Ключови изводи
- ИИ може да помогне за реализирането на практическа енергия от синтез.
- Учените от MIT завършиха едно от най-взискателните изчисления в науката за термоядрения синтез, използвайки техника за машинно обучение.
-
Софтуерът за изкуствен интелект, който DeepMind на IBM разработва, може да се научи да контролира магнитните полета, съдържащи плазмата вътре в термоядрен реактор токамак.
Техниките на изкуствения интелект (AI) могат да ни помогнат да се доближим до практическата термоядрена енергия, която може да трансформира световните енергийни индустрии.
Учените от MIT завършиха едно от най-взискателните изчисления в науката за термоядрения синтез, използвайки техника за машинно обучение. Според наскоро публикувана статия, методът намалява времето на процесора, необходимо за извършване на изчисленията, като същевременно запазва точността на решението. Това е част от нарастващите усилия за използване на AI за решаване на математическите и инженерните проблеми при овладяването на мощността на термоядрен синтез.
"AI е инструмент, който позволява на учените да повтарят по-бързо експериментите, да правят по-добри прогнози за това как плазмата ще действа при екстремни условия и да изграждат нови устройства за синтез по по-прецизен начин", Андрю Холанд, главен изпълнителен директор на Fusion Industry Association, каза пред Lifewire в интервю по имейл.
AI подава ръка
Изследователите на MIT Пабло Родригес-Фернандес и Нейтън Хауърд работят върху прогнозирането на очакваната производителност в устройството SPARC, компактен експеримент за термоядрен синтез със силно магнитно поле, който в момента се изгражда. Въпреки че изчислението изискваше огромно количество компютърно време (над 8 милиона CPU часа), изследователите успяха да намалят необходимото време.
Един от най-предизвикателните проблеми за изследователите на термоядрения синтез е прогнозирането на температурата и плътността на плазмата. В устройства за ограничаване като SPARC, външната мощност и входящата топлина от процеса на синтез се губят поради турбуленция в плазмата.
Изследователите на MIT обаче са използвали техники от машинното обучение, за да оптимизират такова изчисление. Те изчисляват, че методът е намалил броя на стартиранията на кода с фактор четири.
Нови изследвания показват, че съвременните AI техники могат да се използват за контролиране на реакция на ядрен синтез, потенциално спомагайки за ускоряване на развитието на ядрения синтез като практичен източник на енергия, Ulises Orozco Rosas, професор, който изучава термоядрения синтез в Инженерното училище в университета CETYS в Мексико, каза пред Lifewire по имейл. Той посочи софтуера за изкуствен интелект, който IBM разработва и който може да се използва за управление на магнитните полета, които съдържат плазмата вътре в термоядрения реактор на токамак.
"Системата успя да манипулира плазмата в нови конфигурации, които могат да произвеждат по-висока енергия", добави Розас.
Силата на звездите
Fusion обещава неограничена енергия без въглерод чрез същия физически процес, който захранва слънцето и звездите. Въпреки това техническите предизвикателства при изграждането на практическа термоядрена електроцентрала са огромни и включват нагряване на горивото до температури над 100 милиона градуса и създаване на плазма. Изследователите използват силни магнитни полета, за да изолират и изолират горещата плазма от обикновената материя на Земята.
Холанд каза, че изграждането на работеща термоядрена електроцентрала ще изисква подробно научно разбиране за това как да се ограничи и инициира плазма при условия, свързани с термоядрения синтез - при екстремни температури или налягания.
"Въпреки че най-трудната част е да накарате плазмата да достигне тези подходящи условия, предизвикателствата не спират дотук", добави Холанд. „Енергията ще трябва да се преобразува в електричество или използваема топлина; горивният цикъл ще трябва да бъде изграден така, че плазмата да може да се поддържа за дълги периоди, а материалите на термоядреното устройство ще трябва да бъдат устойчиви на екстремни условия в рамките електроцентралата."
Холандия прогнозира, че енергията ще "революционизира" глобалната енергийна система. Веднъж комерсиализиран и широко разгърнат, термоядреният синтез може да означава, че енергията може да се произвежда без замърсяване, по всяко време, без опасност за обществото или дълготрайни радиоактивни отпадъци. Може да постави началото на ера на енергийно изобилие, правейки енергията евтина, винаги налична и повсеместна.
Но Росас прозвуча предпазливо, като каза, че успехът на комерсиалния термоядрен синтез като доставчик на енергия ще зависи от това дали предизвикателствата на изграждането на електроцентрали и тяхната безопасна и надеждна експлоатация могат да бъдат посрещнати по начин, който увеличава цената на термоядрения синтез електричество икономически конкурентно.
„С нарастващата загриженост относно изменението на климата и ограничените запаси от изкопаеми горива, трябва да се намерят по-добри начини за посрещане на нарастващото ни търсене на енергия“, добави Росас. „Ползите от термоядрената енергия я правят изключително привлекателна опция: без въглеродни емисии, изобилие от горива, енергийна ефективност, по-малко радиоактивни отпадъци от деленето, безопасност и надеждна мощност."
