Kľúčové poznatky
- AI by mohla pomôcť pri realizácii praktickej energie jadrovej syntézy.
- Vedci z MIT dokončili jeden z najnáročnejších výpočtov vo vede o fúzii pomocou techniky strojového učenia.
-
Softvér AI, ktorý vyvíja IBM's DeepMind, sa môže naučiť ovládať magnetické polia obsahujúce plazmu vo vnútri fúzneho reaktora tokamaku.
Techniky umelej inteligencie (AI) nám môžu pomôcť priblížiť sa k praktickej energii jadrovej syntézy, ktorá by mohla zmeniť svetový energetický priemysel.
Vedci z MIT dokončili jeden z najnáročnejších výpočtov vo vede o fúzii pomocou techniky strojového učenia. Podľa nedávno publikovaného článku metóda znížila čas CPU potrebný na vykonanie výpočtov pri zachovaní presnosti riešenia. Je to súčasť rastúceho úsilia používať AI na pomoc pri riešení matematických a inžinierskych problémov ovládania jadrovej energie.
„AI je nástroj, ktorý vedcom umožňuje rýchlejšie opakovať experimenty, robiť lepšie predpovede o tom, ako bude plazma pôsobiť v extrémnych podmienkach, a presnejšie stavať nové fúzne zariadenia,“Andrew Holland, generálny riaditeľ spoločnosti Fusion. Industry Association, povedal Lifewire v e-mailovom rozhovore.
AI podáva ruku
Výskumníci MIT Pablo Rodriguez-Fernandez a Nathan Howard pracujú na predpovedaní výkonu očakávaného v zariadení SPARC, kompaktnom experimente s fúziou s vysokým magnetickým poľom, ktorý je v súčasnosti vo výstavbe. Zatiaľ čo výpočet vyžadoval obrovské množstvo počítačového času (viac ako 8 miliónov hodín CPU), výskumníkom sa podarilo skrátiť potrebný čas.
Jedným z najnáročnejších problémov pre výskumníkov v oblasti fúzie je predpovedanie teploty a hustoty plazmy. V zadržiavacích zariadeniach, ako je SPARC, sa vonkajšia energia a vstup tepla z procesu fúzie strácajú turbulenciou v plazme.
Výskumníci z MIT však na optimalizáciu takéhoto výpočtu použili techniky strojového učenia. Odhadujú, že metóda znížila počet spustení kódu štvornásobne.
Nový výskum ukazuje, že moderné techniky umelej inteligencie možno použiť na riadenie reakcie jadrovej fúzie, čo môže potenciálne pomôcť urýchliť vývoj jadrovej fúzie ako praktického zdroja energie, Ulises Orozco Rosas, profesor, ktorý študuje fúziu na Fakulte inžinierstva na univerzite CETYS v Mexiku, povedal Lifewire e-mailom. Poukázal na softvér AI, ktorý IBM vyvíja a ktorý by sa dal použiť na ovládanie magnetických polí, ktoré obsahujú plazmu vo vnútri fúzneho reaktora tokamaku.
"Systém bol schopný manipulovať s plazmou do nových konfigurácií, ktoré dokážu produkovať vyššiu energiu," dodal Rosas.
Sila hviezd
Fúzia sľubuje neobmedzenú energiu bez uhlíka prostredníctvom rovnakého fyzikálneho procesu, ktorý poháňa slnko a hviezdy. Technické výzvy pri budovaní praktickej jadrovej elektrárne sú však obrovské a zahŕňajú zahrievanie paliva na teploty nad 100 miliónov stupňov a vytváranie plazmy. Výskumníci používajú silné magnetické polia na izoláciu a izoláciu horúcej plazmy od bežnej hmoty na Zemi.
Holland povedal, že vybudovanie fungujúcej fúznej elektrárne si bude vyžadovať podrobné vedecké pochopenie toho, ako obmedziť a iniciovať plazmu v podmienkach súvisiacich s fúziou – pri extrémnych teplotách alebo tlakoch.
„Zatiaľ čo najťažšie je dostať plazmu do týchto relevantných podmienok, výzvy sa tým nekončia,“dodal Holland. „Energia sa bude musieť premeniť na elektrinu alebo využiteľné teplo; palivový cyklus bude musieť byť vybudovaný tak, aby sa plazma udržala po dlhú dobu, a materiály fúzneho zariadenia budú musieť byť odolné voči extrémnym podmienkam v elektráreň."
Holland predpovedal, že energia spôsobí „revolúciu“v globálnom energetickom systéme. Po komercializácii a širokom nasadení by fúzia mohla znamenať, že energiu možno vyrábať bez znečistenia, kedykoľvek, bez nebezpečenstva pre verejnosť alebo rádioaktívneho odpadu s dlhou životnosťou. Mohlo by to začať éru nadbytku energie, vďaka čomu bude energia lacná, vždy dostupná a všadeprítomná.
Ale Rosas znelo opatrne, keď povedal, že úspech komerčnej fúzie ako poskytovateľa energie bude závisieť od toho, či sa výzvy budovania elektrární a ich bezpečnej a spoľahlivej prevádzky dajú splniť spôsobom, ktorý zníži náklady na fúziu elektrina ekonomicky konkurencieschopná.
„S rastúcimi obavami zo zmeny klímy a obmedzenými zásobami fosílnych palív je potrebné nájsť lepšie spôsoby, ako uspokojiť náš rastúci dopyt po energii,“dodal Rosas. „Výhody jadrovej syntézy z nej robia mimoriadne atraktívnu možnosť: žiadne emisie uhlíka, dostatok palív, energetická účinnosť, menej rádioaktívneho odpadu ako pri štiepení, bezpečnosť a spoľahlivá energia."
