Fuzja jądrowa spotyka AI: stabilna plazma dzięki uczeniu maszynowemu

Podgrzanie mieszaniny izotopów wodoru do ponad 150 milionów stopni Fahrenheita (100 milionów stopni Celsjusza) za pomocą kilkuset wiązek laserowych to jedno.

Utrzymanie powstałej plazmy w stanie stabilnym to najwyższa dyscyplina. W końcu ten stan materii wykraczający poza "gazowy", w którym jądra atomowe i elektrony są całkowicie oddzielone, wcale nie jest rodzimy dla Ziemi. To tak, jakby próbować powstrzymać topnienie kostki lodu nad ogniskiem za pomocą kilku okładów z lodu.

Używany prawidłowo, może działać. Gdyby tylko nie było tak wielu zmiennych. Podmuch wiatru wysyła iskry i parzy rękę trzymającą takie opakowanie, kostka lodu topi się - by pozostać przy metaforze.

Obecny rekord utrzymania optymalnych warunków dla fuzji jądrowej na Ziemi wynosi zaledwie 30 sekund. Plazma sama w sobie, nawet jeśli nie jest wystarczająco gorąca, może być już ustabilizowana przez kwadrans.

Nie brzmi to jak trwale stabilne działanie. A gdy tylko stabilne zamknięcie plazmy przestanie działać, należy ją jak najszybciej schłodzić, w przeciwnym razie uszkodzenie technologii reaktora termojądrowego byłoby ogromne. Za każdym razem wymaga to ogromnych ilości energii.

Dzięki głębokiemu uczeniu ze wzmocnieniem, podaspektowi uczenia maszynowego, opracowano i przetestowano metodę, która może skutecznie zapobiegać właśnie takiemu zniszczeniu przepływu plazmy.

Zespół z Uniwersytetu Princeton i Uniwersytetu Chung-Ang w Seulu wykorzystał dodatkową wiązkę promieni laserowych i cyklotron, czyli kompaktowy akcelerator cząstek z silnym polem magnetycznym, aby utrzymać plazmę w pożądanym środowisku.

Ponieważ jednak istnieje zbyt wiele zmiennych, aby móc faktycznie obliczyć, w jaki sposób oba instrumenty mogą interweniować i jaki jest efekt, do gry wkracza sztuczna inteligencja, która została przeszkolona dokładnie do tego jednego zadania.

W ten sposób system był w stanie zapobiec zakłóceniu przepływu plazmy w DIII-Dnajwiększym reaktorze termojądrowym typu tokamak w USA. Nawet w mniej niż idealnych warunkach można było zapobiec tak zwanemu "rozerwaniu" plazmy. Obwód, który jest kontrolowany przez sztuczną inteligencję, ma zaledwie 25 milisekund między dwoma pomiarami, co wydaje się wystarczające.

Oprócz generowania obrazów i składania pustych tekstów reklamowych (ale to nie jest wina AI), istnieje również kilka sensownych i przyszłościowych zastosowań dla sztucznej inteligencji.

Technologia ta jest jednak wciąż na etapie eksperymentalnym i potrzebne są dalsze testy i usprawnienia, zanim będzie można ją ostatecznie wykorzystać w ITER, pierwszym reaktorze termojądrowym o dodatnim bilansie energetycznym, który jest obecnie w budowie.