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解決する課題

TORAXは、核融合エネルギー研究で使用される装置であるトカマク内のプラズマのコア輸送をモデル化するために設計されたシミュレーターです。複雑な物理計算に対して非常に効率的で微分可能な環境を提供することで、科学者が高速な順方向モデリング、パルス設計、軌道最適化、およびコントローラー設計を行うことを支援します。

仕組み

PythonとJAXを使用して構築されたTORAXは、自動微分を活用して非線形偏微分方程式 (PDE) を高速かつ正確に解きます。微分可能であるため、手動での導出を必要とせずに、結果がさまざまな入力パラメータに対してどの程度敏感であるかを計算できます。これにより、機械学習サロゲートの統合、軌道の最適化、および半経験的モデルのパラメータ特定が容易になります。熱輸送、電流拡散、不純物放射などのさまざまな物理プロセスを、Newton-Raphson法や最適化ベースのアプローチを含む複数のソルバーオプションを使用して処理します。

対象ユーザー

TORAXは、高速で拡張性が高く、現代的なシミュレーションツールを必要とする核融合研究者やエンジニアを対象としています。特に、パルス設計やコントローラー開発に取り組んでおり、物理ワークフローに機械学習モデルを組み込んだり、勾配ベースの最適化を実行したりしたい方に最適です。

ハイライト

• 微分可能なアーキテクチャにより、勾配ベースの最適化と感度解析が可能。
• 乱流輸送のための QLKNN モデルを含む、機械学習サロゲートの組み込みサポート。
• 柔軟なジオメトリサポートにより、さまざまな平衡ファイル形式の使用が可能。
• JAXコンパイルによる高性能な実行と、実行時間を短縮するための永続的なキャッシュ機能。
• RAPTORのような確立されたトカマクシミュレーターとの検証済み。