日本国立研究开发法人量子科学技术研究开发机构（QST）和NTT宣布，成功开发出了一种利用AI预测大型核聚变装置等离子体约束磁场的方法，并预计将在大型托卡马克型超导等离子体实验装置JT-60SA上安装应用。
JT-60SA全景图（供图：QST）
图1左图：针对等离子体边界处的磁力线，本研究开发的方法与既往方法得到了一致的结果（既往方法在原理上无法对等离子体内部进行重构）
右图：将本研究开发的方法应用于JT-60SA的实际等离子体，并对其有效性进行了评估（供图：QST）
QST和NTT采用了混合专家模型（MoE：Mixture of Experts）技术，通过使用实时变化的情况对最优AI模型进行加权整合，从而实现对等离子体的高精度预测，并将其应用于JT-60SA装置，对实际的等离子体约束磁场进行了评估。
最终，研究双方在世界上首次成功地利用AI，无需进行复杂计算，再现了取决于磁场结构的等离子体的位置和形状，其精度达到了实际等离子体控制所需的水平（～1厘米：相当于世界最大等离子体尺寸的约1%，此为全球最高精度）。
在等离子体中存在非稳态波动电流的情况下，使用单一AI模型会导致等离子体约束磁场的重构精度下降，但通过采用MoE，状态监测/指令控制AI能够对状态AI模型进行恰当的加权处理，因此即使在极端情况下，也能精确地评估等离子体约束磁场。
既往的基于物理法则的解析重构方法，虽然在原理上可以控制等离子体边界（周边）位置和形状的连续变化，但通过本次新开发的方法，使原本无法实现的等离子体内部电流与压力分布等关键参数的调控成为可能，这些分布对避免等离子体不稳定性至关重要，并有望实现对多个控制量的实时控制，而这是传统方法无法做到的。
该成果对于JT-60SA未来的加热实验具有重要意义，特别是在高温等离子体的实时控制方面，该技术有望应用于能以少量测量装置实现大尺度等离子体控制的ITER和原型反应堆等，为核聚变炉的等离子体预测控制提供突破性的解决方案。
QST和NTT于2020年签署了合作协定，致力于开展开创性的环境能源技术研究。此次取得成果后，QST和NTT决定进一步延长合作协定。
未来，QST和NTT将继续合作，将NTT推进的IOWN构想等先进技术应用于核聚变研究开发，致力于推动核聚变能源的早期实用化。
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
