Pozrite si
Žartík, že riadená jadrová fúzia je vždy 50 rokov pred nami, už azda pomaly prestáva platiť a časový horizont jej ovládnutia je omnoho bližšie. Výskumu termonukleárnych reaktorov sa totiž venuje čoraz viac vedeckých tímov po celom svete a rekordy v teplote a dĺžke udržania superhorúcej plazmy pravidelne pribúdajú. Napriek tomu predstavuje riadená jadrová fúzia tvrdý oriešok.
Je potrebné vytvoriť plazmu z deutéria a trícia (alebo iných ľahkých prvkov) o teplote viac ako 100 miliónov stupňov Kelvina a udržať ju dostatočne dlho, aby mohlo dôjsť k energetickému zhodnoteniu. Deje sa tak v dvoch typoch reaktorov – v tokamakoch a v stelarátoroch. V medzinárodnom reaktore – tokamaku ITER – by mala reakcia prebiehať asi 1000 sekúnd, ale na to si ešte musíme zopár rokov počkať.
Keďže plazma v reaktoroch je nestabilná, udržanie procesu potrebného na jadrovú fúziu je komplexnou výzvou. Riadiaci systém potrebuje koordinovať množstvo magnetických cievok tokamaku a upravovať napätie na nich tisíckrát za sekundu, aby sa plazma nikdy nedotkla stien nádoby, čo by malo za následok stratu tepla alebo poškodenie.
Spoločnosť DeepMind teraz publikovala v magazíne Nature výsledky spolupráce so Švajčiarskym plazmovým centrom pri Univerite EPFL v Lausanne na vývoji prvého systému hlbokého posilneného učenia (deep reinforcement learning, RL) umelej inteligencie, ktorý autonómne objavil, ako ovládať cievky tokamaku a úspešne zadržať plazmu v tokamaku.
Algoritmus umelej inteligencie umožní experimentovať s modifikáciou a udržiavaním plazmy s použitím modelu – virtuálneho fúzneho reaktora, namiesto reálneho tokamaku. Tieto zariadenia sú totiž extrémne vyťažené pri experimentoch, často ich využitie zdieľa niekoľko výskumných inštitúcií a po zážehu plazmy musia byť relatívne dlhú dobu odstavené, kvôli chladeniu.
Napríklad Variable Configuration Tokamak (TCV) v Lausanne, na ktorom výskum prebieha, dokáže udržať plazmu v jedinom experimente až tri sekundy, po ktorých potrebuje 15 minút na ochladenie a resetovanie pred ďalším pokusom.
Pomocou umelej inteligencie a simulovaného prostredia vedci vyvinuli ovládače, ktoré dokážu udržať plazmu stabilnú a tvarovať ju do do rôznych tvarov. To umožňuje vedcom skúmať, ako plazma reaguje za rôznych podmienok.
Existujúce systémy riadenia plazmy sú zložité a vyžadujú samostatné ovládače pre každú z 19 magnetických cievok tokamaku TCV. Každý regulátor používa algoritmy na odhad vlastností plazmy v reálnom čase a podľa toho upravuje napätie magnetov. Na rozdiel od toho nová architektúra využíva jedinú neurónovú sieť na ovládanie všetkých cievok naraz, pričom sa automaticky učí, ktoré napätia sú najlepšie na dosiahnutie plazmovej konfigurácie priamo zo senzorov.
Náročnosť riadenia plazmy vo fúznom reaktore potvrdili aj japonskí vedci, ktorí v Národnom inštitúte pre kvantový a rádiologický výskum (QST) na výskum riadenej jadrovej fúzie nasadili v tom čase najsilnejší superpočítač Cray XC50.
Umelá inteligencia pomôže urýchliť vývoj jadrovej syntézy, a to v situácii, v akej sa ľudstvo nachádza, potrebujeme ako soľ. Riadená jadrová fúzia je síce zrejme bližšie, ako oných 50 rokov, ale stále je dosť vzdialená. Medzinárodný projekt jadrovej syntézy ITER by mal byť ukončený až v roku 2035 a stále nepôjde o komerčný reaktor. Dúfajme, že iné projekty budú flexibilnejšie.
Zdroj