人工智慧助力核融合，深度强化学习实际应用在电浆控制

半世纪以来科学家不断在寻找庞大且干净的能源，希望能在地球上复制出恒星反应，洛桑联邦理工学院（EPFL）旗下的瑞士电浆中心（Swiss Plasma Center），更是欧洲最重要的核融合研究设施之一。

目前科学家已经能够在地球上产生核融合反应，但发生反应还不够，重点是要“持续地”维持核融合反应，且以高效且受控的方式释放的能量来发电。

洛桑联邦理工学院 1961 年开设电浆物理实验室（现为瑞士电浆中心），研究核融合的托卡马克（tokamak）技术，利用强大磁场来控制极高温电浆，将氢原子融合成氦原子，最终释放强大能量，并在 1992 年启动托克马克可变配置（variable-condition tokamak，TCV），试验各种不同的电浆型态，不断测试控制电浆的方法，让电浆不会接触到并损毁核融合设备的内部。

如今该核融合设备已过三十岁，瑞士电浆中心主任 Ambrogio Fasoli 表示，最近在设施的升级，更扩大团队研究国际热核融合实验反应炉（ITER）、商用核融合电厂（Demonstration Power Plants，DEMO）和未来核融合反应炉关键问题的能力。

透过 TCV 装置，科学家可以观察电浆构型的变化如何影响电浆的特性（好比温度、约束质量），并用来研究新的电浆构型。它也可用于评估不同配置的偏滤器（Divertor），该设备用来控制反应炉芯能量释放，对于反应炉能不能够长时间维持电浆而不损坏设备相当重要，目前工程师仍在努力最佳化设计。

瑞士电浆中心先前也与 Google DeepMind 合作，开发一种基于深度强化学习的新型电浆磁控制方法，最近首次成功应用在 TCV 托卡马克的真实电浆配置中。

跟所有托卡马克设备一样，TCV 也有真空室，气体可在真空室中转化为电浆，电浆被大型磁线圈产生的环形磁场包围，防止电浆接触反应炉内壁，带有欧姆线圈的中心柱也能保持电浆稳定性，以及一个可塑造电浆结构的极向场。TCV 配备了一个利用微波和热粒子注入的加热系统，并辅以一整套测量温度、密度、辐射、电浆结构波动和其他重要参数的仪器。

其发电方式跟现在常见的核分裂电厂很像，利用热量为涡轮机提供动力，差别在于核融合发电\除了提供大量可靠的基本负载电力，过程是永续、无碳，不会产生持久放射性废弃物。