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觀察丨當(dāng)核聚變遇上AI——第四屆“受控核聚變與人工智能技術(shù)”學(xué)術(shù)會(huì)議觀察

來源：中國能源新聞網(wǎng) 時(shí)間：2025-04-28 15:55

見習(xí)記者 趙雅晴 中國能源新聞網(wǎng)記者 趙坤

　　在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革迅猛發(fā)展的當(dāng)下，人工智能作為關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力方興未艾。它的出現(xiàn)大幅提升了人類認(rèn)識(shí)世界和改造世界的能力，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展帶來了前所未有的機(jī)遇。

　　自動(dòng)駕駛、具身智能等前沿技術(shù)逐漸融入大眾生活，DeepSeek、ChatGPT等大語言模型正全方位、深層次地重塑著各行各業(yè)。而當(dāng)這股智能化浪潮涌至能源科學(xué)的前沿陣地，人工智能與受控核聚變這兩大“未來技術(shù)”的深度耦合，或?qū)⑵平馊祟惸茉炊倘钡睦Ь帧?/span>

　　4月21日—23日，第四屆“受控核聚變與人工智能技術(shù)學(xué)術(shù)會(huì)議”在河北廊坊召開。來自核聚變與人工智能領(lǐng)域的專家學(xué)者和科研精英齊聚一堂，共同探討AI技術(shù)如何加速可控核聚變從實(shí)驗(yàn)室走向商業(yè)化，以期為全球能源轉(zhuǎn)型出謀劃策。

　　人工智能：破解聚變難題的“鑰匙”

　　作為面向國家重大需求的前沿顛覆性技術(shù)，可控核聚變具有資源豐富、環(huán)境友好等突出優(yōu)勢，是能夠最終解決人類能源問題的重要途徑之一。

　　但因可控核聚變反應(yīng)過程極為復(fù)雜，涉及到眾多物理參數(shù)和相互作用，傳統(tǒng)的理論模型和計(jì)算方法在某些問題上難以全面、準(zhǔn)確地描述和預(yù)測。而AI強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和分析能力，可以從海量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中挖掘出隱藏的規(guī)律和特征，為核聚變研究提供新的視角和方法。

　　“人工智能在本質(zhì)上可視為一種經(jīng)驗(yàn)公式，聚變領(lǐng)域是AI應(yīng)用的最佳場景之一。”哈爾濱工業(yè)大學(xué)物理學(xué)院教授王曉鋼坦言，聚變研究復(fù)雜程度高，許多問題至今難以從理論上完全搞明白，但聚變行業(yè)歷經(jīng)60多年的研究積累，數(shù)據(jù)多且共享程度高，這使得人工智能“在聚變的各個(gè)方面都得到了非常廣泛的應(yīng)用。”

　　新奧能源研究院院長劉敏勝結(jié)合新奧聚變研究實(shí)踐認(rèn)為，人工智能將革新聚變研發(fā)范式，從而加速聚變的研發(fā)進(jìn)程。“我們在‘玄龍-50U’裝置上實(shí)現(xiàn)了利用人工智能技術(shù)對等離子位形的控制，并基于神經(jīng)算子方法開發(fā)了裝置的數(shù)字孿生系統(tǒng)，多物理場耦合仿真的速度相較于傳統(tǒng)商業(yè)軟件提高了4個(gè)量級(jí)。”

　　會(huì)上，核工業(yè)西南物理研究院的楊宗諭博士就《人工智能在HL-3（中國環(huán)流三號(hào)）托卡馬克控制運(yùn)行中的應(yīng)用》展開分享。

　　“人工智能能處理錯(cuò)綜復(fù)雜的物理特征，其中較為典型的例子就是破裂預(yù)測。”他表示，等離子體參數(shù)較高時(shí)可能會(huì)發(fā)生破裂，超大的熱負(fù)荷將會(huì)給裝置帶來較大沖擊，而發(fā)揮AI不怕“繁瑣”的優(yōu)勢，監(jiān)測近百個(gè)診斷通道，可捕捉破裂先兆。“目前，中國環(huán)流三號(hào)1.6MA放電調(diào)試階段，就成功應(yīng)用人工智能技術(shù)預(yù)測破裂并實(shí)時(shí)反饋控制等離子體安全‘軟著陸’。”

　　中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院的蘭婷圍繞《EAST托卡馬克多模態(tài)診斷數(shù)據(jù)智能化挖掘》作報(bào)告，她提出，隨著裝置不斷升級(jí)，磁約束聚變研究進(jìn)入燃燒等離子體環(huán)境階段，出現(xiàn)計(jì)算量更大、關(guān)鍵物理過程難以理解等情況，引入AI技術(shù)服務(wù)于未來聚變堆燃燒的等離子研究，并與物理規(guī)律相結(jié)合，可以提高AI模型泛化能力、增強(qiáng)對物理規(guī)律的理解。

　　“近年來，AI在等離子體物理與可控核聚變研究領(lǐng)域展現(xiàn)出強(qiáng)大的賦能作用，深度學(xué)習(xí)、強(qiáng)化學(xué)習(xí)等前沿算法技術(shù)被引入，應(yīng)用于等離子體模擬程序的加速計(jì)算、復(fù)雜物理現(xiàn)象的實(shí)時(shí)識(shí)別與預(yù)測、聚變裝置智能化運(yùn)行控制等場景，帶來了一系列令人鼓舞的技術(shù)突破。”核工業(yè)西南物理研究院聚變科學(xué)所黨委書記李永革表示。

　　可控核聚變：人類的“終極能源”

　　憑借高效處理海量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、精準(zhǔn)模擬復(fù)雜核聚變反應(yīng)過程的能力，人工智能大幅縮短研發(fā)周期、降低成本，已然成為核聚變商業(yè)化的“加速器”。

　　“AI與核聚變是共生關(guān)系。”李永革認(rèn)為，人工智能產(chǎn)業(yè)目前正面臨算力需求的指數(shù)級(jí)增長與能源供給的線性增長之間的矛盾，而聚變能源將為人工智能發(fā)展提供強(qiáng)大的能源支撐。

　　今年以來，我國核聚變行業(yè)取得了諸多顯著進(jìn)展。新一代人造太陽“中國環(huán)流三號(hào)”首次實(shí)現(xiàn)原子核和電子溫度均突破1億攝氏度，綜合參數(shù)大幅躍升，進(jìn)入燃燒實(shí)驗(yàn)新階段；全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST）首次實(shí)現(xiàn)1億攝氏度1066秒穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束模等離子體運(yùn)行，再次創(chuàng)造了托卡馬克裝置新的世界紀(jì)錄，對加快實(shí)現(xiàn)聚變發(fā)電具有重要意義。

　　4月16日，新奧“玄龍-50U”球形環(huán)氫硼聚變裝置取得重大技術(shù)突破，實(shí)現(xiàn)了高溫高密度百萬安培（兆安）等離子體電流。劉敏勝在會(huì)上強(qiáng)調(diào)，“‘玄龍-50U’兆安電流實(shí)驗(yàn)成功解決了電流產(chǎn)生和維持過程中的關(guān)鍵技術(shù)難題，讓等離子體電流達(dá)到1MA，溫度達(dá)到4000萬攝氏度。這是全球首次實(shí)現(xiàn)兆安級(jí)氫硼等離子體放電，該成果驗(yàn)證了氫硼燃料在磁約束條件下實(shí)現(xiàn)高參數(shù)放電的科學(xué)可行性。”

　　作為中國開展聚變商業(yè)化開發(fā)的民企代表，新奧集團(tuán)從2017年開始進(jìn)入聚變能源研究領(lǐng)域，2022年正式確定球形環(huán)氫硼聚變技術(shù)路線。據(jù)劉敏勝介紹，氫硼聚變不產(chǎn)生放射性中子，安全性高，相比其他聚變更清潔；其所用的燃料氫和硼具備儲(chǔ)量豐富且易獲取的天然優(yōu)勢，成本更低廉；不需要轉(zhuǎn)化成熱能，可以直接發(fā)電。

　　但相比氘氚聚變，氫硼聚變實(shí)現(xiàn)難度更大。“氫硼聚變需要更高的等離子體溫度（約10-20億攝氏度，超過氘氚的1-2億攝氏度）和更優(yōu)化的磁場約束條件及輔助加熱功能。”新奧聚變實(shí)驗(yàn)首席科學(xué)家石躍江說。

　　近年來，新奧借助數(shù)智球形環(huán)等載體，將聚變裝置知識(shí)數(shù)字化，結(jié)合人工智能技術(shù)，縮短實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證周期，推動(dòng)球形環(huán)氫硼聚變技術(shù)研發(fā)。在AI與核聚變相互賦能下，中國核聚變研究正以多元技術(shù)路線加速創(chuàng)新突圍。

　　與會(huì)期間，王曉鋼接受記者獨(dú)家專訪時(shí)提到，“目前，中國在聚變領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位，近年來，我國為ITER（國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆）計(jì)劃順利推進(jìn)貢獻(xiàn)了很多力量，這也為我國聚變?nèi)瞬艃?chǔ)備、技術(shù)儲(chǔ)備及產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展打下深厚基礎(chǔ)。”

　　石躍江表示，中國掌握磁約束聚變領(lǐng)域最全面的工程技術(shù)，并擁有完善的產(chǎn)業(yè)鏈支撐，依托雄厚經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)，多元化布局有望推動(dòng)可控核聚變研究加速突破。

　　責(zé)任編輯：沈馨蕊