人工智能将改变核科学与技术的七种方式

人工智能将改变核科学与技术的七种方式

人工智能正在以前所未有的方式改变着核科学与技术领域。从人体健康到粮食安全，从环境保护到核能利用，AI的应用正在为这一传统领域注入新的活力。本文将为您详细介绍人工智能在核科学与技术领域的七种重要应用方式。

1.人体健康

人工智能在医疗领域的应用已经取得了显著成果，特别是在癌症诊断和治疗方面。通过改进图像解释和精确描绘肿瘤轮廓，AI能够帮助医生制订更准确的治疗计划，并实现适应性放射治疗，即根据个体患者解剖学特征量身定制的治疗过程。国际原子能机构（IAEA）最近在该领域启动了一个协调研究项目。

此外，人工智能将在IAEA的人畜共患疾病综合行动倡议中发挥重要作用。通过分析大量数据，AI可以帮助专家更好地了解人畜共患疾病对人体健康的影响，预测、评估和遏制此类疾病未来暴发的风险。

2.粮食和农业

在粮食和农业领域，人工智能工具与核技术的结合正在推动粮食系统的可持续发展，使其更能适应气候变化，同时解决粮食不安全和营养不良问题。

专家们利用人工智能处理和分析数据，以提高作物产量，估计土壤湿度，治理受放射性污染的土地，侦查和预测食品欺诈事件，并改进灌溉方式。这些应用不仅提高了农业生产效率，还确保了食品安全和环境可持续性。

3.水和环境

同位素方法让专家们能够研究和跟踪水在水文循环的不同阶段如何迁移以及在循环中因气候变化而发生了哪些变化。专家们已应用基于人工智能的方案来快速分析存储在IAEA和世界气象组织维护的全球降水同位素网等全球储存库中的大量水相关同位素数据。

利用人工智能促进对这些数据的有效和高效分析，有助于科学家们更好地了解气候变化及其对全球水资源可用性的影响，为制定应对策略提供科学依据。

4.核科学与聚变研究

人工智能在核科学中发挥着越来越重要的作用。它被广泛应用于数据分析、理论建模和实验设计，有助于加速基础研究进程，并推进技术创新。特别是在核数据和原子数据评价和汇编等领域，AI的应用显著提高了研究效率和准确性。

聚变研究是AI应用的一个特殊领域。凭借其强大的计算能力和解决大型复杂问题的能力，人工智能可以通过建模和模拟助力实验和科学发现。IAEA最近启动了一个为期五年的协调研究项目，专门研究AI在聚变研究中的应用，旨在加速这一领域的科技创新。

5. 核电

核电作为一种可靠的低碳能源，其与人工智能的结合正在推动行业的革新。通过将真实核设施的数字模拟与人工智能系统相结合，核工业可以对复杂的程序进行优化，改进反应堆的设计、性能和安全。这种优化可以提高营运效率，降低维护成本。

机器学习是人工智能的重要分支，它通过分析大量数据进行学习，有助于实现任务自动化，从而提高可靠性并避免错误。此外，人工智能具有强大的分析和预测能力，可以帮助监测电厂流程和探测异常情况，进一步提升核电站的安全性和运行效率。

6.核安保和辐射防护

随着越来越多的国家选择将核技术用于和平目的并实施了核电计划，IAEA不断努力确保保护人类和环境免受电离辐射的潜在有害影响。

人工智能在核安保和核安全领域展现出巨大潜力。它可以用于处理辐射探测系统的数据，以加强对核材料和其他放射性物质的探测和识别；用于分析实物保护系统的数据，以改进对入侵者的探测；还有助于发现可表明核设施遭网络攻击的异常情况。此外，在辐射防护领域，将人工智能纳入安全标准相关软件中，可以加强对医疗、建筑、采矿、航运、农业和核电领域数百万受职业照射工作人员的保护。

7.保障

保障是IAEA提供的重要技术核查措施，用于确保各国将核材料仅用于和平目的。IAEA通过视察核设施和核场址等措施，核实不存在未申报的核材料和核活动。

保障工作依赖于大量数据，包括卫星图像、环境采样、γ射线光谱学和视频监视等。人工智能在数据分析方面的优势使其成为保障工作的重要工具。机器学习方法已用于探测大型数据集中的异常值，并协助验证乏燃料和分析监视记录。预计人工智能将通过减少视察员执行的重复性任务数量，进一步提高保障实施效率。

未来展望

IAEA致力于为专业人员提供跨学科论坛，以讨论和促进核应用、科学和技术领域应用人工智能方面的协作。通过其人工智能用于原子平台，IAEA积极共享知识并建立伙伴关系。作为该倡议的一部分，IAEA与国际电信联盟、联合国人工智能机构间工作组和近40个其他联合国组织合作，为利用人工智能加速可持续发展提供坚实基础。