MIT 成立 CHEFSI 中心，結合 AI 與超級電腦模擬極端物理環境

麻省理工學院（MIT）近日獲得美國能源部國家核安全管理局（National Nuclear Security Administration，NNSA）的支持，啟動一個新研究中心，專注於模擬極端物理環境。這個名為CHEFSI（即「耦合高焓流體-固體相互作用的超級計算模擬中心」Center for the Exascale Simulation of Coupled High-Enthalpy Fluid–Solid Interactions）的項目，將匯聚計算、材料科學和應用科學領域的研究人員，致力於模擬那些在物理測試中難以或無法重現的極端情境。

CHEFSI的成立得益於能源部的預測科學學術聯盟計畫（Predictive Science Academic Alliance Program，PSAAP-IV）資助，該計畫預計提供最高1,750萬美元資金支持五個預測模擬中心，主要目標是改善科學數據轉化為可用預測見解的方式。該中心將開發結合人工智慧（AI）與超級計算的新工具，並與國家實驗室建立緊密聯繫，以共享數據和驗證結果。這項研究將直接與國家安全、航空航太和防禦系統相關聯。

該研究計畫跨越多個學科，涉及機械與航空工程、材料科學、計算機科學和應用數學等領域。研究團隊將模擬材料在極高壓力下的快速變化，這需要物理、化學和計算的交叉合作，無法僅依賴單一領域的知識。

一個主要挑戰是了解材料在超出正常極限時的行為。例如，太空船進入大氣層不僅是保持完整，還涉及熱量如何在不同層之間傳遞、表面如何侵蝕，以及這一切如何在即時中展開。CHEFSI團隊將致力於建立能夠理解這些條件的模型，幫助設計能夠承受壓力的系統。

與數個國家實驗室密切合作

MIT研究副校長伊恩·維茨（Ian A. Waitz）表示：「CHEFSI將利用MIT在預測建模、高性能計算和STEM教育方面的深厚優勢，確保美國在科學和技術創新方面保持領先地位。」

CHEFSI是PSAAP-IV資助的五個新預測模擬中心之一，其他中心也專注於模擬極端事件，如燃燒不穩定性和動態材料失效。每個中心都致力於建立更準確和可靠的模擬，以應對高風險的國家安全挑戰。

CHEFSI的實際工作將以數據為起點。沒有正確的輸入，即使是最好的模擬也無法提供有用的資訊。材料、熱條件和流體動力學等數據必須基於實驗、過去的研究和專門的測試設置進行整理和清理，才能用於訓練模型或運行模擬。

CHEFSI將與勞倫斯利佛摩國家實驗室（Lawrence Livermore National Laboratory）、洛斯阿拉莫斯國家實驗室（Los Alamos National Laboratory）和桑迪亞國家實驗室（Sandia National Laboratories）等國家實驗室密切合作，利用他們多年來收集的極端環境數據。這不僅是運行模擬，而是要將結果與實際數據進行比較，並隨著新資訊的到來不斷調整模型。

AI工具也將在此過程中發揮作用。CHEFSI將構建的某些模型將利用AI填補空白或簡化問題的特定部分。這些模型並不是傳統模擬的完全替代品，但能夠更快地進行測試。學生和早期職業研究人員也將獲得實踐經驗，學習如何處理大型數據集，理解不一致性，並追蹤數據處理中的小選擇如何影響重大結果。

CHEFSI的目標是透過數據驅動的建模、下一代計算和現實驗證，塑造未來十年材料和航空航太研究的發展方向，不僅限於MIT、還包括整個領域。