中核集团党组成员、副总经理辛锋：AI赋能 数据驱动核能科技创新发展翻开新篇章

核工业是高科技战略产业,是国家安全重要基石。中国核工业集团有限公司(以下简称“中核集团”)坚持以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,深入贯彻落实习近平总书记“推进核能产业和新一代数字技术深度融合,为全球核能创新发展贡献更多智慧”的指示要求,大力发展核工业新质生产力,为国家能源安全新战略注入强劲核动力。

当前,新一轮科技革命和产业变革深入发展,世界能源格局深刻调整,人工智能技术正经历新一轮快速发展,深刻影响核能领域技术革新与产业变革。作为中国核科技工业的主体,中核集团肩负强核强国与和平利用原子能、保障国家能源安全的使命任务,坚持以改革创新为引领,紧密围绕“建设先进核科技工业体系、打造世界一流核工业集团、推动建成核工业强国”的新时代“三位一体”奋斗目标,把数字化转型作为核工业高质量发展的关键内涵,全速推进数字核工业建设,强化顶层设计,将人工智能技术作为培育新质生产力、推动高质量发展的重要抓手,加快推进人工智能技术的研究与应用,积极推动核工业智能化转型升级。

构建人工智能大模型基座,打造核工业战略性新兴产业

人工智能大模型体系建设是核工业智能化升级的重要基础工程,也是推动战略性新兴产业发展的关键举措。中核集团以“顶层设计+产业协同+自主可控”为路径,坚持系统部署与分步实施相结合,全面推动大模型技术在核工业领域的落地实践。通过强化顶层设计、深化产业协同、统筹算力资源、加强数据治理、打造专业团队,逐步构建覆盖技术创新、应用拓展和资源保障的全链条支撑体系,为核工业高质量发展增添新动能。

强化顶层设计,明确发展路径与应用目标。按照“系统部署,分步实施,安全可靠,开放协同”的原则,中核集团围绕核工业智能化发展需求,制定人工智能发展顶层设计方案,明确技术路径和应用目标,制定《AI+核能三年行动方案》,明确15类108个AI+核能场景,统筹调配内外部资源,将人工智能技术与核能研发、生产、管理等关键领域深度融合,构建智能化应用框架,为中核集团数字化数智化发展奠定基础。

深化产业协同,联合打造华知大模型。中核集团联合合作伙伴成立“人工智能联合创新实验室”,共同打造自主可控的中华知识大模型(简称华知大模型),该模型以“全系列、多模态、强知识、高可信”为特色,重点聚焦大模型在知识密集型行业领域的垂直化应用。通过深化产业协同,华知大模型实现参数规模、跨模态能力及知识嵌入的全面突破,从7B到135B等多系列参数模型均具备多场景适配能力;在文本与图像等多模态融合、强逻辑可控生成等方面展现出显著优势,为核工业新质生产力的快速培育提供有力支撑。

统筹算力资源,夯实算力资源支撑体系。围绕“数据决策中心、大规模运算中心、协同应用中心、数据灾备中心、基础资源共享服务中心”五个中心定位,建设集团统一的核工业数据中心,整合集团内外部算力资源,构建统一算力资源体系,立足核工业智能化发展的核心需求,优化资源配置,提升科研计算、生产管理及工程优化等领域的算力支撑能力,为大模型在核工业领域的深化应用提供基础保障。

加强数据治理,推进高质量数据集建设。按照“建体系、立标准、搭平台”的总体思路,全面推动数据体系建设和治理工作,推进数据统一管理和综合利用,支撑集团跨级跨域数据共享,助力集团数字化转型升级。通过制定数据管理制度、建立数据管理组织、明确数据职责、清晰数据管理流程,形成规范化管理体系,打造统一的数据资源库,在核电、可控核聚变、知识管理等领域均建立多个高质量数据集。

打造专业团队,为智能化提供人才保障。中核集团高度重视人才培养,坚持人才优先发展战略,不断建立健全人工智能人才培养体系,营造良好的人才发展环境。在中核集团科学技术委员会下成立数字化与人工智能专题研究组,设立人工智能领域科技带头人,畅通人才发展空间和晋升渠道;开展人工智能培训,提升专业素养和实践能力,形成一支覆盖基础层、技术层到应用层的人工智能团队。

图为华知大模型从L0+到L1、L2的三层架构体系,L0+层包括NLP(自然语言处理)、CV(计算机视觉)及多模态三个基础模型,通过行业和用户高质量数据可信增强大模型生成能力,使其具备业务理解和实际问题解决能力,为业务赋能。

深化人工智能应用,提升核能领域关键能力

中核集团聚焦核能领域关键需求和关键能力,推动人工智能技术与场景应用深度融合,不断提升核科技创新体系、先进核能利用、核燃料循环等领域的智能化能力,支撑核工业高质量发展。

强化核科技创新,提升仿真验证与智能设计能力。推动人工智能技术深度融入核反应堆、核电工程设计等领域,全面提升设计效率与精确性。在反应堆仿真验证方面,通过智能仿真技术将数字验证率提升至20%,为核电后续机型研发提供有力支撑。在设计智能化方面,构建智能设计平台,基于大语言模型与核电专业知识库,支持设计知识问答、文档校对及一致性检查,有效优化设计流程并显著减少人工耗时,提升设计效率,推动工程设计领域智能化转型。在先进快堆设计方面,应用机器学习技术优化设计流程,同时,通过深度神经网络技术与中子扩散方程物理模型融合,重构堆芯功率分布,为设计优化奠定技术基础。在可控核聚变设计方面,依托先进的HL-3托克马克装置,构建智能化实验数据处理与控制体系,全面提升等离子体控制的精确性与稳定性;通过深度学习开发破裂预警算法,实现实时预警与安全控制;构建高精度平衡反演模型,为等离子体的实时控制提供支持;通过强化学习技术,实现端到端的磁位形控制,显著提升反应效率与可控性,推动核聚变商业化应用发展。

支撑先进核能利用,提升智能监测与决策支持能力。研发核电AI大模型,构建涵盖质量保证、语料库建设及模型迭代的全流程体系,覆盖机械、电气及核工程等多个领域,在知识问答、故障诊断及管理程序生成等应用中取得显著成效,为核电运维效率和安全性的提升提供强大支持,推动核电厂向智慧化、集约化方向发展。以人工智能和大数据技术为核心,构建核电机组的智能化运维支持体系,显著提升智能监测诊断与决策能力。在核电机组异常发现、事件原因分析、自适应智能优化、数据机理双驱动的高精度仿真模型、事故预测、智能经验反馈、无损检测、水下视觉感知等核心算法研发中取得关键技术突破。研发全面自主可控的关键设备智能智慧管理平台(ASP-2),已在全部在运机组推广应用,实现失效预警和故障定位智能化应用,助力核电机组安全稳定运行,WANO(世界核电运营者协会)综合指数国际领先,秦山核电基地平均能力因子全球第一,三门核电成为全球核电行业首个入选世界“灯塔工厂”企业。

优化核燃料循环,提升智能制造与自动化生产能力。在成矿预测方面,结合物化遥勘查数据和机器学习模型,开展智能预测与评价,提升勘察资源预测效率。在资源建模方面,运用AI算法进行地质信息分析,构建综合三维数字化地质模型,直观展现资源分布与特征。在铀矿山生产方面,打造智能矿山,实现地浸矿山水冶与井场联动控制,开采效率提升20%以上,全面推动智能化生产模式的普及与深化。结合北斗技术和无人机巡检,创新核工业安全监管模式,实现隐患早发现、早预警与早处置,进一步提升安全保障能力;建立自主知识产权铀尾矿(渣)库安全风险监测预警系统,实现在役铀尾矿(渣)库100%在线监测和安全风险预警。在核燃料生产方面,打造智能工厂,集成设备运行优化、智能排产和在线检测技术,生产效率提升20%。在快堆核燃料元件生产方面,通过整合自动化生产单元和智能仓储平台,优化资源配置,一线人员减少30%以上。在后处理方面,通过研究基于人工智能神经网络的液滴直径预测方法,为工艺流程中液滴直径的精确计算提供新的技术支持。在核设施退役治理方面,结合核设施内外部环境数据建立退役计算模型,实现退役方法和拆解路径的优化设计,为退役过程中的安全性评估和路径规划提供科学依据。

面向未来机遇,加快推动核工业智能化发展

人工智能赋能核工业不仅是一项技术革新,更是关乎国家能源安全和科技自立自强的战略选择。中核集团将以服务国家战略需求为核心,加速构建核工业智能化发展体系,全速推进数智核工业建设。

研发垂直领域大模型,强化核工业智能化支撑能力。围绕核工业研发设计、生产建造等关键领域,聚焦垂直领域大模型的构建与实际应用,从“采、存、算、管、用”五个方面,持续开展核工业高质量数据集建设,采用提示工程、检索增强、微调等大模型技术,将核工业领域特定知识深度嵌入模型体系,形成具有核行业特色的大模型技术框架,推动核工业高效、高质量、创新发展。

建设核工业智能体,推动多场景智能化融合。以智能体为重点,推动核工业在工程设计、生产制造、运行维护、核燃料循环等产业链关键环节实现智能化管理和决策。研发智能巡检机器人,搭载多种高性能监测仪器,实现全天候巡检、探测、监控等功能,减轻人工巡检强度,提高巡检效率。研发燃料组件检查机器人,检测燃料组件的表观、氧化层、破损等,实现检测情况实时反馈。

探索智能科学计算(AI FOR SCIENCE),打造“AI爱因斯坦”。利用神经网络解决核工业中复杂微分方程、积分方程及高维几何的微分-积分方程,获得数值解,实现数据驱动与物理方程的模型同化,应用于堆芯计算、传热计算、流体计算和屏蔽计算等领域,具有兼顾算得准、算得快的颠覆性技术潜力,为反应堆的高效物理和仿真计算奠定基础,探索科学智能的新未来,打造能够自主发现复杂世界未知规律的“AI爱因斯坦”。

核工业是体现国家综合实力的重要方面,是大国竞争的战略必争领域,加快推进核工业科技创新对全面建设社会主义现代化国家、全面推进中华民族伟大复兴意义重大。人工智能是引领未来的战略性技术,是新一轮科技革命和产业变革的核心驱动力。展望未来,中核集团坚持创新驱动和智能赋能,充分发挥核电清洁能源优势,积极探索核电转算力模式,更好推进核电与算力融合发展。未来的核工业一定是数字化的核工业,在全球人工智能技术快速发展的浪潮中,中核集团将肩负起国家能源安全和科技自立自强的战略使命,以高度的责任感和使命感,不断深化技术创新和应用突破,为构建世界一流的现代化核工业体系赋能,为核能科技创新发展翻开新篇章。

(编辑:户静凝)