Развитие ИИ позволило ученым построить модель, которая ретроспективно предсказала успех эксперимента 2022 года с точность 74%. В новой статье ученые рассказали об этой модели. Исследование, опубликованное в журнале Science, демонстрирует высокий потенциал искусственного интеллекта в ускорении разработки практически неисчерпаемого источника чистой энергии.
ИИ-модель поможет разрабатывать установку термоядерного синтеза
Ученые Ливерморской национальной лаборатории (Lawrence Livermore National Laboratory) создали модель искусственного интеллекта, которая с вероятностью 74% предсказала успешное зажигание в революционном термоядерном эксперименте декабря 2022 года. Это открывает возможность для проектирования будущих экспериментов по термоядерному синтезу. Теперь результат с высокой вероятностью можно предсказать, не проводя реальных очень дорогостоящих экспериментов, и сразу выбрать наилучший вариант.
Термоядерное зажигание. https://citylabs.net/
Первую водородную бомбу испытали еще в начале 1950-х. В бомбе термоядерная реакция запускается взрывом атомной бомбы как детонатором — это неуправляемый и разрушительный процесс. Для мирного синтеза нужно удерживать плазму при температуре 100 миллионов градусов в контролируемых условиях десятки секунд, это задача несравнимо сложнее взрыва.
5 декабря 2022 года исследователи в Ливерморской национальной лаборатории направили лазер мощностью 2,05 мегаджоуля на топливную капсулу, которая затем произвела 3,15 мегаджоуля энергии: это был первый раз, когда эксперимент по синтезу произвел больше энергии, чем потребовалось для его инициации.
ИИ и термоядерная физика
Рабочий процесс для прогнозирования вариабельности предлагаемого эксперимента.
Современная ядерная энергетика основана на делении ядер атомов. Это достаточно опасное производство, которое к тому же производит радиоактивные отходы, остающиеся опасными тысячи лет. Термоядерный синтез генерирует энергию путем слияния атомов, подобно процессам внутри Солнца. Этот процесс безопаснее и не создает долгосрочных радиоактивных отходов, но его коммерциализация все еще остается сложной технологической задачей.
Для достижения термоядерного синтеза ученым необходимо постоянно проектировать и проводить дорогостоящие и сложные эксперименты. Традиционные суперкомпьютерные симуляции не могут предсказать всю физику процесса и испытывают трудности с прогнозированием результатов новых, непроверенных конструкций. Именно здесь искусственный интеллект может стать решающим фактором.
Для разработки модели ученые создали датасет из более чем 150 000 компьютерных симуляций — своего рода огромную библиотеку виртуальных экспериментов. Обученная на этих симуляциях и реальных экспериментальных данных с использованием байесовского вывода, модель ИИ позволяет быстро предсказывать результаты будущего эксперимента.
Термоядерная установка в Ливерморской лаборатории.
«Наша прогностическая модель объединяет данные и сложные физические симуляции для создания прогнозов производительности инерциального термоядерного синтеза при экстраполяции на экспериментально непроверенные режимы», — пишут ученые. — «Эта возможность особенно важна, учитывая астрономическую стоимость каждого эксперимента в области термоядерного синтеза».
Поиск термоядерной энергии продолжается десятилетиями, и никто не знает, когда она станет реальностью. Любой инструмент, способный ускорить этот процесс, представляет огромную ценность. Он позволяет исследователям быстро и достаточно точно тестировать свои эксперименты заранее. Модель ИИ может сэкономить значительное время и исследовательские ресурсы, приближая мир к будущей чистой и практически неограниченной энергии.