获美国能源部Genesis Mission支持 携手密歇根大学、阿贡国家实验室打造AI科学发现新平台
【UNE新闻速递】洛杉矶讯
美国南加州大学（USC）成为首批获选参与美国能源部「创世纪计划」（Genesis Mission）的大学之一，并将领导跨机构研究团队，开发能够预测湍流（Turbulence）的新一代人工智能（AI）系统，推动航空、能源、交通运输及先进制造等领域的科学创新。
「创世纪计划」是美国能源部发起的国家级科研计划，汇聚全美17座国家实验室、大学及产业界伙伴，结合人工智能、超级计算、量子科技与先进科学仪器，加速科学发现，并提升美国在能源与关键技术领域的国际竞争力。
南加大此次将与密歇根大学（University of Michigan）及阿贡国家实验室（Argonne National Laboratory）合作，研发以物理定律为基础的新型AI模型，解决工程学中长期存在的湍流预测难题。
南加大维特比工程学院（USC Viterbi School of Engineering）代理院长、即将成立的Mark and Mary Stevens计算与人工智能学院首任院长Gaurav Sukhatme表示，USC正积极打造一个以人为本的AI创新生态，让人工智能、科学研究及跨领域合作相互促进，而Genesis Mission正体现了这一愿景，不仅推动科学突破，也培养下一代AI科学家与工程师。
AI挑战工程学百年难题
湍流广泛存在于飞机飞行、风力发电、发动机燃烧、输油管线，以及暴风雨、海洋洋流和森林火灾烟流等自然与工业系统中。虽然湍流遵循物理定律，但由于流场变化极其复杂，即使极小的初始差异，也可能导致完全不同的发展结果，因此长期以来一直是工程学最难预测的问题之一。
此次研究负责人、USC航空航天与机械工程副教授Iván Bermejo-Moreno指出，以商用客机为例，要准确预测飞机周围空气中的湍流变化，需要同时追踪数百万个空气微小运动之间的相互作用，其计算量甚至超过目前最快超级计算机的能力。
目前科学家只能利用数学模型近似估算这些细微运动，而USC团队开发的新AI，则将结合物理学原理与高精度计算模拟，让AI学习辨识湍流中的各种流体结构，例如瀑布或云层中常见的旋涡形态，再据此预测未来变化，大幅提高模拟速度与准确性。
Bermejo-Moreno表示，过去已有研究利用AI预测湍流，但团队的方法并非单纯依赖数据，而是训练AI理解流体结构本身，因此更具有科学解释能力，也更适用于复杂工程系统。
应用范围涵盖航空、能源与制造业
USC表示，这项技术未来不仅可帮助航空产业设计更高效率、更节能的飞机，也可应用于风力发电、能源输送系统、先进发动机研发、制造业优化，以及气候与环境科学研究。
研究团队认为，新AI系统将大幅缩短科学模拟时间，让过去需要数年才能完成的计算任务，在更短时间内完成，甚至解决现有计算能力无法处理的复杂问题。
虽然首阶段聚焦于湍流预测，但未来相关AI技术可扩展至更多科学领域，为各类高难度科研提供新的解决方案。
培养下一代AI科研人才
除了推动科研创新，Genesis Mission也着重培养未来人才。
USC长期参与阿贡国家实验室的「极限规模计算培训计划」（Argonne Training Program on Extreme-Scale Computing），不少研究生毕业后进入美国能源部国家实验室工作。今年，Bermejo-Moreno实验室就有两名研究生获选参加该项目。
此外，USC维特比工程学院航空航天与机械工程系，以及先进研究计算中心（CARC）每年举办AI与高性能计算暑期课程，为学生提供人工智能、超级计算及科学模拟等实务训练，强化美国未来AI科研人才储备。
建立跨领域AI创新生态
近年来，USC持续扩大人工智能领域布局，在校长 Beong-Soo Kim 领导下，成立Mark and Mary Stevens计算与人工智能学院，推动工程、计算机科学、医学、自然科学及艺术等跨领域合作，并深化与政府及产业界伙伴的协作。
Bermejo-Moreno表示，国家实验室拥有世界领先的超级计算与AI资源，产业界持续推动AI技术快速发展，而大学则负责基础研究与人才培养，三方合作能够发挥最大的综合效益。
他说：「每一个合作伙伴都拥有独特专长，把这些力量结合起来，整体成果将远远超过任何单一机构能够完成的成就。」
美国能源部表示，Genesis Mission未来将持续探索AI在科学研究中的应用，希望透过人工智能、超级计算、量子科技及先进科研设备的整合，加速能源、国家安全及基础科学领域的重大突破。
