Ученые годами пытались решить инженерную проблему дублирования ядерного синтеза, который происходит естественным образом на Солнце. Однако достижение синтеза на Земле оставалось неуловимой задачей до сих пор. Исследователи считают, что ИИ может решить проблему ядерного синтеза и раскрыть секреты устойчивых термоядерных реакторов.
Исследователи из Принстонской лаборатории физики плазмы первыми продемонстрировали, как искусственный интеллект может быть использован для прогнозирования и, следовательно, предотвращения потенциально катастрофических нестабильностей, возникающих в термоядерном реакторе. Их работа показывает способность ИИ управлять плазмой и одновременно совершить значительный скачок в развитии термоядерной энергетики, сталкиваясь при этом с серьезной проблемой.
Основные моменты: ИИ стабилизирует термоядерную энергию
- Машинное обучение позволяет быстро анализировать данные, выявлять закономерности и адаптироваться для улучшения контроля над реакциями термоядерного синтеза в стеллараторах и токамаках.
- ИИ успешно избегали магнитных помех которые дестабилизируют термоядерную плазму в двух токамаках-реакторах, работающих в режиме высокой изоляции.
- Исследователи используют ИИ для оптимизации конструкции стелларатора, ускорения сложных физических кодов и упрощения моделирования теплового потока для токамаков следующего поколения.
- Успешное управление в реальном времени был продемонстрирован на термоядерном реакторе токамак DIII-D.
- Модели машинного обучения, интегрированные с экспериментальными данными, направлены на выявление оптимальных методов удержания плазмы для промышленных термоядерных реакторов.
« В плазме возникают нестабильности, которые могут привести к серьезным повреждениям термоядерного реактора. В коммерческих термоядерных установках это недопустимо », — добавил Эгемен Колемен . « Наша работа продвигает эту область и показывает, что искусственный интеллект может сыграть важную роль в управлении термоядерными реакциями в будущем, предотвращая нестабильности и позволяя плазме генерировать как можно больше термоядерной энергии » .
См. также : Компания Helion Energy взломает код термоядерного синтеза при поддержке Сэма Альтмана и Microsoft.
Решение на основе ИИ: прогнозирование и профилактика
Исследователи обучили систему искусственного интеллекта на данных прошлых экспериментов на Национальной термоядерной установке DIII-D в Сан-Диего. Затем ИИ смог прогнозировать потенциальные нестабильности разрывных мод и нарушения в линиях магнитного поля, позволяющие плазме выходить наружу, за 300 миллисекунд до начала экспериментов по термоядерному синтезу в реальных условиях.
Получив это раннее предупреждение, контроллер на базе искусственного интеллекта скорректировал ключевые рабочие параметры, такие как форма плазмы и входной нагрев, чтобы предотвратить возникновение нестабильностей и разрушение плазмы.
« Благодаря обучению на основе прошлых экспериментов, а не использованию информации из физических моделей, ИИ может разработать окончательную стратегию управления, которая обеспечит стабильный, высокоэнергетический плазменный режим в реальном времени на реальном реакторе », — сказал руководитель исследования Эгемен Колемен, доцент Принстонского университета.
Преодоление сложности с помощью ИИ
Даже с самыми мощными в мире суперкомпьютерами точное моделирование турбулентной, многомасштабной динамики термоядерной плазмы является сложной задачей. Исследователи признают трудности в масштабировании и обобщении контроллера ИИ.
- Мощные магнитные поля с трудом удерживают перегретую плазму температурой свыше 100 миллионов градусов по Цельсию в токамаках в форме пончика
- Нестабильности, вызывающие нарушения в магнитных полях и позволяя плазме выходить. Это было серьезным препятствием для достижения устойчивого горения термоядерного синтеза.
- Для имитации реальных условий требуется чрезвычайно сложные вычислительные коды которые работают медленно даже на современных суперкомпьютерах.
- Нахождение компромисса между точностью и скоростью при оптимизации кодов с использованием моделей машинного обучения.
- Интеграция множества высокоточных физических кодов и обширных экспериментальных наборов данных для создания точного моделирования.
- Преодоление нестабильности, такой как локализованные на краю моды которые могут повредить компоненты реактора в более крупных и горячих коммерческих реакторах.
Раскрытие потенциала технологии Fusion на базе искусственного интеллекта
Несмотря на предстоящие трудности, исследователи с оптимизмом смотрят на роль ИИ в создании коммерчески жизнеспособных термоядерных электростанций, способных генерировать в изобилии чистую энергию.
« В конечном итоге, это может оказаться не просто односторонним взаимодействием ученых, разрабатывающих и внедряющих эти модели ИИ, — сказал Колемен. — Изучая их более подробно, они могут рассказать нам кое-что о лежащих в их основе физических процессах » .
Поскольку ИИ играет все более заметную роль, исследователи полагают, что ИИ может решить проблемы ядерного синтеза. Они стремятся встать на путь обуздания неистовой силы синтеза на Земле, которая, наконец, может начать гореть ярче.
Источник : Инженеры используют ИИ для управления энергоснабжением за счет термоядерной энергии.
