Qbik-club
Дата публикации:04.03.22 19:53;Автор:Евгений;Категория: Новости науки и техники;Теги:, , , ;

Искусственный интеллект приблизил нас к зелёному будущему

Революция в области зелёной энергетики, обещанная ядерным синтезом, теперь стала на шаг ближе благодаря первому успешному использованию передовой системы искусственного интеллекта для формирования перегретой водородной плазмы внутри термоядерного реактора, сообщает LiveScience.

Успешное испытание указывает на то, что использование искусственного интеллекта может стать прорывом поисках электроэнергии, вырабатываемой в результате ядерного синтеза, что значительно приблизит его внедрение для замены ископаемого топлива и ядерного деления в современных энергосистемах.

Искусственный интеллект приблизил нас к зелёному будущему

«Я думаю, что искусственный интеллект будет играть очень большую роль в будущем управлении токамаками и в науке о термоядерном синтезе в целом», — сказал Федерико Феличи, физик Швейцарского федерального технологического института в Лозанне (EPFL) и один из руководителей проекта, в интервью Live Science. «Существует огромный потенциал для использования искусственного интеллекта, чтобы получить лучший контроль и выяснить, как более эффективно управлять такими устройствами».

Феличи является ведущим автором нового исследования, описанного в проекте, опубликованном в журнале Nature. Он сказал, что будущие эксперименты в Токамаке переменной конфигурации (TCV) в Лозанне будут направлены на поиск дальнейших путей интеграции искусственного интеллекта в управление термоядерными реакторами. «То, что мы сделали, было своего рода доказательством принципа», — сказал он. «Мы очень довольны этим первым шагом».

Феличи и его коллеги из Швейцарского плазменного центра EPFL (SPC) сотрудничали с учёными и инженерами британской компании DeepMind — дочерней компании владельцев Google Alphabet — для тестирования системы искусственного интеллекта на TCV.

Термоядерный реактор в форме пончика — это тип, который кажется наиболее перспективным для управления ядерным синтезом. Конструкция токамака используется для масштабного международного проекта ITER ("путь", в переводе с латыни), который строится во Франции, и некоторые сторонники считают, что у них будет токамак в коммерческой эксплуатации уже в 2030 году.

Искусственный интеллект

Токамак в основном управляется 19 магнитными катушками, которые можно использовать для формирования и позиционирования водородной плазмы внутри термоядерной камеры, одновременно направляя через неё электрический ток, объяснил Феличи.

Катушки обычно управляются набором независимых компьютерных контроллеров — по одному для каждого аспекта плазмы. Катушки, в свою очередь, программируются в соответствии со сложными инженерными расчетами, в зависимости от конкретных условий тестирования. Но новая система искусственного интеллекта смогла управлять плазмой с помощью одного контроллера, сказал он.

Искусственный интеллект – система «глубокого обучения с подкреплением» (RL), разработанная DeepMind, — изначально была обучена моделированию токамака — более дешёвой и гораздо более безопасной альтернативы реального устройства.

Но компьютерное моделирование происходит медленно: требуется несколько часов, чтобы смоделировать всего несколько секунд работы токамака в реальном времени. Кроме того, экспериментальное состояние TCV может меняться изо дня в день. И поэтому разработчикам искусственного интеллекта необходимо было учитывать эти изменения при моделировании.

Однако, когда имитированный процесс обучения был завершён, искусственный интеллект был подключен к реальному токамаку.

TCV может поддерживать перегретую водородную плазму, при средней температуре более 120 миллионов градусов Цельсия, максимум в течение 3 секунд. После этого ему требуется 15 минут, чтобы остыть и перезагрузиться, и обычно каждый день делается от 30 до 35 таких "выстрелов", сказал Феличи.

В общей сложности за несколько дней с помощью TCV под управлением искусственного интеллекта было сделано около 100 снимков, сказал он: «Мы хотели внести какое-то разнообразие в различные формы плазмы, которые мы могли бы получить, и попробовать это в различных условиях».

Хотя в TCV не использовалась плазма нейтронно-тяжёлого водорода, которая могла бы обеспечить высокие уровни ядерного синтеза, эксперименты с ИИ привели к новым способам формирования плазмы внутри токамака, которые могли бы привести к гораздо большему контролю над всем процессом синтеза, сказал он.

Формирование плазмы

ИИ оказался весьма искусным в позиционировании и формировании плазмы внутри термоядерной камеры токамака в наиболее распространенных конфигурациях, включая так называемую форму снежинки, которая считается наиболее эффективной конфигурацией для термоядерного синтеза, сказал Феличи.

Кроме того, он смог сформировать плазму в "капли" — отдельные верхние и нижние кольца плазмы внутри камеры, что никогда ранее не предпринималось.

Создание формы капли «было очень легко сделать с помощью машинного обучения», — сказал Феличи. «Мы просто попросили контроллер сделать плазму такой, и ИИ придумал, как это сделать».

Исследователи также увидели, что искусственный интеллект использовал магнитные катушки для управления плазмой внутри камеры иным способом, чем это было бы при использовании стандартной системы управления, сказал он.

«Теперь мы можем попытаться применить те же концепции к гораздо более сложным проблемам», — сказал он. «Поскольку мы получаем гораздо лучшие модели того, как ведет себя токамак, мы можем применять такого рода инструменты для решения более сложных задач».

Эксперименты с плазмой в TCV будут поддерживать проект ITER, массивный токамак, который, по прогнозам, достигнет полномасштабного синтеза примерно в 2035 году. Сторонники надеются, что это откроет новые способы использования ядерного синтеза для выработки полезной электроэнергии без выбросов углекислого газа и с низким уровнем радиоактивности.

Эксперименты TCV также послужат основой для разработки демонстрационных термоядерных реакторов, которые рассматриваются как преемники ITER, которые будут поставлять электроэнергию в электрические сети – то, для чего ITER не предназначен. Несколько стран работают над проектами демонстрационных реакторов. Один из самых передовых, европейский реактор EUROfusion, по прогнозам, начнет функционировать в 2051 году.

Так же рекомендуем

В США создали живых роботов. Учёные создали первых роботов, построенных полностью из живых клеток, и назвали их ксеноботами.

Максимальная температура во вселенной? Из школьного курса физики мы знаем, что существует абсолютный ноль — нижний теоретический предел температур равный -273.15 градусов Цельсия. Но существует ли верхний предел нагрева тел?

Как горит пламя в невесомости? В условиях невесомости многие физические процессы протекают совершенно иначе, чем на Земле – в том числе горение. И как в этом случае будет выглядеть пламя?

Почему ядерные бомбы образуют грибовидные облака? Всем нам хорошо известно, что когда бомба взрывается, энергия разбрасывается без разбора во всех направлениях. Однако, вы никогда не задумывались, почему ядерные взрывы вместо расширяющегося огненного шара приводят к образованию грибовидных облаков?

Что бы произошло, если бы скорость света была намного меньше? Задавались ли вы вопросом, что было бы, если бы скорость света была на много меньше, чем есть сейчас? Если бы она была сопоставима со скоростью ходьбы...

Понравилась публикация? Поделись ей с друзьями!

Понравился сайт? Подпишьсь на нас в соцсетях!

Мы в TelegramМы ВконтактеМы в ТвиттерМы на фейсбукМы в одноклассниках
Опубликовать
Загрузка рекомендуемых публикаций