Американските физици направиха огромна стъпка напред в изследването на термоядрените процеси, като за първи път използваха методите на дълбокото машинно обучение за прогнозиране на внезапните сривове, които спират реакцията на синтеза и могат да повредят термоядрения реактор.
Реакцията на термоядрен синтез, имитираща процесите в центъра на звездите можа да стане източник на безкрайна и евтина енергия за човечеството. Изследването, проведено от специалистите на Принстънския университет и Министерството на енергетиката на САЩ отваря нова глава в търсенето на решения за тази задача, съобщава Phys.org.
Важно условие за осъществяването на дълбоко машинно обучение, което може да прогнозира сривовете при удържането на плазмата, е даденият достъп до огромна научна база данни. Тя е предоставена от две научни учреждения: центърът за ядрен синтез DIII-D National Fusion Facility в САЩ и Обединеният европейски токамак JET във Великобритания.
Тези данни дават възможност на изкуствения интелект съвсем точно да предскаже сривовете в термоядрените ректори Токамак с най-различни размери, както и в сега строящият се мощен термоядрен реактор ITER. Най-големи надежди се възлагат именно на ITER, който се очаква съвсем плътно да доближи човечеството до получаването на енергия от управляем термоядрен синтез.
За разлика от традиционния софтуер, изкуствените невронни мрежи с алгоритми за дълбоко машинно обучение извличат опит от допуснатите грешки. Те могат да обработват данни от различни нива, като например промените в температурата на плазмата във времето и пространството и да откриват скритите връзки между различните скрити и явни събития.
Учените са тренирали невронната мрежа FRNN с помощта на над два TB данни, получени от DIII-D и JET. Използван е суперкомпютъра Titan, собственост на Министерството на енергетиката на САЩ. В процеса участват и още няколко специализирани и високопроизводителни компютърни системи.
Алгоритъмът показа способност да предсказва тези сривове в пределите на 30 секунди, което е достатъчно за изискванията на ITER, Точността на прогнозирането достигна 95%, като категорично неверните прогнози са от порядъка на 3%.
Целта на проекта ITER е получаването на водороден синтез, управляван с помощта на големи свръхпроводящи магнити. Генерираната топлина ще върти стандартни турбини. Получената енергия ще бъде чиста и евтина.
Следващата стъпка от обучението на новия изкуствен интелект ще бъде преходът от прогнозирането към контрола на тези сривове. В крайна сметка невронната мрежа трябва да се научи внимателно да изолира плазмата от регионите, в които е възможно да възникне нестабилност.
Преди време учените от Принстън разработиха нов процес за стабилизация на термоядрената плазма. Те успяха да открият „модове на разкъсването“ – малки участъци от нестабилност в плазмата, които създават магнитни острови и водят до повреди в токамака. Новият ИИ трябва да се справи с този проблем.
