橡树岭国家实验室利用虚拟现实技术模拟核反应堆人类行为

美国能源部橡树岭国家实验室(ORNL)的一组研究人员正在利用虚拟现实(VR)技术来了解核反应堆中人类行为的正常与异常情况。该项目的总体愿景是积极应对安全设施(如核反应堆、燃料库等)中的内部威胁。

ORNL位置情报小组负责人Gautam Malviya-Thakur表示，该项目旨在帮助了解人们在安全设施中的基本行动模式，包括他们走哪条路、花费多长时间、进入哪些区域以及是否有资格进入。通过了解正常行为，可以更容易地发现异常行为。

位置智能研究人员兼项目首席研究员Debraj De多年来一直使用生活模式数据了解不同环境中的人群行为。在核设施中，由于使用摄像头和传感器收集数据存在困难或不被允许，De的团队创建了一个由数字代表(代理)组成的模拟群体，在理论上模拟代理在核反应堆内的移动。这些代理建立了包括寻找工作站、前往餐厅等在内的生活模式。

研究人员还创建了一个核反应堆设施的虚拟模拟，即ORNL高通量同位素反应堆(HFIR)的数字孪生。通过将模拟人口数据与HFIR数字孪生合并，创建了核反应堆内工作人员的虚拟现实模拟。戴上VR眼镜的用户可以在虚拟HFIR中操作，留下可追踪的活动轨迹，从而建立生活模式。

ORNL人工智能研究科学家Chathika Gunaratne表示，团队在HFIR传感器部署受限的情况下收集了非玩家角色(NPC)的人类运动数据，并根据与设施管理人员讨论期间收集的轶事证据建立了基于代理的模型。用户可以根据自己在模拟中的位置执行任务，并执行弹出的指令。

这项工作在比利时布鲁塞尔举行的第25届IEEE MDM'24会议上获得了最佳演示论文奖。其他HFIR模拟结果也将发表在相关论文集中，这些结果使用非玩家角色创建了逼真的画面，使VR感觉更加真实。

Gunaratne指出，在这种HFIR情况下，可以根据成本和安全风险尝试不同的假设情景，以找出在非典型事件期间正常行为会发生哪些变化。此外，该模拟还可以用于训练应急响应人员应对受限或安全校园内的假设情景。

该项目由ORNL实验室指导研究与开发计划资助，UT-Battelle为能源部科学办公室管理ORNL。