【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，中國科學院近代物理研究所科研人員在微束系統(tǒng)設計與智能控制領域取得重要進展。研究團隊成功開發(fā)出首款微束系統(tǒng)自動設計代碼CADAIT和基于生成式模型的人工智能微束結構生成智能體AIMPer，并創(chuàng)新性地將強化學習技術應用于微束聚焦控制，顯著提升了微束系統(tǒng)的設計效率與調束智能化水平。
傳統(tǒng)微束系統(tǒng)設計高度依賴專家經(jīng)驗與復雜計算，耗時長達數(shù)月。研究團隊開發(fā)的CADAIT代碼通過融合矩陣方法與數(shù)值離子追蹤技術，結合差分進化算法，實現(xiàn)了微束光學參數(shù)的自動優(yōu)化設計。該代碼可在短時間內生成海量設計方案，并通過人工智能微束生成模型AIMPer快速篩選出高性能配置，將設計周期從數(shù)月縮短至幾分鐘。例如，針對50 MeV質子微束系統(tǒng)的驗證顯示，CADAIT的設計結果與主流軟件WinTRAX、Zgoubi等高度一致。研究團隊進一步將強化學習技術引入微束聚焦控制，通過訓練深度網(wǎng)絡模型，系統(tǒng)可自主調整四極透鏡磁場，能自適應步長調束和動態(tài)優(yōu)化束斑尺寸。
目前，中國科學院近代物理研究所承建的中國科學院國家空間科學中心50MeV質子微束裝置已成功出束并初步達標，證明了基于回旋加速器建設具有微米級分辨率的50 MeV質子微束的可行性，表明了研究所在高能離子微束裝置研發(fā)方面已經(jīng)達到了國際領先水平。微束自動化設計代碼CADAIT與人工智能聚焦技術AIMPer的結合，實現(xiàn)了將微束技術從“經(jīng)驗驅動”到“基于束流物理的AI自動設計”、從“調束專家依賴”邁向“全自動智能控制”的突破，為離子微束技術在材料科學、空間輻射及生物醫(yī)學研究中的應用提供了有力支撐。
該工作得到國家自然科學基金和科技部項目支持，相關成果已發(fā)表于《歐洲物理雜志·Plus》(European Physical Journal Plus)和《核科學與技術》(Nuclear Science and Technique)。
圖:AIMPer生成的高性能微束束線結構以及50 MeV質子微束系統(tǒng)的智能模擬聚焦過程
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