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国内等离子体物理代码进展（磁约束）
今天在IFTS-ZJU进行GeFi项目新一次（上次是2011.11）非正式研讨会。
定期举行项目会，期望是逐步把GeFi打造成国内为主发展起来的有世界影响力的品牌性代码。GeFi（gyro-kineticelectron, full-kinetic ion）在框架上已能保证是一个极powerful的代码。理论框架主要来自Prof.CHEN，最初的版本由LIN Yu开发，目前主要由WANGXue-yi维护及进一步开发。它第一次在现有计算机条件下，能用动理学方式来模拟真实的电子离子质量比（1836或以上），比如模拟低杂波（LHW）。此前的代码，要么只能用流体模拟，要么只能取较小的电子离子质量比，或者完全的回旋动理学从而只能模拟低频现象。从约2002年起，到2005年及2008年，GeFi的1D-3D平板位形静电和电磁版本都已经过检验。目前，柱位形也已经能算初步结果。期望是做到环位形（尤其Tokamak），圆截面、非圆截面，在接下来的十年、二十年中发挥大作用。不过，最早的版本都是在美国的funding下发展起来的，算不上国内的代码。
讨论中也提及，国内是该发展自己的大代码了。一拿出来，都是国外的代码，一个自己的都没有，丢人呐。这话大家都知道，问题是，谁来做这件事？
好囧的发现，这帮以搞数值为主的BOSS们对国内代码的发展的了解看来还有限的很呐。譬如，不知国内有好几个像模像样的代码已经出来或者正在构想中了。于是发现，好像国内最该/最能出面来叙述这方面的进展的反倒是我这个打酱油的了。好吧，就写写。
1. 国内还没有自己的大代码，不等于华人界没有
磁约束领域中，华人界做代码的，top人物不少。如，旗舰式的代码GTC（林志宏，http://phoenix.ps.uci.edu/GTC/），可以说是全世界聚变界中大规模并行计算的起点，1998年那篇Science到处可看到被引用；又徐学桥的BOUT、BOUT++、TEMPEST；PPPL老一辈的W.Tang，W. W. Lee，C. Z.Cheng（NOVA系列，等），及稍年轻一辈的傅国勇（M3D-K等），乃至以理论为主的秦宏也开发有好几个代码。这些看来，聚变界中，大代码的发展，华人界不仅强悍甚至几乎是领头力量。
2. 2007年的情况
直接贴王晓钢老师“全国计算物理学会第六届(2007.10)年会和学术交流会论文摘要集p104_国内计算等离子体物理研究进展”的摘要：
“
国内计算等离子体物理研究进展，王晓钢，北京大学物理学院
在一系列国家重大科学计划支持下, 国内计算等离子体物理研究工作近年发展很快。主要在以下几个方面
聚变等离子体数值研究
主要包括磁约束和惯性约束研究。惯性约束研究发展比较好。磁约束聚变的数值模拟刚刚起步。
空间等离子体数值模拟
在双星计划和国家自然科学基金重大项目支持下, 这方面的研究发展较快。主要是等离子体磁重联方面,以及卫星数据处理方面。
低温等离子体数值模拟
发展势头一直比较好。目前是等离子体数值模拟的主要队伍。
”
那时，确实可以说国内磁约束聚变的数值模拟刚刚起步。
3. 一些最新情况（至2012.05）
早期（1990s）发展起来的代码至今仍较有影响力的不多，大部分都是跟在国外的路后面写的，如解Fokker-Planck方程、解简单位形下的磁流体方程、输运方程之类。较为独特的一个可能只有董家齐老师的HD7代码（也非纯国内开发），用积分方程（保留更多全局效应）方法求解托卡马克中漂移类型波动的本征值及模结构问题。代码功力较好的较少，李继全老师可能勉强可算（开发有不少中小型代码，非常熟练，但尚无大代码）。
年轻一代中（近几年毕业或尚未毕业的），肖小涛（目前在ASIPP理论组）的Hamiltonian粒子轨道GCM代码，或徐颖峰（USTC，2011）的GYCAVA可以算，不过，他们（都出自王少杰小组）这一套，还远没能像R.B.White的ORBIT一样在实际中广泛的用上。
再，虞立敏（ZJU&ECUST）的本征值代码KAEC（2009），数千行中型code（改写自PPPL的代码），也能排上号。
PKU卢志鑫的模解耦（MSD）方式研究波包传输的代码也像模像样了，且在进一步发展中，算得上一套新的powerful的工具。
4. 不算的情况
XHMGC仅算改写（王鑫，ZJU）；而，引进的国外开发的GTC、ORBIT、BOUT、M3D、GeFi都不算。
5. 可以一提的新突破
现实只有上面这些悲观情况吗？NO！
国内Plasma界第一个能为全世界广泛使用的代码在去年就已经产生了。即，PPLU (Plasma Physics LearningUtility，http://ifts.zju.edu.cn/forum/viewtopic.php?f=18&t=461，谢华生，2011.06)，以可视化方式，帮助等离子体物理初学者入门，1.1版已包含13个模块，涵盖几乎所有基础等离子体物理课程涉及的问题。从反馈情况来看，已经广泛的在国内和国外的教学和研究中被应用。它尽管基础，但算得上国际上最先乃至目前唯一一个这样的代码。不论是学等离子体物理，还是用来学这一领域的基本数值技术，都很实用。（有愿意作为作者之一，来写文档，或者完善原有程序及补充新程序的，可联系我）
只有PPLU这种基础代码（集）吗？NO！
祝佳的3D托卡马克位形回旋动理学代码目前已经可以很好的运行，并行上千核。算得上国内第一个有突破性的中型或者大型代码。也就是说，国内实际上已经有自己的代码了。
还有么？Of Course！
于治（现ASIPP）的SimPla目标宏大，期望写一个大框架，只要往里面写方程就能模拟各种等离子体物理现象。远景很庞大，非一朝一夕，但至少目前已经实现了初步的版本，比如模拟回旋波之类，都很正常。
构想中的？
孙有文（ASIPP）写过一系列代码，包括有帮助设计JET控制边缘局域模（ELM）的共振磁扰动（RMP）装置。新的构想是写一个3D托卡马克的流体代码，根据模拟情况不断（加新的项、新的物理）修正完善，去拟合实验（如，EAST）。
6. 作一个总览
北大：做数值的，一人分配一个大代码，GTC、GYRO、M3D等。【短期可，长期不是好的选择。】
科大：徐颖峰等。【还没太大影响力】
浙大：虞立敏（KAEC），祝佳（RAEEP），王鑫（XHMGC），刘东剑（FMEF），谢华生（PPLU，等）【已经有自己开发的新代码了，并且在不断壮大中】【另，激光方面，张智猛（2011毕业）的LPIC-2D也已获得不少应用】
两所：主要基于现成代码（EFIT等），但也开始在构造自己的代码。
其他：小代码
另外是，2011ITER专项"磁约束核聚变数值模拟与理论"项目启动会议（http://ifts.zju.edu.cn/forum/viewtopic.php?f=11&t=543）的五个大项目。每个项目有几百万RMB。可惜，要么是基于现成的大code，要么是集成原有的国外的codes，要么就是太专门的code（甚至算不上大code），五个中没一个是说要独立的开发出一个新的大型代码。
BOSS们愁眉苦脸，以为国内聚变的代码发展非常悲观，没人能担起这样的重任。可是，他们没想到的是，实际上年轻人自发非自发的早已有系列产出了，而且更多、更庞大、更有影响力的新代码还在不断产生中。哈哈，偷偷的，就是不告诉他们。
（注：最初写blog之类公开的文字时，常直接用汉语真实姓名，后来觉得还是不太好，于是有时用英文全拼，有时缩写，有时简写。不过，这篇还是尽量直写吧。）
xiehuasheng
2012-06-11 23:52
