 赖 性 将 会 带 来 巨 大 的 问 题 随 着 对 计 算 机 的 依 赖 不 断 增 加, 谁 将 来 解 决 工 程 问 题? 是 那 些 没 有 或 只 有 很 少 结 构 工 程 知 识 和 实 践 经 验, 或 是 有 其 他 专 业 学 位 而 不 是 结 构 工 程 学 位 的 程 序 员 来 做? 计 算 机 不 是, 也 永 远 不 会 是 解 决 工 程 问 题 的 源 泉 只 有 合 格 的 工 程 师 才 能 正 确 地 解 决 工 程 问 题 如 果 结 构 工 程 师 们 继 续 制 造 这 样 的 氛 围, 认 为 在 结 构 工 程 实 践 中, 靠 计 算 机, 而 不 是 靠 有 学 识 有 创 新 和 有 丰 富 经 验 的 结 构 工 程 师 本 身, 就 能 够 解 决 结 构 工 程 问 题, 那 他 们 就 是 自 欺 欺 人, 也 欺 骗 了 他 们 的 服 务 对 象 如 果 假 设 计 算 机 被 严 格 限 制 使 用 ( 通 过 立 法 上 适 当 的 民 事 和 刑 事 的 惩 罚 ), 只 能 由 那 些 在 工 程 计 算 的 理 论 和 细 节 上 能 胜 任 并 有 经 验 的 人 使 用, 人 们 就 会 常 常 惊 奇 地 听 到 来 自 各 位 能 轻 易 按 计 算 机 键 的 人, 对 限 制 使 用 计 算 机 做 出 的 荒 谬 反 映 这 种 防 御 性 和 荒 谬 反 映 的 最 好 诠 释 出 自 最 近 的 一 所 著 名 工 业 大 学 的 一 个 航 空 工 程 教 授 的 例 子 你 的 观 点 容 易 接 受 但 是 为 什 么 只 停 留 于 此 呢? 让 计 算 者 也 失 去 法 律 保 护 吧 我 们 大 家 都 知 道 : 所 有 工 程 师 在 被 称 为 工 程 师 前 都 能 在 头 脑 中 进 行 加, 减, 乘 法 和 大 数 字 的 开 方 运 算 那 样 的 话, 我 们 最 好 把 书 本 也 抛 掉, 因 为 它 们 也 会 减 损 人 们 的 相 互 作 用 和 面 对 面 地 探 讨 最 好 让 我 们 都 围 着 桌 子 坐 下 来, 靠 相 互 交 谈 来 探 讨 怎 样 分 析 分 子, 原 子, 靠 双 手 做 出 解 决 的 方 法
然 而, 事 实 上, 计 算 机 与 计 算 器, 与 书 本, 与 其 他 非 程 序 化 的 装 置 有 很 大 区 别, 也 就 是 说, 没 有 人 能 够 想 象 或 预 料, 在 计 算 机 出 现 之 前, 工 程 师 一 直 在 做 由 书 本 和 计 算 器 执 行 的 复 杂 计 算 并 得 出 结 果 不 幸 的 是, 自 从 计 算 机 的 引 入, 特 别 是 广 泛 使 用 PC 机, 如 今 的 工 程 师 不 仅 能 想 象, 而 且 他 们 绝 对 希 望 和 要 求 计 算 机 来 执 行 所 有 的 这 些 过 程 工 程 学 今 天 的 现 实 是 : 结 构 工 程 师 找 到 了 为 顾 客 服 务 既 非 常 有 效 又 方 便 的 方 法, 它 不 需 要 花 费 大 量 的 精 力 去 学 习 或 理 解 结 构 工 程 模 式, 分 析, 设 计 的 复 杂 细 节 而 通 道 就 是 计 算 机 工 程 师 现 在 的 行 为 方 式 符 合 宇 宙 的 自 然 规 律, 即 用 最 低 的 能 量 消 耗 前 进 越 来 越 多 的 结 构 工 程 师 现 在 对 自 动 化 技 术 的 回 报 就 是 让 计 算 机 工 作, 而 他 们 自 己 解 除 了 操 心 细 节 的 责 任 一 个 同 样 无 理 的 大 学 教 授 做 了 这 样 的 评 论 : 我 猜 想 一 个 真 正 的 工 程 不 需 要 有 限 元 程 序, 扩 展 程 序,CAD 软 件 以 及 其 他 应 用 软 件 当 然, 这 个 工 程 师 也 永 远 找 不 到 工 作, 所 以 我 认 为 这 没 关 系 这 个 教 授 快 接 近 真 相 了 真 正 的 结 构 工 程 师 并 不 需 要 应 用 软 件 相 反, 真 正 的 结 构 工 程 师 能 做 出 复 杂 结 构 系 统 的 简 化 模 式, 并 在 此 基 础 上 执 行 相 应 的 分 析, 做 出 设 计 人 们 对 这 些 简 化 模 式 的 安 全 性, 节 省 和 实 用 性 相 当 信 任 任 何 没 有 计 算 机 就 不 能 完 成 这 些 的 结 构 工 程 师 都 不 是 真 正 的 结 构 工 程 师 必 须 禁 止 他 们 用 计 算 机 进 行 工 程 分 析 和 设 计 虽 然 计 算 机 在 真 正 的 结 构 工 程 师 手 中 是 相 当 有 用 的 工 具, 但 是 在 缺 乏 计 算 机 就 不 能 解 决 问 题 的 人 手 中, 它 们 比 大 规 模 的 破 坏 性 武 器 更 危 险 最 近, 日 本 神 户 地 震 造 成 的 死 亡 和 破 坏, 是 对 此 最 好 的 说 明 与 那 些 将 来 会 发 生 的 潜 在 灾 难 相 比, 这 些 整 体 建 筑 物 的 部 分 倒 塌 不 算 什 么 那 些 潜 在 的 灾 难 将 由 不 合 格 的 工 程 引 发, 而 这 些 不 合 格 的 工 程 又 是 那 些 只 有 尽 可 能 借 助 计 算 机 才 能 完 成 程 序 结 构 模 式, 分 析 和 设 计 的 工 程 师 做 出 的 依 靠 计 算 机 的 工 程 学 并 不 能 给 人 们 提 供 有 关 现 代 工 程 学 中 复 杂 理 论 细 节 方 面 有 价 值 的 学 习 经 验 靠 现 代 计 算 机 运 算 的 范 围 和 速 度, 太 容 易 使 工 程 学 变 得 死 沉 有 谁 能 抵 抗 这 样 激 动 和 解 脱 的 感 觉 --- 不 用 人 们 太 多 的 辛 苦 劳 动 就 能 解 开 成 千 上 万 个 方 程 式? 又 有 谁 能 抵 抗 那 些 用 自 动 化 技 术 来 取 代 自 己 在 解 决 工 程 问 题 中 所 负 责 任 的 事 情? 只 有 不 用 计 算 机 工 作 的 真 正 的 结 构 工 程 师 能 有 这 样 的 抵 抗 力 这 些 真 正 的 工 程 师 看 到 了 计 算 机 的 实 质, 它 仅 仅 是 能 进 行 大
量 信 息 排 列 运 算 的 很 不 完 善 的 工 具, 这 些 运 算 是 以 光 速 进 行 的, 是 根 据 大 多 没 有 经 验 的 程 序 员 靠 大 量 猜 测 定 义 下 的 程 序 规 则 执 行 的 在 光 速 运 行 中, 受 动 力 负 荷 的 影 响, 无 弹 性 次 序 会 变 形, 不 正 确 的 结 果 能 在 屏 幕 上 带 着 彩 色 分 界 线 以 最 赏 心 悦 目 的 形 式 展 示 如 此 这 般, 人 们 用 计 算 机 得 到 这 样 的 结 果, 只 需 看 计 算 机 程 序 的 使 用 说 明, 或 更 方 便, 只 需 有 一 本 简 易 使 用 手 册 选 择 合 适 的 菜 单 就 行 了 事 实 上, 这 些 人 如 果 是 坐 下 来 靠 互 相 交 谈 来 研 究 怎 样 分 析 简 单 的 原 子, 分 子, 并 徒 手 做 出 相 应 的 结 果, 这 样 会 很 有 利 已 经 有 人 推 测, 以 上 评 论 只 能 证 明 这 个 作 者 一 定 是 计 算 机 的 根 本 反 对 者, 或 是 他 并 没 有 意 识 到 现 代 计 算 机 信 息 工 业 潜 在 的 美 好 未 来, 也 许 是 他 对 那 些 用 神 奇 的 创 意 利 用 这 种 工 业 的 专 家 不 屑 一 顾 然 而, 并 不 仅 仅 是 这 样 即 使 认 识 到 计 算 机 的 潜 力, 工 程 师 也 不 能 不 看 到 危 险 结 构 工 程 是 对 安 全 性 吹 毛 求 疵 的 职 业 世 界 上 物 体 整 体 各 部 分 的 完 整 性 是 由 结 构 工 程 设 计 的 质 量 决 定 的 在 实 际 操 作 中, 产 生 了 越 来 越 多 的 结 构 工 程 师, 他 们 已 经 建 立 了 以 大 量 想 象 力 为 基 础 的 系 统, 并 对 计 算 机 给 他 们 带 来 东 西 产 生 了 难 以 置 信 的 也 是 有 害 的 期 盼 随 着 这 一 趋 势 的 延 续, 工 程 失 败 的 威 胁 也 会 成 倍 增 长 一 个 简 单 的 例 子 就 是 世 界 各 地 多 数 的 工 程 公 司 对 CAE/CAD 软 件 都 有 越 来 越 多 的 需 求 和 期 盼, 希 望 它 能 把 结 构 工 程 设 计 程 序 完 全 自 动 化 现 在, 越 来 越 多 的 结 构 工 程 师 希 望 他 们 只 在 解 决 问 题 时 区 分 规 格 和 情 况, 而 CAE/CAD 计 算 机 程 序 能 自 动 生 成 必 须 的 数 理 模 型, 能 完 成 复 杂 而 重 复 的 分 析 和 设 计 程 序, 然 后, 经 过 结 果 设 计 到 能 产 生 建 造 和 施 工 制 图 功 能 的 草 案 在 这 种 环 境 中, 结 构 工 程 师 唯 一 的 责 任 就 是 明 确 所 要 解 决 的 问 题, 然 后 评 价 最 后 的 设 计 结 果 这 些 注 定 是 个 大 灾 难 然 而, 大 量 的 软 件 开 发 商 为 满 足 市 场 的 需 求, 不 断 开 发 和 传 递 被 注 明 有 如 此 这 些 用 处 的 软 件, 于 是, 不 那 么 称 职 的 工 程 师 就 接 受 了 市 场 的 兜 售 : 即 他 们 确 实 相 信 这 种 软 件 用 很 少 的 人 力 投 入 就 能 做 出 工 程 软 件 开 发 商 经 常 收 到 这 样 的 要 求, 提 高 结 构 工 程 的 分 析 和 设 计 软 件 水 平, 使 软 件 使 用 者 不 需 要 了 解 许 多 技 术 知 识 细 节 就 使 用 例 如, 软 件 使 用 者 要 求 开 发 者 能 创 制 出 不 用 阅 读 使 用 手 册 的 环 境 因 为, 高 质 量 的 结 构 工 程 软 件 包 括 使 用 者 参 考 手 册, 其 中 又 有 多 卷 页 的 关 于 软 件 的 内 容 细 节, 限 制 范 围, 以 及 它 计 算 所 依 据 的 理 论 和 假 设 结 构 工 程 师 是 不 愿 意 使 用 这 样 的 软 件 的 现 在 的 现 实
是, 许 多 结 构 工 程 师 不 想 受 细 节 的 困 扰 他 们 希 望 又 愿 意 支 付 的 是 一 种 窗 口 界 面, 这 种 界 面 能 让 他 们 把 信 息 进 行 排 列, 然 后 把 结 果 以 彩 色 图 表 形 式 展 示, 要 尽 可 能 生 动, 要 把 众 多 信 息 用 漂 亮 的 图 表 形 式 打 印 出 来 对 于 是 否 能 查 明 复 制 结 果 的 正 确 性 ; 在 获 得 系 列 分 析 结 果 时 是 否 用 了 充 分 的 模 型 ; 用 来 代 表 行 为 人 非 线 性 元 素 的 理 论 是 否 正 确 ; 或 者 是 对 几 何 学 的 有 限 元 组 织 和 软 件 中 元 素 公 式 的 组 合 形 式 这 些 的 分 析 结 果 是 否 敏 锐 ; 或 者 这 种 理 论 对 部 分 分 析 结 果 的 瞬 间 稳 定 性 是 否 确 切, 等 等 方 面 的 考 虑 是 很 少 的 如 此 这 些, 都 是 当 今 工 程 师 如 何 使 用 计 算 机 的 表 现 越 来 越 多 的 这 些 工 程 师 的 这 种 态 度 是 因 为 他 们 仅 仅 是 没 有 时 间, 或 是 不 愿 付 出, 或 是 不 关 心 那 些 细 节 但 是, 靠 计 算 机, 他 们 确 实 相 信 他 们 能 达 到 顾 客 对 他 们 的 设 计 要 求 为 什 么 不 会 有 这 种 简 单 化 的 想 法???/!!! 每 次 当 你 输 入 数 据, 按 键, 就 能 得 到 结 果 而 且, 几 乎 没 有 人 力 消 耗 当 然, 计 算 机 技 术 本 身 并 不 是 天 生 就 坏 然 而, 那 种 结 构 工 程 计 算 中 的 计 算 机 使 用 方 法, 以 及 不 断 增 加 的 对 计 算 机 滥 用 的 趋 势, 是 个 问 题 在 高 级 工 程 师 和 工 程 管 理 者 中, 强 调 知 识, 专 业 技 能, 以 及 工 程 实 践 经 验 的 重 要 性, 而 非 计 算 机 使 用 者 的 性 别, 这 是 一 个 重 要 得 道 德 责 任 问 题 在 结 构 工 程 实 践 中, 了 解 设 计 为 什 么 是 关 键, 而 不 是 仅 仅 知 道 怎 样 使 用 计 算 机 专 业 的 结 构 工 程 师 必 须 重 视 手 工 操 作 的 原 理, 基 础 和 模 型 技 术, 强 调 怎 样 认 识 计 算 中 的 错 误, 重 视 解 决 结 构 工 程 问 题 时 选 择 的 方 法, 强 调 计 算 结 果 的 有 效 性, 对 计 算 机 又 敬 又 畏, 强 调 对 计 算 结 果 持 有 怀 疑, 强 调 珍 重 工 程 实 践 中 的 经 验, 重 视 通 过 做 工 程 来 学 习 工 程 学 的 需 求,( 而 不 是 通 过 世 界 的 有 限 元 分 析, 或 是 靠 过 于 简 化 现 实 去 适 应 那 些 不 合 格 的 结 构 工 程 软 件 的 限 制 条 件 ), 强 调 从 那 些 更 高 级 更 有 经 验 的 结 构 工 程 师 那 里 学 习 结 构 工 程 学 的 重 要 性,( 也 就 是 那 些, 数 量 越 来 越 少, 但 仍 记 得 不 靠 计 算 机, 怎 样 解 决 工 程 问 题 的 真 正 的 工 程 师 ) 只 要 通 过 训 练 专 业 工 程 师, 而 不 是 通 过 训 练 工 程 技 术 员 ( 即 计 算 机 操 作 员 ), 结 构 工 程 学 专 业 将 完 全 能 担 负 起 它 所 服 务 的 大 众 所 需 的 责 任 和 义 务 为 什 么 对 计 算 机 的 不 当 使 用 不 该 担 心 呢? 纵 观 整 个 过 程, 工 程 学 专 业 对 待 计 算 机 的 态 度 正 暗 藏 着 危 险, 难 道 对 这 些 还 存 在 疑 问 吗? 虽 然 计 算 机 对 人 类 有
很 大 得 潜 力, 但 如 果 结 构 工 程 师 继 续 按 照 当 前 这 样 破 坏 性 的 趋 势 使 用 计 算 机, 那 么 这 些 潜 力 就 得 不 到 实 现 做 什 么 才 能 使 结 构 工 程 学 专 业 改 变 当 前 的 这 种 过 分 依 赖 计 算 机, 大 量 滥 用 计 算 机 的 趋 势? 这 些 没 有 现 成 的 答 案 然 而, 所 有 称 职 的, 经 验 丰 富 的 高 级 工 程 师 都 有 机 会 去 影 响 年 轻 的 后 辈, 告 诫 他 们 明 白 这 些 道 理 : 计 算 机 的 危 害 ; 一 个 真 正 的 工 程 师 绝 对 需 要 的 不 用 计 算 机 解 决 工 程 问 题 的 能 力 ; 对 计 算 机 常 有 的 怀 疑 ; 没 有 广 泛 的 论 证 从 不 使 用 计 算 机 的 结 果 ; 在 被 工 程 证 实 是 正 确 之 前, 对 计 算 机 提 供 的 结 果 总 怀 疑 它 是 错 误 的 ; 了 解 答 案, 仅 仅 用 计 算 机 对 结 果 做 细 微 调 整 ; 看 低 计 算 机, 而 崇 尚 知 识 和 经 验 ; 提 倡 全 面 了 解 工 程 理 论 和 实 践 中 的 所 有 细 节 ; 避 免 为 那 些 只 了 解 用 计 算 机, 而 不 了 解 用 受 过 训 练 的 经 验 丰 富 的 优 秀 工 程 师 来 完 成 工 程 的 客 户 服 务 计 算 机 不 可 能, 而 且 永 远 不 可 能 被 接 受, 作 为 人 类 知 识, 经 验, 远 见, 灵 感, 创 造 力, 独 立 思 维 以 及 具 有 古 老 优 良 传 统 的 辛 苦 工 作 的 替 代 品 虽 然 在 结 构 工 程 实 践 中, 计 算 机 是 非 常 有 用 的 工 具, 但 是, 结 构 工 程 师 必 须 认 识 到 对 工 程 学 的 细 节 ( 即, 原 理, 方 法, 标 准, 道 德 等 等 ) 的 全 面 了 解, 比 懂 得 怎 样 在 计 算 机 屏 幕 上 游 逛 重 要 的 多 更 重 要 的 是, 警 告 操 作 工 程 师, 如 果 他 们 对 结 构 工 程 学 不 用 计 算 机 就 能 完 成 工 程, 这 一 点 没 有 足 够 的 理 解, 那 他 们 就 没 有 资 格 使 用 计 算 机 ( 如 若 不 然, 那 不 仅 是 不 道 德, 而 且 是 犯 罪 ) 因 为 所 有 称 职 的, 经 验 丰 富 的 工 程 师 都 意 识 到, 并 不 是 优 秀 的 计 算 机 程 序 造 就 出 称 职 的 结 构 工 程 师, 而 只 有 称 职 的 工 程 师 才 能 使 用 优 秀 的 计 算 机 程 序 虽 然 这 似 乎 自 身 就 表 现 明 显, 可 悲 的 是, 它 并 不 是 今 天 计 算 机 怎 样 使 用 的 现 实 因 此 我 们 需 要 暴 露 出 这 些 危 险, 并 实 现 和 完 善 保 护 措 施 当 然, 虽 然 计 算 机 技 术 并 不 是 天 生 就 坏, 但 是, 从 结 构 工 程 问 题 中 用 计 算 机 计 算 的 精 确 结 果 的 角 度 来 衡 量 时, 计 算 技 术 存 在 的 很 多 基 本 因 素 就 会 使 它 成 为 极 度 危 险 的 技 术 尤 其 是, 众 所 周 知, 对 任 何 合 理 的 复 杂 工 程 计 算 程 序 来 说, 拥 有 当 今 速 度 最 快 的 商 业 计 算 机 硬 件, 拥 有 大 量 通 过 计 算 程 序 的 可 能 排 列 组 合 路 径, 也 不 可 能 确 定 通 过 计 算 程 序 的 所 有 信 息 操 作 路 径 的 准 确 度 所 以, 不 可 能 百 分 之 百 肯 定 地 说, 任 何 特 殊 的 程 序 不 会 有 严 重 的 错 误 实 际 上, 百 分 之 百 肯 定 地 说 : 所 有 结 构 工
程 计 算 程 序 都 有 一 个 或 多 个 严 重 错 误, 更 可 能 有 大 量 严 重 错 误, 这 样 说 更 现 实 换 句 话 说, 在 某 种 程 度 上, 任 何 工 程 计 算 程 序 中 这 类 软 件 的 质 量 和 可 靠 性 更 值 得 关 注 不 幸 得 是, 计 算 机 领 域 的 现 实 是, 所 有 ( 无 一 例 外 ) 商 业 应 用 的 计 算 机 和 计 算 机 软 件 都 受 制 于 许 多 因 素, 在 解 决 结 构 工 程 问 题 中, 做 出 正 确 的 解 答 时, 它 们 的 能 力 都 会 受 到 不 同 程 度 的 影 响 更 值 得 注 意 得 是, 当 不 正 确 的 结 果 产 生 时, 它 们 通 常 不 会 显 示 出 很 大 错 误 以 至 于 被 立 即 发 现 是 错 误 更 进 一 步 说, 有 时 结 果 是 相 当 错 误 的, 但 是, 如 果 工 程 师 对 应 当 是 正 确 的 结 果 没 有 意 识 ( 无 论 是 因 为 无 知 还 是 缺 乏 经 验 ), 也 就 不 可 能 意 识 到 错 误 计 算 机 的 危 险 在 于, 很 多 工 程 师 总 是 确 信 ( 并 且 几 乎 所 有 的 工 程 师 确 实 希 望 ) 计 算 机 总 是 产 生 正 确 的 结 论 这 种 确 定 和 希 望 常 常 会 降 低 工 程 师 对 错 误 的 警 惕 和 敏 感, 而 这 些 潜 在 的 和 经 常 性 的 错 误 是 由 计 算 机 产 生 的! 虽 然 对 软 件 的 质 量 和 可 靠 性 存 在 严 重 的 忧 虑, 但 你 会 吃 惊 地 发 现 很 多 结 构 工 程 师 对 这 些 忧 虑 表 现 得 多 么 天 真, 无 知 和 不 负 责 任 这 些 天 真, 无 知 和 不 负 责 任 在 许 多 结 构 工 程 师 购 买 和 使 用 软 件 时 表 现 得 显 而 易 见 例 如, 它 表 现 在 过 去 选 择 结 构 工 程 软 件 的 最 基 本 判 断 标 准 包 括 : 软 件 广 告 出 现 的 频 率 ; 肆 意 宣 扬 超 凡 技 术 能 力 的 印 刷 精 美 的 大 幅 广 告 ; 低 成 本 ; 便 于 使 用 引 人 注 目 的 可 视 性 窗 口 菜 单 和 生 动 的 界 面 形 式 ; 便 于 使 用 的 简 化 结 构 系 统 的 自 动 化 模 型 ; 无 论 如 何 只 需 很 少 或 根 本 不 用 学 习 ; 简 化 的 使 用 说 明 ( 例 如 : 一 二 小 册 的 使 用 说 明 被 认 为 是 好 的, 而 九, 十 大 册 的 使 用 说 明 就 被 认 为 很 差!); 彩 色 包 装 的 软 件 媒 体 而 这 些 选 择 判 断 标 准 却 少 有 : 诸 如, 对 软 件 开 发 者 和 其 技 术 支 持 者 的 技 术 资 格 证 明 的 要 求 ; 对 保 证 软 件 质 量 的 要 求 ; 对 软 件 开 发 者 的 质 量 保 证 (QA), 质 量 控 制 (QC) 和 实 用 程 序 的 核 查 ; 对 软 件 开 发 者 的 QA/QC 程 序 手 册 严 格 地 评 价 ; 对 软 件 中 声 称 有 用 的 技 术 因 素 的 理 论 依 据 做 严 格 地 评 价 ; 对 测 验 结 果 的 基 本 依 据 和 一 般 根 据 做 严 格 评 价 并 与 其 他 独 立 解 决 方 案 进 行 比 较, 对 证 实 工 程 软 件 质 量 有 规 律 和 持 续 地 顺 应 一 个 或 多 个 通 行 的 国 际 标 准 做 严 格 评 价, 而 这 些 标 准 是 成 熟 的, 是 通 过 专 业 技 术 核 查 员 和 经 验 丰 富 的 专 业 结 构 工 程 师 一 系 列 独 立 和 规 范 性 核 查 证 实 的
在 软 件 的 实 际 应 用 方 面, 是 那 些 只 有 极 少 经 验, 极 少 学 识, 最 年 轻 的 结 构 工 程 师 靠 基 本 的 责 任 感, 依 靠 计 算 机 软 件 来 解 决 极 度 复 杂 的 结 构 分 析 和 设 计 问 题 而 那 些 经 验 丰 富 的 高 级 工 程 师 正 忙 于 自 己 公 司 的 经 营 和 管 理 经 常 有 这 样 的 情 形 : 使 用 计 算 机 的 缺 乏 经 验 的 年 轻 工 程 师 在 机 械 结 构 的 原 理 和 数 字 设 计 预 备 基 础 方 面 的 知 识 很 有 限 这 些 工 程 师 最 困 难 在 于 : 判 断 计 算 机 本 身 固 有 程 序 的 计 算 函 数 的 假 设 和 过 程 ; 对 计 算 机 操 作 所 做 结 果 的 质 量 和 是 否 切 题 的 最 后 判 断 更 不 愿 意 对 计 算 机 做 出 的 所 有 结 果 有 疑 问, 也 不 愿 证 实 所 有 结 论 与 那 些 独 立 创 造 的 解 决 方 法 是 相 对 立, 那 缺 乏 经 验 的 工 程 师 经 常 由 于 受 到 挫 折 或 缺 乏 常 识, 宁 愿 相 信, 无 论 计 算 机 程 序 产 生 的 任 何 结 果 都 是 正 确 的 令 人 难 堪 的 是, 结 构 工 程 师 有 意 识 或 下 意 识 把 自 己 的 无 知 藏 进 计 算 机 的 黑 匣 子 里, 这 种 情 形 你 时 常 会 轻 易 看 到 对 滥 用 的 一 剂 良 药 : 解 决 问 题 的 开 始 虽 然, 解 决 计 算 机 滥 用 这 样 严 重 的 问 题 并 不 容 易, 但 通 过 严 格 要 求 所 有 的 结 构 工 程 师 在 如 下 按 规 律 设 定 的 基 础 下 经 过 训 练 和 反 复 训 练, 就 有 可 能 解 决 问 题 1. 理 解 数 学, 科 学, 机 械, 材 料 行 为, 系 统 行 为, 模 型 技 术, 分 析 方 法, 设 计 过 程 和 规 范, 错 误 评 估, 风 险 分 析, 道 德 规 范 和 合 理 的 工 程 操 作 的 基 础 理 论 2. 了 解 成 为 工 程 师 的 绝 对 要 求 -- 不 靠 计 算 机 3. 总 是 对 计 算 机 存 疑, 没 有 经 过 大 量 证 实 永 不 使 用 计 算 机 的 结 论, 在 工 程 师 证 明 计 算 机 认 识 到 计 算 机 的 巨 大 危 害 4. 显 示 的 结 论 正 确 之 前, 总 是 确 信 它 是 错 误 的 5. 对 答 案 已 经 了 然, 仅 仅 用 计 算 机 对 答 案 做 细 微 调 整 6. 看 低 计 算 机, 而 推 崇 知 识, 经 验, 推 崇 对 工 程 系 统 行 为 细 节, 模 型, 理 论, 实 践 全 面 的 了 解 7. 避 免 从 那 些 只 能 给 学 生 提 供 学 习 计 算 机 机 会, 而 不 是 由 具 有 丰 富 实 际 经 验, 丰 富 的 工 程 知 识 的 教 育 者 来 对 学 生 进 行 工 程 学 基 本 原 理 的 内 在 指 导 的 工 程 小 组 那 里 接 受 教 育
8. 避 免 为 那 些 只 愿 意 通 过 计 算 机 来 学 习 而 不 愿 从 经 验 丰 富, 学 识 渊 博 的 工 程 师 那 里 接 受 教 育 的 雇 主 工 作 9. 认 识 到 缺 乏 经 验 的 工 程 师 在 用 计 算 机 作 为 工 程 模 型, 分 析 和 设 计 的 工 具 之 前, 必 须 不 靠 计 算 机 的 帮 助 来 提 高 专 业 技 能 10. 认 识 到 只 有 经 验 和 学 识 都 非 常 丰 富 的 工 程 师 才 有 资 格 把 计 算 机 作 为 一 种 工 程 模 型, 分 析 和 设 计 的 工 具 11. 认 识 到 只 有 工 程 师 才 能 解 决 工 程 问 题, 而 计 算 机 却 不 能 减 低 对 计 算 机 相 关 质 量 的 需 求 滥 用 计 算 机 的 清 楚 又 现 实 的 危 险 是, 它 会 引 起 结 构 工 程 质 量 的 严 重 下 降 和 增 加 对 公 众 安 全 的 威 胁 在 实 践 操 作 中 要 求 用 计 算 机 作 为 结 构 分 析 设 计 的 自 动 化 工 具 时, 要 特 别 小 心 谨 慎 同 时 要 求 经 常 关 心 与 普 通 民 用 工 程 师 和 特 别 结 构 工 程 师 有 关 的, 计 算 机 使 用 方 面 相 关 的 专 业 工 程 的 社 会 和 政 府 规 范 因 此, 为 了 确 保 结 构 工 程 师 尽 可 能 减 少 使 用 计 算 机 的 环 境, 必 须 严 格 做 到 : 1. 如 果 计 算 机 软 件 卖 方 没 有 适 当 的 资 格 证 书 和 证 明 文 件, 不 能 考 虑 购 买 这 种 软 件 产 品 2. 除 非 具 备 被 工 业 接 受 的 工 程 软 件 的 QA 和 QC 标 准 的 完 整 和 合 格 的 证 明, 否 则 计 算 机 软 件 产 品 不 能 用 于 结 构 工 程 计 算 3. 对 应 用 的 软 件 的 精 确 性 和 实 际 结 果 的 检 验, 以 及 在 用 时 间 测 验 和 传 统 的 方 式 检 查 计 算 机 硬 件 时, 结 构 工 程 师 必 须 同 样 高 度 地 仔 细 和 小 心 ( 即 对 每 一 个 细 节, 数 据 的 真 实, 推 理 过 程 和 计 算 都 必 须 检 查 又 检 查, 才 能 使 用 ) 4. 在 使 用 计 算 机 时, 结 构 工 程 师 必 须 调 动 他 ( 她 ) 的 最 佳 判 断 和 全 部 的 学 识 经 验 任 何 人, 如 果 没 有 丰 富 的 结 构 工 程 知 识 ; 没 有 能 证 明 他 具 有 结 构 工 程 设 计 方 面 丰 富 的 合 格 的 经 验 ; 没 有 合 格 的 经 验 丰 富 知 识 渊 博 有 责 任 心 的 结 构 工 程 人 员 仔 细 的 全 面 监 督, 他 就 不 允 许 使 用 计 算 机 软 件 换 句 话 说, 好 的
计 算 机 程 序 并 不 能 创 造 出 优 秀 的 工 程 师, 只 有 优 秀 的 工 程 师 才 能 使 用 好 的 程 序 5. 当 计 算 机 卷 入 时, 工 程 管 理 部 门 必 须 比 以 往 任 何 时 候 更 加 关 心 结 构 工 程 计 算 的 质 量 问 题 工 程 管 理 人 员 必 须 对 结 构 工 程 设 计 和 产 生 结 果 的 过 程, 设 定 实 例 和 提 供 有 目 的 综 合 性 训 练 项 目 那 些 管 理 者 们 想 用 工 程 质 量 来 换 取 通 过 使 用 计 算 机 而 确 保 增 长 的 产 品 和 利 润, 这 真 是 自 欺 欺 人, 也 欺 骗 他 们 的 公 司 和 顾 客 为 了 获 得 计 算 机 带 来 的 利 益, 既 要 有 较 多 的 承 诺 又 要 有 时 间 和 财 力 的 投 入 获 得 成 功 和 收 获 是 没 有 捷 径 可 走 6. 工 程 教 育 协 会 必 须 认 识 到 : 在 他 们 设 定 的 课 程 里, 迫 切 需 要 加 入 这 些 项 目 : 计 算 机 环 境 怎 样 影 响 工 程 责 任, 工 程 计 算 的 质 量, 确 保 软 件 质 量 的 程 序 以 及 对 工 程 计 算 课 程 的 限 制 7. 工 程 专 业 学 会 必 须 建 立 和 不 畏 困 难 地 提 倡 结 构 工 程 师 适 当 使 用 计 算 机 的 指 导 原 则 滥 用 计 算 机 造 成 的 结 构 工 程 质 量 的 严 重 下 滑 和 不 断 增 加 的 对 公 共 安 全 的 威 胁, 这 已 经 是 清 楚 又 迫 切 的 危 害 8. 负 责 一 般 公 共 安 全 的 政 府 职 能 部 门 必 须 制 订 规 则 ( 和 适 当 的 惩 罚 ), 以 保 护 公 众 免 受 结 构 工 程 分 析 和 设 计 过 程 中, 不 当 使 用 计 算 机 带 来 的 危 害 致 谢 本 论 文 最 初 发 表 在 第 一 届 结 构 工 程 世 界 大 会 的 会 刊 上, 美 国 加 州 旧 金 山 1998 年 7 月 19-23 日, 由 Elsevier 科 学 有 限 公 司 出 版 ISBN: 0080428457. 作 为 重 点 演 讲 论 文, 本 论 文 在 第 一 届 土 木 工 程 新 信 息 技 术 全 球 会 议 的 会 刊 上 再 次 发 表, 加 拿 大 蒙 特 利 尔 1998 年 10 月 11-13 日, 由 Elsevier 科 学 有 限 公 司 授 权
作 为 重 点 演 讲 论 文, 本 论 文 在 由 美 国 计 算 工 程 协 会 主 办 的 工 程 计 算 机 应 用 全 球 研 讨 会 上 发 表, 巴 西 里 约 热 内 卢 1998 年 11 月 9-10 日, 由 Elsevier 科 学 有 限 公 司 授 权