电正成为AI时代最稀缺资源之一。国际能源署预测,到2030年全球数据中心用电量将达945太瓦时,较2024年几乎翻倍,年均增长约15%。在此背景下,可控核聚变加速从理论走向工程实践。
核聚变利用氢同位素在超高温下聚合释放能量,原料氘可从海水中提取,近乎无限;不产生碳排放,无核裂变式失控风险。其长期被调侃为“永远还有五十年”,但技术瓶颈正被突破:2021年麻省理工学院采用高温超导磁体,使同等性能聚变装置体积缩小至约2%,建造周期由30年压缩至数年,推动全球聚变企业密集创立。
AI的介入恰逢其时。随着各国聚变装置陆续建成并积累运行数据,AI获得建模与训练所需基础。核聚变核心难点在于等离子体控制——氢同位素加热至上亿摄氏度后形成等离子体,该状态极不稳定,微小扰动即导致坍缩破裂,反应中止。传统依赖专家经验的方法难以规模化,而AI已实现毫秒级预测与实时控制能力。
谷歌DeepMind于2022年运用深度强化学习实现对核聚变等离子体的控制,成果发表于《Nature》;2025年10月,其宣布与Commonwealth Fusion Systems合作,用AI寻找最优控制路径。深层动因在于科技巨头自身面临严峻能源压力,亟需聚变能源早日商业化。
国内首家专注AI for Fusion的创业公司为北京中关村学院与中关村人工智能研究院联合孵化的新烛时代,近期完成6000万元天使轮融资,由中科创星、鼎峰科创联合领投,水木清华校友基金跟投。该公司CTO汪跃曾就职微软亚洲研究院近十年,主攻强化学习与AI for Physics,尤其聚焦流体动力学建模与控制。
汪跃指出,AI介入聚变的窗口期已至,源于两大条件同步成熟:一是民营聚变企业自2022年前后密集成立,装置陆续建成,实验数据开始积累;二是AI架构与工具发展成熟,具备工程化改造基础。此前AI与聚变领域存在双向认知滞后——聚变专家视AI仅为“函数拟合器”,低估其处理开放复杂科学问题的能力;AI研究者则对聚变物理强约束、极端事件稀疏性及安全苛求缺乏理解。双方认知尚未打通,恰为新烛时代提供结构性机会。
新烛时代定位为聚变装置的“智慧大脑”,目标是将分散、模糊、难言传的专家判断,转化为可复制、可量化、可部署的AI流程与模型。公司正与星环聚能等聚变企业深度合作,提供诊断、预测、控制与设计四类AI能力。
当前聚变实验核心瓶颈是等离子体约束与控制。中科院等离子体物理研究所EAST装置于2026年初实现1066秒高约束模等离子体运行,创世界纪录,但距工程化应用仍有距离。从工程落地视角,难点分为四类:诊断为“不完整观测”问题,因上亿度等离子体内部不可直接探测,仅能依赖外部有限传感器反推;预测难点在于极端事件如“等离子体破裂”时间尺度极短、试错代价极高;控制难点在于其属高维、非线性、强约束的超高频实时反馈系统,控制频率达10千赫兹(每0.1毫秒决策一次);设计难点则在于参数空间浩瀚,受多物理场强耦合约束。
新烛时代在诊断环节融合多模态外部信号(磁场、光学、高速相机),依据GS方程(描述电磁约束力与等离子体压强平衡关系)反推等离子体形状、磁通量、密度与温度;预测环节建模为next frame prediction问题,基于当前物理场参数预测下一时刻等离子体演化及外部线圈电压调整后的响应;控制环节将预测结果转化为实时决策指令;设计环节则面向未来实验方案与装置参数优化,替代现有专家经验模式。
其模型骨架为Transformer,但与通用大模型存在三方面根本差异:第一,输入非离散文本token,而是连续高维物理场;第二,不依赖数据暴力scaling,因聚变数据稀缺且无法等待积累,转而将GS方程、MHD方程等已知物理规律作为先验知识显式嵌入神经网络,构建物理信息神经网络(PINN),在数据不足时提供额外监督信号;第三,控制模型必须极小、极快,以满足离子层面毫秒级响应要求。解法为不对称架构:大型预测模型用于训练阶段,小型控制模型通过知识蒸馏与底层推理加速获得,确保1毫秒内输出控制信号。
目前项目处于起步阶段,已完成初步数据训练,正快速推进闭环实验,即在真实聚变装置上开展验证,获取真实反馈。合作模式为数据换服务、共同研发,以实际效能提升建立客户黏性——例如将某实验所需尝试次数由100次降至50次甚至1次,即可形成显著技术壁垒。
新烛时代定位为聚变产业链中游“整机厂”(如星环聚能、EAST团队等)的上游AI服务商,类比为聚变装置的“操作系统”。下游商业应用已现端倪:微软已与Helion Energy签署长期购电协议,谷歌亦与Commonwealth Fusion Systems达成电力采购承诺,显示下游巨头正以真金白银投票确认聚变发电的确定性。
汪跃强调,全球算力能耗呈指数增长,AI应用正从文字问答向视频生成、实时物理感知扩展,能源缺口将持续扩大。美国火电新建阻力大、风光发电稳定性差;中国虽当前供需相对平衡,但能源需求持续上升,“够用”为动态概念。可控核聚变具燃料无限、零碳排放、固有安全性三大优势,中国工程院院士李建刚指出“一杯海水提供的能量相当于300升汽油”。EAST长脉冲运行、NIF惯性约束突破、国家“十五五”规划明确聚变为前沿重大方向,均表明产业化节奏加快。李建刚预测,最迟2030年将见证“核聚变点亮的第一盏灯”。
从微软研究员到中关村学院研究员,再到新烛时代CTO,汪跃表示其核心目标已由追求前沿学术创新,转向攻克技术工程落地的“最后一公里”。创业要求全局观——兼顾团队、合作伙伴、投资人与客户交付;每日面对全新挑战,契合其对生命体验“新奇感”的极致追求。他强调,可控核聚变是足以重塑人类文明的终极能源,而自身在强化学习与AI for Physics领域十年积累,若不在此历史奇点创立新烛时代并推动学术向工程转化,这一窗口或将永久关闭。
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