《人工智能加速核应用、科学和技术》国际原子能机构（IAEA），2022最新100页报告

人工智能指的是一系列技术的集合，这些技术产生的系统能够以类似于人类逻辑和推理的方式追踪复杂问题。机器学习技术根据大量的数据来学习如何完成一项特定的任务。

人工智能技术正在飞速发展，已经可以对各种来源的海量数据进行分类和解释，以执行广泛的任务，帮助解决世界上许多最紧迫的挑战。人工智能具有巨大的潜力，可以加速许多核领域的技术发展，从核医学到水资源管理，再到核科学和工业。

2021年，IAEA主办了一次关于核技术和应用的人工智能技术会议，旨在提供一个国际交叉论坛，讨论和促进核科学、技术和应用、辐射保护和核安全以及保障监督核查方面的合作。其目的是确定这些领域未来活动的优先事项以及IAEA如何能够支持这些活动的实施。这次会议--第一次这样的会议--也是一次思考人工智能和核技术融合的伦理考虑的机会。

本出版物概述了当前的技术状况，概述了挑战并确定了利用人工智能加速核应用、科学和技术的机会。

报告结构

本出版物对目前的技术状况进行了回顾，并概述了利用人工智能加速核应用、科学和技术的挑战，并确定了机会。在介绍了人工智能及其在核领域应用的背景资料后，第2章概述了人工智能和核技术的伦理学，以及人工智能在核应用、科学、电力、辐射防护、安全和保障监督核查方面的应用。

以下各章介绍了技术现状、核领域未来人工智能活动的优先事项以及IAEA在支持其实施方面的作用。第3章讨论了人工智能与核技术融合的伦理影响。第4-12章重点介绍人工智能在与IAEA工作领域相对应的核领域的应用，包括人类健康、食品和农业、水和环境、核数据、核物理、核聚变、核电、核安全和保障监督核查。

执行总结

近年来，人工智能（AI）和机器学习（ML）方法已经在科学和技术领域产生了重大影响。这些从数据集或基于逻辑的算法中生成模型的方法，可以类似地加快核应用、科学和技术领域的发展，实现原子能机构促进和平、健康和繁荣的目标。如图1所示，为了在这些领域实现人工智能，特别是ML的进步，IAEA可以通过建立、托管和策划集中的资源，包括数据库，遵守FAIR（可查找、可访问、可互操作和可重用）原则和开放科学的最佳实践，提供数据共享的管理，支持培训工作和相关劳动力的发展，以及促成科学、技术、数学、人工智能和伦理学界之间的联系，发挥重要作用。

许多领域可以从人工智能在核应用领域的使用中受益。在人类健康方面，这些领域包括临床研究、流行病学、营养学、医学成像、放射治疗和卫生专业人员的教育。基于人工智能的工具也被用来促进成像、乳房X光检查和肺癌筛查计划中的计算机辅助诊断，以及核医学程序中的剂量预测等不同的临床任务。特别是ML方法还可以提高分析计算机断层扫描和双能量吸收仪扫描的效率和准确性，以便进行身体成分和骨骼分析。将人工智能方法应用于食品和农业的核技术和相关技术，可以在优化农业生产、食品产品开发、供应链管理、食品安全和食品真实性控制方面取得重大进展和提高效率。在水和环境领域，人工智能可以帮助为政策提供信息，以缓解世界的水问题。将人工智能技术应用于水文学和环境科学，有望改善模式识别，并能在变化的气候下进行模型预测。

在核科学中，人工智能驱动的研究侧重于核数据管道的自动化。这些努力包括，例如，通过使用自然语言处理应用程序从出版物中汇编数据集，并且正在努力使用ML方法进行有意义的不确定性预测的稳健推理。此外，人工智能可以协助验证任务和设计验证的实验。在核物理学界，人工智能和ML方法被应用于数据分析和理论建模，以改善科学理解，提高数据处理和管理的效率。进一步的努力涉及到未来实验的设计和现有装置的优化，以及核物理专用设施的运行，如粒子加速器。最近在应用人工智能和ML方法解决磁和惯性约束核聚变研究中的突出问题方面取得的成功表明，这些方法有可能大大加快核聚变研发。通过人工智能和ML使更多的人参与到核聚变问题的解决中来，全世界的核聚变研发工作可以从中受益。

在核电领域，该行业可以从人工智能中受益，如自动化、设计优化、数据分析、预测和预知，以及洞察力提取。目前的工作重点是将人工智能技术从试点研究转移到更广泛的应用。在辐射防护方面，人工智能的应用及其与控制和监测过程的整合（如外部照射的个人剂量测定）预计将产生更快、更灵活和更有效的过程，有可能在该领域进行深入的技术改造。特别是，人工智能能够在分析、解释和理解包括辐射照射在内的复杂工作过程中模拟人类的认知。

在核安全领域，人工智能的可能应用包括分析光谱和地理空间数据，以改善对监管控制之外的核材料的检测，增强核材料核算和控制系统，以及识别核设施中可能的内部和外部威胁的潜力。另一方面，在核安全系统中使用人工智能可能会带来人类操作员或人工智能系统本身无法立即识别的潜在漏洞。对人工智能技术的网络攻击威胁进行重大调查在这一领域是至关重要的。

保障措施的实地活动依赖于通过不同技术获得的越来越多的数据，以探测核材料，包括卫星成像和伽马射线光谱。再加上受保障的材料数量的增加，显然需要更有效的核保障程序。人工智能和ML方法的实施将通过提高这些现场活动的效率而大大有利于保障措施。

最后，人工智能和核技术的融合可能会加剧这两个学科中现有的道德问题，并在它们的交汇处产生新的问题。由于这两个学科都涉及到风险和不确定性，并具有巨大的潜力，既能带来利益，也可能造成严重的社会和环境危害，因此有必要在这个界面上建立一个新的学科，即核与人工智能技术伦理学（ENAI）。ENAI的目的是建立一个非二元的伦理学，它可以在核领域的人工智能应用的设计、开发、部署和使用中起到先导作用。这将有助于提高从业人员对人工智能和核技术融合的伦理影响的认识，同时建立与利益相关者的有力对话机制。ENAI可以进一步确保社会接受的和道德上知情的决策，最终实现对人工智能在核领域应用的负责任的治理。