核工業(yè)是否應(yīng)該推廣機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能，以便更好地管理其資產(chǎn)基礎(chǔ)?有專家認(rèn)為，該行業(yè)應(yīng)用數(shù)字技術(shù)沒有那么復(fù)雜。

1、數(shù)字化技術(shù)

機(jī)器學(xué)習(xí)可以幫助核工業(yè)降低其資產(chǎn)管理成本

過去，核工業(yè)一直對(duì)數(shù)字解決方案和人工智能的推廣使用持謹(jǐn)慎態(tài)度。

該行業(yè)的擔(dān)憂，包括安全方面內(nèi)容，數(shù)字技術(shù)快速發(fā)展，確保系統(tǒng)在核裝置的長(zhǎng)壽命內(nèi)不會(huì)過時(shí)的必要性考慮。

也有人認(rèn)為，該行業(yè)應(yīng)該積極引進(jìn)數(shù)字化技術(shù)。

薩姆·斯蒂芬斯表示，數(shù)字化方法可以幫助該行業(yè)降低其資產(chǎn)管理成本。

斯蒂芬斯領(lǐng)導(dǎo)阿特金斯及其母公司SNC-Lavalin的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

但他表示，核能的創(chuàng)新基礎(chǔ)將使其能夠從機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能(ML/AI)中獲益，因?yàn)椋?ldquo;核工業(yè)的主要因素是，我們致力于使用的最佳可用技術(shù)。”

他表示，隨著數(shù)字解決方案的成熟和在其他行業(yè)的廣泛應(yīng)用，過去10年或20年該技術(shù)已經(jīng)取得了一些進(jìn)展。因此，“如果核工業(yè)不采用它們，就無法利用其技術(shù)。”

斯蒂芬斯認(rèn)為，與此同時(shí)，隨著電力行業(yè)的變化，電力行業(yè)必須確保在技術(shù)或經(jīng)濟(jì)上不處于劣勢(shì)。

他說：“我們正在運(yùn)行的能源系統(tǒng)正變得越來越動(dòng)態(tài)，越來越數(shù)字化。”

同時(shí)，對(duì)低碳電力供應(yīng)的需求，使得核電機(jī)組以最佳的環(huán)境運(yùn)行，并將電廠停機(jī)時(shí)間降至最低變得更加迫切。

2、改進(jìn)安全案例

日本東京電力公司使用一款名叫“迷你翻車魚”(Little Sunfish)的水下機(jī)器人，
調(diào)查福島第一核電站3號(hào)機(jī)組反應(yīng)堆安全殼內(nèi)聚積的核污水情況，
旨在找出熔落的廢棄核燃料的具體位置和形狀，為核廢料取出方案收集信息。

斯蒂芬斯表示，核能對(duì)安全的關(guān)注意味著，在某些活動(dòng)中已經(jīng)取得的收益超過了成本：“通過在現(xiàn)場(chǎng)采用數(shù)字化方法，我們看到了讓人們遠(yuǎn)離危險(xiǎn)并減少其風(fēng)險(xiǎn)暴露的機(jī)會(huì)。(我們)還可以確定更有效的方法和更好的策略，以優(yōu)化我們的工作方式和我們的工作內(nèi)容。”

哪些應(yīng)用程序已經(jīng)可以為核部門帶來好處?

斯蒂芬斯舉了機(jī)器視覺的例子：“我們正在從現(xiàn)場(chǎng)捕獲大量的照片和視頻。利用這些數(shù)據(jù)集，我們可以使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法來識(shí)別任何潛在或常見的缺陷。”

操作員將機(jī)器人發(fā)送到已知水位最高的3號(hào)反應(yīng)堆的安全殼內(nèi)。
機(jī)器人通過連接到安全殼的管道進(jìn)入反應(yīng)堆內(nèi)部。
通過在反應(yīng)堆內(nèi)拍攝圖像調(diào)查內(nèi)部結(jié)構(gòu)損壞情況，并在被毀壞的反應(yīng)堆內(nèi)找到燃料。

目前，必須進(jìn)入放射性區(qū)域的工人巡檢，可以完全自動(dòng)化，每天使用機(jī)器人或無人機(jī)對(duì)路線進(jìn)行成像，并使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法將任何變化或異常情況提請(qǐng)人類專家注意。

這樣的應(yīng)用程序可以在不與其他工廠系統(tǒng)連接的情況下實(shí)現(xiàn)，因此實(shí)現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)較低，“這是我們認(rèn)為的理想的第一個(gè)用例”，他說。

對(duì)于這種用途，斯蒂芬斯反對(duì)過度謹(jǐn)慎：“考慮到核電站的壽命有限，你越早開始投資這些類型的方法，你能從中獲得的價(jià)值就越大，”他說，并指出，現(xiàn)在的投資比10年后更容易，因?yàn)樵?0年后，核電站的剩余壽命較低。

其他類似的“自給自足”選項(xiàng)包括，規(guī)劃和使用人工智能優(yōu)化停電和一般交付的計(jì)劃表和時(shí)間表。

當(dāng)然，項(xiàng)目管理軟件已經(jīng)存在很長(zhǎng)時(shí)間了，他說，“當(dāng)你考慮項(xiàng)目計(jì)劃以及大量潛在的獨(dú)立依存關(guān)系和制約因素時(shí)，人工智能為你提供了一個(gè)機(jī)會(huì)，讓你可以考慮比人腦更多的不同場(chǎng)景。

然后你可以利用它來幫助確定最佳場(chǎng)景，從而提前完成你的計(jì)劃。

”此外，它可以將規(guī)劃和項(xiàng)目管理軟件與其他類型的信息結(jié)合在一起，如對(duì)工廠和所部署資源的三維理解。

取得成功的第三個(gè)機(jī)會(huì)是使用現(xiàn)有數(shù)據(jù)池。

斯蒂芬斯解釋道，“許多工廠一直在通過企業(yè)資產(chǎn)管理系統(tǒng)收集數(shù)據(jù)。我們看到的機(jī)會(huì)首先是如何使用AI/ML來發(fā)現(xiàn)趨勢(shì)”。

這可能意味著某個(gè)地點(diǎn)或設(shè)備的變化，也可能意味著許多工廠可能出現(xiàn)的共同趨勢(shì)。

最后，斯蒂芬斯指出，AI/ML可以幫助做出關(guān)于可能需要額外數(shù)據(jù)的決定。

隨著傳感器變得越來越便宜，AI/ML可以幫助規(guī)劃和優(yōu)先考慮公司在何處放置傳感器，以預(yù)測(cè)工廠問題并減少停機(jī)時(shí)間。

3、專業(yè)技能替換

人工智能能否取代長(zhǎng)期服務(wù)的核工業(yè)成員的全面經(jīng)驗(yàn)?

斯蒂芬斯堅(jiān)持認(rèn)為，目標(biāo)是建立伙伴關(guān)系。“我們采用技術(shù)都在研究如何提供工具，讓工廠里的人生活更輕松。”

他還認(rèn)為，這是行業(yè)的未來證明，不會(huì)失去個(gè)人經(jīng)驗(yàn)。

“當(dāng)你看到這個(gè)行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)，尤其是技能方面的挑戰(zhàn)時(shí)，我們將越來越受到資源的限制。由于技能短缺，我們需要找到更高效、更不同的有效方法。在這方面，我們認(rèn)為技術(shù)有幫助。”

核工業(yè)在創(chuàng)新方面面臨著一個(gè)特殊的挑戰(zhàn)，因?yàn)樾碌牧鞒瘫仨毥?jīng)過鑒定，因此獨(dú)立的用例更有可能快速回報(bào)。

在實(shí)踐中，斯蒂芬斯表示，這種推廣“取決于商業(yè)案例和風(fēng)險(xiǎn)偏好。你必須承認(rèn)，有了這些新技術(shù)，商業(yè)案例就必須得到證明。如果它有五年或十年的投資回報(bào)，那么目前的管理層會(huì)認(rèn)為“還不完全”。”

這意味著ML/AI和數(shù)字化倡導(dǎo)者必須“確定具有直接利益的用途，為我們?cè)黾舆M(jìn)一步投資”。

即使工廠運(yùn)營(yíng)商很謹(jǐn)慎，他們可以在以后降低實(shí)施成本的一個(gè)方法是考慮數(shù)據(jù)管理。

SNC-Lavalin正在確保其從核設(shè)施獲取的所有數(shù)據(jù)都是結(jié)構(gòu)化的，以便隨時(shí)獲得服務(wù)見解。

他說，“當(dāng)你擁有結(jié)構(gòu)化和可用的數(shù)據(jù)，并且隨著數(shù)量的增加，這就增加了使用數(shù)據(jù)分析的機(jī)會(huì)。在你能夠利用一些更智能的數(shù)據(jù)分析流程之前，這需要首先到位。”

4、數(shù)據(jù)安全

伊朗布什爾核電站曾遭“震網(wǎng)”(Stuxnet)蠕蟲病毒攻擊。(圖源：新華/路透)

有充分的理由，核工業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)安全非常保守和嚴(yán)格。

然而，隨著數(shù)據(jù)行業(yè)的成熟，核能公司能夠在保持安全的同時(shí)，跟隨其基礎(chǔ)設(shè)施同行做出更靈活的安排。

例如，斯蒂芬斯表示，核能將不得不跟隨其他行業(yè)轉(zhuǎn)向基于“云”的解決方案，可以安全地做到這一點(diǎn)，他說：“這是一個(gè)不可避免的舉措，因?yàn)樵S多軟件提供商越來越多地將解決方案放在“云”上，而不是像傳統(tǒng)上那樣放在服務(wù)器上。

這是行業(yè)需要接受的改變。有觀點(diǎn)認(rèn)為，可以通過這些設(shè)施提高安全性。”

近幾年，核能行業(yè)的態(tài)度開始改變。

“新冠肺炎流行是一個(gè)巨大的轉(zhuǎn)變，因?yàn)樵S多運(yùn)營(yíng)商發(fā)現(xiàn)他們依賴于微軟團(tuán)隊(duì)和基于“云”的解決方案來支持正在進(jìn)行的工作。這是我們發(fā)現(xiàn)新冠肺炎流行確實(shí)加速發(fā)展的一個(gè)領(lǐng)域。”

現(xiàn)在，他說，“一些可用的新技術(shù)使我們能夠更快、更靈活地開發(fā)解決方案。當(dāng)然，它必須進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。”

基于“云”的系統(tǒng)也提供了一些未來證明，他說：“許多客戶對(duì)供應(yīng)商鎖定越來越緊張。簽署解決方案意味著未來基本供應(yīng)商方面的轉(zhuǎn)換成本可能會(huì)過高。我們正在研究他們的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)，從而提高系統(tǒng)之間的可移植性。采用基于‘云’的方法，不太可能被鎖定在一個(gè)供應(yīng)商。”

這些逐步使用數(shù)據(jù)和更靈活的方式，例如使用“云”，需要監(jiān)管部門的認(rèn)可。

斯蒂芬斯表示，監(jiān)管考慮也將逐步進(jìn)行，“這是一件有助于人類做出更好決定的事情，而另一件事是依靠這些來確保核安全”。

從監(jiān)管角度看，離依靠AI/ML發(fā)現(xiàn)潛在問題還有相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間。這是技術(shù)成熟度和行業(yè)內(nèi)采用成熟度的結(jié)合。

要做到這一點(diǎn)，需要有非常強(qiáng)大的技能基礎(chǔ)，需要有人理解和使用它，需要有很多使用它的經(jīng)驗(yàn)和一些教訓(xùn)。

5、數(shù)字孿生的作用

目前，所謂的“數(shù)字孿生”是能源行業(yè)的流行語(yǔ)，但斯蒂芬斯表示，這個(gè)短語(yǔ)對(duì)不同的人來說意味著不同的事情。

“數(shù)字孿生可以是任何東西，從代表當(dāng)前狀況的設(shè)施的激光掃描，到更像勞斯萊斯(Rolls-Royce)或通用電氣將使用的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，在那里你有一個(gè)完全連接的工廠，并與運(yùn)營(yíng)商共享實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。”

在核領(lǐng)域，他認(rèn)為核生命周期的三個(gè)關(guān)鍵階段——新建、運(yùn)營(yíng)和退役——每個(gè)階段都得益于數(shù)字孿生，“但在生命周期的每個(gè)部分都會(huì)有不同的味道。”

他解釋道，“我們看到低成熟度的數(shù)字孿生支持遺留資產(chǎn)的主要計(jì)劃管理。對(duì)于新的構(gòu)建，它實(shí)際上是圍繞著如何設(shè)置支持運(yùn)營(yíng)的策略，同時(shí)在設(shè)計(jì)和構(gòu)建中捕獲數(shù)據(jù)，以在整個(gè)生命周期內(nèi)保持該價(jià)值。在運(yùn)營(yíng)資產(chǎn)中，它是關(guān)于支持工廠運(yùn)營(yíng)的策略。”

他補(bǔ)充道：“我們預(yù)計(jì)這些資產(chǎn)將與虛擬表示更加緊密相連。這是一個(gè)我們看不到會(huì)消失的長(zhǎng)期趨勢(shì)。”

這不僅適用于裂變，聚變行業(yè)也在進(jìn)行一些試探，“我們與一些融合項(xiàng)目進(jìn)行了非常密切的合作，因?yàn)闉榱舜_保工廠能夠正常運(yùn)行，越來越多的測(cè)試、分析和模擬需要在硅中進(jìn)行，而不是在工廠上進(jìn)行。隨著資產(chǎn)變得更加復(fù)雜，他們需要數(shù)字解決方案來設(shè)計(jì)和建造它們。”