在追求清潔、可持續能源的全球浪潮中，可控核聚變技術被譽為“終極能源”解決方案。在這一前沿領域的探索中，高性能數值模擬扮演著至關重要的角色。由浙江大學聚變理論與模擬中心自主研發的“麒麟2號大規模數值模擬系統”正式亮相，標志著我國在聚變能基礎研究與模擬軟件開發方面取得了重要進展。
一、 系統概述：為聚變研究打造的超級“數字大腦”
“麒麟2號大規模數值模擬系統”是一套面向磁約束核聚變等離子體物理研究的高性能、大規模、多物理耦合的專用數值模擬軟件平臺。它并非單純的硬件集群，而是一套深度融合了物理模型、先進算法與高性能計算技術的綜合性軟件系統。該系統旨在模擬托卡馬克等聚變裝置內高溫等離子體的復雜行為，為理解和預測等離子體的穩定性、約束性能及能量輸運等關鍵物理過程提供強大的計算工具。
二、 核心創新與關鍵技術
- 多尺度物理模型耦合： “麒麟2號”的核心優勢在于其能夠集成從微觀動力學到宏觀磁流體力學（MHD）的多尺度物理模型。它能夠同時處理粒子尺度（如湍流、波粒相互作用）和宏觀尺度（如整體不穩定性、邊界局域模）的物理現象，實現了對聚變等離子體更為全面和自洽的模擬。
- 高效并行算法與可擴展性： 針對億級乃至十億級網格規模的海量計算需求，研發團隊設計了高效的區域分解并行算法和通信優化策略。這使得“麒麟2號”能夠在國產超算系統及國際主流超算平臺上高效運行，具備極佳的可擴展性，能夠充分利用數十萬CPU核心進行協同計算。
- 先進數值方法： 系統采用了高精度、低耗散的數值格式來處理復雜的偏微分方程組，確保了長時間物理演化模擬的數值穩定性和準確性。集成了自適應網格、隱式時間積分等先進技術，以平衡計算精度與效率。
- 自主可控的軟件架構： 作為“浙江軟件開發”的代表性成果，該系統從底層架構到上層應用模塊均實現了自主設計與開發，形成了完整的知識產權體系。這不僅保障了科研的自主性與安全性，也為后續的功能擴展、維護升級以及與國產硬件生態的深度適配奠定了堅實基礎。
三、 應用價值與科學意義
“麒麟2號”系統的建成與部署，為浙江大學聚變理論與模擬中心乃至中國磁約束聚變研究社區提供了前所未有的模擬能力：
- 深化物理認知： 能夠開展比以往規模更大、物理更全、時間更長的第一性原理模擬，從數值實驗的角度揭示聚變等離子體中的新物理機制，特別是那些在真實實驗中難以直接觀測的細節過程。
- 裝置設計與優化： 可以對中國聚變工程實驗堆（CFETR）及未來商用聚變堆的概念設計進行先導性模擬，評估不同位形、參數下的等離子體性能，為工程決策提供關鍵理論依據和預測數據，降低實驗風險和成本。
- 支持實驗診斷與解釋： 通過與EAST（東方超環）、J-TEXT等國內大中型托卡馬克實驗數據的直接對比與驗證，幫助物理學家更精確地解讀實驗現象，理解物理機理，從而指導實驗方案的優化。
- 培養高端人才： 在開發與應用該系統的過程中，鍛煉和培養了一支涵蓋理論物理、應用數學、計算機科學和軟件工程的跨學科復合型研究團隊。
四、 未來展望
“麒麟2號”的發布是起點而非終點。浙江大學聚變理論與模擬中心計劃持續推進該系統的完善與應用：
- 功能拓展： 進一步集成更豐富的物理模塊，如中性束注入、射頻波加熱、雜質輸運、偏濾器物理等，向全裝置、全物理過程的“數字孿生”模擬邁進。
- 性能提升： 探索與GPU、眾核等新興異構計算架構的融合，利用人工智能/機器學習方法加速計算或構建代理模型，持續提升模擬效率。
- 開放協作： 在確保核心知識產權的前提下，逐步推動該系統在國內外聚變研究界的應用與合作，使其成為支撐國際聚變科學研究的重要公共平臺之一。
“麒麟2號大規模數值模擬系統”的成功研發，是浙江大學面向國家重大戰略需求、深耕基礎研究與關鍵核心技術攻關的生動體現。它不僅是計算科學與聚變物理深度交叉的結晶，更是“浙江軟件開發”實力在尖端科研基礎設施領域的彰顯。隨著該系統在探索“人造太陽”奧秘的征程中不斷發揮關鍵作用，必將為我國最終實現清潔、無限的聚變能源夢想貢獻堅實的理論基石與創新動力。
