Fast and reliable plasma equilibrium prediction is essential for real-time tokamak operation and control, but conventional Grad-Shafranov (GS) solvers are often too costly for real-time deployment. We develop an AI surrogate framework and benchmark five architectures (MLP, CNN, FNO, Transformer, and KAN) on a numerical GS database with 100,000 IID and 10,000 OOD samples. Under a unified protocol, we evaluate accuracy, inference efficiency, model scaling, and robustness. We also establish device-level validation on the EXL-50U tokamak by linking numerical GS solutions, surrogate predictions, and the standard Shape Editor reference to assess simulation-to-device consistency. The surrogates achieve errors of $10^{-3}$-$10^{-2}$ relative to GS solutions, while the GS-to-device discrepancy remains at $10^{-3}$. Transformer gives the best IID accuracy, whereas CNN offers the best balance of accuracy, robustness, and speed, reaching 0.7 ms TensorRT latency. On unseen plasma geometries and parameter regimes, CNN and FNO show the strongest extrapolation stability, with 4%-5% relative $L_2$ error, while models with weaker inductive biases degrade more substantially. Scaling data and model capacity improves interpolation but not necessarily extrapolation, revealing a trade-off between capacity and OOD generalization. Overall, this work provides a systematic, device-consistent benchmark for AI-based GS prediction and practical guidance for selecting reliable surrogates for real-time plasma control and fusion applications.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

[ICML2022] NeuroFluid: 流体仿真的人工智能新范式
专知会员服务
28+阅读 · 2022年6月8日
Kyoto大学Toshiyuki:快速复杂控制系统的实时优化,133页ppt
【泡泡图灵智库】Detect-SLAM:目标检测和SLAM相互收益
泡泡机器人SLAM
14+阅读 · 2019年6月28日
【泡泡一分钟】在CPU上进行实时无监督单目深度估计
泡泡机器人SLAM
17+阅读 · 2019年5月10日
【泡泡图灵智库】GCNv2:高效关联预测实时SLAM(arXiv)
泡泡机器人SLAM
45+阅读 · 2019年4月15日
【泡泡图灵智库】基于CPU的实时6D物体姿态估计(arXiv)
泡泡机器人SLAM
12+阅读 · 2019年1月26日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
15+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 7月1日
VIP会员
相关主题
最新内容
俄罗斯如何拦截乌克兰无人机与巡航导弹
专知会员服务
8+阅读 · 10月15日
《武器-目标分配问题:精确与近似求解算法》
专知会员服务
11+阅读 · 10月15日
综述|谁来改进机器人?迈向物理递归自我改进
专知会员服务
10+阅读 · 10月14日
软件定义无人机蜂群给防空带来全新压力
专知会员服务
10+阅读 · 10月13日
《半自主无人地面战车的互操作性》66页
专知会员服务
14+阅读 · 10月13日
相关VIP内容
[ICML2022] NeuroFluid: 流体仿真的人工智能新范式
专知会员服务
28+阅读 · 2022年6月8日
Kyoto大学Toshiyuki:快速复杂控制系统的实时优化,133页ppt
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
15+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员