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1 简介 光源和中子源通过捕捉复杂物质的结构和电磁动力学，在理解不同时间和长度尺度上复杂物质的基本特性方面发挥着关键作用。这些科学设施依赖于人类建造的一些最复杂的机器。例如，X射线自由电子激光器（XFEL）由粒子加速器驱动，产生高度相干的光以对样品进行详细成像，其操作需要许多子系统的紧密集成：高性能粒子加速器、产生X射线的灵敏磁波荡器、高功率X射线光学器件以及复杂的探测器和复杂的样品环境（例如与超快激光器同步泵浦）。全面利用光源和光束线的功能可以在生物学、化学、物理学和材料科学等广泛领域带来新的科学发现。越来越复杂的仪器和光源功能可以实现前所未有的测量，从而揭示物质的基本特性。然而，相对于巨大的实验需求，中子和光源的稀缺导致分配的光束时间短缺。因此，迫切需要开发实时数据分析和实验指导能力，以有效利用有限的实验时间并最大限度地提高收集数据的科学价值。此外，还需要减少目前花在设置设施以交付给不同实验上的大量时间。光源实验可以从数字孪生 (DT) 技术中受益匪浅，该技术可以利用先前的测量、已知参数和理论来指导实验期间的采样策略并产生独特的科学见解。DT 对于简化用户设施的运行至关重要，这涉及复杂的系统控制。光源也是开发和部署 DT 技术的理想试验台。此类试验台的经验对于开发可靠、可持续、可互操作的 DT 基础设施至关重要，这些基础设施可用于美国国家利益的众多应用领域（气候、能源网等）。复杂光源的一个突出例子是独一无二的高重复率它们是高度动态的系统，随着时间的推移，条件会发生许多有意和无意的变化，它们由多个复杂的相互作用的子系统组成，这些子系统需要协同运行才能获得最佳性能，它们具有可以轻松利用和与测量数据融合的物理模拟，与许多其他应用程序相比，它们为探索 DT 概念提供了更封闭的环境（例如，与全球气候的 DT 相比），并且全球有许多具有共享设计的光源，从而能够探索易于跨系统互操作和交换的技术。
SLAC 国家加速器实验室 - NITRD
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