近日，美国能源部橡树岭国家实验室(ORNL)的一组研究人员正在探索一种创新方法，利用虚拟现实(VR)技术来了解核反应堆内的人类行为模式，旨在提高安全设施的内部威胁应对能力。
ORNL 实习生 Josie Fellers 在实习生 Mason Stott 的帮助下试用了 HFIR 虚拟现实护目镜。图片来源：Liz Neunsinger/ORNL，美国能源部
ORNL位置情报小组负责人Gautam Malviya-Thakur表示，该项目的总体愿景是积极应对安全设施(如核反应堆、燃料库和其他关键基础设施)中的内部威胁。通过VR技术，研究人员希望能够帮助了解人们在安全设施中的基本行动模式，包括他们的行走路径、花费的时间、进入的区域以及进入的资格等。
研究人员Debraj De指出，正常行为模式有助于发现异常行为。例如，如果工人决定做一些他们无权做的事情，这种行为就会显得异常。为了收集生活模式数据，De的团队创建了一个由数字代表(称为代理)组成的模拟群体，这些代理在核反应堆内移动，模拟正常的工作和生活模式。通过模拟，团队能够在短时间内积累涵盖数年甚至数十年行为的数据集。
随后，研究人员创建了一个核反应堆设施的虚拟模拟，将模拟人口数据与高通量同位素反应堆(HFIR)的数字孪生相结合，创建了工作人员在核反应堆内工作的虚拟现实场景。使用VR眼镜，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，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，并收集了非玩家角色(NPC)的人类运动数据。戴上VR头盔的终端用户可以看到周围的设施和设备，NPC在场景中四处走动，模拟真实的工作场景。
这项工作的一部分最近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模拟结果也将在相关会议论文集中发表，这些结果使用非玩家角色创建了逼真的画面，使VR体验更加真实。
Gunaratne表示，通过这种HFIR模拟，团队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，这种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，未来有望为核设施的安全运行提供更加有效的监测手段。
