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大数据与AI技术在磁约束聚变领域的应用与展望

2024-09-23分类号:TL631;TP311.13;TP18

【作者】张小西   段思哲   高宝峰   迟浩   桂南
【部门】中国地质大学(北京)数理学院  深圳大学物理与光电学院  山东省计算中心(国家超级计算济南中心)  上海沃橙信息技术有限公司  清华大学核能与新能源技术研究院  
【摘要】本文综述了大数据与人工智能(AI)技术在磁约束聚变研究中的应用及未来发展潜力。大数据与AI技术的引入显著提升了聚变模拟的计算速度与精度,特别是在高维非线性问题和多尺度模拟方面取得了突破性进展。例如,机器学习 (Machine Learning) 通过优化算法,极大加速了聚变仿真速率。结合大数据分析,研究人员能够从海量的托卡马克实验数据中分析不稳定性,优化参数配置,从而提高磁场位型的稳定性和等离子体约束性能。在聚变实验监控和控制系统中,大数据与AI技术的应用提高了系统效率与安全性。通过实时分析传感器数据,AI技术能迅速检测故障并自适应调整,保障实验安全。AI技术还在聚变装置的优化设计中取得了重要进展,不仅改进了磁场位型设计,还提升了材料性能和耐用性,推动了装置的长寿命运行。跨学科与跨装置的协作在大数据与AI技术的助力下进一步深化,促进了聚变研究的创新。AI技术还推动了智能教育与虚拟实验平台的发展,为科研人员提供了高效的学习和实验工具。未来,AI将在优化实验设计、材料生成及磁场配置方面发挥关键作用,并通过智能化教育平台培养新一代科研人才,推动聚变研究持续进步。展望未来,大数据与AI技术将在聚变研究中扮演十分重要的角色,推动磁约束聚变的早日实现。
【关键词】磁约束聚变  大数据  人工智能  模拟计算  实验监控
【基金】国家自然科学基金青年科学基金(12405261,12405263);; 齐鲁工业大学(山东省科学院)人才科研项目(2023RCKY140)
【所属期刊栏目】实验技术与管理
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