Úspešná implementácia jadrovej fúzie sľubuje poskytnúť neobmedzený, trvalo udržateľný zdroj čistej energie, ale tento neuveriteľný sen môžeme realizovať iba vtedy, ak zvládneme zložitú fyziku, ktorá prebieha vo vnútri reaktora.
V priebehu desaťročí vedci podnikli postupné kroky smerom k tomuto cieľu, ale mnohé problémy zostali nevyriešené. Jednou z hlavných prekážok je úspešné zvládnutie nestabilnej a prehriatej plazmy v reaktore – no nový prístup ukazuje, ako to dokážeme.
V spolupráci medzi Švajčiarskym plazmovým centrom EPFL (SPC) a spoločnosťou DeepMind s umelou inteligenciou (AI) vedci použili systém učenia sa hlbokého posilnenia (RL) na štúdium nuancií správania a kontroly plazmy vo fúznom tokamaku v tvare šišky. séria magnetických cievok umiestnených okolo reaktora na riadenie a manipuláciu s plazmou vo vnútri reaktora.
Je to zložitý akt vyvažovania, pretože cievky vyžadujú obrovské množstvo jemných úprav napätia, až tisíckrát za sekundu, aby úspešne udržali plazmu v magnetickom poli. Udržanie reakcií jadrovej fúzie – čo zahŕňa udržiavanie stability plazmy pri stovkách miliónov stupňov Celzia, teplejších ako jadro Slnka – si teda vyžaduje zložité, viacúrovňové systémy na ovládanie cievok. V novej štúdii však vedci ukázali, že jeden systém umelej inteligencie si s touto úlohou dokáže poradiť sám.
„Pomocou vzdelávacej architektúry, ktorá kombinuje hlboké RL a simulačné prostredie, sme vytvorili ovládače, ktoré dokážu udržať plazmu v ustálenom stave a použiť ju na presné vykreslenie rôznych tvarov,“ vysvetľuje tím v blogovom príspevku DeepMind. Na dosiahnutie tohto výkonu výskumníci trénovali svoj systém AI v simulátore tokamaku, v ktorom sa systém strojového učenia naučil pomocou pokusov a omylov, ako sa orientovať v zložitosti plazmového magnetického obmedzenia. Po ukončení štúdia to AI posunula na ďalšiu úroveň aplikovaním toho, čo sa naučila v simulátore v reálnom svete.
Poháňaním tokamaku s premenlivou konfiguráciou SPC (TCV) dal RL systém plazme vo vnútri reaktora rôzne tvary, vrátane jedného, ktorý sa predtým v TCV nevidel: stabilizujúce „kvapôčky“, kde dve plazmy koexistovali súčasne vo vnútri zariadenia. Okrem tradičných tvarov môže AI vytvárať aj pokročilé konfigurácie, ktoré dávajú plazme tvary „záporného trojuholníka“ a „snehovej vločky“.
Každý z týchto prejavov má iný potenciál na výrobu energie v budúcnosti, ak dokážeme udržať reakcie jadrovej fúzie. Jedna z konfigurácií riadených týmto systémom, „tvar podobný ITER“, môže byť obzvlášť sľubná pre budúce štúdium v Medzinárodnom termonukleárnom experimentálnom reaktore (ITER), najväčšom svetovom experimente jadrovej fúzie, ktorý sa v súčasnosti buduje vo Francúzsku.
Podľa vedcov je magnetická kontrola týchto plazmových útvarov „jedným z najkomplexnejších systémov v reálnom svete, na ktorý sa aplikovalo učenie zosilnenia“, a mohlo by poskytnúť radikálny nový smer v navrhovaní tokamakov v reálnom svete. Nielen to, ale niektorí veria, že to zásadne zmení budúcnosť pokročilých systémov riadenia plazmy vo fúznych reaktoroch.
Prečítajte si tiež: