我國在等離子體智能控制領域取得重要進展

科技日報記者 劉俠

10月9日，記者從核工業西南物理研究院獲悉，該院與浙江大學、之江實驗室等單位合作，在磁約束核聚變等離子體智能控制領域取得重要進展。研究團隊基於“中國環流三號”（HL-3）託卡馬克的實驗數據，成功開發並驗證了一套具有國際先進水平的等離子體控制方法，為未來聚變堆的穩定、高效運行探索了新的技術路徑，相關研究成果在國際頂級學術期刊《自然》旗下的物理學核心期刊《通訊物理學》上發表。

託卡馬克被認為是有望率先實現聚變能源應用的可控核聚變技術途徑，其核心挑戰在於對超高温等離子體進行長時間的精確約束和穩定控制。傳統的控制方法高度依賴複雜的物理模型和第一性原理模擬器，但這類模擬器計算過程極為耗時，難以滿足先進的控制算法（如強化學習）進行快速、高效訓練的需求。因此，開發能夠準確預測等離子體動態演化且計算速度快的模型，對於實現未來聚變裝置（如國際熱核聚變實驗堆ITER）的智能化運行至關重要。

本次研究中，合作團隊開發了一個完全基於“中國環流三號”歷史實驗數據的動理學模型。該模型創新性地融合了長短期記憶網絡（LSTM）、自注意力機制和計劃採樣等多種先進人工智能技術，有效克服了在長期預測中由模型自迴歸特性導致的累積誤差難題，能夠高保真地預測等離子體電流、位形等多個關鍵參數的演化並大幅提升效率。

目前，該智能體成功部署於“中國環流三號”的等離子體控制系統中，在真實的物理實驗環境中完成了等離子體電流與位形參數的閉環磁控制。實驗結果表明，該智能體不僅能準確追蹤複雜的等離子體位形目標，甚至在面對訓練中未曾見過的新控制目標時，也展現出卓越的“零樣本”適應能力和控制魯棒性。該研究不僅為“中國環流三號”未來的高效運行提供更快捷高效的智能控制方案，也為解決ITER及未來商用聚變堆的常態化、自動化運行控制難題提供了重要的理論和實驗依據。