机器学习在计算等离子体物理和降阶等离子体建模中的应用:一个展望

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内容提要

本文研究了非侵入式科学机器学习(SciML)约简模型(ROMs)在非线性、混沌等离子体湍流模拟中的应用。通过算子推断(OpInf)构建基于物理学的低成本ROMs,实验结果表明OpInf ROMs能够捕捉湍流动力学的重要特征,并显著提升计算时间。这对于聚变设备的设计和实时控制具有潜力。

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关键要点

  • 研究非侵入式科学机器学习(SciML)约简模型(ROMs)在非线性、混沌等离子体湍流模拟中的应用。

  • 提出使用算子推断(OpInf)从数据构建基于物理学的低成本ROMs。

  • 通过对平面静电漂波等离子体湍流的Hasegawa-Wakatani(HW)方程进行实验,评估OpInf ROMs的准确性。

  • 实验结果表明OpInf ROMs能够捕捉湍流动力学的重要特征,并在新的初始条件下推广。

  • OpInf ROMs在单核性能方面将高准确度模型的计算时间缩短了五个数量级。

  • 非侵入式的SciML ROMs有潜力加速数值研究,优化聚变设备的设计和实时控制。

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