它的主要功能是實驗，看造出來的設施能否成功點亮等離子體——氣體、液體和固體之外的第四種物質形態——這是實現核聚變的最基礎條件。

工程師點選 “開始實驗” 按鈕後一瞬間，大量電子會沿著螺旋磁場轟擊提前注入真空室中的氫氣，把它們變成高速旋轉的等離子體。同時，周圍的裝置向等離子體發射與其旋轉頻率相同的電磁波，把它加熱到 500 萬度。

整個測試過程只持續了幾十毫秒——還沒有人眨眼一次的時間長。但為了實現這一瞬間的測試，米哈遊、蔚來資本、紅杉中國等投資的能量奇點花了 2 年時間、投入近 2 億元人民幣建造了這個命名為洪荒 70 的實驗裝置。

能量奇點 CEO 楊釗說，這次測試驗證了公司的技術路線可行，他們將投入數十億元研發下一代裝置——洪荒 170，在 2027 年建成，實現大於 10 倍的能量增益——即每輸入 10 度電的能量，發電 100 度。目前還沒有一個可控核聚變裝置達到這個目標。

能量奇點的新動向，是諸多可控核聚變多創業公司的進展之一。中國另一家核聚變創業公司星環聚能，也在去年 7 月建成第一代實驗裝置，併成功執行，正研發下一代裝置。

美國的核聚變創業公司更為激進，Helion 計劃在 2028 年建成可以發電的核聚變裝置，已經與微軟簽訂供電協議；TAE Technologies 宣佈要在 2030 年把核聚變商業化 …… 至少有 4 家公司定下目標，要在 2030 年用核聚變發電。

早在造出核裂變原子彈的曼哈頓工程啟動前，科學家們已經掌握了核聚變的原理：兩個輕原子核（比如氘氚）結合在一起，會釋放巨大能量。

第一次人造核聚變在 1952 年完成，第一顆氫彈在太平洋上的比基尼島上空爆炸，威力相當於投向廣島的原子彈的 500 倍。

輕原子核都攜帶正電，天然相互排斥。想讓兩個原子核碰撞、結合，需要合適的條件。首先得把它們變成離子體（液體、固體、氣體之外的物質形態），並加熱到至少 1 億攝氏度，這樣才能克服斥力、讓原子核結合在一起產生核聚變——太陽表面透過核聚變產生能量的區域，溫度不過 1500 萬攝氏度。

所有的氫彈都是直接引爆原子彈來實現核聚變。但要用核聚變來發電，顯然得用更溫和的方式加熱等離子體。

現在已經有一些裝置成功將等離子體加熱到 1.5 億攝氏度以上，但能堅持的時間不長，大多按秒計算。因為等離子體極度不穩定，就像不停翻騰的高溫帶電氣體。反應堆需要將等離子體持續、穩定地壓縮在一個有限的空間（Plasma Confinement），才可能讓原子核頻繁碰撞、持續釋放能量。

一位研究了 20 年核聚變的專家說，等離子體 “研究起來就是個無底洞”，會發生許多複雜的物理現象，目前還沒有模型可以精確預測等離子體如何運動，只能想辦法透過外力壓縮它。

持續研究最久、看著最有希望的是列夫·阿爾茨莫維奇等人在 1950 年代末發明的託卡馬克（Tokamak）裝置，以及美國加州勞倫斯利弗莫爾國家實驗室研發的慣性約束核聚變（ICF）裝置，它們各自代表核聚變中磁性約束和慣性約束路線。

在託卡馬克裝置中，原子被送進甜甜圈一樣的真空環形通道，微波加熱為等離子體。通道的每個方向都被不同形狀的磁性線圈包裹。這些線圈通電後形成磁場，將 1 億攝氏度的等離子體壓縮至一定密度、變成高速螺旋。

美國科學家提出的慣性約束核聚變（ICF）裝置則是模擬原子彈引發氫彈爆炸的過程：用雷射或粒子束等衝擊密封在特定空間中的燃料，創造高溫和高壓環境，從而實現核聚變。

目前人造核聚變持續最久的一次，來自歐洲多個國家聯合投資的託卡馬克裝置 JET，去年底實現了 5.2 秒的核聚變，產生了 69.26 兆焦熱量——19.24 度電。而且它消耗的能量，比它產生的能量多——還不具備商業可行性。完成這次試驗後不久，JET 便被拆除，這座 1983 年建成的實驗裝置已經不是繼續研究的理想載體。

美國加州勞倫斯利弗莫爾國家實驗室建造的慣性約束核聚變裝置，在 2022 年、2023 年兩次核聚變實驗中，用更少的能量生產出了更多能量，但他們並沒有把啟動雷射器消耗的能量算進去。而且這個裝置產生的能量只有 3.15 兆焦。

如果高溫能維持，等離子體按照設想保持高密度，核聚變就能可控地持續發生，一個與現有核電站功率相當、並且幾乎沒有任何放射性汙染風險的超級核電站就誕生了。

政府機構沿著這個方向積極推進核聚變研究，但效率低下。最典型的例子就是超大型託卡馬克裝置 ITER（國際熱核聚變實驗反應堆）。整個裝置高約 30 米，有十層樓那麼高。

這個由蘇聯和美國政府在 1985 年發起的專案承載著對冷戰兩方合作的希望，也是核聚變研究至今最有野心的一筆投資。理論上託卡馬克裝置足夠大，就更容易用磁力控制離子體，從而實現效率更高的核聚變。ITER 的目標是把等離子體加熱到最高 3 億攝氏度，維持 500 秒的核聚變實驗，每小時用 5 萬度電的能量，釋放出 50 萬度電的能量。屆時，可控核聚變距離變成現實近在咫尺。

冷戰結束後，俄羅斯財力有限、美國政府也在縮減核聚變研發開支。直到 2006 年中國、歐盟、日本、印度和韓國加入後，ITER 的建設方案才正式敲定。

多國合作可以分擔成本，但效率也會顯著降低。ITER 預計要到明年才能建成，然後再除錯十年，到 2035 年正式執行。

ITER 專案波折幾十年，讓許多對核聚變抱有希望的人感到疲憊，“距離可控核聚變永遠還有 30 年” 的調侃在此期間誕生。

轉機在 2021 年。商業公司的核聚變研究有了新進展，私營資本湧入。

當年 6 月，成立 8 年的核聚變創業公司 Helion 宣佈把等離子體加熱到 1 億攝氏度，實現了原本只有政府專案才能做到的壯舉。5 個月後，OpenAI 的 CEO 山姆·阿爾特曼、PayPal 聯合創始人彼得·蒂爾等矽谷名流和風投機構向 Helion 注資 5 億美元，創下核聚變領域融資紀錄，與美國政府給核聚變研究的撥款相當。如果 Helion 能繼續突破，他們允諾至少再投 17 億美元。

同年 11 月底，從麻省理工學院獨立出來 3 年的核聚變創業公司 Commonwealth Fusion Systems（CFS）宣佈拿到超過 18 億美元融資，超過之前所有核聚變創業公司融資之和，出錢的是比爾·蓋茨、喬治·索羅斯、Google、DFJ、Emerson Collective 等 30 個富人、公司或機構。

投資者們認為 CFS 的突破前所未有。他們與麻省理工學院合作做出了世界上最強的高溫超導磁體，可以產生強度超過 20 特斯拉（T）的磁場，強度是 ITER 磁場的 1.5~2 倍。

磁場更強，限制等離子體的能力就強，核聚變效果也會提升。他們的研究，讓核聚變發展另一條路徑徹底顯現出來：建小型的託卡馬克裝置，也能更有效率地產生能量，不再需要像 ITER 那樣，耗費大量材料和時間。這也是能量奇點選定的技術方向。

新的技術進展和兩輪大額融資，點燃了核聚變創業熱情。根據核聚變工業協會統計，截至 2023 年 6 月，全球 40 多家核聚變創業公司從投資人手中籌集了近 60 億美元。

藉助政府機構過去數十年的研究與新的技術進步和材料，創業公司建設小型的核聚變裝置，只需要數億美元就可以驗證技術方向，裝置的建設週期也可以縮短到 3～5 年。

“用託卡馬克裝置實現核聚變已經非常充分，我們不需要做太多的科學驗證或研究，只需要聚焦解決工程問題。” 能量奇點 COO 葉雨明說。在這個過程中，成本成了關鍵。他告訴我們，開始設計第一代裝置時，技術積累不多的能量奇點考慮過把部分設計外包給一個參與 ITER 專案的科研機構，但因為對方要價太高轉向自己設計。“不管是銅導體還是高溫超導，物理原理是一樣的。” 設計方案確定之後，他們靠多個核電領域發展多年的供應商造出了第一代裝置：

在能量奇點的規劃中，建造洪荒 70 只是完成技術方向驗證，“用相對短的時間、小的成本去驗證技術路線的可行性，規避風險，再研發建造一臺投入更大、效能更高的裝置。”

大多數商業公司都是這麼做的。不同的核聚變創業公司選擇了 20 多種不同的方案建造核聚變裝置，都依賴過去幾十年的研究成果，一步步迭代。

比如 Helion 成立十多年已經把裝置迭代到了第七代，2028 年給微軟供電的核聚變是他們的第八代設施，目前還在設計中。

“（與微軟的合作）是一項有約束力的協議，如果我們造不出來，就會受到經濟處罰。”Helion 的 CEO 大衛·柯特利（David Kirtley ）說。同一年，Helion 還與 Nucor 達成協議，計劃在 2030 年建造一座核聚變反應堆幫它鍊鋼。

用低成本方案建設此前政府鉅額投資建設過的裝置，然後再一次次升級迭代，是 SpaceX 在火箭、太空船上驗證過的發展路徑。差別在於，SpaceX 2002 年成立的時候，政府工程製造的火箭早已將人類送入太空、登上月球，建立了國際空間站。SpaceX 的大部分進展是以更低成本解決 NASA 解決過的問題，以刺激商業應用。而核聚變是大國政府努力半個多世紀也沒能突破的難題，商業公司即便追上政府科研的進度，前方依然有難題。

核聚變商業公司的一部分信心來自 AI 技術進步。

目前的實驗已經可以將等離子體加熱到 1 億度，實現可控核聚變。關鍵在於把核聚變持續下去，讓它產生的能量遠遠大於核聚變過程消耗的能量。

每次核聚變實驗，科學家都需要事先憑原則和感覺準備好控制磁體的引數，每秒調整上千次電壓，讓磁場變化，儘可能避免高溫的等離子體碰到真空室內壁，否則只有兩種結果：等離子體溫度下降，或者裝置毀掉。不管怎樣，核聚變都不會持續。

AI 可以從歷史資料（包括模擬的資料）中學習如何更好地控制等離子體。它學習過程跟 DeepMind 的 AlphaGo 學下圍棋類似，先設定好目標——精確控制等離子體，達成後有獎勵，否則會有懲罰。在一次次實驗中，AI 或許會找到長時間控制等離子體，讓核聚變持續下去的辦法。

2022 年 2 月，Google DeepMind 的一篇研究論文經過同行評審釋出在《自然》雜誌上 ，在瑞士等離子中心的託卡馬克裝置中，經過強化學習訓練的 AI 一次可以控制 19 個磁性線圈，每秒釋放上萬次電壓，控制等離子的水平遠超經驗老到的科學家們。

之後，用 AI 監測、控制等離子體的研究密集出現。普林斯頓大學今年 3 月釋出論文，介紹了一種可以提前 300 毫秒預測等離子體是否會破裂的 AI 演算法，輔助科學家即時調整引數，從而延長核聚變反應。

DeepMind 也在持續最佳化演算法。他們去年 7 月釋出的一篇論文中介紹了新方法，把訓練控制等離子體 AI 演算法的時間縮短到 1/3，控制精度提高了 65%。

一位中國核聚變公司創始人說，DeepMind 第一篇論文釋出後，他們就著手復現它的人工智慧模型，用到自己的專案裡。它正在成為核聚變創業公司的標配。

隨著大模型變得火熱，AI 和核聚變，這兩個一同誕生於 1950 年代的技術，也有了更深層的聯絡。

與傳統的演算法相比，運轉大模型需要消耗更多能源。國際能源署（IEA）在今年初發布的報告中提到，使用一次 Google 搜尋消耗的電力大概是 0.3 瓦時（Wh），而使用一次 ChatGPT 會達到 2.9 Wh。他們預計，如果不降低演算法功耗，到 2026 年，執行大模型的資料中心消耗的電量可能翻倍增長，一年用電超過 1000 太瓦時（TWh）——大致相當於整個日本的水平。

在整個世界向電動化轉型，又希望減少二氧化碳排放的時候，大模型推廣讓電力消耗增多，給全球電力系統帶來了更大壓力。亞馬遜愛爾蘭資料中心因為 GPU 耗電過多，已經在限制使用者使用。

一些公司將目光放在了核能上。比如微軟已經著手招聘核能專家，希望用小型的核反應堆給資料中心供電。今年 3 月，AWS 購買了一個建在核電站旁邊的資料中心。

“未來的 AI 需要能源突破，AI 消耗的電力遠遠超出人們的預期。” 阿爾特曼今年初說，他認為核聚變才是最根本的解決辦法，“它激勵我們加大對核聚變的投資。” 他是核聚變公司 Helion 的董事會主席。

“當社會需要核聚變技術的時候，核聚變就能實現。”1950 年代，蘇聯的核物理科學家列夫·阿爾茨莫維奇（Lev Artsimovich）研究出託卡馬克裝置後這麼說道。現在顯然比以往更需要可控核聚變這樣奇蹟般的技術。