Ydinfuusion onnistunut toteutus lupaa tarjota rajattoman, kestävän puhtaan energian lähteen, mutta voimme toteuttaa tämän uskomattoman unelman vain, jos hallitsemme reaktorin sisällä tapahtuvan monimutkaisen fysiikan.
Vuosikymmenten aikana tiedemiehet ovat ottaneet askeleita kohti tätä tavoitetta, mutta monet ongelmat ovat edelleen ratkaisematta. Yksi suurimmista esteistä on reaktorin epävakaan ja tulistetun plasman onnistunut hallinta – mutta uusi lähestymistapa näyttää, kuinka voimme tehdä sen.
Yhteistyössä EPFL:n Swiss Plasma Centerin (SPC) ja tekoälyyrityksen DeepMindin välillä tutkijat käyttivät syvän vahvistusoppimisjärjestelmää (RL) tutkiakseen plasman käyttäytymisen ja ohjauksen vivahteita donitsimaisessa fuusiotokamakissa. , joka käyttää sarja magneettikeloja, jotka sijaitsevat reaktorin ympärillä ohjaamaan ja manipuloimaan sen sisällä olevaa plasmaa.
Se on hankala tasapainotus, koska kelat vaativat valtavan määrän hienoja jännitteen säätöjä, jopa tuhansia kertoja sekunnissa, jotta plasma pysyy onnistuneesti magneettikentässä. Siten ydinfuusioreaktioiden ylläpitäminen – johon kuuluu plasman stabiilisuuden ylläpitäminen satojen miljoonien celsiusasteiden lämpötilassa, joka on jopa Auringon ydintä kuumempi – vaatii monimutkaisia, monitasoisia järjestelmiä käämien ohjaamiseen. Uudessa tutkimuksessa tutkijat ovat kuitenkin osoittaneet, että yksi tekoälyjärjestelmä pystyy selviytymään tästä tehtävästä yksin.
"Käyttämällä oppimisarkkitehtuuria, joka yhdistää syvän RL:n ja simulointiympäristön, loimme ohjaimia, jotka voivat sekä pitää plasman vakaassa tilassa että käyttää sitä eri muotojen tarkastamiseen", tiimi selittää DeepMind-blogiviestissä. Saavuttaakseen tämän saavutuksen tutkijat kouluttivat tekoälyjärjestelmäänsä tokamak-simulaattorissa, jossa koneoppimisjärjestelmä oppi yrityksen ja erehdyksen avulla navigoimaan plasmamagneettisen rajoituksen monimutkaisissa tilanteissa. Valmistuttuaan tekoäly vei sen seuraavalle tasolle soveltamalla simulaattorissa oppimaansa todellisessa maailmassa.
Ohjaamalla SPC-muuttujakonfiguraatiotokamakia (TCV) RL-järjestelmä antoi reaktorin sisällä olevalle plasmalle erilaisia muotoja, mukaan lukien TCV:ssä koskaan ennen nähty muoto: stabiloivat "pisarat", joissa kaksi plasmaa esiintyi samanaikaisesti laitteen sisällä. Perinteisten muotojen lisäksi tekoäly pystyi myös luomaan edistyneitä konfiguraatioita, jotka antavat plasmalle "negatiivisen kolmion" ja "lumihiutaleen" muotoja.
Jokaisella näistä ilmenemismuodoista on erilainen potentiaali energiantuotantoon tulevaisuudessa, jos pystymme ylläpitämään ydinfuusioreaktioita. Yksi tämän järjestelmän ohjaamista konfiguraatioista, "ITERin kaltainen muoto", voi olla erityisen lupaava tulevaa tutkimusta varten kansainvälisessä lämpöydinkoereaktorissa (ITER), maailman suurimmassa ydinfuusiokokeessa, joka on parhaillaan rakenteilla Ranskassa.
Tutkijoiden mukaan näiden plasmamuodostelmien magneettinen ohjaus on "yksi monimutkaisimmista reaalimaailman järjestelmistä, joihin vahvistusoppimista on sovellettu", ja se voisi tarjota radikaalin uuden suunnan todellisen maailman tokamakien suunnittelussa. Ei vain sitä, vaan jotkut uskovat, että se muuttaa perusteellisesti fuusioreaktorien kehittyneiden plasmanohjausjärjestelmien tulevaisuuden.
Lue myös: