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解决的问题

TORAX 是一款专为模拟托卡马克（聚变能源研究中使用的装置）内等离子体核心输运而设计的模拟器。它通过为这些复杂的物理计算提供高效、可微的环境，帮助科学家进行快速正向建模、脉冲设计、轨迹优化和控制器设计。

工作原理

TORAX 使用 Python 和 JAX 构建，利用自动微分技术快速且准确地求解非线性偏微分方程 (PDE)。由于它是可微的，模拟器无需手动推导即可计算结果对不同输入参数的敏感度。这使得集成机器学习代理模型、优化轨迹以及识别半经验模型的参数变得更加容易。它使用多种求解器选项（包括 Newton-Raphson 和基于优化的方法）来处理各种物理过程，例如热输运、电流扩散和杂质辐射。

适用对象

TORAX 旨在为需要快速、可扩展且现代化的仿真工具的聚变研究人员和工程师提供服务。对于那些致力于脉冲设计或控制器开发，并希望在物理工作流程中结合机器学习模型或执行基于梯度的优化的人员来说，它特别有用。

主要亮点

• 可微架构支持基于梯度的优化和敏感性分析。
• 内置对机器学习代理模型的支持，包括用于湍流输运的 QLKNN 模型。
• 灵活的几何支持，允许使用各种平衡文件格式。
• 通过 JAX 编译实现高性能执行，并具有持久化缓存以减少运行时间。
• 已通过 RAPTOR 等成熟的托卡马克模拟器进行验证。