几十年来，聚变能源一直是清洁能源的终极承诺。它是驱动太阳的过程，能够在不产生化石燃料相关碳排放的情况下生产巨量能源。科学家们花费了数代人的时间试图在地球上重现它，相信如果能大规模实现，它将从根本上重塑世界的能源未来。问题在于，聚变极其困难，不仅在科学层面，在经济层面亦是如此。建造和测试实验性反应堆耗资巨大，进展往往通过令人沮丧的反复试错循环实现。研究人员提出理论、制造硬件进行测试、收集数据、调整设计，然后重复这一过程。有时这一循环需要数年。如今，一家名为VeloAlpha的中国初创公司相信，人工智能可以帮助打破这一模式。

这家由聚变科学家谢华生于今年早些时候创立的北京公司，正在开发FusionAlpha，这是一个仿真平台，可让研究人员在投入昂贵的物理实验之前，以数字方式测试聚变反应堆设计。它听起来或许不如一台产生无限清洁能源的巨型反应堆那么激动人心，但如果VeloAlpha的技术兑现其承诺，它最终可能解决聚变领域最昂贵且最持久的挑战之一。

聚变产业的不可能三角
据谢华生称，聚变研究人员长期受困于一个不舒服的取舍。如今可用的最先进仿真软件能以惊人的精度模拟等离子体行为。等离子体——驱动聚变反应的超高温带电气体——出了名地难以控制，而理解其行为对设计可行的反应堆至关重要。问题在于，这些仿真需要大量计算资源，且可能需要很长时间才能完成。另一端是较新的AI驱动系统，处理计算的速度要快得多。虽然从速度角度看具有吸引力，但研究人员往往保持谨慎，因为这些工具在可靠性及对训练数据之外的推断方面可能存在困难。再就是简化物理模型，计算效率高但往往过于粗糙，无法准确指导下一代反应堆的设计。谢华生将此描述为聚变软件的“不可能三角”：速度、精度和预测能力。以往，研究人员不得不牺牲其一以换取另一。VeloAlpha的整个业务都建立在认为这一取舍不再必须存在的构想之上。

公司声称，人工智能的进步与新数学技术相结合，可以在不牺牲底层物理的情况下大幅加速仿真。据谢华生介绍，FusionAlpha的某些部分可以比当今最先进的聚变代码运行速度快100到1万倍，同时将基准误差控制在5%以下。这些说法仍需独立验证，但如果属实，它们将代表着该行业的一次重大飞跃。

造一颗恒星很贵
要理解软件为何如此重要，有助于了解聚变研究人员正在努力实现什么。当轻原子核碰撞并融合时会发生聚变，释放出巨量能量。这正是恒星内部发生的情形。在地球上复制这些条件需要将燃料加热到比太阳核心更高的温度，产生等离子体，然后必须将其约束和稳定足够长时间以发生聚变反应。多数研究人员尝试使用称为托卡马克的机器——巨大的甜甜圈形装置，利用强大磁场约束等离子体。其他人在尝试替代方法，包括仿星器、线性装置和激光驱动聚变系统。

每一种设计都有其自身的工程挑战。研究人员必须找出如何维持反应、承受极端高温、管理辐射、保障燃料供给，并最终以足够低的成本发电以与现有能源竞争。解决这些问题没有一个是廉价的。单个实验设施的成本可达数亿甚至数十亿美元。即便是较小的设计变更，也常常需要大量的测试和验证。这就是仿真软件变得日益重要的原因。研究人员在制造硬件之前能越准确地预测结果，他们在注定失败的方向上浪费的资金就越少。

聚变的EDA时刻
谢华生将FusionAlpha比作电子设计自动化（EDA）软件，后者是一项曾改变半导体产业的技术。现代芯片公司不会每次想测试一个新想法时都制造一颗物理处理器，而是使用复杂的软件工具在送交晶圆厂之前对设计进行建模、仿真和优化。没有EDA软件，半导体创新的步伐将会慢得多。VeloAlpha相信聚变正接近类似的转折点。未来的聚变公司可以不再主要依赖物理实验，而是使用先进的仿真平台来虚拟地测试数千种设计变体，确定有前景的途径，并大幅降低研发成本。因此，下一代的聚变反应堆可能被建造两次：先在软件中，然后用钢铁。

时机为何重要
这家初创公司的出现正值中国聚变产业一个特别有趣的时刻。多年来，聚变研究主要由政府和国家实验室推动。这正开始改变。中国已将核聚变确定为战略未来产业，将其与量子计算、具身AI、生物制造、脑机接口和6G通信等领域并置。投资者已注意到这一点，向日益壮大的聚变初创公司、组件供应商和支持技术生态系统投入资金。

专注于反应堆开发的公司正吸引越来越大的融资轮，同时提供磁体、材料、电力系统和软件的企业也在涌现。VeloAlpha坐落在本十年两大技术趋势——人工智能与清洁能源的交汇点。公司最近获得了种子轮融资，投资方似乎相信聚变的未来不会仅由硬件进步决定。这并不意味着商业聚变近在咫尺。该产业仍面临巨大的技术和经济障碍，许多专家认为实际的聚变电力仍需数年甚至数十年。但随着该领域竞争加剧，能最快迭代的公司可能获得显著优势。而这正是软件可能变得与反应堆本身同样重要的原因。多年来，聚变产业的最大挑战一直是弄清楚应该建造什么。如果AI能帮助更快更准确地回答这个问题，通往商业聚变的路径或许会突然显得短了一些。