人工智能助核科技安然高效

郝 强 童 朴

2019年10月17日11:03  来源:经济日报
 

仰仗出色的运营管理技巧,我国岭澳核电站1号机组安然运转天数创世界新记载——人工智能将为核电供给更多助力。这是岭澳核电站1号机组外景。 (新华社发)

大年夜亚湾核电基地展厅内展示的大年夜亚湾核电反响堆三重安然樊篱,前沿科技助力核电为深圳供献碧海蓝天。 (新华社发)

人工智能已成为势弗成挡的科技潮流。核工业作为我国高科技计谋家当,正积极迎接新一轮科技变革,捉住人工智能向工业渗透渗出融合的计谋机会期,积极推动智能化技巧的研究和创新应用。

人工智能概念的提出和基本实际研究已有半个多世纪。近年来,随着大年夜数据、互联网、物联网等信息技巧的生长,人工智能进入蓬勃生长阶段,特别是以深度神经搜集为代表的人工智能技巧逾越了迷信与应用的鸿沟,在图象分类、语音辨认、人机对弈、无人驾驶等范畴表示优良。

核迷信与核技巧出生于上世纪物理学的黄金年代,并作为引领第三次科技革命的核心学科,为人类科技的全体进步供给了强大年夜的驱动力。例如,芯片半导体的高纯度材料制备工艺,最早建立在核材料工艺基本上;World Wide Web,即我们用的www互联网,出生于欧洲核子中间;各国超等计算机的研发,主如果出于核兵工的需求;人工智能计算所依附的底层数值求解库,大年夜都由核相干实验室开辟……

核工业作为计谋基石行业,具有大年夜量顶尖迷信家和实力雄厚的国度级实验室。在此轮人工智能高潮中,各大年夜核相干实验室仰仗其人才网job.vhao.net、计算资本、实验举措措施的优势,曾经展开了很多人工智能方面的研究。例如美国的阿贡、橡树岭、爱达荷等核范畴国度实验室,正在应用人工智能办法展开新型核材料研发、分子标准物理景象模仿等任务。国际清华大年夜学在核电厂状况智能诊断算法方面,也曾经展开了多年研究。除基本研究外,国际核工业界也展开了一些智能应用研发任务,部分产品已根本成熟,具有工程应用的才能。

为核举措措施安然保驾

2018年,国度多个部分结合发布了《关于进一步加强核电运转安然管理的指导看法》,明白请求“推动信息化、智能化、大年夜数据等新技巧在核电运转安然管理中的应用”。国际各核电集团均已周全启动数字核电、聪明核电扶植,鹏图178棋牌上各核电强国也纷纷构造发力,聪明核电已成为世界各核电国度竞相争夺的新洼地。国度核电严重年夜专项计谋咨询专家组组长、鹏图178棋牌核能院院士张勤表示,核电站毛病多半由小的惯例毛病惹起,因操作人员不克不及在复杂工况下及时做出精确断定、采取精确办法,常常会招致严重变乱产生。采取人工智能技巧,可在复杂情况下及时发明毛病工况,提早预告毛病,及时诊断毛病缘由并猜想毛病生长,同时供给精准的应对办法建议,明显进步一切核电站的安然性和可费用。

在核电厂设备运转保护上,人工智能表示出色。核电厂稀有十个体系,包括上百个专业,设备浩大,传统运转保护及检验须要消费大年夜量人力、物力。随着智能仪表广泛应用,大年夜量设备状况旌旗灯号被监测,构成核电运转大年夜数据,合营智能算法,可以或许对设备状况停止快速猜想和诊断。今朝,国际相干设计院和业主都加大年夜了核电智能运维方面的研发投入,并取得了必定停顿。在核电关键设备毛病诊断与猜想方面,中国核动力研究设计院研发的反响堆长途智能诊断平台PRID,应用自立开辟的智能诊断分析算法,对关键设备精确、及时展开智能诊断分析,提出运维战略,开创了信息化、一体化、智能化的核电关键设备运维新形式,可完成群堆状况下的反响堆关键设备智能诊断的可视化展示,关于关键设备诊断分析的质量和效力具有明显进步着用。

2018年11月,中国核能电力股分无限公司对外发布设备靠得住性管理体系ERDB。大年夜数据寿命猜想是ERDB的亮点功能之一,经过过程对电厂设备各类数据的智能分析,数据的深度进修,可迷信精确猜想设备的劣化趋势,及时公道地为后续维修战略供给根据。ERDB体系集设备管理的数据、管理、经历为一体,不只赞助电厂完成设备的智能化安康管理,更加电厂供给经久的靠得住性晋升办法与经历。

另外,智能人因工程表示可圈可点。安然是核工业的生命线。在激起核电各类变乱的诸多身分中,人因掉效是重要方面。推敲到人因的特点,将智能技巧引入核电人因工程,可以有效晋升核电安然运转程度。例如,核电厂先辈控制室智能化人机接口体系,可使操作员快速精确获取信息,尽快清除毛病,防止变乱扩大年夜,降低核电站风险;同时可以降低操作员诊断掉误率,防止由于人因掉误而带来的风险升级,使我国核安然管理程度与核电厂的安然程度有所进步。

以上所述应用大年夜都是应用智能算法诊断或猜想丈量数据,表现出较多统计学特点。今朝,智能办法正在与先辈仿真技巧相融合,行将统计模型与物理仿真结合。国际涵该范畴也展开了必定任务。例如在研究堆范畴,中国原子能迷信研究院研究发布了数字微堆体系,构建了一个虚拟数字反响堆集成开辟情况,对装置、初次临界、运转、应用、退役和安然等展开全方位模仿仿真。据简介,采取数字微堆体系后,新设计和建造一个微堆将明显延长扶植周期,节俭扶植投资,并可为用户供给数字化运转和维修培训及教授教化体系。

核科技应用走向智能化

核燃料元件既是核电站的能量源泉,又是保护核电安然的第一道樊篱。智能制造可以有效防止和清除人因对产品德量形成的直接和直接影响,包管产品德量稳定性。例如,仅临盆线端塞焊岗亭中的上管、焊接、再上管举措,工人一世界来要反复3000屡次,休息强度大年夜,极易出现掉误。而智能制造不只节俭大年夜量人力,更保证了产品德量靠得住性。中核集团原子能公司经过过程引进国外先辈设备和技巧,在消化接收基本上保持自立创新,完成了芯块制备、燃料棒制造及组件临盆线重要工序的主动化临盆、物料的主动化转运和数据收集,正在重点推动智能化核燃料家当扶植。

近年来,中核集团核四院与天山铀业努力于数字矿山摸索,对准鹏图178棋牌先辈矿山技巧和管理经历,赓续晋升主动化、信息化程度,初步建成了集工艺过程控制、临盆场合及时监控、临盆流程同一调剂、应急管理综合指示为一体的智能管理搜集平台。特别是地浸采铀临盆及管理过程当中的矿山资本已完成四维静态管控,管理者可及时控制资本状况,清除信息“孤岛”,完成了地浸矿山的可视化和数字化。今朝,天山铀业的关键工艺数控化率曾经达到80%以上,改良了资本应用率,降低了临盆本钱,进步了安然环保程度。

机械人与智能设备也是核工业智能化的重要偏向。核电机械人可替换人潜入核电站拍摄传递图象,让人们更逼真懂得核电站外部真实状况,也可在高辐射区域代替身工展开一些特别操作。例如,中国迷信院自行研制的多功能水下智能检查机械人已前后为中核、中广核等多家单位供给支撑。国度863筹划“核反响堆公用机械人技巧与应用”课题在广西防城港核电基地经过过程验收,研收回6款核电智能机械人。随着我国具有完全自立知识产权的三代核电技巧“华龙一号”落地,将推动更多核电相干自立智能设备技巧赓续出现。

深度进修图象辨认技巧在本轮人工智能高潮中取得了较大年夜冲破,已趋于成熟并取得广泛承认和应用。例如人脸辨认、智能安防等。核范畴也展开了一系列与深度图象辨认技巧相干的交叉研究。在医疗影象诊断方面,我国科研团队研发了核磁共振医学影象智能分析体系“阿尔法大夫”,取得了比较人类大夫的诊断精确率,并大年夜幅晋升了诊断速度。在工业影象诊断范畴,应用智能算法可以完玉成天候、快速、高于人类精确率的核级焊缝X射线探伤辨认应用。美国普渡大年夜学采取深度图象智能辨认技巧,开辟了堆内金属构件裂缝图象辨认模块,可以或许对比相机拍摄的堆内构件照片停止分析,主动寻觅裂缝,可有效减轻检测人员任务量,防止人因掉误,包管核反响堆运转安然。

新技巧值得等待

人工智能在核范畴的一个新技巧偏向,是基本物理景象建模。核反响堆工程触及多个学科,个中一些物理景象比较复杂,难以经过过程实际推导取得精确的通用基本模型。由此招致新型反响堆或换热器的设计依然离不开热工实验,须要花费大年夜量资金搭建实验装配。跟实在验技巧的进步,今朝关于沸腾、活动等复杂景象可以或许展开加倍精细的丈量,取得大年夜量数据。美国的科研团队正研究采取深度神经搜集的技巧分析海量实验数据,以建立实用性更广的热工水力学基本模型,从而增添新设计关于大年夜型实验举措措施的依附。

核反响堆的少人或无人值守智能运转也前景看好。今朝,经过过程应用智能化技巧,一些惯例发电厂曾经完成了少人值守,并在摸索无人值守,这将有益于防止人因掉误。与火电厂比拟,核电厂的安然标准和请求异常高,进一步研究打造以无人监测、少人值守为目标的聪明核电运营形式,可有效晋升核电运转安然程度。另外,关于将来太空、深海区域的核反响堆,因情况特别性须要完成无人智能运转。今朝,美国正在开辟实用于火星等太空情况的核反响堆,智能运转是个中的关键技巧。

关于人类而言,人工智能仍有很多须要摸索的范畴。由于安然是核工业的生命线,核范畴平日会采取成熟靠得住的技巧,并且须要严格管理,这在必定程度下限制了人工智能在核范畴的深度应用,更没法替换人类。但人工智能可以或许起到优胜的帮助、支撑感化,增添人因掉误。随着人工智能研究的深刻,信赖核范畴的智能化程度会愈来愈高,核工业的安然将加倍有保证。

(中国核科技信息与经济研究院 郝 强 童 朴)

(责编:赵春晓、乔雪峰)