普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)携手联邦聚变系统(CFS)推进“创世纪任务”(Genesis Mission)二期：构建SPARC托卡马克数字孪生加速商用聚变研发

美国能源部(DOE)下属普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)于2026年10月8日宣布，将作为核心科研力量加入全美协同攻关团队，共同参与“创世纪任务”(Genesis Mission)第二期工程，打造面向商用聚变能系统的超级智能(SI)数字孪生(Digital Twin)平台。该项目由美国聚变独角兽企业联邦聚变系统(Commonwealth Fusion Systems, CFS)牵头，聚合了四所能源部国家实验室、产业界龙头以及顶尖高校科研力量。

该数字孪生平台将直接映射CFS正在建造的紧凑型高温超导磁约束聚变验证装置SPARC。与传统静态计算机数值模拟不同，该数字孪生系统将与真实聚变物理实验装置实现动态闭环互联，利用实测数据持续在线校准和迭代，不断输出精度更高的装置运行预测与控制建议。通过打通数字孪生与物理样机之间的端到端工作流，研发团队旨在全面优化并加速后续首座商用聚变电站ARC的工程化研制进程。

PPPL将在该国家级攻坚任务中承担关键技术中枢角色，全面输出底层软件工程架构、超级智能模型、核心等离子体物理计算模型、历史托卡马克海量实测数据库以及高性能计算(HPC)资源支持。PPPL“AI驱动科学前沿小组”负责人迈克尔·丘吉尔(Michael Churchill)将牵头推进实验室攻关，与阿尔瓦罗·桑切斯·维拉尔(Álvaro Sánchez Villar)、内特·费拉罗(Nate Ferraro)及罗伯特·哈格(Robert Hager)等科学家共同推进该系统的集成开发。

在物理仿真层面，PPPL长期维护的M3D-C1、TRANSP、XGC等多款经典聚变模拟核心程序将深度融入该平台，并通过基于海量模拟数据集训练的超级智能代理模型，实现对托卡马克单次放电全脉冲过程的极速推演。该预测流程耗时将压缩至20分钟以内，完全满足SPARC在脉冲间隔期间完成等离子体放电形态与控制参数快速推演的需求。此外，PPPL旗舰级聚变实验装置“国家球形托卡马克实验升级版”(NSTX-U)的数字孪生流程将作为前置测试基准平台，用于在SPARC正式部署前对各类算法工具进行充分的工程验证与交叉比对。

PPPL主管科研副主任兼首席研究官劳拉·伯扎克·霍普金斯(Laura Berzak Hopkins)指出，实验室跨多套聚变装置积累了长达数十年的等离子体高精度诊断数据，结合前沿聚变理论与先进计算工具链，通过构建标准化、结构化的高质量实验数据集并赋能AI模型，将为聚变工程界提供跨越式的预测与优化工具，从底层加速商业聚变能源的落地进程。