近日，中國科學院近代物理研究所科研人員在微束系統設計與智能控制領域取得重要進展。研究團隊成功開發出首款微束系統自動設計代碼CADAIT和基于生成式模型的人工智能微束結構生成智能體AIMPer，并創新性地將強化學習技術應用于微束聚焦控制，顯著提升了微束系統的設計效率與調束智能化水平。
 

　　傳統微束系統設計高度依賴專家經驗與復雜計算，耗時長達數月。研究團隊開發的CADAIT代碼通過融合矩陣方法與數值離子追蹤技術，結合差分進化算法，實現了微束光學參數的自動優化設計。該代碼可在短時間內生成海量設計方案，并通過人工智能微束生成模型AIMPer快速篩選出高性能配置，將設計周期從數月縮短至幾分鐘。例如，針對50 MeV質子微束系統的驗證顯示，CADAIT的設計結果與主流軟件WinTRAX、Zgoubi等高度一致。研究團隊進一步將強化學習技術引入微束聚焦控制，通過訓練深度網絡模型，系統可自主調整四極透鏡磁場，能自適應步長調束和動態優化束斑尺寸。
 

　　目前，中國科學院近代物理研究所承建的中國科學院國家空間科學中心50MeV質子微束裝置已成功出束并初步達標，證明了基于回旋加速器建設具有微米級分辨率的50 MeV質子微束的可行性，表明了研究所在高能離子微束裝置研發方面已經達到了國際領先水平。微束自動化設計代碼CADAIT與人工智能聚焦技術AIMPer的結合，實現了將微束技術從“經驗驅動”到“基于束流物理的AI自動設計”、從“調束專家依賴”邁向“全自動智能控制”的突破，為離子微束技術在材料科學、空間輻射及生物醫學研究中的應用提供了有力支撐。
 

　　該工作得到國家自然科學基金和科技部項目支持，相關成果已發表于《歐洲物理雜志·Plus》(European Physical Journal Plus)和《核科學與技術》(Nuclear Science and Technique)。
 

　　圖:AIMPer生成的高性能微束束線結構以及50 MeV質子微束系統的智能模擬聚焦過程