Key takeaways
- AI kan bidra til å bringe praktisk fusjonsenergi ut i livet.
- MIT-forskere har fullført en av de mest krevende beregningene innen fusjonsvitenskap ved bruk av en maskinlæringsteknikk.
-
AI-programvare som IBMs DeepMind utvikler kan lære å kontrollere magnetfeltene som inneholder plasmaet inne i tokamak-fusjonsreaktoren.
Teknikker med kunstig intelligens (AI) kan bidra til å bringe oss nærmere praktisk fusjonskraft som kan transformere verdens energiindustri.
MIT-forskere har fullført en av de mest krevende beregningene innen fusjonsvitenskap ved hjelp av en maskinlæringsteknikk. I følge en nylig publisert artikkel reduserte metoden CPU-tiden som kreves for å gjøre beregningene samtidig som nøyaktigheten til løsningen opprettholdes. Det er en del av en økende innsats å bruke kunstig intelligens for å løse de matematiske og tekniske problemene med å mestre fusjonskraft.
"AI er et verktøy som lar forskere iterere raskere i eksperimenter, lage bedre spådommer om hvordan plasma vil virke under ekstreme forhold, og bygge nye fusjonsenheter på en mer presis måte," Andrew Holland, administrerende direktør i Fusion Industry Association, fort alte Lifewire i et e-postintervju.
AI Lends a Hand
MIT-forskerne Pablo Rodriguez-Fernandez og Nathan Howard jobber med å forutsi ytelsen som forventes i SPARC-enheten, et kompakt fusjonseksperiment med høymagnetisk felt under konstruksjon. Mens beregningen krevde en enorm mengde datatid (over 8 millioner CPU-timer), klarte forskerne å redusere tiden som kreves.
Et av de mest utfordrende problemene for fusjonsforskere er å forutsi plasmatemperatur og -densitet. I inneslutningsenheter som SPARC går den eksterne kraften og varmetilførselen fra fusjonsprosessen tapt gjennom turbulens i plasmaet.
Men MIT-forskere brukte teknikker fra maskinlæring for å optimalisere en slik beregning. De anslår at metoden reduserte antall kjøringer av koden med en faktor på fire.
Ny forskning viser at moderne AI-teknikker kan brukes til å kontrollere en kjernefysisk fusjonsreaksjon, noe som potensielt kan bidra til å akselerere utviklingen av kjernefysisk fusjon som en praktisk kraftkilde, Ulises Orozco Rosas, en professor som studerer fusjon ved School of Engineering ved CETYS University i Mexico, fort alte Lifewire via e-post. Han pekte på AI-programvaren som IBM utvikler som kan brukes til å kontrollere magnetfeltene som inneholder plasmaet inne i tokamak-fusjonsreaktoren.
"Systemet var i stand til å manipulere plasmaet til nye konfigurasjoner som kan produsere høyere energi," la Rosas til.
The Power of the Stars
Fusion lover ubegrenset, karbonfri energi gjennom den samme fysiske prosessen som driver solen og stjernene. De tekniske utfordringene med å bygge et praktisk fusjonskraftverk er imidlertid formidable og inkluderer oppvarming av drivstoffet til temperaturer over 100 millioner grader og dannelse av plasma. Forskere bruker sterke magnetiske felt for å isolere og isolere det varme plasmaet fra vanlig materie på jorden.
Holland sa at bygging av et fungerende fusjonskraftverk vil kreve en detaljert vitenskapelig forståelse av hvordan man begrenser og initierer et plasma under fusjonsrelevante forhold - ved ekstreme temperaturer eller trykk.
"Mens den vanskeligste delen er å få plasma inn i de relevante forholdene, stopper ikke utfordringene der," la Holland til. "Energien må omdannes til elektrisitet eller brukbar varme; drivstoffsyklusen må bygges slik at plasmaet kan opprettholdes over lange perioder, og materialene i fusjonsenheten må være motstandsdyktige mot de ekstreme forholdene innenfor kraftverket.«
Holland spådde at energi ville "revolusjonere" det globale energisystemet. Når først kommersialisert og bredt distribuert, kan fusjon bety at energi kan produseres uten forurensning, når som helst, uten fare for allmennheten eller langlivet radioaktivt avfall. Det kan innlede en æra med overflod av energi, gjøre energi billig, alltid tilgjengelig og allestedsnærværende.
Men Rosas var forsiktig og sa at suksessen til kommersiell fusjon som energileverandør vil avhenge av om utfordringene med å bygge produksjonsanlegg og drifte dem trygt og pålitelig kan møtes på en måte som gjør kostnadene ved fusjon. elektrisitet økonomisk konkurransedyktig.
"Med økende bekymring over klimaendringer og begrensede forsyninger av fossilt brensel, må det finnes bedre måter å møte vår økende energietterspørsel," la Rosas til. "Fordelene med fusjonskraft gjør det til et ekstremt attraktivt alternativ: ingen karbonutslipp, rikelig med drivstoff, energieffektivitet, mindre radioaktivt avfall enn fisjon, sikkerhet og pålitelig kraft.«
