文 | 肖心民，沙睿

肖心民

中國核能行業(yè)協(xié)會信息化專業(yè)委員會秘書長，長期從事核能行業(yè)信息化研究。曾任核工業(yè)計算機所所長。

沙睿

中國核能行業(yè)協(xié)會信息化專業(yè)委員會技術(shù)部主任，信息系統(tǒng)項目管理師、IT審計師，高級工程師。

2017年7月，國務(wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》（國發(fā)〔2017〕35號），提出了面向2030年我國新一代人工智能發(fā)展的指導(dǎo)思想、戰(zhàn)略目標(biāo)、重點任務(wù)和保障措施，部署構(gòu)筑我國人工智能發(fā)展的先發(fā)優(yōu)勢，加快建設(shè)創(chuàng)新型國家和世界科技強國。規(guī)劃提出，到2020年人工智能總體技術(shù)和應(yīng)用與世界先進水平同步，人工智能產(chǎn)業(yè)成為新的重要經(jīng)濟增長點，人工智能技術(shù)應(yīng)用成為改善民生的新途徑，有力支撐進入創(chuàng)新型國家行列和實現(xiàn)全面建成小康社會的奮斗目標(biāo)；到2025年人工智能基礎(chǔ)理論實現(xiàn)重大突破，在智能制造、智慧醫(yī)療、智慧城市、智能農(nóng)業(yè)、國防建設(shè)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用；到2030年人工智能理論、技術(shù)與應(yīng)用總體達到世界領(lǐng)先水平，在生產(chǎn)生活、社會治理、國防建設(shè)各方面應(yīng)用的廣度深度極大拓展。由此可見到，國家已經(jīng)把人工智能發(fā)展提升至國家戰(zhàn)略層面。

核工業(yè)是高科技戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，是國家安全重要基石。我國已建立起包括鈾礦地質(zhì)勘探、鈾礦采冶、鈾純化、鈾濃縮、元件制造、核電、乏燃料后處理、放射性廢物處理處置等環(huán)節(jié)的完整核工業(yè)體系，核工業(yè)已經(jīng)成為軍民結(jié)合產(chǎn)業(yè)的標(biāo)桿。作為我國核工業(yè)自主創(chuàng)新、集成創(chuàng)新和機制創(chuàng)新成果并擁有完整自主知識產(chǎn)權(quán)的三代核電技術(shù)“華龍一號”也已成為中國在“一帶一路”建設(shè)中核電走出去的一張亮麗的國家名片。

為落實新一代人工智能在核能行業(yè)發(fā)展規(guī)劃，深入并廣泛應(yīng)用以工業(yè)機器人、圖像識別、深度學(xué)習(xí)、自主無人駕駛、人機混合智能、虛擬現(xiàn)實智能建模等為代表的新型人工智能技術(shù)，筆者建議從以下幾方面開展部署與應(yīng)用。

一、以需求牽引為主導(dǎo)，拉動全產(chǎn)業(yè)鏈廣泛應(yīng)用。

當(dāng)前，以“數(shù)字礦山、智能制造、數(shù)字（智能）核電、智慧經(jīng)營”為主線的行業(yè)科技發(fā)展路徑已清晰顯現(xiàn)。這將在未來幾年拉動核能行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈上建設(shè)并逐步實現(xiàn)鈾礦勘察開采的全數(shù)字化、可視化平臺；核燃料智能生產(chǎn)與元件智能制造平臺；核電設(shè)計與建造一體化、數(shù)字化、全壽期平臺；從集團到各級單位應(yīng)用大數(shù)據(jù)、云計算技術(shù)的智慧經(jīng)營平臺。在多個平臺建設(shè)需求牽引下，新型人工智能技術(shù)將大有用武之地，大顯身手。

在數(shù)字礦山平臺建設(shè)中，可以通過研究與應(yīng)用“不確定性推理與決策”，特別是應(yīng)用主觀Bayes方法，在地礦勘探應(yīng)用中建立專家系統(tǒng)，實現(xiàn)快速、數(shù)字化礦脈勘探，節(jié)約大量探礦時間成本與費用。

在核燃料智能制造平臺建設(shè)中，既有以流程型為主的制造業(yè)態(tài)，又有以離散加工為主的制造業(yè)態(tài)。可以在核燃料智能制造平臺建設(shè)初期，充分利用云服務(wù)平臺，加強網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同設(shè)計制造，并結(jié)合虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality）技術(shù)、增強現(xiàn)實(Augmented Reality)技術(shù)實現(xiàn)設(shè)計-制造-質(zhì)量管控一體化的基于模型的企業(yè)(MBE)形態(tài)。在核燃料智能制造平臺建設(shè)中期，要對燃料的純化轉(zhuǎn)化、濃縮、元件制造等關(guān)鍵技術(shù)裝備配置高可靠性智能傳感器，實現(xiàn)大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，通過同步捕捉制造過程中高速產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對這些數(shù)據(jù)進行分析和管理，做到對機器設(shè)備的實時監(jiān)測、調(diào)整和優(yōu)化，從而提升生產(chǎn)運營效率、提高制造產(chǎn)品的性能和質(zhì)量。在核燃料智能制造平臺建設(shè)遠期，要聚焦開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的專用工業(yè)數(shù)據(jù)與分析底層操作系統(tǒng)軟件與核心支撐軟件，保障民用與軍工生產(chǎn)任務(wù)的全智能制造過程技術(shù)處于領(lǐng)先地位，并保障生產(chǎn)和信息安全。

在核電設(shè)計與建造一體化、數(shù)字化、全壽期平臺建設(shè)過程中，在核電站設(shè)計階段，特別是反應(yīng)堆設(shè)計方面，可以建立專用大規(guī)模超級智能計算中心，以支撐構(gòu)建多物理量、多因素耦合、參數(shù)化數(shù)字反應(yīng)堆設(shè)計套件；在核電站建造階段，可以結(jié)合建筑信息模型（BIM）技術(shù)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn)智能建模，將工程建設(shè)項目的工期、成本、質(zhì)量控制做到最優(yōu)；在核電站運營階段，可以在高放射人員不可達區(qū)域，大量使用專用工業(yè)機器人，來完成諸如環(huán)境檢測、水下焊接、筒體內(nèi)壁爬行視頻檢測、應(yīng)急救援等操作。

在智慧經(jīng)營平臺建設(shè)中，大數(shù)據(jù)分析與云計算技術(shù)將被廣泛采用。在采集海量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、經(jīng)營數(shù)據(jù)、外部數(shù)據(jù)、預(yù)測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過無監(jiān)督學(xué)習(xí)、綜合深度推理等技術(shù)，建立數(shù)據(jù)驅(qū)動的決策分析體系，輔助企業(yè)決策人員進行智慧經(jīng)營。企業(yè)運營是眾多人員共同參與的有機運行的綜合動態(tài)過程，在人員越來越多的以互聯(lián)網(wǎng)形式組成群組結(jié)構(gòu)的情景下、依據(jù)群體智能理論實現(xiàn)匯聚和管理大規(guī)模參與者并以競爭和合作等多種自主協(xié)同方式來共同應(yīng)對挑戰(zhàn)性任務(wù)，從而涌現(xiàn)出來的超越個體智力的群體智能形態(tài)，也將推動企業(yè)的經(jīng)營管理水平日新月異快速發(fā)展。

二、以技術(shù)創(chuàng)新為助推，驅(qū)動科研生產(chǎn)升級。

人工智能技術(shù)的突飛猛進，一次次改變了人類的生產(chǎn)和生活，目前處于人工智能研究熱度最強的語音識別技術(shù)、深度學(xué)習(xí)圖像識別技術(shù)和自主無人駕駛技術(shù)預(yù)期將帶來核行業(yè)科研、生產(chǎn)的升級。

在語音識別技術(shù)方面，國內(nèi)的一些科研機構(gòu)在智能語音識別及人工智能核心技術(shù)某些領(lǐng)域已經(jīng)持續(xù)保持國際領(lǐng)先地位，并獲得多個國際大賽的冠軍?？梢韵嘈?，在繼續(xù)深入推動語言識別技術(shù)與行業(yè)場景相結(jié)合過程中，當(dāng)我們將語音識別技術(shù)與現(xiàn)有的基于輸入計算機指令操作方式聯(lián)姻，有望實現(xiàn)直接使用人類的自然語言來操作工業(yè)設(shè)備，并可以通過語音識別聲紋技術(shù)實現(xiàn)關(guān)鍵操作防偽檢驗。

在深度學(xué)習(xí)圖像識別技術(shù)方面，中國研發(fā)的基于深度學(xué)習(xí)技術(shù)醫(yī)學(xué)影像人工智能分析系統(tǒng)，僅耗時23秒，就完成300張核磁共振影像圖的直腸癌病灶勾畫，經(jīng)與病理切片比對，準確率達95.22%。在耗時和準確率方面，已經(jīng)超過了與它競賽的三甲醫(yī)院3名影像科醫(yī)生在5分鐘內(nèi)完成149張影像圖勾畫，成績?yōu)?3%的準確率。可以預(yù)見，當(dāng)我們將基于深度學(xué)習(xí)的圖像識別技術(shù)與行業(yè)實踐相結(jié)合，就會出現(xiàn)利用人工智能設(shè)備輔助診斷工業(yè)影像的應(yīng)用場景，可以使用人工智能設(shè)備實現(xiàn)24小時運轉(zhuǎn)、快速、高于人類準確率的核級焊縫X射線探傷識別應(yīng)用。

在地面自主無人駕駛技術(shù)方面，中國已經(jīng)計劃于2018年在幾個城市選擇區(qū)域性的地段，正式開展無人駕駛試驗?？梢酝茢啵谑褂昧艘曈X傳感器、毫米波雷達、激光雷達、超聲波多傳感器及全球定位系統(tǒng)、高精度地圖等構(gòu)建的融合技術(shù)體系后，陸地?zé)o人自動駕駛車輛可以應(yīng)用在露天鈾礦開采區(qū)，承擔(dān)部分運輸任務(wù)。

在核行業(yè)典型的水下復(fù)雜操作技術(shù)方面，大量的水下小型無人航行器，水下焊接機器人等無人智能設(shè)備未來可以在大量的人員不宜到達區(qū)域、水域完成精細操作，提升核電運行安全水平。

在空中無人機技術(shù)應(yīng)用方面，多旋翼小型無人飛行器可以應(yīng)用于高輻射區(qū)域的近距離多角度視頻傳輸、輻射劑量實時探測及特殊情況下全廠鳥瞰圖像收集、網(wǎng)絡(luò)信號中繼等服務(wù)，提高特殊情況下協(xié)同處理效率，確保核安全。

三、集中資源做好頂層規(guī)劃，建設(shè)核電安全運營智能保障平臺

《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中明確提出要建立混合增強智能支撐平臺，建立“支撐核電安全運營的智能保障平臺”。安全是核電的生命線，核安全是核電運營企業(yè)的立身之本、發(fā)展之基，同時核電行業(yè)又具有全球核電運營單位高度關(guān)聯(lián)相互影響的特點，歷史上國外幾次核電事故至今還在深刻影響全球各國的核電發(fā)展。

由此可見，在管理上，核電安全運營不是一廠一家單位的事情，也不是只影響一個核電企業(yè)集團的事情，而是全行業(yè)共同的事情，要集中全行業(yè)多家央企集團的資源做好全行業(yè)的頂層規(guī)劃，統(tǒng)一體系、統(tǒng)一方向、統(tǒng)籌安排。

在技術(shù)上，建立核電安全運營的智能保障平臺，需要有大規(guī)模超級智能計算中心作為支撐環(huán)境，需要創(chuàng)立“人在回路”的復(fù)雜性分析與風(fēng)險評估平臺，需要建立以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的多維人、機、物協(xié)同與互操作的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。要完成這些平臺建設(shè)就需要構(gòu)建一個由全行業(yè)各個專項業(yè)務(wù)頂級專家構(gòu)成的，多專業(yè)、跨學(xué)科、綜合性的科研技術(shù)攻關(guān)團隊，團隊成員可以分別來自各家央企核電集團、科研院所、高等院校，發(fā)揮核工業(yè)“大力協(xié)同，聯(lián)合攻關(guān)”的光榮傳統(tǒng)，鼎力協(xié)作，攻堅克難，以期在較短時間內(nèi)建立并運行核電安全運營智能保障平臺。

黨的十九大報告提出，創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動力。所以在建設(shè)核電安全運營智能保障平臺過程中要鼓勵引領(lǐng)性、原創(chuàng)性創(chuàng)新，要敢于突破、敢于構(gòu)想、敢于嘗試。可以基于高動態(tài)、高維度、多模式分布式大場景感知體系建立整體核電運營的實時態(tài)勢感知平臺；基于高性能計算與量子算法混合模型，建立高效精確自主的量子人工智能系統(tǒng)架構(gòu)，來高效精確處理來自核電運營企業(yè)百萬量級的實時智能傳感器數(shù)據(jù)?？梢詷?gòu)想，通過未來20年的努力與創(chuàng)新，建立由“量子人工智能大腦”統(tǒng)一協(xié)調(diào)管控的“無人核電運營”狀態(tài)是有望實現(xiàn)的，這會使核電運營安全指標(biāo)在現(xiàn)在基礎(chǔ)上實現(xiàn)幾個數(shù)量級的安全提升。

總結(jié)

核工業(yè)是高科技戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，也是軍民融合的重點行業(yè)，在面臨新一輪人工智能發(fā)展的重大戰(zhàn)略機遇期，在構(gòu)筑我國人工智能發(fā)展的先發(fā)優(yōu)勢，建設(shè)創(chuàng)新型國家和世界科技強國過程中，要繼續(xù)發(fā)揚“兩彈一星”精神，勇于登攀，奮發(fā)進取，加快實現(xiàn)我國由核大國向核強國跨越。