Key takeaways
- AI kan hjälpa till att förverkliga praktisk fusionsenergi.
- MIT-forskare har genomfört en av de mest krävande beräkningarna inom fusionsvetenskap med en maskininlärningsteknik.
-
AI-programvara som IBM:s DeepMind utvecklar kan lära sig att kontrollera magnetfälten som innehåller plasman inuti tokamakfusionsreaktorn.
Artificiell intelligens (AI)-tekniker kan hjälpa oss att komma närmare praktisk fusionskraft som kan förändra världens energiindustrier.
MIT-forskare har genomfört en av de mest krävande beräkningarna inom fusionsvetenskap med hjälp av en maskininlärningsteknik. Enligt en nyligen publicerad artikel minskade metoden den CPU-tid som krävs för att göra beräkningarna samtidigt som lösningens noggrannhet bibehölls. Det är en del av en växande ansträngning att använda AI för att hjälpa till att lösa de matematiska och tekniska problemen med att bemästra fusionskraft.
"AI är ett verktyg som gör det möjligt för forskare att iterera snabbare i experiment, göra bättre förutsägelser om hur plasma kommer att agera under extrema förhållanden och bygga nya fusionsenheter på ett mer exakt sätt", Andrew Holland, VD för Fusion Industry Association, sa till Lifewire i en e-postintervju.
AI Lends a Hand
MIT-forskarna Pablo Rodriguez-Fernandez och Nathan Howard arbetar med att förutsäga prestandan som förväntas i SPARC-enheten, ett kompakt fusionsexperiment med högt magnetfält som för närvarande är under uppbyggnad. Medan beräkningen krävde en enorm mängd datortid (över 8 miljoner CPU-timmar) lyckades forskarna minska den tid som krävdes.
Ett av de mest utmanande problemen för fusionsforskare är att förutsäga plasmatemperatur och -densitet. I inneslutningsanordningar som SPARC förloras den externa kraften och värmetillförseln från fusionsprocessen genom turbulens i plasman.
Men MIT-forskare använde tekniker från maskininlärning för att optimera en sådan beräkning. De uppskattar att metoden minskade antalet körningar av koden med en faktor fyra.
Ny forskning visar att moderna AI-tekniker kan användas för att kontrollera en kärnfusionsreaktion, vilket potentiellt kan hjälpa till att påskynda utvecklingen av kärnfusion som en praktisk kraftkälla, Ulises Orozco Rosas, en professor som studerar fusion vid School of Engineering vid CETYS University i Mexiko, berättade för Lifewire via e-post. Han pekade på AI-mjukvaran som IBM utvecklar och som kan användas för att kontrollera magnetfälten som innehåller plasman inuti tokamakfusionsreaktorn.
"Systemet kunde manipulera plasman till nya konfigurationer som kan producera högre energi", tillade Rosas.
The Power of the Stars
Fusion lovar obegränsad, kolfri energi genom samma fysiska process som driver solen och stjärnorna. De tekniska utmaningarna med att bygga ett praktiskt fusionskraftverk är dock enorma och inkluderar att värma upp bränslet till temperaturer över 100 miljoner grader och skapa plasma. Forskare använder starka magnetfält för att isolera och isolera den heta plasman från vanlig materia på jorden.
Holland sa att att bygga ett fungerande fusionskraftverk kommer att kräva en detaljerad vetenskaplig förståelse för hur man begränsar och initierar ett plasma under fusionsrelevanta förhållanden - vid extrema temperaturer eller tryck.
"Medan den svåraste delen är att få plasma till de relevanta förhållandena, slutar utmaningarna inte där," tillade Holland. "Energin måste omvandlas till elektricitet eller användbar värme; bränslecykeln måste byggas så att plasman kan upprätthållas under långa perioder, och materialen i fusionsanordningen måste vara motståndskraftiga mot de extrema förhållandena inom kraftverket."
Holland förutspådde att energi skulle "revolutionera" det globala energisystemet. När den väl kommersialiserats och spridits i stor omfattning kan fusion innebära att energi kan produceras utan föroreningar, när som helst, utan fara för allmänheten eller långlivat radioaktivt avfall. Det skulle kunna inleda en era av energiöverflöd, vilket gör energi billig, alltid tillgänglig och överallt.
Men Rosas var försiktig och sa att kommersiell fusions framgång som energileverantör kommer att bero på om utmaningarna med att bygga genererande anläggningar och driva dem säkert och tillförlitligt kan mötas på ett sätt som gör fusionskostnaden. el ekonomiskt konkurrenskraftig.
"Med ökande oro över klimatförändringar och begränsade tillgångar på fossila bränslen, måste bättre sätt hittas för att möta vårt växande energibehov", tillade Rosas. "Fördelarna med fusionskraft gör det till ett extremt attraktivt alternativ: inga koldioxidutsläpp, rikligt med bränslen, energieffektivitet, mindre radioaktivt avfall än fission, säkerhet och pålitlig kraft."
