【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，中國科學(xué)院近代物理研究所科研人員在微束系統(tǒng)設(shè)計與智能控制領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。研究團(tuán)隊成功開發(fā)出首款微束系統(tǒng)自動設(shè)計代碼CADAIT和基于生成式模型的人工智能微束結(jié)構(gòu)生成智能體AIMPer，并創(chuàng)新性地將強(qiáng)化學(xué)習(xí)技術(shù)應(yīng)用于微束聚焦控制，顯著提升了微束系統(tǒng)的設(shè)計效率與調(diào)束智能化水平。
 

　　傳統(tǒng)微束系統(tǒng)設(shè)計高度依賴專家經(jīng)驗與復(fù)雜計算，耗時長達(dá)數(shù)月。研究團(tuán)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(shù)，結(jié)合差分進(jìn)化算法，實(shí)現(xiàn)了微束光學(xué)參數(shù)的自動優(yōu)化設(shè)計。該代碼可在短時間內(nèi)生成海量設(shè)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(shè)計周期從數(shù)月縮短至幾分鐘。例如，針對50 MeV質(zhì)子微束系統(tǒng)的驗證顯示，CADAIT的設(shè)計結(jié)果與主流軟件WinTRAX、Zgoubi等高度一致。研究團(tuán)隊進(jìn)一步將強(qiáng)化學(xué)習(xí)技術(shù)引入微束聚焦控制，通過訓(xùn)練深度網(wǎng)絡(luò)模型，系統(tǒng)可自主調(diào)整四極透鏡磁場，能自適應(yīng)步長調(diào)束和動態(tài)優(yōu)化束斑尺寸。
 

　　目前，中國科學(xué)院近代物理研究所承建的中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心50MeV質(zhì)子微束裝置已成功出束并初步達(dá)標(biāo)，證明了基于回旋加速器建設(shè)具有微米級分辨率的50 MeV質(zhì)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(dá)到了國際領(lǐng)先水平。微束自動化設(shè)計代碼CADAIT與人工智能聚焦技術(shù)AIMPer的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了將微束技術(shù)從“經(jīng)驗驅(qū)動”到“基于束流物理的AI自動設(shè)計”、從“調(diào)束專家依賴”邁向“全自動智能控制”的突破，為離子微束技術(shù)在材料科學(xué)、空間輻射及生物醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用提供了有力支撐。
 

　　該工作得到國家自然科學(xué)基金和科技部項目支持，相關(guān)成果已發(fā)表于《歐洲物理雜志·Plus》(European Physical Journal Plus)和《核科學(xué)與技術(shù)》(Nuclear Science and Technique)。
 

　　圖:AIMPer生成的高性能微束束線結(jié)構(gòu)以及50 MeV質(zhì)子微束系統(tǒng)的智能模擬聚焦過程