美國能源部普林斯頓等離子體物理實驗室近日宣布啟動一項名為“仿星器鑄造廠”的創(chuàng)新項目，旨在通過人工智能技術(shù)大幅縮短核聚變裝置的設(shè)計周期。該項目將數(shù)字建模技術(shù)引入傳統(tǒng)設(shè)計流程，使仿星器配置的測試時間從數(shù)小時壓縮至毫秒級別，為核聚變能源的商業(yè)化開發(fā)開辟新路徑。

仿星器作為核聚變研究的重點裝置之一，其復(fù)雜的三維磁場結(jié)構(gòu)需要精確計算。傳統(tǒng)設(shè)計方法依賴高精度數(shù)值模擬，單次配置測試往往需要數(shù)天時間。新項目通過開發(fā)快速近似算法，用數(shù)字模型替代部分計算環(huán)節(jié)，在保證結(jié)果可靠性的前提下，實現(xiàn)數(shù)千種設(shè)計方案的快速篩選。實驗室人工智能科學(xué)與數(shù)字工程負責(zé)人邁克爾·丘吉爾指出：“計算資源的有效利用將產(chǎn)生指數(shù)級回報，我們正在為設(shè)計師構(gòu)建更高效的工作平臺。”

該項目匯聚了來自10個機構(gòu)的30余名研究人員，涵蓋大學(xué)、軟件企業(yè)及國家實驗室等多領(lǐng)域?qū)＜摇F隊通過整合不同計算機程序，構(gòu)建了協(xié)同工作平臺，能夠同時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間縮短了90%以上，為優(yōu)化設(shè)計參數(shù)提供了前所未有的效率。

美國能源部將該項目與“創(chuàng)世使命”計劃及《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)計能力，恰好填補了從基礎(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·阿蘭強調(diào)，該項目通過強化物理模型與工程設(shè)計的耦合，直接支持了路線圖在預(yù)測能力提升和約束概念創(chuàng)新方面的優(yōu)先目標。

技術(shù)突破帶來的效率提升具有顯著經(jīng)濟價值。研究團隊估算，新方法可使單次設(shè)計迭代成本降低兩個數(shù)量級，使更多創(chuàng)新方案得以進入實驗驗證階段。特別是對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)有助于實現(xiàn)更經(jīng)濟的能量增益比。目前，項目組已開始將成果應(yīng)用于下一代仿星器的概念設(shè)計，相關(guān)代碼庫計劃向全球科研機構(gòu)開放共享。

這一進展標志著人工智能與核聚變研究的融合進入新階段。與傳統(tǒng)試錯法相比，數(shù)據(jù)驅(qū)動的設(shè)計模式能夠系統(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。隨著項目進入實質(zhì)性應(yīng)用階段，其成果有望加速全球核聚變能源的開發(fā)進程，為清潔能源轉(zhuǎn)型提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。