橡樹嶺實驗室 Frontier 超級電腦訓練 AI 模擬宇宙風暴，助力天文與核融合研究

美國橡樹嶺國家實驗室（ORNL）21 日宣布，用 Frontier 百兆次級超級電腦訓練人工智慧模型，能以前所未有細節描繪電漿磁流體湍流。研究員表示，成果有助理解「宇宙風暴」磁流體湍流，將來可望幫助模擬超新星、恆星與星系形成研究，以及設計新核融合反應器。

這項研究由阿貢國家實驗室（Argonne National Laboratory）計算科學家 Eliu Huerta 監督，並由研究生 Semih Kacmaz 主導。Huerta 表示，這類功能一直是天文物理學家與許多其他科學家的夢想，這次為首次透過 AI，能對如此複雜的系統有更高層級觀察。

研究聚焦磁流體湍流，也就是電性帶電的流體與磁場的交互作用形成的高度不穩定流動。這種現象遍布宇宙，從地球大氣到恆星周圍電漿環境都可見影響。過去科學家多以類似方法建模，如時間平均方程，但常忽略關鍵細節，很難保留完整物理資訊。

為克服這一限制，團隊採兩階段模型：先以物理知識導向的神經算子學習電漿系統大範圍行為，再以基於分數的擴散模型補充更細微的渦旋與快速波動，需大量高解析度電漿模擬，Frontier 算力讓團隊得以產生夠多高品質資料，並使原本受限算力的訓練流程更可行。

團隊指出，分工讓神經算子負責重建整體流動與主要結構，擴散模型專注補足傳統法難掌握的細節，最後可在數秒內完成預測，且相較舊方法誤差可降低過半，即使極端湍流條件仍維持高品質表現。研究員表示，將來希望模型擴展至更完整3D電漿解析與更複雜的天體物理模擬、核融合等應用。

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（首圖來源：美國能源部 ORNL）