Штучний інтелект може передбачити та попередити нестабільності плазми за мілісекунди
Команда інженерів, фізиків і дослідників даних з Принстонського університету і Принстонської Лабораторії Фізики Плазми використала штучний інтелект (ШІ), щоб передбачити – а потім уникнути – утворення певного типу нестабільності в плазмі, що магнітно утримується в тороїдальних пристроях – токамаках, в яких і відбувається термоядерний синтез.
Дослідники побудували і навчили модель, використовуючи попередні експериментальні дані, отримані на Національній термоядерній установці DIII-D в Сан-Дієго, Каліфорнія.
За допомогою експериментів у реальному часі, їхня модель заздалегідь може прогнозувати так звані нестабільності режиму розриву до 300 мілісекунд – це достатня кількість часу для того, щоб контролер зі штучним інтелектом скоригував робочі параметри і уникнув розриву плазми.
До цього відкриття вчені могли лише корегувати нестабільності, але в майбутньому новітній підхід дозволить розширити можливості реактору. Отримані результати демонструють, що динамічне керування плазмою за допомогою ШІ може підняти термоядерний синтез з магнітним утриманням ще на одну сходинку вище в науковому прогресі.
Нестабільність режиму розриву – це явище збурень плазми, при яких лінії магнітного поля в плазмі фактично розриваються, створюючи можливість для її витоку.
Принстонська команда використала дані минулих експериментів на токамаку DIII-D, щоб побудувати нейронну мережу, яка може передбачити ймовірність майбутньої нестабільності. За допомогою нейронної мережі натренували допоміжний алгоритм для тестування стратегії контролю плазми в змодельованому середовищі, щоб дізнатися методом спроб і помилок, які стратегії є робочими.
«Ми не навчаємо модель навчання з підкріпленням всієї складної фізики термоядерної реакції», – сказав науковий співробітник Азарахш Джалалванд.
«Ми задаємо ціль алгоритму – підтримувати потужну реакцію, чого слід уникати – нестабільності режиму розриву – і яким чином алгоритм може впливати, щоб досягти цих результатів. З часом він вивчає оптимальний шлях для досягнення мети високої потужності, уникаючи при цьому покарання у вигляді нестабільності».
Наступними кроками команди буде тестування ШІ-контролера на токамаку DIII-D, а потім робота над його функціональністю.
За інформацією Nuclear Newswire