AI FOR FUSION ENGINEERING

让高保真物理与AI共同驱动聚变研发

从第一性原理模拟、物理约束代理模型到实验数据融合和装置数字孪生,构建贯穿设计、实验与运行的聚变智能计算体系。

高保真物理代理模型实验数据融合数字孪生
CAPABILITY ARCHITECTURE

以物理可信度为起点的聚变AI能力体系

AI能力建立在高保真物理模型之上,并通过数据融合、验证与工程工作流进入装置设计、实验分析和运行研究。

01技术基础
HIGH-FIDELITY PHYSICS

高保真物理基础

以磁流体、回旋动理学、平衡与边界等第一性原理模型,为AI训练、校准和验证提供可信物理基线。

  • MHD与稳定性
  • 回旋动理学
  • 平衡与本征模
  • 边界与加热模型
02研发方向
PHYSICS-INFORMED SURROGATES

物理约束代理模型

将高保真模拟、物理约束和实验数据结合,形成面向高频计算任务的快速代理模型。

  • 湍流输运代理
  • 平衡快速重建
  • MHD不稳定性预测
  • 热流与加热代理
03联合研发
DATA FUSION & RECONSTRUCTION

实验数据融合

融合磁测量、干涉仪、软X射线等多源诊断信息,支持平衡反演、状态重建和风险识别。

  • 多源诊断融合
  • 平衡参数反演
  • 状态实时重建
  • 异常与失稳识别
04演进方向
DESIGN, OPERATION & TWIN

设计运行智能

连接设计优化、放电前演练、运行监测和实验后分析,逐步形成装置级数字孪生能力。

  • 设计空间优化
  • 放电方案演练
  • 运行风险分析
  • 数字孪生更新
APPLICATION LANDSCAPE

聚变AI重点应用方向

围绕明确的聚变物理与工程任务组织AI方法、数据、模型和验证要求。

01设计 · 优化

概念设计与参数优化

面向托卡马克、球形托卡马克、仿星器和FRC等构型,组织参数扫描、平衡分析与多目标优化。

02物理 · 加速

湍流与输运代理模型

以高保真回旋动理学计算为基础,构建可用于集成建模与多工况分析的快速输运模型。

03诊断 · 反演

平衡反演与状态重建

融合多源诊断数据与物理模型,面向实验分析和运行监测快速重建等离子体状态。

04运行 · 风险

失稳预测与风险分析

面向MHD不稳定性、破裂风险和关键运行边界,提供预测、置信度和复核依据。

05工程 · 热流

偏滤器与热负荷分析

连接边缘等离子体、材料、冷却边界和多物理场模型,支持候选方案筛选与高保真复算。

06系统 · 孪生

集成建模与数字孪生

贯通设计、放电前演练、运行监测与实验后分析,形成可持续更新的数字工程对象。

APPLICATION CASES

从具体科学与工程任务定义AI应用

代表场景展示数据、模型、验证与工程输出之间的关系,并明确区分技术基础、研发方向与合作开发内容。

01
研发方向

湍流与输运代理模型

为综合建模和多工况分析提供快速输运响应模型。

数据输入高保真回旋动理学模拟、装置参数与实验约束
→
模型路线物理约束代理模型与多保真训练
→
验证要求留出工况测试、高保真复算与适用范围评估
→
工程输出快速参数扫描与集成建模模型接口
02
联合研发

多诊断平衡反演与状态重建

融合多源实验诊断,在统一物理约束下提高状态重建的完整性与时效性。

数据输入磁测量、干涉仪、软X射线及装置运行参数
→
模型路线数据融合、平衡求解与物理约束反演
→
验证要求诊断一致性检查、历史放电回放与专业程序交叉验证
→
工程输出平衡参数、状态置信度与实验分析数据产品
03
合作研究

等离子体破裂预测

从多通道诊断数据中识别破裂前兆,支持预警与缓解研究。

数据输入多装置时序诊断数据、事件标签与运行场景
→
模型路线时序学习、跨装置迁移与物理特征融合
→
验证要求历史事件回放、跨装置测试与误报漏报评估
→
工程输出风险提示、预测置信度与控制研究输入
04
产品探索

偏滤器热负荷快速预测

在大量候选工况中快速识别需要进一步高保真分析的方案。

数据输入边缘等离子体工况、几何配置、材料与冷却边界
→
模型路线降阶模型、代理模型与多物理场数据映射
→
验证要求物理约束检查、专业求解器复算与实验对比
→
工程输出候选工况筛选、敏感因素识别与复核任务
TRUSTWORTHY AI FOUNDATION

以物理、数据和验证体系支撑可信AI

聚变工程AI需要同时说明模型学习了什么、适用于什么工况、误差来自哪里,以及如何用实验和高保真计算进行复核。

01
物理约束

将守恒关系、边界条件和模型适用范围纳入AI模型与工作流。

02
数据质量

记录数据来源、实验工况、处理过程、版本和可复用条件。

03
V&V与UQ

通过验证、确认、误差评估和不确定性量化说明结果可信度。

04
工程追溯

保留模型、参数、配置、证据和分析过程,支持技术复核。

AI FOR FUSION COLLABORATION

围绕具体模型、数据与工程任务开展合作

支持从应用问题定义、数据与模型评估,到代理模型、优化工作流和验证方案的联合研究。

提交合作需求 →