新一代人造太阳“中国环流三号”近日启动了新一轮的物理实验，备受瞩目的数字孪生系统也在此次实验中首次亮相。这一系统的引入，显著提升了实验的精准度和安全性。
据研发团队主要成员刘晓龙介绍，通过数字孪生系统的全面实时监测，真空室烘烤过程取得了显著效果。等离子体运行环境的真空度得到了大幅提升，从10—4帕提升至2×10—5帕，为实验的成功奠定了坚实基础。
在追求高温等离子体的过程中，真空环境的创建至关重要。刘晓龙解释说，微观中的等离子体粒子在高速运动时，若与大气分子发生碰撞，会导致动能丧失。因此，一个接近极限的真空环境对于保障等离子体的高速运动至关重要。
真空室烘烤是获取这一环境的关键步骤。在烘烤过程中，温度逐渐升高，同时利用真空泵将悬浮的杂质抽走，直至达到磁约束聚变装置的运行要求。然而，这一过程的安全性不容忽视。
“在高温烘烤过程中，我们必须密切关注设备的承受能力，如金属受热膨胀是否在安全范围内，以及局部应力是否过度集中。”刘晓龙强调。过去，实验人员主要依靠有限的温度测点进行监测，但这种方式难以实现全面排查。如今，随着机器学习、深度学习等技术的成熟，数字孪生系统的引入为实验环节提供了“孪生”再现的可能。
该数字孪生系统通过在虚拟空间中构建一个与物理实体完全相同的数字模型，实现了对真空室烘烤过程的全方位、实时、精准监测。在模型建立初期，团队面临了数据不足的挑战。然而，凭借对仿真技术的深厚底蕴，他们成功设计了一个仿真模型，基于少量真实数据生成了大量虚拟数据集，从而解决了模型训练的“草料”问题。
依托先进的智能算法，团队创建的模型能够推导出各个点的温度规则，进而模拟出整个真空室的温度分布。这种高度同步的虚拟与现实结合，使得实验进程更加易于操控。刘晓龙表示：“现在我们对真空室的掌握已经达到了全面精准的水平。”
此次温度“孪生”的成功只是团队向人工智能系统迈进的一小步。未来，他们还将开展更多参数的模拟，如应力、位移等，以改变过去仅能获取“点位”数据的状况。通过数字孪生技术获取“无限”信号，将为下一步的理论研究提供丰富的数据和资料。
