AI能控制核融合到什麼程度？六所超級電腦「雙星」與研究現況

磁場約束的超高溫電漿，變化速度快到人類看完螢幕再操作已來不及。若將運轉交給AI，核融合能源是否就能迅速實現？

要回答這個問題，最好區分「計算物理」「從資料學習」與「操作實機」。沿著青森縣六所村超級電腦「雙星」及海外AI控制實驗，可以發現研究的精彩之處，不是全能人工智慧，而是連結這三件事的方法。

超級電腦是大量平行處理計算的設備。高效能運算（HPC）數值模擬，依據描述物理定律的方程式，計算溫度、密度與磁場等變化，用來研究「為什麼發生」以及「改變條件會如何」。

機器學習則是從資料或試驗結果學習預測、判斷規則的方法。例如強化學習會對接近目標的操作給予較高評價，透過嘗試學會操作策略。生成文字的AI與控制電漿的AI，用途並不相同。

兩者與其說競爭，不如說合作。物理模擬可作為AI練習場，學習後快速決定操作；反過來，也可用計算或實驗資料建立機器學習模型，近似耗費資源的處理。重要的是分別評估電腦速度、預測可靠度與控制成果。EPFL研究解說

本文Frontier照片是美國橡樹嶺國家實驗室的實際HPC設備，不是六所的「雙星」。Frontier官方介紹

QST六所核融合能源研究所有一套由QST與NIFS共同運作的「電漿模擬器」。它於2025年7月1日開始運轉，同年12月獲得暱稱「雙星」，以兩顆星象徵兩家研究機構合作。運轉開始公告／命名公告

理論運算性能合計40.4千兆次浮點運算每秒，包含以CPU為主、結合CPU與GPU的APU，以及大容量記憶體三種不同系統。這是計算能力指標，不是AI正確率，也不是核融合發電輸出。現行系統規格

QST說明其用途包括ITER與JT-60SA實驗預測、運轉情境評估及原型爐設計等，是在裝置實驗前比較候選條件、再將實驗結果與計算比對的基礎。有GPU不代表所有計算都是AI，大規模物理模型計算同樣是重要用途。NIFS聯合公告

答案是肯定的，但必須明確說明控制對象與條件。

EPFL與DeepMind於2022年刊登在《自然》的研究，在瑞士TCV實驗裝置驗證深度強化學習磁控制。先在模擬中學習操作策略，再轉移至實機，控制細長形狀及特殊配置等多種電漿形狀。同儕審查論文

有趣的是，AI並非從零發現核融合定律。包含物理研究累積的模擬器成為練習場，AI朝研究者設定的目標學習操作。不是「AI或物理」二選一，而是將既有知識用於學習。

開頭與本文照片分別展示TCV電漿與真空容器內部。能控制形狀很重要，但不表示研究已達成電廠自主運轉或向電網送電。

2024年刊登於《自然》的美國DIII-D研究，展示下一階段進展。對象是擾亂約束的撕裂不穩定性。研究以過去實驗資料建立預測模型作為學習環境，透過強化學習制定調整加熱束功率與電漿形狀的控制策略。PPPL研究解說

目標不是一有危險就持續降低功率，而是在保持高電漿性能的同時，避開導向不穩定的路徑。論文展示實機迴避成果，也明確定位為概念驗證，仍需更多實驗與調整。

而且論文也有未能避免的案例。即使預測危險並嘗試降低加熱，卻已達另外設定的功率下限，無法繼續調整。若預測不能配合設備可採取的操作範圍，仍無法解決問題。這也適用於工廠設備或機器人導入AI。論文實驗結果與限制

六所也推進不只將計算用於實驗後分析的研究。2025年12月NIFS、QST等聯合公告，報告透過學術資訊網路SINET6，連接岐阜縣土岐市大型螺旋裝置LHD與約1,000公里外電漿模擬器的遠端控制。

採用的方法是利用觀測更新模型的「資料同化」與預測計算。占用2萬個CPU核心，接收LHD量測值並回傳加熱、粒子供應指令。聯合公告表示，已驗證以溫度與密度為對象的多變量即時預測控制。QST聯合公告

不能將此案例與前述強化學習當作同一技術。數位分身是使用對應實物模型的機制，本身不是機器學習的同義詞。這裡的重點是讓觀測、計算、通訊與操作及時銜接，不是遠端超級電腦自主運轉整座商用電廠的實證。

在某實驗裝置成功，不代表可直接在另一裝置運作，因為感測器、可用致動設備與電漿條件不同。DIII-D論文也指出，未來ITER與發電爐的量測和操作條件不同，需要相應控制策略。

此外，核融合設施控制不只有電漿操作。例如ITER設計將設備保護與安全系統，和一般運轉控制分開。本文照片是ITER臨時中央控制室紀錄，不是上述AI實驗現場。導入AI模型與建立全設施保護，是不同工作。ITER控制架構

以下是商業分析。AI企業需要回答的不只是「準確率很高」這類平均值，還包括在哪些條件驗證、遇到未知狀態如何反應，以及判斷延遲或量測缺失時改用什麼。量測與控制企業也能從時間同步資料、測試程序及既有設備介面找到切入點。

閱讀研究成果時，應確認三件事：預測或控制了什麼？在實機驗證到哪些條件？還沒有證明什麼？AI並未一次解決材料壽命、燃料循環與發電成本。但作為增加可測試候選方案、加快因應變化的技術，它已開始改變核融合能源研究的方法。