PPPL加入了由Commonwealth Fusion Systems牵头的Genesis Mission项目，共同构建聚变能源的AI数字孪生，参与方包括四个美国能源部国家实验室、产业伙伴和高校研究人员。

**联邦聚变系统公司(Commonwealth Fusion Systems,CFS)牵头的项目汇集了美国能源部四个国家实验室、重点产业企业和大学研究人员。**

作为"创世纪计划"(Genesis Mission)的一部分,美国能源部下属的普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)将参与一项全国性工作,共同建设面向商业聚变能源的数字孪生平台。该项目第二阶段的"创世纪计划"资助于2026年10月8日宣布。

PPPL科学家罗伯特·海格(Robert Hager)、内特·费拉罗(Nate Ferraro)、迈克尔·丘奇希尔(Michael Churchill)和阿尔瓦罗·桑切斯·比利亚尔(Álvaro Sánchez Villar)将参与一项全国性工作,共同打造SPARC聚变系统的数字孪生体。(图片来源:Michael Livingston / PPPL传播部)

联邦聚变系统公司(CFS)将整合全美的研究力量,打造一个由人工智能(AI)驱动、能够模拟真实物理系统的数字孪生体。在本项目中,该数字孪生体将模拟CFS的聚变演示装置SPARC,该装置目前正在建造中。与传统计算机模拟不同,这一数字孪生体将与真实的聚变实验装置相连,并借助装置的持续更新,提供日益精确的运行预测。科学家们计划利用数字孪生与实体装置之间的集成工作流程,优化并加速ARC发电厂的研发进程。ARC是CFS继SPARC之后规划的商业聚变发电装置。

"PPPL将在本项目中发挥核心作用,提供基础软件工程与[AI]模型、核心物理模型、历史托卡马克数据以及高性能计算资源,"PPPL人工智能科学组负责人迈克尔·丘奇希尔说。丘奇希尔将领导实验室在该项目中的工作,并与PPPL科学家阿尔瓦罗·桑切斯·比利亚尔、内特·费拉罗和罗伯特·海格合作。

由PPPL开发和维护的物理模拟代码(包括M3D-C1、TRANSP和XGC)将与其他众多代码一道使用,以建立完整脉冲预测,其中包括利用从大规模模拟数据集训练得到的AI替代模型。这将使预测时间缩短至20分钟以内,足以在SPARC这类利用磁场约束等离子体的托卡马克聚变系统的等离子体脉冲间隙提供结果。PPPL的主要聚变实验装置——国家球形环面实验装置升级版(NSTX-U)上的数字孪生工作流程,将作为关键测试平台,在应用于SPARC之前验证和确认相关方法。来自NSTX-U及PPPL过往实验的部分数据也将向整个聚变科学界开放。

PPPL负责研究的副主任兼首席研究官劳拉·贝尔扎克·霍普金斯(Laura Berzak Hopkins)表示:"PPPL在多个聚变装置上积累了范围广泛的等离子体实测数据,并结合了前沿的理论与计算知识和工具。整理成套的实验数据,并推进利用这些数据的工具,将为聚变科学界带来新能力,从而加速整个聚变能源研究。"

**产业界、学术界与国家实验室都将发挥作用**

另外三个美国国家实验室也将参与本项目:橡树岭国家实验室、劳伦斯利弗莫尔国家实验室和SLAC国家加速器实验室。参与者还包括麻省理工学院、卡内基梅隆大学、通用原子公司(General Atomics)、英伟达(NVIDIA)、谷歌DeepMind和Synopsis。

"创世纪计划"是一项全国性倡议,旨在动员政府、产业界、学术界、非营利组织和国际伙伴,共同推进科学与技术领域的AI应用。依托美国能源部建设的美国科学与安全平台,合作方在共享基础设施上协同工作,该基础设施将研究人员与数据、计算资源及AI工具连接起来,以加速科学发现。合作方正聚焦于国家在能源、国家安全、科学发现、健康、太空等领域面临的最紧迫挑战。

第二阶段申请资助的目标,是扩大那些已显示出AI优势潜力、并展现出实现变革性科学能力轨迹的项目的规模与影响力。入选项目为多年期项目,由跨学科团队组成,致力于应对美国能源部主要使命领域中的国家科学与技术挑战。