当前在我国,人工智能技术及其相关专业正如火如荼地发展着。2019年,已有35所高校新设人工智能专业,96所高校新增智能科学与技术专业,而城乡综合防灾减灾、风险预测和安居设防、抗震救灾又是党和政府、人民群众深切关心的。本书基于的城市现有房屋震害预测智能辅助决策系统,在1995年荣获国家科技进步二等奖。这是20世纪八九十年代国家自然科学基金七五八五重大项目工程建设中智能辅助决策系统的应用研究和城市与工程减灾基础研究中的研究成果,在当时是先进的、有远见的,具有前沿性。现看其智能技术虽已远远落伍于4G、5G技术,但也有其坚实的研究基础、科技创新的驱动过程,给当代留下的影响历久弥新,是今昔皆有学习和应用价值的。本书特点如下:
其一,坚实的底蕴。从1966年开始,对十多个地震现场的深入调查,为我国积累了大量具有高度科学价值的震害资料,并以16个地点的400多幢房屋的1000多楼层、7万多墙段的大数据与其相关知识,用统计分析方法,创建了震害程度与抗震系数的关系,创新了多层砖房抗裂抗倒双重设防准则的设计思想和二次判别的鉴定方法,具有中国特色,颇受国内外好评。多层砖房抗震研究获国家地震局科技进步二等奖,《建筑抗震鉴定标准》(GB 500231995)获建设部科技进步三等奖,由此建立了大数据知识库。
其二,家国情怀驱动创新。1980年,16个单位协同抗震鉴定豫北房屋,痛切唐山震害慎思担当安居设防,将豫北震前抗震鉴定提升,创新为震害预测。豫北安阳小区现有房屋(多层砖房)震害预测在1986年获国家地震局科技进步二等奖,1987年获国家科技进步三等奖。
其三,学习中自主创新。1986年夏,编著者赴美与斯坦福大学和加州大学伯克利分校合作研究,初涉专家系统领域,认为美方在用的专家系统外壳并不适用砖结构房屋工程,便自主编写了多层砌体房屋震害预测专家系统文件。在美期间修改文件三次,回国后次年形成编程雏形。在国家自然科学基金重大项目工程建设中智能辅助决策系统的应用研究中再次修改和充实文件,由硕士生、博士生先后编写汉化运行程序,经雏形演示使用实用商品化。1989年在我国率先创新建立可投入使用的多层砌体房屋震害预测专家系统,在1991年获国家地震局科技进步三等奖,两三年间便应用于20多个城市。
其四,在实践中建成智能系统,预测全市房屋的群体震害。编著者团队先后与三门峡、湛江、厦门、太原、无锡等城市抗震办合作,从小城市到中等城市再到大城市的不断实践,创新建成城市现有房屋震害预测智能辅助决策系统。该系统1993年获国家地震局科技进步二等奖,并被列为建设部科技成果重点推广项目;1995年获国家科技进步二等奖。
其五,继而衍生应用,不忘初心家国安居设防。研究成果应用到城市抗震防灾规划和减灾对策,践行抗裂抗倒双重设防准则和现役房屋的抗震鉴定与其加固,创新抗震决策分析。建立试验数据知识的抗震模糊集,以汶川地震震害再论抗震抗倒设计,旨在实现大震不倒的安居工程。关联多灾种的综合防灾减灾、特种石化工程和生态环境的风险评估灾害防御,在震灾现场抗震救灾时进行损失评估和开创地震现场建筑物安全鉴定的先河,以及为丽江古城重建对策按原样修复发声。主编国标《地震现场工作第二部分: 建筑物安全鉴定》(GB 18208.22001),进入21世纪实施至今,该国标2018年被列为中国地震局防震减灾科技成果一等奖的地震现场调查评估工作技术标准体系内容之一。
其六,纳新和兼听。在本书编写伊始,编著者于2019年暑回工程力学研究所,得到时任所长孙柏涛研究员的支持,容编著者在其研究团队21世纪发表的论文中纳新,秋冬与老伴在上海图书馆又查阅有关文献,以此遴选融合为震害预测和地震现场安全鉴定的发展现状。尤要诉说,早年编著者研究团队在砖、土、木结构方面的抗震知识和试验研究成果,当今正适合新农村建设的应用。还兼听到前任所长齐晓斋的建议,将国际地震工程权威Housner教授在《从地震(大的试验)中学习》中赞誉我国砖房抗震的图文和中国地震工程祖师爷刘恢先院士亲自写的《砖结构模型试验》纲要作为敬重文献,以示震害调查和试验研究是地震工程中的两大要点,也示在我国砖结构抗震中的重要性。
本书内容分为五个篇章,汇集论文105篇,其中中文论文83篇、英文论文22篇。通过每篇章的开篇言和这些论文,可了解到编著者研究团队对城市和乡镇房屋的震害、预测、智能辅助决策系统的研究,以及安居设防与安全鉴定的创新驱动和应用历程。旨在以其震前、震时、震后系统的科技知识和经验,推进防震减灾和抗震救灾的应急功效,守望家国安居,大众生活幸福。
篇章基础研究地震震害调查和抗震性能试验,汇集论文29篇。开篇言介绍了建立大数据知识库的底蕴,包括: 震害调查学习地震知识;统计分析创新抗裂抗倒双重设防准则多层砖房抗震研究获奖;国际地震工程界关注我国砖房抗震知识;探索机理静动试验重现震害现象;基底砂层隔震试验研究和应用;振动台模型地震模拟试验研究。
第二篇章主题研究家国情怀,合作和创新震害预测,汇集论文22篇。开篇言为创新震害预测的回顾,包括: 起因初心安居设防;非议逆境我行我素;三足鼎立获国家科技进步奖;震害预测加抗震决策分析;国际关注中美国际合作研究。
第三篇章专家系统学中创新,预测房屋震害专家系统,汇集论文10篇。开篇言介绍了创建我国首个房屋震害预测智能化的历程,包括: 中美合作研究赴美初涉专家系统;国家重大项目研究中建成专家系统;研究历程,雏形演示使(试)用实用商品化;多层砌体房屋震害预测专家系统获奖。
第四篇章智能辅助决策系统践行小中大城市,汇集论文19篇。开篇言介绍了城镇房屋震害预测智能辅助系统的功能,包括: 建立数据库,房屋由单体分类到多元检索;预测单体震害关系知识库到城市群体震害专用知识库;开发搜索技术识别高危害和动态减灾;评双A,获国家科技进步二等奖;智能系统的先进性和适用性。
第五篇章衍生应用不忘震害预测初心,安居设防,汇集论文25篇。开篇言介绍了震害预测的衍生应用,推进应急管理体系和能力的现代化,包括: 城市抗震防灾规划和抗震减灾对策;抗裂抗倒设计和抗震鉴定加固安居决策;城市与工程多灾种综合防灾减灾研究;特种化工设备、生态环境的安全风险评估;地震现场的损失评估和建筑物安全鉴定、城镇重建对策;编制国标《地震现场工作第二部分: 建筑物安全鉴定》,2018年列入获奖体系。
特编录两篇敬重文献: ① G.W. Housner的《从地震(大的试验)中学习》(Learning from EarthquakeGreat Experiment),陈达生译(摘录);② 刘恢先的《砖结构模型试验》纲要(1977年1月1日),以及其77岁高龄亲临模拟实验室指导工作的照片(1989年冬)。感谢主持七五八五重大项目的负责人谢礼立院士和刘西拉教授写了序言(一)、(二),为本论文集评述和推荐。
期望本书的出版对建筑工程、地震工程、防灾减灾工程、抗震救灾和人工智能专业的学科建设和管理及其人才的培养,对推进应急管理的科学化、专业化、智能化、精细化建设,对推进城乡房屋和工程震害预测、动态减灾和抗震韧性安居设防,具有积极意义和现实作用。
杨玉成