EAST 的等离子体相机进入控制回路

相机能够拍下托卡马克装置内发光的等离子体。要让这幅图像服务于装置运行，还得从中提取更精确的信息：用正确的坐标表示位置，并赶在控制系统仍来得及响应时送达。中国全超导托卡马克核聚变实验装置 EAST 的研究人员，一直在打通从观测到控制的这段过程。[1][4]

这项工作的吸引力来自实际需求。实验持续时间越长，越考验仪器能否始终给出可靠的测量结果。光学测量为核对等离子体位置增加了一种手段，并有望进一步成为控制系统直接使用的信号。

长脉冲实验让漂移问题凸显

2021 年 12 月 30 日，EAST 将高温等离子体维持了 1,056 秒。EAST 团队与 ITER 科学部在后续报告中指出，这项成果来自一系列工程与物理问题的协同解决。整个放电过程中，装置需要持续排出热量、管理杂质、维持电流，并控制等离子体的位置。[2]

报告特别提到了一项测量难题：磁诊断所用的电子设备必须具有极低的漂移。实验持续数分钟乃至更久时，随时间逐渐积累的微小误差也会产生显著影响。光学研究由此有了明确的用处：在现有的等离子体监测仪器之外，增加一种局限性有所不同的测量通道。[2][4]

因此，对相机的要求还要超出画面本身的可信程度：它输出的数据，能否在整个实验期间始终准确对应装置内的几何位置？

在 2024 年 7 月的国际原子能机构（IAEA）会议上，Qirui Zhang 及其同事介绍了一套基于 YOLOv8 的 EAST 等离子体边界检测器。训练材料涵盖了不同光照条件。团队调整了网络，让它更充分地识别边界的整体形状，并在噪声与遮挡中把注意力集中到有效特征上。[3]

在同一测试集上，报告中的平均交并比从 0.74 提升至 0.79。这项指标衡量预测区域与参考区域的重叠程度。改进后的识别模型在单块 NVIDIA 3090 GPU 上完成一次检测，耗时 4.3 毫秒。[3]

这些结果对应的是一项具体的识别实验。耗时取决于所用模型和硬件，重叠得分对应的是那组测试图像。从相机曝光、坐标转换到磁场响应的完整过程，还需要单独评估。明确这些区别，才能看清结果的用处：它指出了得到改进的环节，也保留了对仪器其余部分逐一检验的空间。

在同一次会议的另一场报告中，Ming Chen 及其同事介绍了范围更广的重建工作。EAST 的 J 端口相机采集可见光图像，团队借助灰度特征提取边界，用匹配的参考点标定相机，再结合几何信息将图像结果映射为重建的等离子体形状。团队报告了实时重建的结果，以及在 EAST 控制实验中的检验情况。[4]

图像分割之后仍有工作要做，原因就在这里。图像中的位置描述的是光落在传感器的何处，控制器所需的则是相对于装置的位置。标定把这两种位置描述联系起来。即使轮廓描得十分精细，只要转换后的位置在装置内出现偏差，控制所需的精度就仍有欠缺。

Chen 的团队将光学重建定位为磁测量的补充，同时视其为具有替代潜力的方案。这样的定位为两种方法相互核验留下了空间，测量结果的准确性也就需要超出图像观感的证据。[4]

研究所于 2026 年 3 月 2 日发布的中文报告介绍了下一步进展。团队采用的 YOLO-GRAY 方法先用经过训练的检测器定位发光区域，再用灰度分析更精确地提取边界。这种分工经过了明确设计：识别模型决定看哪里，随后由另一项计算细化位置。[1]

在报告所述的控制演示中，系统在 2.8 秒时切换了控制点的位置数据：原先依据磁测量边界计算，切换后则采用光学重建计算出的五个点。研究所报告称，切换后等离子体形状保持稳定受控。[1]

这一结果比图像得分的提高更进一步：估计值已经成为运行中装置的控制输入。同时，这项结果的适用范围仍限于该次演示，光学测量在所有放电条件下的能力还有待验证。接下来值得检验的是结果能否重复、相机视角变化会带来什么影响，以及当光学估计失去可靠性时，控制器应当如何应对。

EAST 的案例为 AI 在仪器内部安排了一项明确的工作。检测到的特征经过标定，转化为装置其余部分能够据以动作的位置数据，它的价值也在这个过程中显现。