英美联建聚变人工智能平台

UK Atomic Energy Authority（UKAEA）与美国能源部（DOE）旗下的Princeton Plasma Physics Laboratory（PPPL）签署了一份联合意向声明，将组建Sunrise–Stellar-AI Federation。这一合作伙伴关系旨在直接解决核聚变能源商业化过程中巨大的计算和数据共享瓶颈。Sunrise–Stellar-AI Federation以UKAEA与PPPL于6月签署的一份谅解备忘录为基础，该备忘录确立了双方联合工作的框架。

这一倡议将两个新近开发、耗资数千万美元且专门用于核聚变和等离子体物理的平台连接起来。Sunrise（英国）是一台以任务为导向的人工智能超级计算机，耗资4500万英镑（6000万美元），位于牛津郡（Oxfordshire）的Culham Campus。Stellar-AI（美国）是一个耗资1300万美元的高性能计算和人工智能平台，由PPPL运营，并得到Princeton University的支持。

通过连接这两种架构，研究人员旨在实现模型和实验在两个系统之间的无缝转移。人工智能需要海量数据集才能作出准确预测。该联合体使科学家能够利用汇集自两台不同的世界领先球形托卡马克——英国的MAST Upgrade和美国的NSTX-U——的实验数据，训练一个统一的基础人工智能模型。MAST Upgrade和NSTX-U都非常适合开展联合人工智能训练。仅使用一台装置的数据构建的模型，可能难以作出适用于不同装置的准确预测。

这些超级计算机将用于构建运行中聚变反应堆的精确虚拟副本（数字孪生）。这使工程师能够安全地仿真等离子体的行为，并在耗资数千万美元的实体硬件上实施改造之前，先在软件中测试反应堆改造方案。由于两台超级计算机采用不同的底层硬件架构，该联合体的一项核心工作是使计算任务能够自由迁移，从而让科学家可在最适合特定任务的系统上运行仿真。

通过整合超级计算能力和专业知识，该联合体旨在缩短未来聚变电站的设计周期，更充分地利用现有实验，并为大西洋两岸下一代聚变科学家提供一个可共同开展工作的共享平台。

UKAEA工程与计算执行主任Joe Milnes表示：“聚变是我们这个时代重大的科学与工程挑战之一。要解决这些挑战，聚变领域需要建立合作伙伴关系。美国和英国是全球聚变研究的两个领先国家，Sunrise与Stellar-AI的联合将以跨大西洋长期合作的历史为基础，进一步推动聚变技术发展。”

PPPL首席科学家Jonathan Menard指出：“聚变电站是人类尝试建造的最复杂机器之一，任何单个实验室或国家都无法独自完成其设计。通过联合Sunrise和Stellar-AI计算平台，我们可以利用两座领先聚变设施的数据训练人工智能，在全球两个专为聚变研究设计、能力最强的计算系统上检验构想，并加快迈向紧凑型聚变电站的进程。”

将不同设施结合起来后，研究人员可以开发更强大的机器学习模型，更好地反映底层物理规律，并帮助加快未来聚变项目，包括英国的Spherical Tokamak for Energy Production（STEP Fusion）以及PPPL的Spherical Tokamak Advanced Reactor（STAR）等美国概念项目。该联合体还希望通过培训、研讨会、研究机会及其他国际合作，培养下一代聚变和人工智能专家。

UKAEA计算项目主任兼高级研究员Rob Akers表示：“UKAEA和PPPL将利用两台世界领先聚变装置的实验数据，并通过仿真填补空白，将这些数据集扩展到我们尚未探索的工况范围。我们可以共同开发两台装置的数字孪生，为未来聚变电站的设计提供支持，构建预测能力更强、更具可操作性，并最终对聚变工程师更有用的球形托卡马克模型。真正的力量将来自作为一个团队开展工作。我们可以共同更快地学习、获得更多认识，最大限度地提取洞见。计算能力和国际合作将帮助我们加快从当前实验迈向未来聚变电站的进程。”