新浪潮！核动力院在人工智能领域向潮而动

仿佛呼应着龙年“一飞冲天”的气势，不过几个月的时间，人工智能浪潮席卷而来，四川省委、省政府把人工智能作为今年全省1号创新工程，超常规最大力度精准支持。这是一项前瞻性科学，考验的不仅是技术，更是谁的思想能向潮头立，谁能更准确更快速把握这个摆在眼前的发展时机。这份考卷，中国核动力研究设计院提前交卷。在今年年初，由核动力院设计所牵头，联合电子科技大学、北京神舟软件技术股份有限公司组成的开发团队，成功揭榜2023年四川省科技计划揭榜挂帅项目“工业软件智能数值求解器及其工业示范应用”；3月，由核动力院副院长闫晓负责的相关项目作为四川省科学技术厅2024年人工智能领域首批项目顺利通过公示；4月11日，四川省人工智能学院揭开面纱，在这条新质生产力赛道上，核动力院深度参与四川省以政校企院共建模式组建的“省队”。当然，这只是一场“初试”，真正要考的，还有恒心和定力。2024年，百年未有之大变局将继续加速演进，创新成为制胜的决定性“变量”，核动力院将目光锁定人工智能在核能领域的创新发展，踏上一条“少有人走的路”，寻求高质量发展新动能。

起点，早就有迹可循

其实早在2012年，核动力院反应堆故障诊断学科带头人刘才学就察觉到，在核电站的故障诊断领域，光靠人力是不够用的。“那时候我们服务的机组超过二十台，分散在各地，如果每一个机组都派专人去做故障诊断，无论是时间、精力，都是巨大的成本”， 刘才学和他的团队着手开始开发核电站松动振动远程智能诊断软件。这是核动力院最早与人工智能这个概念的“亲密接触”。

时间来到2015年，国务院印发了《中国制造 2025》。这是我国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领，其中就提到应推进信息化与工业化深度融合，加快推动新一代信息技术与制造技术融合发展，把智能制造作为两化深度融合的主攻方向；着力发展智能装备和智能产品，推进生产过程智能化，培育新型生产方式，全面提升企业研发、生产、管理和服务的智能化水平。

围绕实现制造强国的战略目标，《中国制造2025》明确了9项战略任务和重点。这些战略任务，无论是提高创新能力、信息化与工业化深度融合、强化工业基础能力，还是推动重点领域突破发展、全面推行绿色制造、推进制造业结构调整、提高制造业国际化发展水平，都离不开人工智能的参与，都与人工智能的发展密切相关。一个不容忽视的事实——人工智能是智能制造不可或缺的核心技术，也是未来核动力技术发展绕不开的路径。

一方面，在原有的故障远程诊断软件基础上，依托四川省智能制造新模式应用项目，刘才学带领团队开始向硬件平台攻关，另一方面，十三五期间，科技部发布核领域智能机器人的重大研发项目计划,中核集团科技带头人、核动力院核工业人工智能前沿科技创新工作室负责人刘东受命组团，与十余家科研机构和高校同台竞技，尽管用了三个月做准备，但出于经验、经费等原因，核动力院以第二名的成绩与项目擦肩而过。

也不是一无所获。一颗人工智能的种子埋在了核动力院的土地上。很快，它就会生根发芽、开花结果。在准备工作期间，核动力院的团队认真调研了人工智能在工业设备特别是反应堆设备里的应用，严肃认真地对待这个问题，不同于以前在网上看看就算了。核动力院人有了一个概念：要把人工智能与核结合起来。

这不是纸上谈兵，更是现实需求。核动力院在研发我国自主核电软件包和核动力工程相关软件的过程中发现了很多问题。一个简单的例子，反应堆堆芯计算软件开发时，想要算得快，理论模型就必须要简单，但想要算得精确，理论模型就必须复杂，这是一个不可调和的矛盾，想要又快又精确，传统方法遇到了巨大的瓶颈。再比如，传统方法做实验，当实验结果和理论结果有5%的误差时，实验报告就只会详实记录这5%的误差，无法再进一步做修正。“能够不断去修正误差，我们把这个能力叫做‘数据同化’，这也是人工智能的天生优势”，刘东解释，人工智能的学习 速度和计算速度，是靠堆砌人力也远不能及的。

国家在引导，现实有需求，人工智能之于核，大势所趋。

突破！突破！

2016年，谷歌研发的人工智能AlphaGo对战世界围棋冠军李世石，以4:1的“碾压之势”取胜，一时之间轰动了学界，核动力院也将人工智能的应用提上日程。与此同时，国家部委多次来到核动力院进行调研，并要求核动力院针对人工智能在核领域的应用开启论证。核动力院从各个研究所抽调人手组建团队，用时六个月，从基础的计算问题一直论证到设备健康管理、寿命预测、反应堆的无人化控制，最终选定了核动力院在人工智能领域发展的三个大方向：智能计算、智能识别、智能控制。

这是关键的第一步，一幅波澜壮阔的人工智能图景在核动力院人眼前缓缓展开。只是，机会与困难相伴相倚。在“人工智能与核相结合”的这片知识海里，还未曾有人深度探索，想要做浪里弄潮儿，总要有人拿出魄力，在没有专用资金也没有相关专业人才的情况下，想要白手起家做人工智能，实在是摸石头过河，既不知方向也不知深浅，还有被“冲走”的可能。

2020年，时值核动力院大兴“人才创新”之策，在没有专项的情况下，刘东以调研报告为基础，将自己获得国家高层次人才特殊支持计划科技创新领军人才的经费悉数用上，争取到了院所的配套政策和资金支持，成立了“核工业人工智能前沿科技创新工作室”，组建AIDING团队，在核工业软件、人工智能、高性能计算、数字仿真等交叉学科领域进行前沿创新科技攻关。

很快，工作室就有了实打实的突破——人工智能方法求解反应堆物理方程。

这个“突破”包含了中子输运方程与扩散方程，要理解它的重要性，让我们择其一，从中子输运方程本身讲起。核动力的本质，就是反应堆发热做功。想象一团中子，如果它不可控地四散开去，就会释放出难以控制的巨大能量，如果我们把它控制起来，就变成了造福人类的清洁能源。因此，最重要的就是把反应堆堆芯的功率算准算好，也就是临界计算，顾名思义，在释放和收缩之间，找到最准确的临界值。而要计算临界值，最基本的计算方程就是中子输运方程。

现在，让我们把堆芯想象成一张照片，传统的求解方法只能把照片的分辨率调整到“高清”，再想放大看细节，就只能变成模糊的像素点。

核动力院率先求解了多维扩散方程和非临界系统输运方程，在人工智能的加持下，使得这张照片获得了“无限像素”，可以被放大到任何精度，也就是说，我们可以对堆芯情况进行更加精准的刻画，对未来了解复杂堆芯数据有了莫大的帮助。

核动力院不仅让人工智能在基础运算方面一展所长，很快，它也被应用在更多项目实践中，控制棒驱动机构故障诊断与寿命预测就是其中之一。控制棒驱动机构是直接影响核反应堆正常运行和安全可靠的关键设备之一，传统故障诊断与寿命预测的方法只能基于已有数据，精度有限，而人工智能的加入，让检测实现了“自适应”，通过对以往数据的不断学习，即使传感器出现了从未有过的信号，也能第一时间做出分析和判断。“如果说做运算是核电站的‘售前’，故障诊断就是‘售后’”，刘才学说，人工智能的加入，让核动力院的“售前”与“售后”都登上了新的台阶。

走出核动力院，未来可期

2023年，随着人工智能的进一步兴起，核动力院通过基础科研稳定支持项目再度投入500万资金。“如饥似渴、雪中送炭”，刘东用了这两个词来形容当时的心情。自此，核动力院的人工智能研究从原来的物理领域拓展到了热工领域、数据同化等方向，打好了这些基础，人工智能技术可以辐射整个核动力院二十多个专业。

不仅在院内如火如荼，核动力院还将这股人工智能热浪席卷全川。

AI FOR SCIENCE是世界前沿科学，在世界范围内可供搜索的公开文献中，关于人工智能求解输运方程的研究，核动力院还是少数中的少数。如果这是一场长跑，核动力院拥有起码一个身位的领先。人工智能之势浩浩汤汤，核动力院看到了，四川省更看到了，与之相关的揭榜挂帅项目应运而生。凭借着技术上的领先，刘东带领的AIDING团队在一众竞争对手中脱颖而出，以第一名的成绩揭榜。在这个项目中，将依托人工智能技术，解出7类共性方程和4类核领域相关方程，这也意味着，核动力院的研究成果不仅是对自己的工作有所增益，在不久的将来将反哺整个四川、全国，乃至世界的科学界。

核动力院在人工智能与核工业相结合的未来之路上打算怎么走，“中核集团核能软件与数字化反应堆工程技术研究中心”这块牌子或许能给你答案。作为授牌的研究中心，核动力院正潜心智能科学计算与数据建模系统，推动核动力数字计算和软件实现代际更迭。正如中国科学院院士鄂维南判断的那样，人工智能的热潮已经出现，一如百年前的量子力学那样，即将进入爆发期。人工智能与核结合，其时已至、其势已成，核动力院将顺势而为，乘势而上，助力中国核动力事业“第四次创业”，成为一个伟大时代的精彩注脚。