摘要：物理学家创建了一个新的计算机代码，可以加快塑造恒星中血浆的复杂磁铁的设计，从而使系统更简单，更实惠。...

物理学家创建了一个新的计算机代码，可以加快塑造恒星中血浆的复杂磁铁的设计，从而使系统更简单，更实惠。

像设计高性能一级方程式赛车的工程师一样，科学家们希望在称为恒星剂的曲折融合系统中创建高性能等离子体。实现这种性能意味着等离子体必须保留其大部分热量并保持在其狭窄的磁场内。

为了简化这些等离子体的创建，物理学家创建了一个新的计算机代码，该代码可以加快塑造等离子体的复杂磁铁的设计，从而使恒星更简单，更实惠。

该代码被称为Quadcoil，可帮助科学家排除稳定但需要具有过复杂形状的磁体的等离子体形状。有了这些信息，科学家可以将他们的努力投入到设计可以负担得起的恒星设计上。

“ Quadcoil可以迅速预测磁铁的复杂性，帮助您避免物理性质的血浆形状，但对实际建立融合设施无济于事，”普林斯顿大学（Princeton）在美国能源部（DOE）Plinceton Plassma物理学实验室（PPPL）和领先作者的Plinceton Phromics的研究生Frank Fu说。这项研究将PPPL在复杂的等离子体计算机代码方面的专业知识与其开发出色的恒星发展的悠久历史，这一概念是70年前的概念。

平衡物理与工程

一旦科学家选择了具有特定特性的等离子体形状，这些等离子体可以促进融合反应，Quadcoil会有效地执行粗糙的计算，以确定可以与这些特性产生等离子体的磁性形状。如果形状太复杂，则代码允许科学家重新设计等离子形状。此过程导致物理和工程的平衡，使用其他代码将需要更长的时间。实际上，尽管传统的磁铁设计程序可以在20分钟到几个小时内评估磁铁形状，但Quadcoil可以在10秒内完成任务。

一种创新的技术

传统程序通常有两个阶段：一个计算机程序确定具有所需属性的等离子体形状，而另一个计算机程序可以确定可以产生这些属性的磁体形状，而两者之间的通信很少。较新的程序类型可以同时进行两个计算，但是由于任务更难，因此该程序需要更长的时间来运行，并且可能导致磁铁设计太复杂，无法构建或创建不按预期执行的等离子体。

富说：“想想两个团队建造一个汽车引擎：一个设计引擎的设计，另一个设计引擎。” “从某种意义上说，Quadcoil将一个人从构建团队转移到设计团队，以密切关注设计可能如何影响最终产品。估计将比您实际上建造汽车并加大费用要比您获得的估算更粗糙，但是该过程更快，并且导致了明智的规格。”

灵活性，可以提高精度

Quadcoil还允许科学家在输入中添加一系列工程规格，从而产生与科学家需求更相关的磁性形状。这些规格可以包括有关磁铁材料和形状或拓扑的信息。此外，Quadcoil可以生成有关其他代码无法的属性的数据，包括磁铁的曲率以及它们所经历的磁力。富说：“简而言之，Quadcoil具有三种创新：它可以更快地计算，预测比其他代码可以而且灵活的属性更多。”

这项研究表明，复杂的计算机程序对于开发出色的融合设施至关重要。哥伦比亚大学应用物理学和应用数学助理教授，本文的合着者之一伊丽莎白·保罗说：“设计出色的人的主要挑战之一是磁铁可能具有很难建造的复杂形状。” “这个问题告诉我们，一开始我们需要考虑磁铁的复杂性。如果我们可以使用计算机代码找到具有我们想要的物理属性的等离子体形状，并且可以使用具有简单形状的磁铁来形成，那么我们可以更便宜地使融合能量更便宜。”

FU和其他研究团队成员现在正在开发Quadcoil版本，该版本不仅确定了特定磁铁的构建的容易性，而且还告诉研究人员如何改善血浆形状。尽管当前的原型代码可以在笔记本电脑上运行，但最终版本很可能需要具有更强大的图形处理单元的计算机。 FU还计划将未来版本的Quadcoil整合到巨大的软件套件中，以进行恒星设计。富说：“开发出色的人需要大量计算。” “我正在尝试使设计过程尽可能流畅。”

除保罗外，Quadcoil合作者还包括纽约大学库兰特数学科学学院的Alan Kaptanoglu和PPPL的前理论负责人Amitava Bhattacharjee。这项研究得到了DOE通过高级计算计划和西蒙斯基金会的科学发现的支持。