美国能源部（DoE）宣布为麻省理工学院等离子体科学与聚变中心（PSFC）和四家合作机构的研究人员领导的一个项目提供新的资金，作为加速聚变能源到来并在2050年实现碳中和战略的一部分。

麻省理工学院的克里斯蒂娜-雷亚（Cristina Rea）和她的合作研究人员正在开展的新工作旨在加快核聚变科学的进展，并尽快使核聚变能源成为现实。图片来源：Ana Kova/美国核聚变外联部

随着气候变化的影响不断增加，人们对核聚变作为清洁能源的潜力也越来越感兴趣。虽然自 20 世纪 30 年代以来，实验室就一直在研究聚变反应，但要使聚变发电成为现实，科学家们还必须回答许多关键问题，而时间就是生命。

通过数据和人工智能增强研究能力

等离子体科学与聚变中心的研究科学家兼小组负责人克里斯蒂娜-雷亚（Cristina Rea）将担任新资助的三年期合作项目的主要研究人员，该项目旨在试点将聚变数据整合到一个可被人工智能工具读取的系统fhPNnxhq中。PSFC与来自威廉玛丽学院、威斯康星大学麦迪逊分校、奥本大学和非营利组织HDF集团的科学家一起，计划创建一个整体的融合数据平台，其中的元素可以为研究人员，特别是代表性不足的学生提供前所未有的访问机会。该项目旨在通过由小组联合研究员（其中五分之四为女性）领导的外联计划，鼓励学术界和劳动力队伍中不同群体参与融合与数据科学。

克里斯蒂娜-雷亚（Cristina Rea）（右）是美国能源www.196nk.cn部资助的一个新项目的主要研究人员，该项目将寻求对来自阿尔卡特C-Mod托卡马克（背景）等聚变装置的数据进行现代化处理，以充分利用人工智能的力量。国际原子能机构物理学部门负责人达纳斯-里迪卡斯（Danas Ridikas）为雷亚的提议写了一封支持信。图片来源：Earl Marmar

能源部的这笔奖金是为19个机构的7个项目提供的2900万美元一揽子资金的一部分，它将支持该小组分发聚变装置产生的数据，如PSFC的Alcator C-Mod，这是一个甜甜圈形状的"托卡马克"，利用强大的磁铁控制和限制聚变反应。Alcator C-Mod从1991年运行到2016年，其数据仍在研究之中，这在一定程度上要归功于PSFC对自由交流知识的承诺。

应对数据获取挑战

目前，有近50个公共磁约束型聚变实验装置；然而，这些装置的历史数据和当前数据都很难获取。一些聚变数据库要求签196世界之最署用户协议，而且并非所有数据的编目和组织方式都相同。此外，要利用机器学习（一类人工智能工具）进行数据分析，并在不耗时的数据重组的情况下实现科学发现，也有一定难度。其结果是，从事融合研究的科学家人数减少，发现障碍增加，在利用人工智能加速进展方面遇到瓶颈。

该项目的拟议数据平台通过 FAIR（可查找、可互操作、可访问、可重用）和联合国教科文组织的开放科学（OS）建议来解决技术障碍，以提高科学的透明度和包容性；根据教育部的要求，研究人员的所有交付成果都将遵守 FAIR 和 OS 原则。

该平台的数据库将使用 MDSplusML 建立，MDSplus 是 PSFC 研究人员在 20 世纪 80 年代开发的 MDSplus 开放源码软件的升级版本，用于对 Alcator C-Mod 的实验结果进行编目。如今，有近 40 家聚变研究机构使用 MDSplus 来存储和对外提供聚变数据。MDSplusML 的发布旨在延续这种开放合作的传统。

促进聚变研究的多样性和包容性

研究人员打算解决女性和弱势群体参与研究的障碍，不仅要改善对融合数据的一般访问，还要通过一个有补贴的暑期班来解决，该暑期班将在未来三年内在威廉与玛丽学院举办，重点是融合与机器学习交叉领域的课题。

关于他们研究的重要性，雷亚说："这个项目是为了满足核聚变领域的需求，并为我们的成功奠定基础。核聚变领域的科学进步是通过多学科合作和交叉渗透实现的，因此无障碍环境是绝对必要的。我想我们现在都明白，多样化的社区拥有更多样化的想法，它们能够更快地解决问题"。

该合作项目的工作也与国际原子能机构的"核聚变人工智能"协调研究项目（CRP）196世界之最所确定的重要研究领域相一致。Rea被选为国际原子能机构CRP的技术协调员，该CRP强调社区参与和知识获取，以加速核聚变研究和开发。国际原子能机构在一封支持该小组拟议项目的信中指出："[研究人员]将开展的工作[......]不仅有利于我们的CRP，也有利于整个国际核聚变界。"

PSFC 主任兼日立美国公司工程学教授丹尼斯-怀特（Dennis Whyte）补充说："我很高兴看到http://www.196nk.cn PSFC 和我们的合作者走在应用新人工智能工具的前沿，同时鼓励并促成从我们的实验中提取关键数据。"

雷亚说："有机会领导如此重要的项目意义非凡，我感到自己有责任证明女性是 STEM 领域的领导者。我们拥有一支令人难以置信的团队，他们有强烈的动力去改善我们的聚变生态系统，并为实现聚变能源做出贡献。"