Искусственный интеллект позволит улучшить стабильность работы токамаков

19 апреля 2019

Реакция термоядерного синтеза, имитирующая процессы, происходящие внутри звезд, может стать источником бесконечной энергии для человечества. Исследование, проведенное специалистами из Принстонского университета и Министерства энергетики США, «открывает новую главу» в поисках решения этой задачи, пишет Phys.org.

Важным условием способности глубокого обучения прогнозировать помехи в удержании плазмы стал доступ к огромной базе данных, который предоставили два крупнейших научных учреждения: центр ядерного синтеза DIII-D National Fusion Facility в США и Объединенный европейский токамак JET в Великобритании.

Эти сведения позволяют ИИ точно предсказывать сбои на токамаках различных размеров, в том числе, подойдут и для строящегося ITER, мощного реактора, который должен вплотную приблизить человечество к получению энергии ядерного синтеза.

В отличие от традиционного ПО, выполняющего заложенные инструкции, искусственные нейронные сети с алгоритмами глубокого обучения извлекают опыт из ошибок. Они способны обрабатывать многоуровневые данные, например, изменение температуры плазмы во времени и пространстве, и выявлять скрытые связи.

Исследователи обучили нейросеть FRNN с помощью более чем двух терабайт данных, полученных от DIII-D и JET. Для этого потребовался суперкомпьютер Titan, принадлежащий Министерству энергетики, и несколько других высокопроизводительных машин.

Алгоритм показал способность прогнозировать нарушения в пределах 30 секунд, что укладывается в требования ITER, и приближается к порогу в 95% корректных предсказаний и менее 3% ложных-положительных результатов.

Следующим шагом станет переход от предсказаний к контролю над помехами. В идеале нейросеть должна «научиться» аккуратно направлять плазму прочь от регионов нестабильности.

Ранее ученые из Принстона открыли процесс стабилизации термоядерной плазмы. Они обнаружили так называемые разрывные моды — участки нестабильности в плазме, которые создают магнитные острова и приводят к повреждениям токамака.