• 中文核心期刊要目总览
  • 中国科技核心期刊
  • 中国科学引文数据库(CSCD)
  • 中国科技论文与引文数据库(CSTPCD)
  • 中国学术期刊文摘数据库(CSAD)
  • 中国学术期刊(网络版)(CNKI)
  • 中文科技期刊数据库
  • 万方数据知识服务平台
  • 中国超星期刊域出版平台
  • 国家科技学术期刊开放平台
  • 荷兰文摘与引文数据库(SCOPUS)
  • 日本科学技术振兴机构数据库(JST)

结合自注意力机制的双向LSTM对托卡马克α粒子轨道转变的分类

Classifying Alpha Particle Orbit Transitions in Tokamak Fusion Plasmas Using a BiLSTM with Self-attention Mechanism

  • 摘要: 在托卡马克等离子体中,在磁流体不稳定性作用下,粒子会在捕获态和通行态之间发生转变。我们开发了一个四分类双向LSTM神经网络,结合自注意力机制,可以将粒子分类为一直通行、一直捕获、通行转捕获、或捕获转通行四种状态。该模型基于11维时间序列数据(位置、动量、磁场、投掷角参数和环向角)进行训练,通过生成的注意力权重突出粒子轨迹中的关键转变时刻。仅需使用少量标注数据进行训练,该分类器即可高效扩展至大规模模拟,为转变动力学研究提供精细分析工具。我们以具有显著有限拉莫尔半径效应的阿尔法粒子为例,展示了该方法的应用,并且该方案经重训练即可适配不同不稳定性场景的研究需求。

     

    Abstract: In tokamak plasmas, particles undergo transitions between trapped and passing states under magnetohydrodynamic instabilities. We developed a four-class bidirectional LSTM neural network with self-attention that categorizes particles as consistently passing, consistently trapped, passing-to-trapped, or trapped-to-passing. Using 11-dimensional time-series data (position, momentum, magnetic field, pitch angle parameter, and toroidal angle), the model generates attention weights that highlight critical moments in particle trajectories. Trained on a small labeled subset, our classifier efficiently scales to large-scale simulations, supporting detailed analysis of transition dynamics. We demonstrate this approach using alpha particles with significant finite Larmor radius effects, and the methodology can be adapted to different instability scenarios through retraining.

     

/

返回文章
返回