高強(qiáng)度和高重復(fù)的激光器能快速連續(xù)每秒發(fā)射多次強(qiáng)大的光。商業(yè)聚變能源工廠和先進(jìn)的緊湊型輻射源都依賴這種激光系統(tǒng)。然而，人類的反應(yīng)時(shí)間不足以管理這種速射系統(tǒng)，應(yīng)用面臨挑戰(zhàn)。

為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，科學(xué)家們正在尋找不同的方法來利用自動化和人工智能的力量，這些技術(shù)具有高強(qiáng)度操作的實(shí)時(shí)監(jiān)控能力。

來自美國勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室(LLNL)、弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所(ILT)和極光基礎(chǔ)設(shè)施(ELI ERIC)的一組研究人員正在捷克進(jìn)行一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，利用機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)優(yōu)化高功率激光器。

研究人員訓(xùn)練了一個(gè)由LLNL的認(rèn)知模擬開發(fā)的機(jī)器學(xué)習(xí)代碼，該代碼基于激光目標(biāo)相互作用數(shù)據(jù)，允許研究人員隨著實(shí)驗(yàn)進(jìn)行來調(diào)整。輸出反饋到ML優(yōu)化器，使其能夠?qū)崟r(shí)微調(diào)脈沖形狀。

激光實(shí)驗(yàn)為期三周，每次實(shí)驗(yàn)持續(xù)約12小時(shí)，其間激光發(fā)射500次，間隔5秒。每射擊120次后，停止激光以更換銅靶箔并檢查汽化目標(biāo)。

LLNL的首席研究員Matthew Hill說:“我們的目標(biāo)是證明激光加速離子和電子在固體目標(biāo)上的高強(qiáng)度和重復(fù)率的可靠診斷。”“在從機(jī)器學(xué)習(xí)優(yōu)化算法到激光前端的快速反饋的支持下，可以最大限度地提高系統(tǒng)的總離子產(chǎn)量。”

利用最先進(jìn)的高重復(fù)率先進(jìn)Petawatt激光系統(tǒng)(L3-HAPLS)和創(chuàng)新的ML技術(shù)，研究人員在理解激光等離子體相互作用的復(fù)雜物理方面取得了重大進(jìn)展。

到目前為止，研究人員一直依靠更傳統(tǒng)的科學(xué)方法，需要人工干預(yù)和調(diào)整。借助機(jī)器學(xué)習(xí)功能，科學(xué)家們能夠更準(zhǔn)確地分析大量數(shù)據(jù)集，并在實(shí)驗(yàn)運(yùn)行時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。

實(shí)驗(yàn)的成功也印證了L3-HAPLS的能力，這是世界上最強(qiáng)大和最快的高強(qiáng)度激光系統(tǒng)之一。實(shí)驗(yàn)證明L3-HAPLS具有優(yōu)異的性能，可重復(fù)性好，焦斑質(zhì)量好，對準(zhǔn)穩(wěn)定性好。

Hill和他的LLNL團(tuán)隊(duì)與弗勞恩霍夫ILT和ELI團(tuán)隊(duì)合作，花了大約一年的時(shí)間準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)。團(tuán)隊(duì)使用了由實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)研究和開發(fā)計(jì)劃開發(fā)的幾種新儀器，包括再現(xiàn)式閃爍體成像系統(tǒng)和REPPS磁譜儀。

漫長的準(zhǔn)備工作得到了回報(bào)，實(shí)驗(yàn)成功地產(chǎn)生了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以作為核聚變能、材料科學(xué)、醫(yī)學(xué)治療等各個(gè)領(lǐng)域發(fā)展的基礎(chǔ)。

生成式人工智能技術(shù)一直處于科學(xué)創(chuàng)新和發(fā)現(xiàn)的前沿。它正在幫助研究人員突破科學(xué)可能性的界限。例如，上周來自麻省理工學(xué)院和瑞士巴塞爾大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種新的機(jī)器學(xué)習(xí)框架，以揭示材料科學(xué)的新見解。以及人工智能被證明在藥物發(fā)現(xiàn)方面發(fā)揮了重要作用。