Fuzijski reaktori obećavaju jeftinu, bogatu i relativno čistu energiju, ako ih uspijemo natjerati da rade učinkovito. Ipak, zahvaljujući tvrtki DeepMind za umjetnu inteligenciju, znanstvenici i inženjeri koji rade na fuziji su korak bliže održivom izvlačenju energije iz plazme toplije od površine Sunca.
DeepMind je surađivao sa znanstvenicima na Švicarskom federalnom institutu za tehnologiju u Lausannei (EPFL), u stvaranju neuronske mreže sposobne kontrolirati magnetska polja unutar EPFL-ovog fuzijskog reaktora s varijabilnom konfiguracijom (TCV).
Ta su magnetska polja nužna za sigurno čuvanje plazme koju stvara reaktor. Ako plazma dotakne stijenke reaktora, ona se brzo hladi, guši reakciju te potencijalno može prouzročiti značajnu štetu.
Korištenjem AI dosegnute i same granice reaktora
Znanstvenici koji rade na TCV-u, prethodno su koristili 19 magnetskih zavojnica, od kojih je svaka bila kontrolirana zasebnim algoritmom, koji je pratio unutrašnjost reaktora tisuće puta u sekundi s mnoštvom senzora. DeepMind je umjesto toga stvorio jednu neuronsku mrežu za kontrolu svih zavojnica odjednom, automatski učeći koji naponi im se trebaju opskrbiti kako bi najbolje obuzdali tok plazme.
Tim je uvježbavao umjetnu inteligenciju na preciznoj digitalnoj simulaciji reaktora prije nego što je proveo eksperimente na stvarnom stroju. U konačnici, uspjeli su uspješno zadržati plazmu oko dvije sekunde, što se približava granicama reaktora, jer TCV može održati plazmu u jednom eksperimentu samo do 3 sekunde, nakon čega joj je potrebno 15 minuta da se ohladi.
Rekord za trajanje fuzije u fuzijskim reaktorima iznosi svega 5 sekundi, a nedavno ga je postavio Joint European Torus u Velikoj Britaniji.
AI pokazao veću kontrolu i kreativnost
Osim što je kontrolirao plazmu, AI ju je mogao oblikovati i pomicati unutar reaktora. Novi oblici plazme mogu donijeti poboljšanja učinkovitosti ili stabilnosti u novim fuzijskim reaktorima, kao što je ITER, koji se trenutno gradi u Francuskoj i koji će biti najveći svjetski tokamak kad bude dovršen 2025. godine. AI je čak pokazao sposobnost kontroliranja dva odvojena snopa plazme odjednom.
Federico Felici iz EPFL-a kaže da, iako postoje mnogi teorijski pristupi koji bi se mogli koristiti za zadržavanje plazme s magnetskom zavojnicom, znanstvenici imaju isprobane i testirane strategije. No umjetna inteligencija iznenadila je njegovv tim svojim novim pristupom oblikovanju istih plazme pomoću zavojnica.
Ovaj AI algoritam odlučio je koristiti TCV zavojnice na potpuno drugačiji način, koji još uvijek manje-više stvara isto magnetsko polje. Dakle, i dalje je stvarao istu plazmu kakvu smo očekivali, ali je samo koristio magnetske jezgre na potpuno drugačiji način jer je imao potpunu slobodu istraživanja cijelog operativnog prostora. Dakle, ljudi su gledali ove eksperimentalne rezultate o tome kako se razvijaju struje zavojnice i bili su prilično iznenađeni, kaže Felici.
Jedini put naprijed
Gianluca Sarri sa Sveučilišta Queen u Belfastu, kaže da je umjetna inteligencija ključna za budućnost kontrolnih sustava za fuzijske reaktore, koji tek trebaju održati reakciju koja proizvodi više energije nego što se troši.
Kad se to postigne, tu priča ne staje. Onda morate napraviti elektranu. Ovaj AI je, po mom mišljenju, jedini put naprijed. Postoji toliko puno varijabli, a mala promjena u jednoj od njih može uzrokovati veliku promjenu u konačnom rezultatu. Ako pokušate to učiniti ručno, to je vrlo dugotrajan proces, ističe Sarri.
Kako bi se fuzijski reaktori učinili učinkovitim, praktičnim izvorima energije, fizičari moraju povećati omjer između tlaka plazme i snage magnetskih polja koja je obuzdavaju (koji se naziva beta), naglašava Howard Wilson sa Sveučilišta York u Velikoj Britaniji.
Plazma se izvija i migolji i pokušava pobjeći iz kandži magnetskih polja, a kako se povećava taj beta parametar, mora se raditi sve više i više da dobije kontrolu koja nam je potrebna da samo zadrži plazmu tamo. Što dalje gurate plazmu, to je veća šansa da je iznenada izgubite, kaže Wilson.
Vjeruje da eksperimenti s umjetnom inteligencijom obećavaju obuzdavanje plazme u ekstremnim geometrijama, što utire put za eksperimente s različitim oblicima plazme, koji bi mogli donijeti poboljšanja u stabilnosti ili učinkovitosti.
To čini prostor rizičnog parametara manje rizičnim za rad, ali također otvara novi prostor parametara u koji možemo ući i istražiti, smatra Wilson.
Studija koja opisuje proces korištenja umjetne inteligencije u eksperimentu s fuzijskim reaktorom objavljena je u znanstvenom časopisu Nature.
Izvor: New Scientist
