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核融合アプリケーション向けの微分可能な異種多物理ソルバーのケーススタディ

Case study of a differentiable heterogeneous multiphysics solver for a nuclear fusion application

http://arxiv.org/abs/2511.13262v1


この記事では、核融合の分野における異種多物理ソルバーのケーススタディを紹介しています。マクロスケールでは、JAXを使用した自動微分可能な常微分方程式(ODE)ソルバーが、圧縮Zピンチのためのパルス電力回路とバルクプラズマパラメータの進化を計算します。このODEソルバーは、毎タイムステップでプラズマ負荷のインピーダンスの閉じ込めを必要とし、勾配ベースのニュートン反復法を用いて効率的に解決します。しかし、Gkeyll(C/CUDAプラズマシミュレーションスイート)などの非微分可能な品位ソルバーを勾配ベースのワークフローに取り入れることは簡単ではありません。「テッセラクト」ソフトウェアは、JAXと完全に互換性のある多物理微分可能な抽象化レイヤーを提供することでこの課題を解決します。このアーキテクチャは、エンドツーエンドの微分可能性を確保しながら、高忠実度ソルバー(Gkeyll)、ニューラルサロゲート、解析近似の間でシームレスな交換を可能にし、迅速で進行中のプロトタイピングを促進します。