美國(guó)能源部普林斯頓等離子體物理實(shí)驗(yàn)室近日宣布啟動(dòng)一項(xiàng)名為“仿星器鑄造廠”的創(chuàng)新項(xiàng)目，旨在通過(guò)人工智能技術(shù)大幅縮短核聚變裝置的設(shè)計(jì)周期。該項(xiàng)目將數(shù)字建模技術(shù)引入傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程，使仿星器配置的測(cè)試時(shí)間從數(shù)小時(shí)壓縮至毫秒級(jí)別，為核聚變能源的商業(yè)化開(kāi)發(fā)開(kāi)辟新路徑。

仿星器作為核聚變研究的重點(diǎn)裝置之一，其復(fù)雜的三維磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)需要精確計(jì)算。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法依賴高精度數(shù)值模擬，單次配置測(cè)試往往需要數(shù)天時(shí)間。新項(xiàng)目通過(guò)開(kāi)發(fā)快速近似算法，用數(shù)字模型替代部分計(jì)算環(huán)節(jié)，在保證結(jié)果可靠性的前提下，實(shí)現(xiàn)數(shù)千種設(shè)計(jì)方案的快速篩選。實(shí)驗(yàn)室人工智能科學(xué)與數(shù)字工程負(fù)責(zé)人邁克爾·丘吉爾指出：“計(jì)算資源的有效利用將產(chǎn)生指數(shù)級(jí)回報(bào)，我們正在為設(shè)計(jì)師構(gòu)建更高效的工作平臺(tái)。”

該項(xiàng)目匯聚了來(lái)自10個(gè)機(jī)構(gòu)的30余名研究人員，涵蓋大學(xué)、軟件企業(yè)及國(guó)家實(shí)驗(yàn)室等多領(lǐng)域?qū)＜摇F(tuán)隊(duì)通過(guò)整合不同計(jì)算機(jī)程序，構(gòu)建了協(xié)同工作平臺(tái)，能夠同時(shí)模擬仿星器的電磁特性、等離子體行為及工程約束條件。這種跨系統(tǒng)協(xié)作模式使完整裝置的模擬時(shí)間縮短了90%以上，為優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)提供了前所未有的效率。

美國(guó)能源部將該項(xiàng)目與“創(chuàng)世使命”計(jì)劃及《聚變科學(xué)與技術(shù)路線圖》深度銜接。根據(jù)路線圖規(guī)劃，未來(lái)十年需建立公私合作的創(chuàng)新生態(tài)，而“仿星器鑄造廠”提供的快速設(shè)計(jì)能力，恰好填補(bǔ)了從基礎(chǔ)研究到工程應(yīng)用的關(guān)鍵缺口。能源部聚變能源科學(xué)副主任讓-保羅·阿蘭強(qiáng)調(diào)，該項(xiàng)目通過(guò)強(qiáng)化物理模型與工程設(shè)計(jì)的耦合，直接支持了路線圖在預(yù)測(cè)能力提升和約束概念創(chuàng)新方面的優(yōu)先目標(biāo)。

技術(shù)突破帶來(lái)的效率提升具有顯著經(jīng)濟(jì)價(jià)值。研究團(tuán)隊(duì)估算，新方法可使單次設(shè)計(jì)迭代成本降低兩個(gè)數(shù)量級(jí)，使更多創(chuàng)新方案得以進(jìn)入實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證階段。特別是對(duì)于需要維持極端溫度壓力條件的核聚變反應(yīng)，快速優(yōu)化裝置結(jié)構(gòu)有助于實(shí)現(xiàn)更經(jīng)濟(jì)的能量增益比。目前，項(xiàng)目組已開(kāi)始將成果應(yīng)用于下一代仿星器的概念設(shè)計(jì)，相關(guān)代碼庫(kù)計(jì)劃向全球科研機(jī)構(gòu)開(kāi)放共享。

這一進(jìn)展標(biāo)志著人工智能與核聚變研究的融合進(jìn)入新階段。與傳統(tǒng)試錯(cuò)法相比，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)模式能夠系統(tǒng)性探索更廣闊的參數(shù)空間，為突破現(xiàn)有技術(shù)瓶頸提供新思路。隨著項(xiàng)目進(jìn)入實(shí)質(zhì)性應(yīng)用階段，其成果有望加速全球核聚變能源的開(kāi)發(fā)進(jìn)程，為清潔能源轉(zhuǎn)型提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。