Key takeaways
- AI kunne hjælpe med at bringe praktisk fusionsenergi ud i livet.
- MIT-forskere har gennemført en af de mest krævende beregninger inden for fusionsvidenskab ved hjælp af en maskinlæringsteknik.
-
AI-software, som IBM's DeepMind udvikler, kan lære at kontrollere de magnetiske felter, der indeholder plasmaet inde i tokamak-fusionsreaktoren.
Artificial Intelligence (AI)-teknikker kan hjælpe med at bringe os tættere på praktisk fusionskraft, der kan transformere verdens energiindustrier.
MIT-forskere har gennemført en af de mest krævende beregninger inden for fusionsvidenskab ved hjælp af en maskinlæringsteknik. Ifølge et nyligt offentliggjort papir reducerede metoden den CPU-tid, der krævedes for at foretage beregningerne, samtidig med at løsningens nøjagtighed bibeholdtes. Det er en del af en voksende indsats at bruge kunstig intelligens til at hjælpe med at løse de matematiske og tekniske problemer med at mestre fusionskraft.
"AI er et værktøj, der gør det muligt for forskere at iterere hurtigere i eksperimenter, komme med bedre forudsigelser om, hvordan plasma vil virke under ekstreme forhold, og bygge nye fusionsenheder på en mere præcis måde," Andrew Holland, CEO for Fusion Industry Association, fort alte Lifewire i et e-mailinterview.
AI giver en hånd
MIT-forskere Pablo Rodriguez-Fernandez og Nathan Howard arbejder på at forudsige den forventede ydeevne i SPARC-enheden, et kompakt fusionseksperiment med højt magnetfelt, som i øjeblikket er under opbygning. Mens beregningen krævede en enorm mængde computertid (over 8 millioner CPU-timer), lykkedes det forskerne at reducere den nødvendige tid.
Et af de mest udfordrende problemer for fusionsforskere er at forudsige plasmatemperatur og tæthed. I indeslutningsanordninger som SPARC går den eksterne strøm og varmetilførslen fra fusionsprocessen tabt gennem turbulens i plasmaet.
MIT-forskere brugte imidlertid teknikker fra maskinlæring til at optimere en sådan beregning. De anslår, at metoden reducerede antallet af kørsler af koden med en faktor på fire.
Ny forskning viser, at moderne kunstig intelligens-teknikker kan bruges til at kontrollere en kernefusionsreaktion, hvilket potentielt kan hjælpe med at accelerere udviklingen af kernefusion som en praktisk strømkilde, Ulises Orozco Rosas, en professor, der studerer fusion på School of Engineering på CETYS University i Mexico, fort alte Lifewire via e-mail. Han pegede på AI-softwaren, som IBM er ved at udvikle, og som kunne bruges til at styre de magnetiske felter, der indeholder plasmaet inde i tokamak-fusionsreaktoren.
"Systemet var i stand til at manipulere plasmaet til nye konfigurationer, der kan producere højere energi," tilføjede Rosas.
Stjernernes kraft
Fusion lover ubegrænset, kulstoffri energi gennem den samme fysiske proces, som driver solen og stjernerne. De tekniske udfordringer ved at bygge et praktisk fusionskraftværk er dog formidable og omfatter opvarmning af brændstoffet til temperaturer over 100 millioner grader og skabelse af plasma. Forskere bruger stærke magnetfelter til at isolere og isolere det varme plasma fra almindeligt stof på Jorden.
Holland sagde, at bygning af et fungerende fusionskraftværk vil kræve en detaljeret videnskabelig forståelse af, hvordan man begrænser og initierer et plasma under fusionsrelevante forhold - ved ekstreme temperaturer eller tryk.
"Mens den sværeste del er at få plasma ind i de relevante forhold, stopper udfordringerne ikke der," tilføjede Holland. "Energien skal omdannes til elektricitet eller brugbar varme; brændselskredsløbet skal bygges, så plasmaet kan opretholdes over lange perioder, og materialerne i fusionsenheden skal være modstandsdygtige over for de ekstreme forhold inden for kraftværket."
Holland forudsagde, at energi ville "revolutionere" det globale energisystem. Når først kommercialiseret og bredt udbredt, kan fusion betyde, at energi kan produceres uden forurening, til enhver tid, uden fare for offentligheden eller langlivet radioaktivt affald. Det kunne indlede en æra med energioverflod, hvilket gør energi billig, altid tilgængelig og allestedsnærværende.
Men Rosas udt alte en advarsel og sagde, at kommerciel fusions succes som energileverandør vil afhænge af, om udfordringerne med at bygge produktionsanlæg og drive dem sikkert og pålideligt kan imødekommes på en måde, der gør omkostningerne ved fusion. elektricitet økonomisk konkurrencedygtig.
"Med stigende bekymringer over klimaændringer og begrænsede forsyninger af fossile brændstoffer, skal der findes bedre måder at imødekomme vores voksende energibehov," tilføjede Rosas. "Fordelene ved fusionskraft gør det til en ekstremt attraktiv mulighed: ingen kulstofemissioner, rigelige brændstoffer, energieffektivitet, mindre radioaktivt affald end fission, sikkerhed og pålidelig strøm."
