核能正在崛起，以滿足美國對能源的需求。但建造新的反應(yīng)堆，甚至更新現(xiàn)有反應(yīng)堆的許可證，都需要大量的文書工作。幸好人工智能也在崛起，文書工作是它最擅長的事情之一。

一個創(chuàng)新的新人工智能項(xiàng)目中，科技初創(chuàng)公司Atomic Canyon（原子峽谷）及其合作伙伴Diablo Canyon（加利福尼亞州唯一一家運(yùn)營的核電站）使用能源部橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）的Frontier超級計(jì)算機(jī)，根據(jù)核工業(yè)的獨(dú)特需求開發(fā)了新的人工智能模型。

人工智能模型旨在減少核工業(yè)在搜索與零件、維護(hù)記錄、工程評估、法規(guī)和工廠程序相關(guān)的數(shù)百萬份復(fù)雜核文件上花費(fèi)的時間、勞動力和資源。人工智能模型是開源的，核工業(yè)中的任何人都可以使用。一旦完全開發(fā)，人工智能模型可以在美國各地的工廠中使用。

Atomic Canyon的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Trey Lauderdale表示：“我們需要能源，核能是實(shí)現(xiàn)我們今天擁有的能源和為未來建設(shè)能源的絕對關(guān)鍵組成部分?！?/p>

核工業(yè)由核管理委員會（NRC）監(jiān)督，以確保核設(shè)施安全高效運(yùn)行。美國核管理委員會的主要職責(zé)包括監(jiān)督許可和建設(shè)、評估反應(yīng)堆設(shè)計(jì)、監(jiān)測環(huán)境影響以及審查關(guān)閉反應(yīng)堆的退役計(jì)劃。

Diablo Canyon由太平洋天然氣和電力公司（PG&E）擁有和運(yùn)營，為加利福尼亞州400多萬人供電。它提供了該州總能源的8%左右。

經(jīng)過幾十年的運(yùn)營，Diablo峽谷原定于2025年退役，但在2022年，由于認(rèn)識到加利福尼亞州對能源的需求不斷增長，州領(lǐng)導(dǎo)人改變了主意，決定將運(yùn)營延長到2030年。

Diablo Canyon副總裁Maureen Zawalick表示：“這意味著我們必須重新啟動很多事情，包括向NRC提交一份約3000頁的大規(guī)模申請。”“所以，我們以一種非常壓縮的方式做事——瀏覽成千上萬的文件、記錄和信息，以滿足所有要求?！?/p>

Diablo Canyon負(fù)責(zé)人工智能項(xiàng)目的總監(jiān)Jordan Tyman解釋說，提交許可證變更是一個極其復(fù)雜的過程，在編寫過程開始之前，可能需要幾天或幾周的時間來篩選文檔和行業(yè)指南。

Tyman說：“搜索我們?yōu)镈iablo峽谷授權(quán)50年來積累的大量記錄非常耗時。”“有一種方法可以整合從以前提交的文件中吸取的所有經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，并快速找到所有相關(guān)文件來支持工程師易于理解的許可證修訂，這將為我們的員工消除一個很大的負(fù)擔(dān)?！?/p>

Zawalick說，估計(jì)員工每年可能要花大約15000個小時來搜索文件。Diablo峽谷的數(shù)據(jù)庫包含約20億頁的文檔，需要大量的機(jī)構(gòu)知識來導(dǎo)航。她指出了最近的一個例子，在這個例子中，一個閥門的問題引發(fā)了為期6個月的調(diào)查，導(dǎo)致員工無法履行正常職責(zé)。Diablo峽谷核創(chuàng)新主管Erin Bowe說：“這是181個工作日。”

Bowe說：“我們需要的是一個自然語言搜索工具，比如讓谷歌查找一個特定的組件，但不必知道一個特殊的數(shù)字或特殊的指標(biāo)。”“我們想要一個可以用來說‘找到X閥’的工具，它將為我們提供該部件的整個歷史以及我們試圖解決的問題的所有相關(guān)信息?！?/p>

人工智能有可能緩解許多這些必要但勞動密集型的要求，同時確保更準(zhǔn)確的結(jié)果。

Lauderdale說：“然而，你不能只使用任何消費(fèi)者人工智能模型，因?yàn)樵诤斯I(yè)中，精度和可靠性至關(guān)重要。你必須找到正確的文件和記錄。你必須準(zhǔn)確地做事情，而且必須反復(fù)做?！?/p>

該團(tuán)隊(duì)嘗試使用現(xiàn)成的人工智能工具，但每次他們測試商業(yè)人工智能模型來搜索特定的核文件并提供上下文時，這些模型都不可避免地難以正確使用核術(shù)語。Lauderdale說，這是因?yàn)樗麄儾皇煜じ叨染唧w的核術(shù)語。在某些情況下，商業(yè)人工智能模型會出現(xiàn)幻覺，即人工智能產(chǎn)生虛假或誤導(dǎo)性信息的情況。

為了解決這個問題，Atomic Canyon團(tuán)隊(duì)決定從頭開始構(gòu)建自己的AI模型。但是訓(xùn)練人工智能模型需要大量的計(jì)算能力和GPU的使用，而不僅僅是一個GPU，而是很多GPU。GPU使訓(xùn)練復(fù)雜的AI模型更快，因?yàn)樗鼈兩瞄L計(jì)算具有數(shù)百萬或數(shù)十億個不同參數(shù)的大量數(shù)據(jù)。

Lauderdale說：“為了確保準(zhǔn)確性并減少幻覺，我們需要大量的數(shù)據(jù)以及多次運(yùn)行數(shù)據(jù)的能力來正確訓(xùn)練人工智能模型。”“為了開始構(gòu)建可靠工作的人工智能，我們需要一臺超級計(jì)算機(jī)。”

“ORNL是核工程、人工智能和高性能計(jì)算領(lǐng)域的世界領(lǐng)先者，我們與美國核管理委員會在驗(yàn)證性分析和許可流程方面合作了50多年。我們還擁有并開發(fā)了美國核管理委使用的建模和仿真工具，”O(jiān)RNL研究員Tom Evans說，他專門從事使用高性能計(jì)算（HPC）開發(fā)核相關(guān)應(yīng)用的方法。

Evans說：“與原子峽谷的合作使我們能夠應(yīng)對國家創(chuàng)造新的人工智能工具的迫切需要，這將大大改善核許可程序。”

通過橡樹嶺領(lǐng)導(dǎo)力計(jì)算設(shè)施（OLCF）主任的自由裁量權(quán)分配計(jì)劃，Atomic Canyon在Frontier超級計(jì)算機(jī)上獲得了20000個GPU小時的獎勵，這是世界上第一臺百億億次級計(jì)算機(jī)，擁有37000多個AMD Instinct MI250X GPU。

該團(tuán)隊(duì)使用Frontier幫助開發(fā)了Atomic Canyon的Neutron平臺，這是一種先進(jìn)的人工智能解決方案，可以準(zhǔn)確地搜索和理解各種復(fù)雜的核數(shù)據(jù)，從掃描文件和手寫筆記到技術(shù)報告和操作歷史。

Atomic Canyon還部署了Neutron Enterprise（企業(yè)版），這是Neutron的一個版本，運(yùn)行在公司防火墻后面，提供最高級別的網(wǎng)絡(luò)安全和出口管制協(xié)議，以確保業(yè)務(wù)敏感數(shù)據(jù)的安全。

Neutron平臺基于句子嵌入模型，這是一種為單詞分配數(shù)值的特定類型的AI。這種方法使模型不僅能夠理解核專用術(shù)語和縮寫的含義，而且能夠理解它們在技術(shù)程序和監(jiān)管指南中的上下文。

句子嵌入模型——綽號FERMI模型——是用NRC的全機(jī)構(gòu)文檔訪問和管理系統(tǒng)（ADAMS）訓(xùn)練的，該系統(tǒng)包含300多萬份文檔。ADAMS是美國核管理委員會的官方記錄數(shù)據(jù)庫，包括大約5300萬頁的數(shù)字信息，詳細(xì)介紹了自1980年以來美國每個核反應(yīng)堆的歷史。Neutron的AI智能搜索功能將幫助用戶在ADAMS數(shù)據(jù)庫和他們自己的本地文檔和記錄數(shù)據(jù)庫中快速查找信息。

Frontier的數(shù)字處理能力對于反復(fù)運(yùn)行數(shù)據(jù)是必要的，這樣FERMI模型就可以根據(jù)用戶的查詢識別并快速檢索相關(guān)信息。

Atomic Canyon工程負(fù)責(zé)人Richard Klafter表示：“句子嵌入模型主要用于搜索和檢索。它們用于檢索內(nèi)容，而不是生成內(nèi)容，而生成內(nèi)容正是LLM所做的?！薄跋騆LM提供內(nèi)容需要檢索正確的內(nèi)容。錯誤的內(nèi)容會導(dǎo)致LLM產(chǎn)生幻覺。因此，我們的第一步是建立一個好的檢索模型，這就是我們在Frontier上訓(xùn)練的句子嵌入模型?！?/p>

除了使他們能夠從頭開始訓(xùn)練核詞匯模型外，F(xiàn)rontier的計(jì)算能力還使他們能夠訓(xùn)練更長的上下文模型。

Klafter說：“我們希望將輸入加倍，這樣人工智能就可以一次處理更大的信息塊，但這需要數(shù)倍的計(jì)算能力。”“通過讓人工智能更好地理解較長的文檔，我們可以將需要索引的數(shù)據(jù)量減少大約一半，這使得系統(tǒng)的運(yùn)行速度提高了一倍?！?/p>

即使在項(xiàng)目的早期階段，PG&E和Diablo峽谷的工作人員已經(jīng)看到了令人印象深刻的成果。事實(shí)證明，Atomic Canyon的工具不僅能夠快速搜索核電站自身的故障排除和解決記錄，而且能夠通過NRC ADAMS數(shù)據(jù)庫快速搜索美國核工業(yè)的整個歷史，這將改變游戲規(guī)則。

Tyman說：“現(xiàn)在我們有了這個基礎(chǔ)搜索工具，它是在NRC ADAMS數(shù)據(jù)之后，基于Diablo Canyon文檔構(gòu)建的。”“接下來是我們?nèi)绾螌⑵湔喜?yīng)用于其他流程，如開發(fā)程序、培訓(xùn)、進(jìn)行評估——這些真正有助于我們的工程師專注于解決技術(shù)問題，擺脫行政任務(wù)?！?/p>

“我們已經(jīng)看到，使用Frontier開發(fā)的新人工智能工具，某些領(lǐng)域的生產(chǎn)力有所提高，”Zawalick說?！熬臀覀兣cAtomic Canyon和ORNL合作的時間而言，投資回報率非常高?！?/p>

Atomic Canyon計(jì)劃更新和構(gòu)建更多版本的FERMI模型。在ORNL，Evans和他的同事、高級研發(fā)研究員Matthew Jessee目前正在探索新的計(jì)算方法，通過將FERMI模型與生成LLM相結(jié)合，進(jìn)一步推動該技術(shù)的發(fā)展。

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