核能5.0:智能時代的核電工業(yè)新形態(tài)與體系架構(gòu)

王飛躍 孫奇 江國進 譚珂 張俊 侯家琛 熊剛 朱鳳華 韓雙雙 董西松 王嫘

1 引言

我國社會和經(jīng)濟的發(fā)展,將會對社會供能提出嚴(yán)峻而又互相矛盾的挑戰(zhàn).一方面,要求能源供給持續(xù)而快速地增長,否則將會制約經(jīng)濟的發(fā)展;另一方面,在十九大報告中提出的“加快生態(tài)文明體制改革,建設(shè)美麗中國”的精神指引下,能源行業(yè)積極支持國內(nèi)環(huán)境保護和減排,必須大規(guī)模減少碳、石油等化石能源的消耗.核能是清潔、低碳、供能穩(wěn)定、高能量密度的新能源,因此發(fā)展和運用核能是構(gòu)建我國當(dāng)前能源安全、經(jīng)濟安全、環(huán)境安全的可持續(xù)能源體系的重要支柱之一.

《中國核能發(fā)展報告》(2018)藍皮書顯示,截至2017年年底,我國在運核電機組已經(jīng)達到37臺,裝機規(guī)模3581萬千瓦,位列全球第四;發(fā)電量2474.69億千瓦時,占全國總發(fā)電量3.94%,位列全球第三.機組運行安全穩(wěn)定,總體運行業(yè)績指標(biāo)優(yōu)良.報告顯示,核電發(fā)電量占全球發(fā)電量的10.6%,而我國僅為總發(fā)電量的3.94%,《電力發(fā)展十三五規(guī)劃》提出,到2020年我國核電運行和在建裝機將達到8800萬千瓦.以目前國內(nèi)情況看,要想實現(xiàn)規(guī)劃目標(biāo),未來幾年我國每年將新增建設(shè)6～8臺百萬千瓦核電機組.因此,中國核能和核電事業(yè)擁有巨大的發(fā)展空間[1].

要實現(xiàn)《電力發(fā)展十三五規(guī)劃》提出的宏偉目標(biāo),實現(xiàn)中國核能的階躍性發(fā)展,在核能產(chǎn)業(yè)引入智能技術(shù)的支持,極大地提升核能產(chǎn)業(yè)的效能與安全性,成為一項必須進行而又緊迫的任務(wù).2017年7月20日,國務(wù)院正式印發(fā)《新一代人工智能戰(zhàn)略規(guī)劃》,為我國的人工智能技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展設(shè)立了目標(biāo)和藍圖,人工智能的發(fā)展已經(jīng)上升到國家戰(zhàn)略層面,也預(yù)示著在中國智能時代即將來臨,智能技術(shù)會在各個方面和層面上對社會經(jīng)濟和產(chǎn)業(yè)進行沖擊和改變,核電工業(yè)也不例外.本文要探討的內(nèi)容,即是在智能時代中,核電工業(yè)的形態(tài)將會發(fā)生什么變化,伴隨著這種變化的結(jié)果,又將產(chǎn)生什么樣的核電工業(yè)體系架構(gòu).

1.1 新智能時代及其特征

卡爾波普爾,現(xiàn)代西方最有影響的科學(xué)哲學(xué)家,認(rèn)為現(xiàn)實是由三個世界組成的:物理、心理和虛擬世界[2].卡爾雅思貝斯在《歷史的起源與目標(biāo)》[3]一書中道出了第一物理世界的“軸心時代”:公元前800到200年,以中東、印度、中國、希臘、羅馬為中心的人性與哲學(xué)性的大覺醒時代.我們認(rèn)為,第二心理世界的“軸心時代”,就是從文藝復(fù)興開始到愛因斯坦為代表的科學(xué)時代;第三虛擬世界的“軸心時代”源自哥德爾的不完備定理[4],激發(fā)了維納、圖靈和馮諾依曼等對智能和計算的新認(rèn)識,從而有了今天的人工智能和智能技術(shù).三個世界的三個“軸心時代”,分別代表著人類在人性、理性和智性上的大覺醒,以及隨之而來的在哲學(xué)、科學(xué)和技術(shù)上的大突破.

在正在全面來到的第三軸心時代,我們即將面臨第五次工業(yè)革命,我們認(rèn)為第五次工業(yè)革命的核心-智能科技,將會呈現(xiàn)以下特征.

IT的融合與重定義,新智能時代的IT,是工業(yè)科技(Industrial technology),信息科技(Information technology)和智能科技(Intelligent technology)的融合,因此,我們又將其命名為“新IT”(New IT).

對物理、心理、虛擬三個世界的聯(lián)合探索,新一代人工智能技術(shù)的發(fā)展,為探索和發(fā)掘心理、虛擬世界提供了可能性.而對于這三個世界的聯(lián)合探索,必將使得科技形態(tài),乃至社會形態(tài),發(fā)生革命性的根本變化[5].

ICT與CPS的重定義,在工業(yè)4.0中,ICT定義為Information and communication technology,CPS定義為Cyber-physical systems;而在智能時代,工業(yè)4.0將會演變成工業(yè)5.0新范式,相應(yīng)地,ICT會演變?yōu)镮ntelligent connection technology,CPS則定義成Cyber-physical-social systems[6].

智能社會基礎(chǔ)設(shè)施的進化,社會基礎(chǔ)設(shè)施在交通網(wǎng)、能源網(wǎng)、信息網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)之后,現(xiàn)在已經(jīng)開始了第五張網(wǎng):智聯(lián)網(wǎng)[7].這五張網(wǎng),把三個世界整合在一起,并實現(xiàn)物理和虛擬世界的數(shù)字信息協(xié)同、感知控制協(xié)同以及知識智能協(xié)同.

1.2 虛擬數(shù)字工業(yè)的崛起

隨著新智能時代的到來,伴隨而來的是各個社會產(chǎn)業(yè)的新形態(tài),工業(yè)也不例外.智能技術(shù)最終將導(dǎo)致工業(yè)4.0時代向工業(yè)5.0時代的轉(zhuǎn)換.我們將工業(yè)5.0時代的社會工業(yè)新形態(tài)概括為:實體物理工業(yè)和虛擬數(shù)字工業(yè)一體的,并以人工虛擬的數(shù)字工業(yè)為主導(dǎo)的新形態(tài).簡而言之,未來的工業(yè)擁有虛實一體的,卻又是虛實分工的新形態(tài),而“虛擬”工業(yè)會逐漸從“實體”工業(yè)手中取得工業(yè)運營和發(fā)展主導(dǎo)權(quán).

這種向工業(yè)新形態(tài)的進化并非一夜之間發(fā)生的,而是會逐步進行,并且在當(dāng)前已經(jīng)開始.從上世紀(jì)中期開始,網(wǎng)絡(luò)化工業(yè)控制及其自動化經(jīng)歷了20世紀(jì)60～70年代的模擬儀表控制系統(tǒng)、80～90年代的集散控制系統(tǒng)、21世紀(jì)初的占主導(dǎo)地位的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng),以及當(dāng)前正在普及應(yīng)用中的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng).網(wǎng)絡(luò)化工控系統(tǒng)總體趨勢是從簡單的本地儀控,慢慢演化到遠程智能的復(fù)雜系統(tǒng)管控.當(dāng)前的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的注意力主要放在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的精確性、確定性、自適應(yīng)性、安全性等以工業(yè)通信為主導(dǎo)中心的研發(fā)和應(yīng)用上.

但是隨著工業(yè)智能技術(shù)在廣度和深度上的進一步發(fā)展,即將出現(xiàn)“類工業(yè)領(lǐng)域”、“廣義工業(yè)”、“社會制造”、“社會工業(yè)”、“軟件定義工業(yè)”等智能大工業(yè)新形態(tài),而這些新形態(tài)都是以平行的物理和虛擬工業(yè)為最大的特征,而且最終虛擬數(shù)字工業(yè)會占據(jù)這個平行系統(tǒng)的主導(dǎo)地位[8?9].

虛擬數(shù)字工業(yè)誕生,將會是工業(yè)5.0時代的最大特征,將會以極高的效率整合各種工業(yè)資源、極大減小工業(yè)過程中的浪費和消耗、極大地解放工業(yè)生產(chǎn)力,并促進智能大工業(yè)的出現(xiàn)和高速發(fā)展[10].按照虛擬數(shù)字工業(yè)的崛起路徑,我們將其劃分為四個發(fā)展階段:

使能與輔助,以當(dāng)代各種工控系統(tǒng)為代表的系統(tǒng),以工業(yè)總線、工業(yè)控制、運行技術(shù)(Operational technology)為關(guān)鍵技術(shù),在當(dāng)代工業(yè)中起著重要的使能與輔助作用.

支撐與服務(wù),隨著工業(yè)控制技術(shù)的進化,其作用的空間領(lǐng)域和邏輯范圍越來越寬,演化出如工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等概念,為整個工業(yè)體系提供重要的業(yè)務(wù)運行和運營的支撐和服務(wù)作用.

管控與主導(dǎo),隨著虛擬數(shù)字工業(yè)技術(shù)的進一步發(fā)展,以平行理論為代表的復(fù)雜系統(tǒng)管控科技開始發(fā)揮作用,從而使虛擬數(shù)字工業(yè)內(nèi)生出基于人工智能技術(shù)的管控手段,同時開始對實體工業(yè)的運營進行微觀與宏觀層面上的主導(dǎo)作用.

支配與統(tǒng)治,虛擬數(shù)字工業(yè)技術(shù)的最終發(fā)展目標(biāo),是使得每一個工業(yè)體都擁有自己的伴生軟件定義的人工工業(yè)體,而且其工業(yè)實力,很大程度上取決于其對虛實互動的認(rèn)識、實踐和效率,取決于與其伴生的軟件定義的人工組織之規(guī)模.而運行在信息空間的數(shù)字工業(yè)體,運用智聯(lián)網(wǎng)技術(shù),當(dāng)它們互相在智能和知識層面上聯(lián)結(jié)后,無疑最終會占據(jù)實體工業(yè)體的統(tǒng)治地位,并支配各種產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟的運行.

1.3 對中國核電工業(yè)的啟示與思考

新智能時代向工業(yè)5.0新形態(tài)演進的進程已經(jīng)全面啟動.

2004年,平行系統(tǒng)理論與方法正式提出[11].平行系統(tǒng)(Parallel systems)是指由某一個自然的現(xiàn)實系統(tǒng)和對應(yīng)的一個或多個虛擬或理想的人工系統(tǒng)所組成的共同系統(tǒng),是控制系統(tǒng)、計算機仿真隨著系統(tǒng)復(fù)雜程度的增加、計算技術(shù)和分析方法的進一步發(fā)展的必然結(jié)果,是彌補很難甚至無法對復(fù)雜系統(tǒng)進行精確建模和實驗之不足的一種有效手段,也是對復(fù)雜系統(tǒng)進行管理和控制的一種可行方式,比如數(shù)字雙胞胎可以視為平行系統(tǒng)的一種特例或子集,為特定的系統(tǒng)提供實時監(jiān)測、調(diào)整和優(yōu)化服務(wù).

美國國防部、PTC公司、西門子公司、達索公司、GE等工業(yè)巨頭在2014年前后以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字雙胞胎為關(guān)鍵技術(shù)著手,構(gòu)建數(shù)字工業(yè)體系.數(shù)字工業(yè)具有更高的科技含量、更高的附加值利潤和更廣闊深邃的發(fā)展空間[12].以虛實工業(yè)體系構(gòu)建的工業(yè)體,將具有傳統(tǒng)工業(yè)形態(tài)難以企及的高效運行模式,因此傳統(tǒng)工業(yè)形態(tài)的淘汰是未來的必然結(jié)果,比如GE更是提出向數(shù)字工業(yè)形態(tài)全面轉(zhuǎn)變,而最終達到“虛實分離”的數(shù)字工業(yè)形態(tài)[13].到2020年,預(yù)計將有10000臺燃?xì)廨啓C,68000架飛機引擎,1億支照明燈泡和1.52億臺汽車連入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng).

不僅如此,虛擬數(shù)字工業(yè)體系也將徹底改變其商業(yè)模式,比如傳統(tǒng)工業(yè)制造商向同業(yè)服務(wù)商的轉(zhuǎn)變,就是虛擬數(shù)字工業(yè)體系的一個重要特征:通過對虛擬工業(yè)體的學(xué)習(xí)與實驗,便可提供圍繞該工業(yè)體的各類需求,如規(guī)劃、制造、運維、運營提供各種精準(zhǔn)服務(wù)業(yè)務(wù).預(yù)計到2020年,GE數(shù)字部門創(chuàng)造的收入將從2016年的50億上升到150億元,GE也將由此躋身全球10大軟件公司之列.更高的利潤空間與科技含量,這也正是虛擬數(shù)字工業(yè)得以支配和統(tǒng)治實體工業(yè)的根本原因.

然而,在即將到來的虛擬數(shù)字工業(yè)時代,我們也應(yīng)該有充分的危機感.盡管當(dāng)前數(shù)字工業(yè)還在起步階段,但是其初期核心技術(shù)卻完全掌握在歐美工業(yè)科技巨頭公司的手中,國內(nèi)工業(yè)界對這些核心技術(shù)的關(guān)注和研發(fā)基本還未出現(xiàn),也基本沒有意識到這些顛覆性變化的可能性.現(xiàn)在虛擬數(shù)字工業(yè)處于“支撐與服務(wù)”的發(fā)展階段,“管控與主導(dǎo)”階段即將開始,而當(dāng)“管控與主導(dǎo)”階段來臨時,如果中國還沒有建立起自主研發(fā)的虛擬數(shù)字工業(yè)技術(shù),則中國工業(yè)又將落后于世界先進水平,受制于世界工業(yè)巨頭所掌控的虛擬工業(yè)技術(shù).更有甚者,如果在“支配與統(tǒng)治”階段,還沒有自己的核心虛擬工業(yè)體系和技術(shù),中國實體工業(yè)將徹底淪為世界化虛擬數(shù)字工業(yè)的附庸與殖民工業(yè),成為依托各類產(chǎn)業(yè)鏈的下游工業(yè)實體.

如果說一般性的工業(yè)門類的虛擬數(shù)字化尚有引進、學(xué)習(xí)、升級的時間、機會和轉(zhuǎn)圜余地,作為國家能源命脈和需要高度自主化的核電工業(yè)卻沒有這樣的機會.如果不發(fā)展自主的虛擬數(shù)字工業(yè)體系,其結(jié)果要么是在未來的國際競爭中失去競爭力而逐步被市場邊緣化,要么必須和國際工業(yè)巨頭合作而喪失自主權(quán).這兩種結(jié)果顯然都不是中國核電工業(yè)的選項.因此,研發(fā)和建設(shè)具有自主性的虛擬工業(yè)體系,是一項重要而且緊迫的戰(zhàn)略性任務(wù).本文所述的基于平行理論的核電工業(yè)新形態(tài)和體系架構(gòu),正是為這一戰(zhàn)略性任務(wù)提供了頂層設(shè)計思想、體系結(jié)構(gòu)理論以及關(guān)鍵技術(shù)路徑.

2 核電工業(yè)新形態(tài)與體系結(jié)構(gòu)

核能工業(yè)包含核能資源、核能燃料轉(zhuǎn)換、核反應(yīng)堆設(shè)計、核電站、輻射技術(shù)、核安全、核廢料處理與環(huán)保、核輻射防護等多個組成部分.其各個組件之間互相關(guān)聯(lián)和交互,形成一個復(fù)雜系統(tǒng).本節(jié)討論的是,在核能產(chǎn)業(yè)中占據(jù)重要位置的核電工業(yè),以平行系統(tǒng)理論為基礎(chǔ),其發(fā)展態(tài)勢會出現(xiàn)何種新形態(tài)與體系架構(gòu),如圖1所示.

2.1 新形態(tài):平行核電

核電系統(tǒng)是一個極其復(fù)雜的人機巨系統(tǒng),其研發(fā)、建造、運行等方面表現(xiàn)出了充分的復(fù)雜性.在工程建造階段,其復(fù)雜性表現(xiàn)在核電工程建造為一個開放的系統(tǒng),在設(shè)計、設(shè)備制造、建安、調(diào)試過程當(dāng)中與整個核能工業(yè)鏈形成互動.在運行階段,其復(fù)雜性一方面為核安全靜態(tài)構(gòu)成要素的復(fù)雜,具體表現(xiàn)在系統(tǒng)復(fù)雜、規(guī)模龐大、信息量巨大、分散,人作為核電安全重要能動主體但技能與素質(zhì)差別大;另外一方面表現(xiàn)在核電安全動態(tài)復(fù)雜參數(shù)變化形成的系統(tǒng)狀態(tài)組合非常復(fù)雜、人機交互場景難以預(yù)期,導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)可能的不穩(wěn)定狀態(tài).為進一步提高核電系統(tǒng)的安全運行水平,降低事故發(fā)生率,解決核電復(fù)雜系統(tǒng)難以建立精確數(shù)學(xué)模型的難題,需要采用新的方法理論體系.

圖1 核電工業(yè)體系Fig.1 Nuclear energy industrial system

平行系統(tǒng)(Parallel Systems),是指由某一個自然的現(xiàn)實系統(tǒng)和對應(yīng)的一個或多個虛擬或理想的人工系統(tǒng)所組成的共同系統(tǒng),是控制系統(tǒng)、計算機仿真隨著系統(tǒng)復(fù)雜程度的增加、計算技術(shù)和分析方法的進一步發(fā)展的必然結(jié)果,是彌補很難甚至無法對復(fù)雜系統(tǒng)進行精確建模和實驗之不足的一種有效手段,也是對復(fù)雜系統(tǒng)進行管理和控制的一種可行方式.平行系統(tǒng)理論的核心應(yīng)用方法為ACP方法,是指人工系統(tǒng)(Arti ficial system)、計算實驗(Computational experiments)、平行執(zhí)行(Parallel execution)之間的有機結(jié)合.人工系統(tǒng)可以理解為傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)或解析建模的擴展,計算實驗是仿真模擬的升華,而平行執(zhí)行就是自適應(yīng)控制(包括內(nèi)?？刂?、預(yù)測控制、自適應(yīng)動態(tài)規(guī)劃(Adaptive dynamic programming,ADP)等)的進一步推進升華[14].

平行系統(tǒng)是仿真系統(tǒng)的高階發(fā)展,其區(qū)別主要有以下幾點:

1)系統(tǒng)的仿真需要以現(xiàn)實系統(tǒng)為版本對系統(tǒng)進行模擬與分析,精度有限;而平行系統(tǒng)以現(xiàn)實系統(tǒng)為基礎(chǔ),利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等代理模型建立與實際系統(tǒng)對應(yīng)的虛擬系統(tǒng),解決復(fù)雜系統(tǒng)難以建模的難題.

2)平行系統(tǒng)與實際系統(tǒng)之間存在交互,不斷調(diào)整模型結(jié)構(gòu).

3)平行系統(tǒng)可對系統(tǒng)狀態(tài)進行在線推演,將系統(tǒng)未來狀態(tài)反饋給當(dāng)前操作.

4)平行系統(tǒng)中包含代理模型和智能算法如ADP(自適應(yīng)動態(tài)規(guī)劃),可實現(xiàn)對不同方案的自動計算,同時可評估最優(yōu)設(shè)計方案.

2.2 平行核電系統(tǒng)的研究意義

平行核電系統(tǒng)涵蓋核電行業(yè)中運行、應(yīng)急、設(shè)計、培訓(xùn)等各個方面.平行核電系統(tǒng)的研究,充分發(fā)揮計算機強大的數(shù)據(jù)處理和推理能力,以及人的創(chuàng)造力和在緊急事故情況下的事件的處理能力,有助于及時發(fā)現(xiàn)核電復(fù)雜系統(tǒng)中存在的安全隱患,保障人民群眾的生命財產(chǎn)安全,實現(xiàn)核電設(shè)計改進、事故規(guī)程優(yōu)化、運行推演、并發(fā)事故情景模擬、學(xué)習(xí)培訓(xùn)、人員應(yīng)急疏散演練、應(yīng)急方案優(yōu)化與驗證等功能,提高核電工業(yè)安全可靠性,對整個核電系統(tǒng)具有重要意義[15?17].

1)開展核電設(shè)計的改進,包括工藝參數(shù)、事故規(guī)程的優(yōu)化設(shè)計,提升設(shè)計質(zhì)量,可對不同的設(shè)計方案進行計算實驗,對實驗效果進行動態(tài)評估,并在指定的最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)邊界下,自動計算最優(yōu)設(shè)計方案.

2)開展核電已知情景的綜合模擬,如事故并發(fā)模擬技術(shù)研究、設(shè)備意外失效情景模擬,有助于查找核電安全隱患,提高核電安全水平.

3)開展智能應(yīng)急管理技術(shù)研究,可最大程度模擬真實應(yīng)急場景,保證應(yīng)急最優(yōu)方案的制訂,及應(yīng)急情況下各項工作的順利開展.

4)開展操作運行在線推演與智能決策技術(shù)研究,能準(zhǔn)確、實時地評估出核電安全狀態(tài),并與運行人員實現(xiàn)智能人機交互與智能決策,降低核電廠巨復(fù)雜系統(tǒng)運行安全存在的不確定性風(fēng)險.

2.3 平行核電系統(tǒng)的研究內(nèi)容

基于平行系統(tǒng)理念,結(jié)合核電生產(chǎn)的實際特點,平行核電系統(tǒng)包括基礎(chǔ)構(gòu)建層、數(shù)據(jù)和知識層、計算實驗層和平行執(zhí)行層等,如圖2所示.該系統(tǒng)可動態(tài)模擬核電真實系統(tǒng)復(fù)雜運行過程,實現(xiàn)對核電生產(chǎn)過程的狀態(tài)監(jiān)測、核電系統(tǒng)未知情景的智能模擬計算、核電應(yīng)急方案的滾動優(yōu)化分析及核電運行過程的在線推演評估與優(yōu)化、人機交互高風(fēng)險區(qū)域分析等,增強核電安全固有屬性,提升核電整體安全性與競爭力.其核心思想為,通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、行為分析模型等代理建模方法,對電廠系統(tǒng)、設(shè)備、人員建立模型,組成同實際系統(tǒng)等價的人工系統(tǒng).在人工系統(tǒng)上,通過計算實驗或試驗來認(rèn)識實際系統(tǒng)各要素間正常和非正常狀態(tài)下的演化規(guī)律和相互作用關(guān)系,通過兩者的相互連接,對兩者之間的行為進行對比和分析,研究對各自未來狀態(tài)的借鑒和預(yù)估,相應(yīng)調(diào)節(jié)各自的控制與管理方式,最后利用所認(rèn)識的規(guī)律,通過平行控制實現(xiàn)正常情況下優(yōu)化實際系統(tǒng)的控制和較少意外的發(fā)生,非正常情況下找到讓系統(tǒng)迅速恢復(fù)正常的方法,提高應(yīng)急控制水平[18?22].

基礎(chǔ)構(gòu)件:構(gòu)建具備大規(guī)模數(shù)據(jù)分布式存儲與海量數(shù)據(jù)分布式計算能力的基于SOA(Serviceoriented architecture)(或云計算)平臺.遵循FIPA(The Foundation for Intelligent Physical Agents)規(guī)范建立多智能體環(huán)境,并開發(fā)代理管理系統(tǒng)、分布式目錄服務(wù)器和代理通信通道等多代理平臺組件,實現(xiàn)平臺內(nèi)部的代理生命周期服務(wù)、消息通信服務(wù);最后,結(jié)合實驗平臺的具體應(yīng)用,構(gòu)建應(yīng)用領(lǐng)域本體,以實現(xiàn)平臺內(nèi)部代理間的語義互操作性.

數(shù)據(jù)和知識:運用基于代理建模方法對具體應(yīng)用示范領(lǐng)域中的參與者、環(huán)境、規(guī)則和機制建模并構(gòu)建各自的模型庫;其次,結(jié)合各應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀,基于實時監(jiān)測數(shù)據(jù)構(gòu)建場景庫.基于XML語言設(shè)計一套形式化表示方法來統(tǒng)一描述實驗平臺中的領(lǐng)域知識,并運用機器學(xué)習(xí)和自然語言處理技術(shù)半自動地構(gòu)建領(lǐng)域知識庫,實現(xiàn)平臺內(nèi)部領(lǐng)域知識的存儲、表達與推理.

圖2 平行核電系統(tǒng)的主要研究內(nèi)容Fig.2 The main contents of parallel nuclear power

圖3 平行核電能系統(tǒng)運行流程圖Fig.3 Operation flow chart of parallel nuclear power system

計算實驗:設(shè)計同時支持真實與虛擬實驗場景的場景生成器.場景生成器能夠接受最終用戶輸入的場景或自動提取場景庫中的特定實驗場景,實例化實驗場景中的交互機制與管理規(guī)則,并傳遞給事件驅(qū)動引擎完成計算實驗仿真;基于離散事件仿真技術(shù)實現(xiàn)事件驅(qū)動引擎,并動態(tài)模擬實驗場景中各代理的交互與通信過程.事件驅(qū)動引擎采用仿真時鐘模擬實驗平臺運行時的特定時刻和時間變化,按時間順序存儲、分析和確定實驗過程中離散事件及事件間的引發(fā)關(guān)系.通過仿真時鐘的推進和離散事件的處理來驅(qū)動和模擬計算實驗的過程;最后,研制適用于計算實驗平臺的算法分析工具,并以模塊和組件的形式應(yīng)用于實驗平臺中.重點開發(fā)各類群體策略學(xué)習(xí)與優(yōu)化算法、定性與定量計算實驗研究算法以及對各應(yīng)用領(lǐng)域提供特定支持的專用算法模塊.這些工具將動態(tài)地分析、研究和優(yōu)化計算實驗過程及其結(jié)果,并實時更新知識庫.

平行控制:基于智能探測、傳感網(wǎng)絡(luò)與多源信息融合技術(shù)實時地監(jiān)測、收集與融合互聯(lián)網(wǎng)開源數(shù)據(jù)和各應(yīng)用領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),并基于實時監(jiān)測數(shù)據(jù)生成或調(diào)整實驗場景;其次,設(shè)計一套完整的軟件庫和高層應(yīng)用程序協(xié)議,服務(wù)于實驗平臺與終端用戶之間的接口,使得終端用戶能夠方便地管理和配置實驗平臺以及實驗平臺內(nèi)部代理的運行;實時監(jiān)控和研究實驗場景中的不安全因素,實現(xiàn)事件安全的被動式查詢與主動式風(fēng)險研究及預(yù)警;同時通過計算實驗和反饋調(diào)控實現(xiàn)半自動化計算研究和優(yōu)化,生成實時最優(yōu)決策.最后,設(shè)計動態(tài)可視化的人機交互界面,以文本、圖、表等形式全方位地呈現(xiàn)計算實驗?zāi)M及其交互控制過程[23?25],如圖3所示.

2.4 平行核電體系架構(gòu)

為實現(xiàn)虛實結(jié)合的平行控制,平行核電管控系統(tǒng)如圖4所示.

圖4 平行核電管控系統(tǒng)Fig.4 Parallel nuclear power control and management systems

圖4中左側(cè)為目前傳統(tǒng)的核電工業(yè)自動化領(lǐng)域,包括底層過程控制系統(tǒng)(Distributed control system,DCS)、生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)(Manufacturing execution system,MES)及企業(yè)資源規(guī)劃管理系統(tǒng)(Enterprise resource planning,ERP).右側(cè)為本文提出的虛擬人工核電系統(tǒng),對應(yīng)的知識自動化領(lǐng)域.采用構(gòu)建人工系統(tǒng)、計算實驗和平行執(zhí)行(ACP),實現(xiàn)對核電工業(yè)自動化系統(tǒng)的建模、計算和控制;基于ACP的虛擬人工核電系統(tǒng)和核電工業(yè)自動化系統(tǒng)形成核電社會物理信息系統(tǒng)(Cyber-physical-social systems,CPSS);采用ACP反復(fù)觀察評估后,通過虛實平行互動,形成描述、預(yù)測和引導(dǎo)(Description,prediction,prescription,DPP)的分析、決策和執(zhí)行過程,最終利用虛擬核電系統(tǒng)對實際核電系統(tǒng)實施閉環(huán)有效的控制與管理.

虛擬人工核電系統(tǒng)從工業(yè)自動化領(lǐng)域通過大反饋獲得核電系統(tǒng)的物理、現(xiàn)場運行及社會信息等大數(shù)據(jù),通過機器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)驅(qū)動和語言建模,進入知識自動化領(lǐng)域.知識自動化基于ACP、CPSS及DPP等建模、計算和控制過程,形成優(yōu)化的控制決策、通過大閉環(huán)引導(dǎo)實際核電系統(tǒng)優(yōu)化運行.

以核電相關(guān)群體為社會管理的觀測、建模、計算及運營對象,知識自動化可實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)信息的捕捉、識別、追蹤、解析及預(yù)測.其本質(zhì)內(nèi)容在于以用戶為中心,通過采用面向基礎(chǔ)設(shè)施的架構(gòu)、面向平臺的架構(gòu)、面向軟件的架構(gòu),使用Web挖掘等技術(shù)對互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)及智聯(lián)網(wǎng)的文本、視頻等數(shù)據(jù)進行采集;同時借助機器學(xué)習(xí)及云計算等技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的過濾、分析和結(jié)構(gòu)化,獲取信息特征;通過特定的建模手段及方法實現(xiàn)知識的合成,結(jié)合行為動力學(xué)特征,針對核電相關(guān)群體進行群體涌現(xiàn)行為計算與宏觀社會現(xiàn)象預(yù)測,進而主動提供基于知識的智能推薦與基于決策的智慧服務(wù),實現(xiàn)核電管理自動化的全過程[26?28].

基于以上論述系統(tǒng)架構(gòu)分為六層,如圖5所示:

對象層:對應(yīng)物理核電系統(tǒng),包括核電工業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈,囊括了核原料生產(chǎn)、加工、利用、廢料處理等環(huán)節(jié),核電站設(shè)計、建造、發(fā)電運維、改造、拆除等全生命周期環(huán)節(jié),核電研究相關(guān)產(chǎn)業(yè)以及核電周邊產(chǎn)業(yè);同時包含人、財、物及社會等對核電工業(yè)系統(tǒng)的影響.

數(shù)據(jù)采集與信息形成層:分成兩個部分,一是目前已有的工業(yè)自動化系統(tǒng)及信息系統(tǒng).主要包括DCS系統(tǒng)、MES系統(tǒng)及企業(yè)級ERP系統(tǒng).二是在互聯(lián)網(wǎng)和多種通訊模式下,人與社會對核電工業(yè)的互動,將更加便捷和密切,通過Internet等渠道收集大量的信息,并作用于物理核電系統(tǒng),稱為感知和執(zhí)行,這一過程產(chǎn)生的信息將包含大量的人與社會因素.最后通過大數(shù)據(jù)、模式識別、區(qū)塊鏈、云計算和社會計算等手段,匯集以上所有數(shù)據(jù)信息,形成有效的信息層.

存儲層:將數(shù)據(jù)采集和信息形成層形成的數(shù)據(jù)分門別類存入核電站運維數(shù)據(jù)庫、工業(yè)自動化數(shù)據(jù)庫、專家知識庫、政策數(shù)據(jù)庫、核電相關(guān)人員數(shù)據(jù)庫等各種數(shù)據(jù)庫.

特征抽取及知識合成層:采用自然語言處理、機器學(xué)習(xí)、智能控制等人工智能技術(shù),實現(xiàn)特征抽取和知識合成.

解析層:基于特征抽取及知識合成層獲得的知識和特征,通過人機結(jié)合、知行合一、虛實融合等手段,建立虛擬人工核電系統(tǒng)各環(huán)節(jié)模型和系統(tǒng)模型,實現(xiàn)虛擬人工核電系統(tǒng)的構(gòu)建,完成物理世界、精神世界、人工世界的三統(tǒng)一.同時對平行核電產(chǎn)業(yè)進行平行系統(tǒng)建模,完成全產(chǎn)業(yè)鏈平行化的目標(biāo).

平行控制層:基于虛擬人工核電系統(tǒng)模型,采用計算實驗,獲得優(yōu)化控制策略,采用平行執(zhí)行模式,實現(xiàn)對虛擬人工核電系統(tǒng)和實際核電系統(tǒng)的同步反饋.平行執(zhí)行對實際核電系統(tǒng),引導(dǎo)人與社會的活動;采用軟件定義機器模式,與物理定義機器進行控制互動.平行執(zhí)行可以調(diào)整虛擬人工核電系統(tǒng)的模型、參數(shù)、運行方式,使虛擬人工系統(tǒng)與實際系統(tǒng)一致,為下一步引導(dǎo)實際系統(tǒng)做準(zhǔn)備.最后,實現(xiàn)物理、社會、賽博空間的互聯(lián)互通,共同融合,實現(xiàn)默頓牛頓系統(tǒng)的大統(tǒng)一.同時,在執(zhí)行過程中,運用動態(tài)閉環(huán)的管理方式進行平行控制與管理[29?33].

2.5 平行核電系統(tǒng)的應(yīng)用

圖5 平行核電框架Fig.5 Parallel architecture of nuclear power

平行核電系統(tǒng)的研究,可應(yīng)用在核電系統(tǒng)設(shè)計改進、事故規(guī)程優(yōu)化、運行推演、并發(fā)事故情景模擬、學(xué)習(xí)培訓(xùn)、人員應(yīng)急疏散演練、應(yīng)急方案優(yōu)化與驗證等多個方向[34?41],如圖6所示:

圖6 平行核電系統(tǒng)的主要應(yīng)用Fig.6 The main applications of parallel nuclear power system

對運行部門,提供核電系統(tǒng)的在線推演平臺,可以評估運行人員的操作風(fēng)險,以及對風(fēng)險事件提供智能決策;

對應(yīng)急部門,模擬真實事故場景、同時考慮社會和人的心理行為主觀能動影響等缺點,保證在應(yīng)急情況下人員的快速疏散及救援工作的順利開展;

對設(shè)計部門,可由事故后原因分析轉(zhuǎn)變?yōu)槭虑霸O(shè)計預(yù)防,改進設(shè)計方案,防止此類事故的發(fā)生,為在最大程度上避免重大核事故的發(fā)生;

對培訓(xùn)部門,可以作為核電操作的輔助教學(xué)平臺,以直觀的形式顯示核電的運行機理,同時,可模擬更多故障事件,提高操作人員處理事件能力.

3 核能5.0支撐平臺新技術(shù)

3.1 智聯(lián)網(wǎng)

智聯(lián)網(wǎng)的定義為以互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為前序基礎(chǔ)科技,在此之上以知識自動化為核心系統(tǒng),以知識計算為核心技術(shù),以獲取知識、表達知識、交換知識、關(guān)聯(lián)知識為關(guān)鍵任務(wù),從而建立智能實體之間語義層次的聯(lián)結(jié)、實現(xiàn)各智能體所擁有的知識的互聯(lián)互通;智聯(lián)網(wǎng)的最終目的是支撐需要大規(guī)模社會化協(xié)作的、特別是在復(fù)雜系統(tǒng)中的知識功能和知識服務(wù).智聯(lián)網(wǎng)的實質(zhì)即以某種協(xié)同的方式進行從原始經(jīng)驗數(shù)據(jù)的主動采集、獲取知識、交換知識、關(guān)聯(lián)知識,到知識功能,如推理、決策、規(guī)劃、管控等的全自動化過程,因此智聯(lián)網(wǎng)的實質(zhì)是一種全新的、直接面向智能的復(fù)雜、協(xié)同知識自動化系統(tǒng),如圖7所示.

圖7 智聯(lián)網(wǎng)的基本概念示意圖Fig.7 The basic concept diagram of internet of minds

研究和建設(shè)工業(yè)智聯(lián)網(wǎng),為工業(yè)發(fā)展分析與評估智能系統(tǒng)提供社會化基礎(chǔ)設(shè)施和支撐平臺;通過該支撐平臺,基于平行系統(tǒng)理論的分析管控、基于工業(yè)CPSS的系統(tǒng)架構(gòu)以及產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析的各種社會計算核心技術(shù)得以實現(xiàn).工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)并非空中樓閣,是建立在互聯(lián)網(wǎng)(數(shù)據(jù)信息互聯(lián))和物聯(lián)網(wǎng)(感知控制互聯(lián))基礎(chǔ)上的.智聯(lián)網(wǎng)的協(xié)同知識自動化系統(tǒng)架構(gòu),為建立復(fù)雜而高效的多層次社會化的傳感、通信和計算系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計提供了邏輯結(jié)構(gòu)和全體系化建設(shè)藍圖.

工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)最重要的應(yīng)用之一,就是使能軟件定義的工業(yè)體系.在工程領(lǐng)域,越來越多的系統(tǒng)打破常規(guī),并通過開放的軟件定義的系統(tǒng)接口實現(xiàn)系統(tǒng)功能的靈活重構(gòu),使得未來工程系統(tǒng)成為智能實體的聯(lián)合體,極大地改善了系統(tǒng)的擴展能力和靈活性.當(dāng)代軟件定義系統(tǒng)前沿的代表為軟件定義網(wǎng)絡(luò)(Software de fined network,SDN),靈捷虛擬企業(yè)(Agile virtual enterprise,AVE)和社會制造(眾包).知識自動化和智聯(lián)網(wǎng),是軟件定義流程與系統(tǒng)的核心:結(jié)合知識表示和知識工程,聯(lián)結(jié)智能實體,構(gòu)造和支撐各類針對特定領(lǐng)域和問題的軟件定義的流程(Software-de fined processes,SDP)和軟件定義的系統(tǒng)(Software-de fined systems,SDS).通過SDP和SDS,使常識、經(jīng)驗、猜測、假定、希望、創(chuàng)新、想象等形式化和實質(zhì)化,并使其組織、過程、功能等軟件化,變?yōu)榭刹僮?、可計算、可試驗的流程和系統(tǒng),從而進一步深入復(fù)雜知識自動化系統(tǒng)的構(gòu)想、設(shè)計、實施、運營、管理與控制[42].

3.2 知識自動化方法體系的研發(fā)

很多情況下,工業(yè)系統(tǒng)的眾多過程呈現(xiàn)深度耦合、交互影響的特點,可利用知識自動化的手段對工業(yè)過程管理的現(xiàn)象進行捕捉、識別、追蹤、解析、預(yù)測及誘導(dǎo).更進一步來講,針對具體的研究對象,通過廣泛的感知、測量、采集和傳遞信息的設(shè)備或系統(tǒng),對信息進行快速獲取并分析,實現(xiàn)社會和技術(shù)信號的實時采集、數(shù)據(jù)融合和分析處理;然后,基于ACP方法,借助網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)挖掘、自然語言處理及機器學(xué)習(xí)等技術(shù),通過結(jié)構(gòu)分析、語義分析等手段對工業(yè)活動、結(jié)構(gòu)、組織和功能等進行深入解析,以獲取實時、系統(tǒng)且全面的知識來解決特定的問題[43].

3.3 發(fā)展性人工智能代理系統(tǒng)

多智能體系統(tǒng)的自治性、交互性、協(xié)同性、學(xué)習(xí)與推理等特點是研究復(fù)雜系統(tǒng)問題無可替代的絕佳手段.針對社會計算中多智能體系統(tǒng)的需求和發(fā)展方向,我們提出了一個新概念,即“發(fā)展性人工智能代理系統(tǒng)”[44].發(fā)展性人工智能代理的核心特征是“終生學(xué)習(xí)”和“永繼學(xué)習(xí)”.“終生學(xué)習(xí)”的概念指的是,一個發(fā)展性人工智能代理針對一個系統(tǒng)參與者(人、組織等社會實體),建立與之對應(yīng)的終生學(xué)習(xí)和交互機制,終生獲取、認(rèn)知并管控參與者的數(shù)據(jù)和知識,從而做到智能代理的知識,隨著參與者自身的變化及外部環(huán)境的變化而改變.“永繼學(xué)習(xí)”的概念指的是,由于基于機器的人工智能代理的知識是可以作為數(shù)據(jù)直接傳遞的,因此在利用新的人工智能代理解決新一階段出現(xiàn)的新系統(tǒng)問題的時候,可以直接利用前序階段的人工智能代理知識而不用重新訓(xùn)練學(xué)習(xí).基于這兩個特征,發(fā)展性智能體具備的認(rèn)知、規(guī)劃、推理、學(xué)習(xí)、輔助和引導(dǎo)功能,是通過其與對應(yīng)參與者的長期知識交互而形成,因此具備了深度認(rèn)知能力,以及對參與者改變的適應(yīng)性.

我們認(rèn)為,針對目標(biāo)工業(yè)的分析、決策、管控場景,發(fā)展性人工智能代理系統(tǒng)將是下一代多智能體系統(tǒng)的新范式,能夠做到對復(fù)雜系統(tǒng)及系統(tǒng)中各參與者更精確的模擬,從而建立虛實系統(tǒng)智能體和人之間更加精確的互動機制,為分析復(fù)雜工業(yè)系統(tǒng)打下更堅實的基礎(chǔ).

3.4 大型平行協(xié)同演化技術(shù)

平行管理與控制的方法為有效建立混合增強智能的框架提供了理論體系與平臺.由于系統(tǒng)的復(fù)雜性的存在,多數(shù)系統(tǒng)本質(zhì)上不能解析建模.基于平行系統(tǒng)的理論,采用ACP方法可以對復(fù)雜系統(tǒng)進行雙閉環(huán)管理與控制.在實際系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,通過多智能體技術(shù)建立一個或多個虛擬的人工系統(tǒng);以計算設(shè)施為實驗室,通過對人工系統(tǒng)的計算實驗,來解決實際系統(tǒng)中難以實驗以及重復(fù)實驗的難題;通過對實際系統(tǒng)與人工系統(tǒng)構(gòu)成的平行系統(tǒng)進行虛實互動、平行執(zhí)行來實現(xiàn)系統(tǒng)的管理和控制.

在平行執(zhí)行的過程中,需要建立基于系統(tǒng)協(xié)同演化機制的場景推演模型.把實際系統(tǒng)與人工系統(tǒng)相交互,建立協(xié)同演化的機制,通過虛實互動提高各自的性能并進行優(yōu)化.在實際系統(tǒng)與人工系統(tǒng)協(xié)同演化的過程中,需要運用演化博弈思想對協(xié)同演化機制進行系統(tǒng)的分析.同時,把演化算法與博弈論理論、多智能體系統(tǒng)理論相結(jié)合,并引入分布式計算技術(shù),建立性能更高效的分布式系統(tǒng)演化算法,并將協(xié)同演化思想與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、人工免疫算法、模擬退火算法等結(jié)合,集成現(xiàn)有智能算法中的不同搜索技術(shù),建立功能強大的平行協(xié)同演化算法,與平行管理與控制相結(jié)合,實現(xiàn)人工系統(tǒng)與現(xiàn)實系統(tǒng)的虛實互動和平行執(zhí)行.

3.5 大規(guī)?；旌显鰪娭悄苡嬎泸炞C平臺

結(jié)合典型工業(yè)應(yīng)用,搭建面向不同結(jié)構(gòu)、不同類型、快速多樣的大數(shù)據(jù)計算實驗平臺,建立實際系統(tǒng)的分布式、自適應(yīng)、動態(tài)感知機制,實時準(zhǔn)確感知實際系統(tǒng)的多樣化信息.以人工系統(tǒng)為基礎(chǔ),以目標(biāo)工業(yè)管控系統(tǒng)傳感與感知數(shù)據(jù)為輸入,研究人工系統(tǒng)智能體的動態(tài)標(biāo)定方法,將智能體的微觀推理決策參數(shù)與系統(tǒng)宏觀運行演化特征相結(jié)合,完成匹配系統(tǒng)整體運行分布的智能體參數(shù)標(biāo)定.在智能體參數(shù)標(biāo)定的基礎(chǔ)上,設(shè)計各參數(shù)科學(xué)合理的分布范圍,完成單因素到多因素的多智能體協(xié)同、博弈、對抗等計算實驗,分析影響工業(yè)運行的正負(fù)變量因子、主次變量因子,并采用統(tǒng)計評優(yōu)的方法評估當(dāng)前環(huán)境參數(shù)下工業(yè)運行的風(fēng)險點和管控手段.

3.6 核能產(chǎn)業(yè)區(qū)塊鏈

區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N全網(wǎng)共識共同維護且保有所有歷史交易數(shù)據(jù)的分布式數(shù)據(jù)庫.其所采用的時間戳、非對稱加密、分布式共識、可靈活編程等技術(shù)使其具備了去中心化、時間可追溯性、自治性、開放性以及信息不可篡改等特性.區(qū)塊鏈技術(shù)的基本構(gòu)架大致可以分為六層,即涵括所有基層信息數(shù)據(jù)和加密技術(shù)等的數(shù)據(jù)層、連接所有節(jié)點完成數(shù)據(jù)傳播以及驗證的網(wǎng)絡(luò)層、涵括各種共識算法與機制的共識層、制定獎勵與懲處的激勵層、封裝算法和智能合約的合約層、以及具體化區(qū)塊鏈應(yīng)用場景的應(yīng)用層.

區(qū)塊鏈的智能合約技術(shù)可以真正做到在無外部監(jiān)督的情況下,以極小的運營成本支撐大型智能實體網(wǎng)絡(luò)的運行,即“分布式自治組織”(Distributed Autonomous Organization,DAO).DAO運用智能合約執(zhí)行一系列公開公正的系統(tǒng)運行規(guī)則,在無人管理和監(jiān)督的情況下實現(xiàn)自組織和自主運行.結(jié)合前文提到的智聯(lián)網(wǎng)知識的協(xié)同運行方式(層次型、集中型、分布型、混合型),基于區(qū)塊鏈的DAO為物聯(lián)網(wǎng)的運營提供了理想的平臺,從而實現(xiàn)按照一定組織規(guī)則來自動組織智能體和開展協(xié)同知識自動化.更進一步,通過出售或收購DAO的股權(quán),提供或者購買DAO的知識服務(wù),開放智聯(lián)網(wǎng)DAO知識服務(wù)API等種種商業(yè)和技術(shù)創(chuàng)新,智聯(lián)網(wǎng)可以成為一種社會化的技術(shù)生態(tài)系統(tǒng),旨在為全社會提供全方位的知識服務(wù).

對于區(qū)塊鏈的理解分為三種:“加密數(shù)字貨幣”、“分布式記賬本技術(shù)”和“通證”.“通證”的觀點是可以根據(jù)各種實現(xiàn)場景,構(gòu)建一個基于區(qū)塊鏈的系統(tǒng),它是有真實應(yīng)用的系統(tǒng),且與許多傳統(tǒng)的工業(yè)系統(tǒng)對接.“通證”可以把任何有價值的權(quán)益“通證化”,通證化結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)之后,就可以直接共享使用“通證權(quán)”融資,且透明可信,可快速流轉(zhuǎn),形成市場價格.所以,通證工業(yè)鏈就是真正的數(shù)字工業(yè)鏈,可以大幅提升工業(yè)經(jīng)濟的效率,激發(fā)出前所未有的創(chuàng)新和活力.

核能區(qū)塊鏈的核心思想是提供一個可信底層平臺,各種產(chǎn)業(yè)單元可以基于此底層構(gòu)建各種智能合約,構(gòu)建通證,實現(xiàn)鏈?zhǔn)絽f(xié)作.目前各種區(qū)塊鏈平臺的性能還達不到商用要求,區(qū)塊鏈技術(shù)需要進行性能的優(yōu)化提升,但是研發(fā)界抱樂觀態(tài)度.

實現(xiàn)核能區(qū)塊鏈和通證產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)是智能合約.標(biāo)準(zhǔn)化的智能合約可以由產(chǎn)業(yè)區(qū)塊鏈官方制定,比如核能產(chǎn)業(yè)各個業(yè)務(wù)研發(fā)支撐一個區(qū)塊鏈條,發(fā)行通證作為業(yè)務(wù)的一個記賬單位,所有的利益相關(guān)部門使用這個底層基礎(chǔ)設(shè)施,從而在核能力生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)中逐步實現(xiàn)通證產(chǎn)業(yè)系統(tǒng).在形成通證經(jīng)濟系統(tǒng)雛形后,智能核能產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò)即形成.

基于區(qū)塊鏈技術(shù)的智能核能產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò),每一個產(chǎn)業(yè)單元都通過智能合約標(biāo)準(zhǔn),將自己的連入不同的產(chǎn)業(yè)鏈當(dāng)中,或者說每一個產(chǎn)業(yè)單元通過各種智能合約范式與自己的產(chǎn)業(yè)鏈上下游相連,給自己的業(yè)務(wù)和整個產(chǎn)業(yè)鏈都在虛擬世界里構(gòu)建出一個“虛實平行產(chǎn)業(yè)鏈”,這些“虛實平行產(chǎn)業(yè)鏈”,通過智能合約范式,接入電力產(chǎn)業(yè)體系中.核能產(chǎn)業(yè)運作時,整個產(chǎn)業(yè)鏈條的相關(guān)智能合約被不斷觸發(fā),實現(xiàn)自主高效的運行,智能核能產(chǎn)業(yè)得以實現(xiàn).

核能產(chǎn)業(yè)區(qū)塊鏈技術(shù),將從根本上變革核能工業(yè)生產(chǎn)方式,重塑整個工業(yè)的形態(tài).整個核能力生產(chǎn)都會運行在分布式的智能產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò)上,在區(qū)塊鏈上監(jiān)視和管控每一個產(chǎn)業(yè)單元的運行狀況,分析產(chǎn)業(yè)的宏觀數(shù)據(jù)和生產(chǎn)微觀數(shù)據(jù),真正實現(xiàn)虛擬數(shù)字核能產(chǎn)業(yè)的數(shù)據(jù)化、知識化、智能化[45?47].

4 核能5.0運用場景實例

在本節(jié),我們以核能產(chǎn)業(yè)的重要組成部分,核電工業(yè)為背景,以核電站工控系統(tǒng)安全評估和核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)為應(yīng)用場景來分析相應(yīng)的業(yè)務(wù)新技術(shù)與系統(tǒng)新形態(tài).

4.1 核電工控系統(tǒng)安全評估

基于平行核電系統(tǒng),可進行基于計算實驗的核電工控安全系統(tǒng)信息安全威脅防護策略分析與研究[48].利用核電工控系統(tǒng)信息安全保障方案的實時信息,設(shè)計不同的實驗情景,把計算機作為實驗室,進行各種各樣的計算“軟”實驗,針對不同安全防護應(yīng)用設(shè)計多種計算實驗場景,研究網(wǎng)絡(luò)安全攻擊演化規(guī)律及其常態(tài)和非常態(tài)管理策略.在實際網(wǎng)絡(luò)攻擊場景和虛擬網(wǎng)絡(luò)攻擊場景平行執(zhí)行的基礎(chǔ)上,利用計算實驗方法在平行安全防護演練平臺上進行各種試驗,對核電工控安全系統(tǒng)的防護行為進行預(yù)測和分析.實際安全防范系統(tǒng)中的算法分析工具以模塊和組件的形式應(yīng)用于平行系統(tǒng)實驗平臺中,其中包括各類學(xué)習(xí)策略與優(yōu)化算法、定性與定量計算實驗研究算法以及對各安全威脅場景(包括常規(guī)安全威脅場景、增強安全威脅場景和突發(fā)安全威脅場景)提供特定支持的專用算法模塊,這些工具將動態(tài)地分析、研究和優(yōu)化安全威脅計算實驗過程及其結(jié)果,并結(jié)合評價指標(biāo)體系更新評價結(jié)果[49?51].主要步驟如下,如圖8所示.

第一階段:資產(chǎn)識別與評定

步驟1.定義業(yè)務(wù)或運營目標(biāo)

識別和了解業(yè)務(wù)或運營目標(biāo)對于真正理解風(fēng)險可能對業(yè)務(wù)帶來的后果和影響至關(guān)重要.因此,這一步驟也是制定適合自己的風(fēng)險度量標(biāo)準(zhǔn)并對識別出的風(fēng)險進行評分的基礎(chǔ).對于核電站工控系統(tǒng)來說,控制系統(tǒng)運行和實現(xiàn)自動化的過程都有哪些？在過程中或自動化步驟中都部署了哪些系統(tǒng)來支持這一過程？通過了解這些目標(biāo),就可以知道哪些系統(tǒng)對于實現(xiàn)目標(biāo)更為關(guān)鍵.

步驟2.系統(tǒng)評定與分類

給予前一步驟中所識別的業(yè)務(wù)與運營目標(biāo)以及與之關(guān)聯(lián)的系統(tǒng).首先對實現(xiàn)上述目標(biāo)所需要的各個系統(tǒng)進行識別和評定,然后找出可能與系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的潛在事件和后果,最后建立所導(dǎo)致的后果與業(yè)務(wù)目標(biāo)之間的關(guān)聯(lián),以便根據(jù)系統(tǒng)關(guān)鍵性進行分類與優(yōu)先級排序.

圖8 核電工控系統(tǒng)信息安全保障方案平臺評估流程Fig.8 Nuclear power information security program platform for industrial control systems assessment process

步驟3.資產(chǎn)識別

盡可能全面的識別出所有資產(chǎn)無疑是至關(guān)重要的.然而,資產(chǎn)清單以及文件的收集比較困難,而且往往會有所遺漏.資產(chǎn)清單的收集與驗證可以通過以下方式來進行:與最新的、準(zhǔn)確的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D進行交叉驗證.

步驟4.網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渑c數(shù)據(jù)流審查

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D不僅對于正確識別資產(chǎn)非常重要,對于識別通信路徑和數(shù)據(jù)流同樣重要,從而有助于攻擊向量識別.數(shù)據(jù)流分析還有助于發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)存在的問題.

步驟5.風(fēng)險預(yù)算

風(fēng)險篩選有助于實現(xiàn)各類評估,根據(jù)事先確定的評級可以對每項系統(tǒng)進行優(yōu)先級排序和評估.評級方式采用高、中、低的定性評級.

第二階段:脆弱性識別與威脅建模

步驟6.安全策略審查

網(wǎng)絡(luò)安全策略是保證安全狀態(tài)的基線.通常安全策略都會存在薄弱環(huán)節(jié).所以應(yīng)該對作為安全狀況根基的安全策略和程序進行審查和驗證,如果安全策略存在薄弱環(huán)節(jié),那么核電站的核心將面臨巨大的風(fēng)險.

步驟7.控制風(fēng)險(標(biāo)準(zhǔn)審查、差距分析)

控制風(fēng)險步驟是針對某一標(biāo)準(zhǔn)或者策略所開展的差距分析或?qū)徲嫻ぷ?也是大多數(shù)傳統(tǒng)風(fēng)險評估的中心工作.控制風(fēng)險以行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和要求為基線,能對安全、整改、緩解等過程的聚焦提供指導(dǎo).

步驟8.網(wǎng)絡(luò)脆弱性評估

本步驟通常僅涉及已知的且已經(jīng)公開紕漏的漏洞.主要涉及如下方法:

映射漏洞,將已知漏洞與現(xiàn)有系統(tǒng)進行手動匹配操作;

配置審查,對系統(tǒng)配置尋找錯誤配置;

漏洞掃描,對漏洞使用掃描工具進行搜尋;

實時網(wǎng)絡(luò)流量分析,檢測流量并進行分析;

控制分析,針對各種標(biāo)準(zhǔn)中的脆弱性進行排查.

步驟9.計算實驗

通過平行系統(tǒng),對評估實現(xiàn)仿真建模,進行計算實驗.通過海量自我博弈提升自身能力,實現(xiàn)虛實結(jié)合的自我探索學(xué)習(xí),系統(tǒng)智能水平將持續(xù)提升.理論上最終超越現(xiàn)實世界,達到人工世界為主導(dǎo)的目的,實現(xiàn)智能系統(tǒng)工程實用化,如圖9所示.

圖9 核電工控系統(tǒng)信息安全計算實驗圖例Fig.9 Nuclear power control system of information security computing experiments instance

4.2 智能平行核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng):下一代核電儀控范式

核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)(Digital Control System,DCS),控制著整個核電站從常規(guī)島到核島幾乎所有的閥門、開關(guān)、繼電器等,數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中進行集中顯示、計算處理并自動驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu),具有高可靠性、開放性、靈活性、協(xié)調(diào)性、易于維護、控制功能齊全等特點.它是核電站的大腦、神經(jīng)中樞、運行中心和安全屏障,是核電站四大關(guān)鍵性成套設(shè)備之一,是整個核電站最關(guān)鍵、最核心技術(shù)的集中體現(xiàn),也是大型核電裝備現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志[52?55],基于平行理論的研究架構(gòu)如圖10所示.

圖10 基于平行理論的核電儀控技術(shù)研究架構(gòu)Fig.10 Parallel instrumentation and control system structure of nuclear power

作為核電機組這樣一個以核反應(yīng)堆為一次能源的高科技重大裝備,其控制系統(tǒng)與核反應(yīng)過程密切相關(guān),控制系統(tǒng)的安全性、可靠性、精確度和完整性等各方面的功能和性能都直接影響到整個核電站運行的安全性和經(jīng)濟性,因此在考慮核電機組裝備本身的自主化時,就必須同時考慮其控制系統(tǒng)的自主化.只有掌握了自動化成套控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù),我國核電站的安全、經(jīng)濟運行才能有真正的保障.

中國廣核集團(簡稱中廣核)為引領(lǐng)核電智能化技術(shù)的發(fā)展,設(shè)立了“十三五”智能核電科技戰(zhàn)略專項(Smart Nuclear Power,SNP),提出了在全生命周期內(nèi)構(gòu)建“智能管理、協(xié)同設(shè)計、智能建造、智慧運營”的四大發(fā)展領(lǐng)域.北京廣利核系統(tǒng)工程有限公司是中廣核旗下從事核電DCS設(shè)計、制造和工程服務(wù)的專業(yè)化企業(yè),正在從核電工程DCS系統(tǒng)供應(yīng)商向核電DCS“工程、運維、改造、服務(wù)”供應(yīng)商轉(zhuǎn)型,從單一核電領(lǐng)域向高可靠控制領(lǐng)域轉(zhuǎn)型,從國內(nèi)核電DCS設(shè)備供應(yīng)商向全球核電DCS設(shè)備供應(yīng)商轉(zhuǎn)型,并致力于在自動化、智能化、可視化方向取得技術(shù)突破.作為專業(yè)的核電DCS供應(yīng)商,廣利核公司可為各種不同堆型的核電站提供端對端、全生命周期的DCS解決方案,實現(xiàn)高精度、快速及高穩(wěn)定運行的目標(biāo),如圖11所示.

核電站的管理與控制問題,不僅涉及到核電站的規(guī)劃、設(shè)計、選址、建設(shè)等工程問題,更涉及到管理、人為等社會因素,以及地震、火災(zāi)等自然因素,傳統(tǒng)的理論建模方法難以對其進行研究,需要新的理論方法來解決上述問題.因此,為了實現(xiàn)更優(yōu)化、更有層次性的控制目標(biāo),解決核電DCS系統(tǒng)中的復(fù)雜控制問題,廣利核公司基于平行智能理論方法及其技術(shù)路線,采用大運維理念,致力實現(xiàn)DCS全壽命周期的智能化.

該系統(tǒng)采用基于ACP方法的平行智能理論,以虛擬化、云計算、大數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)基礎(chǔ),建立細(xì)粒度仿真、具有彈性、按需分配、靈活擴展的平行核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng),以滿足核電系統(tǒng)信息安全對抗演練、技戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練及實驗、工業(yè)控制重要基礎(chǔ)設(shè)施與信息系統(tǒng)的安全測評、安全預(yù)警的需要[56],如圖12所示.

圖11 DCS運維改造平臺Fig.11 DCS operation and maintenance platform

圖12 中廣核DCS數(shù)據(jù)中心平臺Fig.12 CGNPC DCS data center

5 結(jié)論與展望

本文首先討論了核能5.0出現(xiàn)的新智能時代基礎(chǔ),闡述了虛擬數(shù)字工業(yè)崛起的技術(shù)背景.其后詳細(xì)敘述了核能5.0及核電工業(yè)新形態(tài)與體系結(jié)構(gòu),即平行核電的定義、意義、研究內(nèi)容、體系架構(gòu)以及應(yīng)用領(lǐng)域,并討論了核能5.0中新一代核心技術(shù),包括智聯(lián)網(wǎng)、知識自動化、發(fā)展性人工智能、大規(guī)模協(xié)同演進技術(shù)、工業(yè)區(qū)塊鏈等.最后討論了核電工業(yè)中具體的應(yīng)用場景與案例,核電工控系統(tǒng)安全評估與核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng).

在新智能時代來到的時候,以虛擬數(shù)字工業(yè)崛起為特征的工業(yè)轉(zhuǎn)型正在逐步發(fā)生.中國工業(yè)必須認(rèn)清這一重大趨勢,盡早開始這一轉(zhuǎn)型過程,以避免在下一輪的全球工業(yè)競爭中處于劣勢和下游地位.中國核能工業(yè),無論在國家能源安全與經(jīng)濟命脈的層面上考慮,還是在保持核電工業(yè)技術(shù)在世界上的競爭力的層面上考慮,都更應(yīng)該盡早意識到工業(yè)虛擬數(shù)字化的必要性與緊迫性,并盡早開始其進程.因此,本文闡述了核能5.0,以平行核電為核心理念的虛實一體的核電工業(yè)新形態(tài)與系統(tǒng)架構(gòu),提出了世界領(lǐng)先的理念、參考模型和技術(shù)框架,為中國核能產(chǎn)業(yè)未來的自主發(fā)展描繪了前景、道路與期望.

1 張廷克,李閩榕,潘啟龍.中國核能發(fā)展報告(2018).北京:社會科學(xué)文獻出版社,2018.

2 Popper K R.Objective Knowledge:An Evolutionary Approach.Shanghai:Shanghai Translation Publishing House,1972.(卡爾·波普爾.客觀知識:一個進化論的研究.上海:上海譯文出版社,1972.)

3 Jaspers K.The Origin and Goal of History.Munich:Piper Verlag GmbH,1949.(卡爾 ·雅斯貝斯.歷史的起源與目標(biāo).慕尼黑:Piper Verlag GmbH,1949.)

4 G?del K.On Formally Undecidable Propositions of Principia Mathematica and Related Systems(I).1931.(庫爾特·哥德爾.〈數(shù)學(xué)原理〉及有關(guān)系統(tǒng)中的形式不可判定命題.1931.)

5 Wang Fei-Yue.Software-de fined systems and knowledge automation:a parallel paradigm shift from Newton to Merton.Acta Automatica Sinica,2015,41(1):1?8(王飛躍.軟件定義的系統(tǒng)與知識自動化:從牛頓到默頓的平行升華.自動化學(xué)報,2015,41(1):1?8)

6 Wang F Y.The emergence of intelligent enterprises:from CPS to CPSS.IEEE Intelligent Systems,2010,25(4):85?88

7 Wang Fei-Yue,Yang Jian,Han Shuang-Shuang,Yang Liu-Qing,Cheng Xiang.The framework of parallel network based on the parallel system theory.Journal of Command and Control,2016,2(1):71?77(王飛躍,楊堅,韓雙雙,楊柳青,程翔.基于平行系統(tǒng)理論的平行網(wǎng)絡(luò)架構(gòu).指揮與控制學(xué)報,2016,2(1):71?77)

8 WANG Fei-Yue.X5.0:Parallel Intelligence System in Parallel ERA.The New Intelligence Age Forum.2015.(王飛躍.X5.0:平行時代的平行智能體系.新時代智能論壇,2015.)

9 Wang Fei-Yue.Parallel system methods for management and control of complex systems.Control and Decision,2004,19(5):485?489(王飛躍.平行系統(tǒng)方法與復(fù)雜系統(tǒng)的管理和控制.控制與決策,2004,19(5):485?489)

10 Wang Fei-Yue.Parallel control:a method for data-driven and computational control.Acta Automatica Sinica,2013,39(4):293?302(王飛躍.平行控制:數(shù)據(jù)驅(qū)動的計算控制方法.自動化學(xué)報,2013,39(4):293?302)

11 Ning Bin,Wang Fei-yue,Dong Hai-rong,Wen Ding.Framework of parallel control and management for high-speed railway systems.Complex Systems And Complexity Science,2010,7(4):11?21(寧濱,王飛躍,董海榮,文丁.高速鐵路平行控制與管理系統(tǒng)研究框架.復(fù)雜系統(tǒng)與復(fù)雜性科學(xué),2010,7(4):11?21)

12 Glaessgen E H,Stargel D S.The digital twin paradigm for future NASA and U.S.air force vehicles.In:Proceedings of the 53rd AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures,Structural Dynamics and Materials Conference.Honolulu,Hawaii,USA:AIAA,2012.

13 Weber A.GE ‘predix’the future of manufacturing.Assembly,2017,60(3):GE70?GE76

14 Xiong Gang,Dong Xi-Song,Wang Zhao-Kui,Wang Fei-Yue.Research and Application Review of Parallel Control and Management.Chinese Aerospace Safety Symposium,2017(熊剛,董西松,王兆魁,王飛躍.平行控制與管理的研究及應(yīng)用進展綜述.中國空天安全會議,2017)

15 Wang Fei-Yue.New mechanisms for control and management of complex systems:research and development.In:Project to the Presidents Foundation for Special Projects,Chinese Academy of Sciences.Beijing,China,2005.(王飛躍.復(fù)雜系統(tǒng)的控制與管理機制研究及其應(yīng)用.見:中國科學(xué)院院長基金特別支持項目立項書.北京,2005.)

16 Wang F Y,Wang X,Li L X,Li L.Steps toward parallel intelligence.IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica,2016,3(4):345?348

17 Li Li,Lin Yi-Lun,Cao Dong-Pu,Zheng Nan-Ning,Wang Fei-Yue.Parallel learning:a new framework for machine learning.Acta Automatica Sinica,2017,43(1):1?8(李力,林懿倫,曹東璞,鄭南寧,王飛躍.平行學(xué)習(xí)—機器學(xué)習(xí)的一個新型理論框架.自動化學(xué)報,2017,43(1):1?8)

18 Wang F Y,Zhang J,Wei Q L,Zheng X H,Li L.PDP:parallel dynamic programming.IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica,2017,4(1):1?5

19 Wang Fei-Yue,Wang Xiao,Yuan Yong,Wang Tao,Lin Yi-Lun.Social computing and computational societies:the foundation and consequence of smart societies.Chinese Science Bulletin,2015,60(5?6):460?469(王飛躍,王曉,袁勇,王濤,林懿倫.社會計算與計算社會:智慧社會的基礎(chǔ)與必然.科學(xué)通報,2015,60(5?6):460?469)

20 Wang F Y,Wong P K.Intelligent systems and technology for integrative and predictive medicine:an ACP approach.ACM Transactions on Intelligent Systems and Technology,2013,4(2):Article No.32

21 Wang F Y.Toward a paradigm shift in social computing:the ACP approach.IEEE Intelligent Systems,2007,22(5):65?67

22 Wang F Y.Parallel control and management for intelligent transportation systems:concepts,architectures,and applications.IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems,2010,11(3):630?638

23 Wang Fei-Yue,Li Xiao-Chen,Mao Wen-Ji,Wang Tao.Social Computing:Methods and Applications.Hangzhou:Zhejiang University Press,2012.(王飛躍,李曉晨,毛文吉,王濤.社會計算的基本方法與應(yīng)用.杭州:浙江大學(xué)出版社,2012.)

24 Wang Fei-Yue.Social energy and parallel energy systems:towards the age of energy 5.0.In:Workshop on Distributed Energy Systems and Annual Symposium of IEEE ITSS Beijing Chapter.Beijing,China:North China University of Technology,2015.(王飛躍.社會能源與平行能源系統(tǒng):邁向能源5.0的時代.見:分布式能源專業(yè)委員會籌備會及IEEE ITSS北京分會.北京:北方工業(yè)大學(xué),2015.)

25 Wang Fei-Yue,Zhao Jie,Lun Shu-Xian.Arti ficial power systems for the operation and management of complex power grids.Southern Power System Technology,2008,2(3):1?6(王飛躍,趙杰,倫淑嫻.人工電力系統(tǒng)與復(fù)雜大電網(wǎng)的運營和管理.南方電網(wǎng)技術(shù),2008,2(3):1?6)

26 Zhao Jun-Hua,Wen Fu-Shuan,Xue Yu-Sheng,Dong Zhao-Yang.Modeling analysis and control research framework of cyber physical power systems.Automation of Electric Power Systems,2011,35(16):1?8(趙俊華,文福拴,薛禹勝,董朝陽.電力信息物理融合系統(tǒng)的建模分析與控制研究框架.電力系統(tǒng)自動化,2011,35(16):1?8)

27 Zhao Jun-Hua,Wen Fu-Shuan,Xue Yu-Sheng,Li Xue,Dong Zhao-Yang.Cyber physical power systems:architecture,implementation techniques and challenges.Automation of Electric Power Systems,2010,34(16):1?7(趙俊華,文福拴,薛禹勝,李雪,董朝陽.電力CPS的架構(gòu)及其實現(xiàn)技術(shù)與挑戰(zhàn).電力系統(tǒng)自動化,2010,34(16):1?7)

28 Ilic M D,Xie L,Khan U A,Moura J M F.Modeling of future cyber-physical energy systems for distributed sensing and control.IEEE Transactions on Systems,Man,and Cybernetics.Part A:Systems and Humans,2010,40(4):825?838

29 Xie L,Ilic M D.Module-based modeling of cyber-physical power systems.In:Proceedings of the 28th International Conference on Distributed Computing Systems Workshops.Beijing,China:IEEE,2008.513?518

30 McMillin B.Complexities of information security in cyberphysical power systems.In: Proceedings of the 2009 IEEE/PES Power Systems Conference and Exposition.Seattle,WA,USA:IEEE,2009.1?2

31 Singh C,Sprintson A.Reliability assurance of cyber-physical power systems.In:Proceedings of the 2010 IEEE Power and Energy Society General Meeting.Minneapolis,MN,USA:IEEE,2010.1?6

32 Deng Jian-Ling,Wang Fei-Yue,Chen Yao-Bin,Zhao Xiang-Yang.From industries 4.0 to energy 5.0:concept and framework of intelligent energy systems.Acta Automatica Sinica,2015,41(12):2003?2016(鄧建玲,王飛躍,陳耀斌,趙向陽.從工業(yè)4.0到能源5.0:智能能源系統(tǒng)的概念、內(nèi)涵及體系框架.自動化學(xué)報,2015,41(12):2003?2016)

33 Wang Fei-Yue.CC 5.0:intelligent command and control systems in the parallel age.Journal of Command and Control,2015,1(1):107?120(王飛躍.指控5.0:平行時代的智能指揮與控制體系.指揮與控制學(xué)報,2015,1(1):107?120)

34 Jiang Ze-Min.Re flections on energy issues in China.Journal of Shanghai Jiaotong University,2008,42(3):345?359(江澤民.對中國能源問題的思考.上海交通大學(xué)學(xué)報,2008,42(3):345?359)

35 Zhang Li.The Research on Human Reliability Analysis Technique in Probabilistic Safety Assessment[Ph.D.dissertation],Hu0nan University,China,2004(張力.概率安全評價中人因可靠性分析技術(shù)研究[博士學(xué)位論文],湖南大學(xué),中國,2004)

36 Xue Yu-Sheng,Xiao Shi-Jie.Comprehensively defending high risk events with low probability.Automation of Electric Power Systems,2011,35(8):1?11(薛禹勝,肖世杰.綜合防御高風(fēng)險的小概率事件:對日本相繼天災(zāi)引發(fā)大停電及核泄漏事件的思考.電力系統(tǒng)自動化,2011,35(8):1?11)

37 Jing Chun-Ning,Zhao Ke,Zhang Li-You,Li Hui,Wang Cheng-Cheng,Qian Yi-Jie,et al.The design philosophy and general technical features of HPR1000.China Nuclear Power,2017,10(4):463?467(荊春寧,趙科,張力友,李輝,王誠誠,錢怡潔,等.“華龍一號”的設(shè)計理念與總體技術(shù)特征.中國核電,2017,10(4):463?467)

38 Zhu Zheng-Wei,Wang Qiong,Lv Shu-Peng.Research on differences of multiple stakeholders0risk perception and social con flict—Empirical investigation of Z nuclear power project.Journal of Public Management,2016,(2):97?106(朱正威,王瓊,呂書鵬.多元主體風(fēng)險感知與社會沖突差異性研究—基于Z核電項目的實證考察.公共管理學(xué)報,2016,(2):97?106)

39 Li Peng-Cheng,Zhang Li,Dai Li-Cao,Zou Yan-Hua,Qing Tao,Hu Hong,et al.Operator0s situation awareness reliability model in digital main control rooms of nuclear power plants.Systems Engineering—Theory and Practice,2016,36(1):243?252(李鵬程,張力,戴立操,鄒衍華,青濤,胡鴻等.核電廠數(shù)字化主控室操縱員的情景意識可靠性模型.系統(tǒng)工程理論與實踐,2016,36(1):243?252)

40 Wang Xiao-Lei,Lv Da-Gang.Review of seismic probability risk assessment of nuclear power plants.China Civil Engineering Journal,2016,49(11):52?68(王曉磊,呂大剛.核電廠地震概率風(fēng)險評估研究綜述.土木工程學(xué)報,2016,49(11):52?68)

41 Su Gang.The “three steps development strategy” of China nuclear power science and technology.Science&Technology Review,2016,34(15):33?41(蘇罡.中國核能科技“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略的思考.科技導(dǎo)報,2016,34(15):33?41)

42 Wang Fei-Yue,Zhang Jun.Internet of minds:the concept,issues and platforms.Acta Automatica Sinica,2017,43(12):2061?2070(王飛躍,張俊.智聯(lián)網(wǎng):概念、問題和平臺.自動化學(xué)報,2017,43(12):2061?2070)

43 Cheng Le-Feng,Yu Tao,Zhang Xiao-Shun,Yin Lin-Fei,Qu Kai-Ping.Cyber-physical-social systems based smart energy robotic dispatcher and its knowledge automation:framework,techniques and challenges.Proceedings of the CSEE,2018,38(1):25?40(程樂峰,余濤,張孝順,殷林飛,瞿凱平.信息–物理–社會融合的智慧能源調(diào)度機器人及其知識自動化:框架、技術(shù)與挑戰(zhàn).中國電機工程學(xué)報,2018,38(1):25?40)

44 Wang F Y,Zhang J J,Wang X.Parallel intelligence:toward lifelong and eternal developmental AI and learning in cyber-physical-social spaces.Frontiers of Computer Science,2018,12(3):401?405

45 Yuan Yong,Wang Fei-Yue.Blockchain:the state of the art and future trends.Acta Automatica Sinica,2016,42(4):481?494(袁勇,王飛躍.區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望.自動化學(xué)報,2016,42(4):481?494)

46 Yuan Yong,Zhou Tao,Zhou Ao-Ying,Duan Yong-Chao,Wang Fei-Yue.Blockchain technology:from data intelligence to knowledge automation.Acta Automatica Sinica,2017,43(9):1485?1490(袁勇,周濤,周傲英,段永朝,王飛躍.區(qū)塊鏈技術(shù):從數(shù)據(jù)智能到知識自動化.自動化學(xué)報,2017,43(9):1485?1490)

47 Yuan Yong,Wang Fei-Yue.Parallel blockchain:concept,methods and issues.Acta Automatica Sinica,2017,43(10):1703?1712(袁勇,王飛躍.平行區(qū)塊鏈:概念、方法與內(nèi)涵解析.自動化學(xué)報,2017,43(10):1703?1712)

48 McClure S,Scambray J,Kurtz G[Author],Zhong Xiang-Qun[Translator].Hacking Exposed.Beijing:Tsinghua University Press,2010.(麥克盧爾,斯卡姆布智,庫爾茨[著],鐘向群[譯].黑客大曝光.北京:清華大學(xué)出版社,2010.)

49 Wang Fei-Yue.Computational experiments for behavior analysis and decision evaluation of complex systems.Journal of System Simulation,2015,16(5):893?897(王飛躍.計算實驗方法與復(fù)雜系統(tǒng)行為分析和決策評估.系統(tǒng)仿真學(xué)報,2015,16(5):893?897)

50 Wang Fei-Yue,Qiu Xiao-Gang,Zeng Da-Jun,Cao Zhi-Dong,Fan Zong-Chen.A computational experimental platform for emergency response based on parallel systems.Complex Systems and Complexity Science,2010,7(4):1?10(王飛躍,邱曉剛,曾大軍,曹志冬,樊宗臣.基于平行系統(tǒng)的非常規(guī)突發(fā)事件計算實驗平臺研究.復(fù)雜系統(tǒng)與復(fù)雜性科學(xué),2010,7(4):1?10)

51 Cui Kai-Nan,Zheng Xiao-Long,Wen Ding,Zhao Xue-Liang.Researches and applications of computational experiments.Acta Automatica Sinica,2013,39(1):1157?1169(崔凱楠,鄭曉龍,文丁,趙學(xué)亮.計算實驗研究方法及應(yīng)用.自動化學(xué)報,2013,39(1):1157?1169)

52 Xiong Gang,Hou Jia-Chen,Liu Sheng,Zhang Jia-Lin,Fu Man-Chang.Chapter:Nuclear Power Automation,Report on Advances in Control Science and Engineering,Beijing:ChinaScience&Technology Press.2011.176?181(熊剛,侯家琛,劉勝,張家麟,付滿昌.《控制科學(xué)與工程學(xué)科發(fā)展報告》專題報告“核電自動化”.北京:中國科學(xué)技術(shù)出版社,2011.176?181)

53 Xiong G,Dong X S,Hou J C.Chapter 14:Construction of arti ficial power systems based on ACP approach.Service Science,Management,and Engineering.Oxford:Elsevier Press and Hangzhou:Zhejiang University Press,2012.

54 Wang Fei-Yue,Liu De-Rong,Xiong Gang,Cheng Chang-Jian,Zhao Dong-Bin.Parallel control theory of complex systems and applications.Complex Systems and Complexity Science,2012,9(3):1?12(王飛躍,劉德榮,熊剛,程長建,趙冬斌.復(fù)雜系統(tǒng)的平行控制理論及應(yīng)用.復(fù)雜系統(tǒng)與復(fù)雜性科學(xué),2012,9(3):1?12)

55 Gang Xiong,Wang Fei-Yue,Hou Jia-Chen,Dong Xi-Song,Zhang Jia-Lin,Fu Man-Chang.To improve safety and reliability of nuclear power plant with parallel system method.Systems Engineering―Theory and Practice,2012,32(5):1018?1026(熊剛,王飛躍,侯家琛,董西松,張家麟,付滿昌.提高核電站安全可靠性的平行系統(tǒng)方法.系統(tǒng)工程理論與實踐,2012,32(5):1018?1026)

56 Wang Dan,Bai Jia.FirmSys:a new business card of China’s digital I&C system for nuclear power plant—Special interview with JIANG Guojin,Director,China Techenergy Co.,Ltd..China Nuclear Power,2017,10(3):302?305(王丹,白佳.“和睦系統(tǒng)”:中國核電數(shù)字化儀控新名片—專訪北京廣利核系統(tǒng)工程有限公司總經(jīng)理江國進.中國核電,2017,10(3):302?305)