Платформа ИИ «Яньчао Цзюйнен» объединяет весь процесс проектирования стелларатора

Недавно самостоятельно разработанная компанией «Яньчао Цзюйнен» коллаборативная платформа ИИ-агентов для проектирования стеллараторов охватила весь процесс проектирования, включая такие ключевые этапы, как нульмерное проектирование параметров, оптимизация конфигурации плазмы и анализ характеристик, а также оценку технологической реализуемости катушек. Компания заявляет, что платформа способна перебирать тысячи исходных конфигураций и сотни тысяч вариантов катушек, сокращая типичный цикл итерационного проектирования с нескольких недель до нескольких дней.

Концептуальное изображение стелларатора «Яньчао Цзюйнен»

Опираясь на эту платформу, компания «Яньчао Цзюйнен» завершила полное физическое проектирование среднего сверхпроводящего стелларатора с большим радиусом 2 метра и центральным магнитным полем 3 тесла. Проектирование других разрабатываемых компанией установок также ведется на этой же платформе.

Стелларатор полагается на внешние трехмерные катушки для непосредственного создания спирального магнитного поля и не требует поддержания магнитного удержания за счет тока плазмы, поэтому по физическому механизму он способен снизить риск больших срывов, присущий токамакам, и обладает потенциалом длительной импульсной стационарной работы. В 2025 году немецкий стелларатор Wendelstein 7-X (W7-X) достиг важного прогресса по показателю «тройного произведения» при длительном разряде, что привлекло больше внимания к стеллараторному направлению.

Однако стеллараторы долгое время сталкиваются с двумя группами проблем: физическим проектированием и инженерным производством. С одной стороны, трехмерное равновесие плазмы отличается сложностью и высокой вычислительной нагрузкой, а циклы оптимизации конфигурации и верификации длительны. Например, W7-X, научная подготовка которого началась в 1980-х годах, достиг первой плазмы лишь в конце 2015 года — на это ушло более тридцати лет. С другой стороны, высока сложность изготовления трехмерных магнитов нестандартной формы. Согласно имеющимся данным, китайский стелларатор «Линъюнь» был заброшен из-за недостижения требуемой точности магнитного поля, а строительство американского Национального компактного стеллараторного эксперимента (National Compact Stellarator Experiment, NCSX) было прекращено в 2008 году из-за чрезмерной стоимости магнитов; в настоящее время японский Large Helical Device (LHD) и немецкий W7-X являются построенными представительными сверхпроводящими стеллараторными установками.

Подход, принятый компанией «Яньчао Цзюйнен», заключается в развертывании специализированных ИИ-агентов на каждом этапе проектной цепочки и их совместной работе через единую платформу. Платформа объединяет генерацию кандидатных решений, оптимизационный поиск, вызов решателей, проверку результатов и физическую оценку в параллельный вычислительный процесс, сокращая проблемы многократных переделок между физическим проектированием и инженерной оценкой, характерные для традиционной модели.

На этапе нульмерного проектирования платформа, исходя из целевых параметров установки, выполняет оптимизационные расчеты таких общих параметров, как размеры, магнитное поле, энергетический выигрыш, время удержания, обеспечивая базовые параметры для последующего проектирования конфигурации и катушек. На этапе оптимизации конфигурации команда использует метод квазиизодинамической (quasi-isodynamic, QI) конфигурации SQuID и проводит перекрестную верификацию на основе таких международных стандартных инструментов расчета и оптимизации стеллараторов, как DESC, VMEC и SIMSOPT. Компания заявляет, что при многомерной целевой функции результаты распределения магнитного поля, полученные различными решателями, демонстрируют высокую согласованность.

На этапе оптимизации катушек платформа непосредственно включает технологичность катушек в ограничения: при контроле погрешности магнитного поля проводится совместная оптимизация геометрической сложности, кривизны и пространственных соотношений катушек. Компания «Яньчао Цзюйнен» сообщает, что платформа уже перебрала и отфильтровала сотни тысяч вариантов катушек и может, исходя из фактически создаваемого кандидатными катушками магнитного поля, выполнять обратную реконструкцию конфигурации плазмы с последующей автоматической физической проверкой. Только варианты, одновременно прошедшие проверку конфигурации, катушек и физических характеристик, переходят на следующий этап.

Согласно описанию компании, весь процесс ИИ-проектирования по-прежнему возглавляется командой физиков-стеллараторщиков. Определение целей оптимизации, настройка физических ограничений, достоверность результатов расчетов и целесообразность продвижения кандидатных решений — все это определяется и проверяется исследователями; ИИ-агенты в основном выполняют задачи масштабного поиска и исполнения процессов. В этой модели общая эффективность итераций повышается более чем в 10 раз, а масштаб кандидатных решений и вычислительных задач, обрабатываемых параллельно в одном цикле разработки, увеличивается на 1–2 порядка.

В настоящее время инженерная команда «Яньчао Цзюйнен» изготавливает прототипные трехмерные сверхпроводящие катушки. В дальнейшем физическая команда, с учетом фактической сложности изготовления и стоимости прототипных катушек, определит окончательную конфигурацию и вариант катушек из нескольких кандидатных решений. По мере сокращения цикла физического проектирования конкурентный фокус в разработке стеллараторных установок будет все больше смещаться в сторону инженерных компетенций, таких как высокоточное производство трехмерных сверхпроводящих магнитов.