
聚变时讯


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一、背景
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二、什么是SDF?
①SDF不取代现有系统
SDF不会取代ITER CODAC等现有聚变控制系统。该方案在经充分验证的硬件与中间件基础之上,新增原生AI(AI-Native)运营层,作为“插件覆盖层(Plug-in Overlay)”发挥作用;同时,可移除或简化仅在研发阶段必需的组件,最终形成经过商业运营优化的更为精简的系统框架。
②SDF所解决的痛点
当前,聚变运营的核心能力依托于少数专家的经验与直觉,属于难以记录、难以复现、难以转移的隐性知识(Tacit Knowledge)。SDF可将此类隐性知识系统化植入AI模型与数字孪生体系,将其转化为不依赖特定个人的组织级资产。操作员仅需输入目标,AI即可完成运行模式的设计,并以毫秒级精度执行控制流程。这便是SDF的最终产品目标:“聚变版全自动驾驶”。
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三、核心架构:三层驱动
①用户界面层
-聚变领域大语言模型(Fusion LLM):通过自然语言理解操作员指令,并作为双向沟通渠道反馈状态。
-视觉数字孪生(Visual DT):3D可视化界面,实时监控装置与等离子体状态。
②聚变版全自动驾驶多智能体层
-编排智能体(Orchestrator Agent):顶层控制者,负责任务分解与协调,当AI置信度低或接近安全边界时,请求人类接管。
-规划智能体(Planning Agent):在虚拟环境中反复模拟,设计出达成目标的最优方案。
-等离子体主动控制智能体(PAC Agent):实时控制执行者,以毫秒间隔生成控制信号,进行破裂预测与规避。
③引擎数字孪生层
-物理增强代理模型(Physics-Enhanced Surrogate Model):基于物理信息机器学习(PIML),在尊重物理定律的前提下进行比实时更快的预测。
-合成诊断/执行器(Synthetic Diagnostics/Actuators):在软件中模拟真实硬件的行为。
-AI校准智能体(AI Calibration Agent):离线检测并修正数字孪生与实际设备的偏差,防止模型漂移。
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四、可靠性与安全:工业级的保障
①基于物理信息机器学习(PIML)的控制:将物理约束(守恒定律、稳定性范围)内嵌于模型结构中,杜绝违反物理规律的控制指令。
②不确定性感知控制:不只看单一预测值,而是结合置信区间进行决策;置信度低时保守运行,置信度高时激进优化。
③容错自治:
-异常检测:实时监控并标记分布外(Out-of-distribution)的情况。
-回退策略(Fallback):主策略失效时,预验证的简单控制器接管。
-安全关机AI:针对异常退化情况,执行安全停机程序。
-AI虚拟诊断:当物理诊断设备失效时,通过其他渠道合成数据,维持态势感知。
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五、商业价值:对客户与投资者的意义
降低运营成本:从依赖专家的人工操作转向自主运营,结构性降低人力、停机与故障成本。
加速调试:先在仿真中验证数千次场景,再上真机,大幅降低试错的时间、成本与风险。
降低硬件成本:软件能补偿的部分不再需要昂贵的硬件,更廉价的设备也能达到同等性能。
逆向设计(Backward Design):利用积累的数据和数字孪生,先定义目标性能,再反推所需的最小硬件规格。
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六、路线图
①2026-2027年(基础阶段):核心组件开发与DT-First验证
重点推进引擎数字孪生层第一版(Engine DT v1)的开发工作;同步开展聚变领域大语言模型(Fusion LLM)首个版本的训练任务;完成规划智能体(Planning Agent)与等离子体主动控制智能体(PAC Agent)的Alpha级集成工作。
②2028-2029年(集成阶段):多装置适配(KSTAR与DIII-D集成)与FSD模式演示
重点完成EPICS插件适配器的开发工作,在KSTAR与DIII-D两大主流装置上完成系统集成,实现端到端场景演示,完成扰动预测(Disruption Prediction)功能集成,并成功实现聚变版全自动驾驶(FSD)模式放电演示。
③2029年之后(部署阶段):商业化精简版与逆向设计上线
完成面向商业电站的“精简版(Commercial-Lean)”变体的基准部署工作;推出硬件逆向优化框架(Hardware Inversion Framework)Alpha版,并交付符合商业聚变电站运营标准与许可要求的完整授权认证包(Licensing Package)。
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七、长期愿景
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八、结语
编译自:
https://golden-collarbone-531.notion.site/Software-Defined-Fusion-Proposing-a-Software-Paradigm-for-Commercial-Fusion-Operation-085159403c5544a9b701f9657fb7768f
https://www.iter.org/sites/default/files/media/2015_11_coo.pdf

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