{"id":10285,"date":"2024-02-23T12:40:14","date_gmt":"2024-02-23T12:40:14","guid":{"rendered":"https:\/\/dailyai.com\/?p=10285"},"modified":"2024-03-28T00:38:10","modified_gmt":"2024-03-28T00:38:10","slug":"nuclear-fusion-and-ai-an-evolving-symbiotic-relationship","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/dailyai.com\/it\/2024\/02\/nuclear-fusion-and-ai-an-evolving-symbiotic-relationship\/","title":{"rendered":"Fusione nucleare e IA: un rapporto simbiotico in evoluzione"},"content":{"rendered":"

Presso l'Andlinger Center dell'Universit\u00e0 di Princeton, un team interdisciplinare di ingegneri, fisici e scienziati dei dati, in collaborazione con il Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL), ha utilizzato l'intelligenza artificiale per affrontare le instabilit\u00e0 del plasma nella fusione nucleare.\u00a0<\/strong><\/p>\n

L'energia di fusione, che rispecchia il processo di alimentazione del Sole, utilizza una pressione e un calore immensi per fondere gli atomi, liberando grandi quantit\u00e0 di energia.\u00a0<\/span><\/p>\n

Per replicare questo fenomeno sulla Terra \u00e8 necessario confinare il plasma ultra-caldo con potenti campi magnetici all'interno di reattori tokamak, complessi dispositivi spesso soprannominati \"stelle in barattolo\". Tuttavia, i<\/span>Nei confini di un reattore a fusione, il plasma \u00e8 notoriamente volatile, potenzialmente in grado di destabilizzare e rompere le barriere magnetiche progettate per contenerlo.\u00a0<\/span><\/p>\n

Negli esperimenti condotti presso il <\/span>Struttura nazionale per la fusione DIII-D a San Diego<\/span><\/a>Un gruppo di ricercatori ha presentato un modello di intelligenza artificiale che, basandosi esclusivamente su dati sperimentali storici, \u00e8 in grado di prevedere l'insorgere di \"instabilit\u00e0 a strappo\" - un particolare tipo di perturbazione del plasma - con un anticipo fino a 300 millisecondi.\u00a0<\/span><\/p>\n

I ricercatori hanno impiegato una rete neurale profonda addestrata sui dati passati del tokamak DIII-D per prevedere le instabilit\u00e0 future in base alle caratteristiche del plasma in tempo reale.<\/span><\/p>\n

Questo modello ha poi informato un algoritmo di apprendimento per rinforzo (RL), che ha perfezionato iterativamente le sue strategie di controllo attraverso esperimenti simulati, imparando a mantenere alti livelli di potenza evitando le instabilit\u00e0. <\/span><\/p>\n

I risultati del team sono stati pubblicati in un <\/span>studio in Nature<\/span><\/a>.<\/span><\/p>\n

Azarakhsh Jalalvand, un coautore, ha paragonato il processo all'addestramento al volo, dove un pilota impara in un simulatore prima di prendere il controllo di un aereo vero e proprio.\u00a0<\/span><\/p>\n

\"Non si insegna a qualcuno consegnandogli un mazzo di chiavi e dicendogli di fare del suo meglio\", ha osservato Jalalvand, sottolineando l'importanza di un processo di apprendimento graduale e consapevole per l'IA.<\/span><\/p>\n

\"Fusione
a. Il grafico mostra il comportamento degli attuatori nel tempo, con il controllo AI (in blu) e senza (in nero). Le linee rosse segnano le soglie oltre le quali la stabilit\u00e0 del plasma potrebbe essere compromessa. b. Questa parte illustra la probabilit\u00e0 prevista di instabilit\u00e0 da lacerazione, influenzata dalle regolazioni degli attuatori. c. Qui, vediamo l'effetto previsto del controllo degli attuatori sul mantenimento della pressione del plasma entro livelli normalizzati. d. Questa sezione illustra come si prevede che il plasma si evolva all'interno di una serie di parametri, guidati dagli interventi strategici del controllo AI. Fonte: Natura<\/a> (Accesso libero)<\/figcaption><\/figure>\n

Dopo aver convalidato le prestazioni di simulazione del controllore AI, il team ha proceduto a test reali presso il tokamak DIII-D, dove ha osservato che l'AI manipolava con successo i parametri del reattore per ridurre le instabilit\u00e0.\u00a0<\/span><\/p>\n

\"\"
Un tokamak \u00e8 un dispositivo utilizzato nella ricerca sulla fusione nucleare, progettato per confinare un plasma utilizzando campi magnetici. \u00c8 uno dei tipi di reattori a fusione pi\u00f9 studiati, con l'obiettivo finale di produrre energia da fusione termonucleare controllata. Il tokamak \u00e8 caratterizzato da una configurazione toroidale (a forma di ciambella), considerata efficace per contenere il plasma ad alta temperatura necessario per le reazioni di fusione.<\/figcaption><\/figure>\n

I poteri predittivi brevi ma critici del controllore AI consentono al sistema di regolare i parametri operativi in tempo reale, prevenendo le instabilit\u00e0 e mantenendo l'equilibrio del plasma all'interno del campo magnetico del reattore.<\/p>\n

Il professor Egemen Kolemen, che ha guidato la ricerca, ha spiegato l'approccio del team<\/a>\"Imparando dagli esperimenti passati, piuttosto che incorporando informazioni da modelli basati sulla fisica, l'IA potrebbe sviluppare una politica di controllo finale che supporti un regime di plasma stabile e ad alta potenza in tempo reale, in un reattore reale\".\u00a0<\/span><\/p>\n

Jaemin Seo, del Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale, ha spiegato come la previsione accurata e veloce sia il cardine di questo studio, osservando: \"Gli studi precedenti si sono generalmente concentrati sulla soppressione o sull'attenuazione degli effetti di queste instabilit\u00e0 di lacerazione dopo che si sono verificate nel plasma. Ma il nostro approccio ci permette di prevedere ed evitare queste instabilit\u00e0 prima che si manifestino\".<\/span><\/p>\n

\"Le instabilit\u00e0 del modo di lacerazione sono una delle principali cause di perturbazione del plasma e diventeranno ancora pi\u00f9 evidenti quando cercheremo di far funzionare le reazioni di fusione alle alte potenze necessarie per produrre energia sufficiente\", ha spiegato Seo.<\/span><\/p>\n

In prospettiva, i ricercatori intendono raccogliere ulteriori prove delle prestazioni del controllore AI ed estendere le sue capacit\u00e0 ad altri tokamak e instabilit\u00e0 del plasma.<\/span><\/p>\n

\u00a0\"Abbiamo prove evidenti che il controllore funziona abbastanza bene a DIII-D, ma abbiamo bisogno di altri dati per dimostrare che pu\u00f2 funzionare in una serie di situazioni diverse\", ha osservato Seo, delineando il percorso da seguire.<\/span><\/p>\n

Colmare il divario energetico dell'AI con la fusione nucleare<\/h2>\n

Lo studio di Princeton dimostra come l'IA possa supportare la fusione, ma anche la fusione potrebbe supportare l'IA.\u00a0<\/span><\/p>\n

Per molti versi, l'IA ha un rapporto simbiotico ma fragile con l'energia. L'evidenza suggerisce fortemente che la crescita esponenziale dell'IA generativa sta portando a un consumo di energia sbalorditivo, gi\u00e0 in grado di competere con quello dell'IA generativa. consumo delle piccole nazioni<\/a>.\u00a0<\/span><\/p>\n

L'essenza del dilemma risiede nell'infrastruttura fondamentale dell'IA: i data center. Queste vaste installazioni digitali sono famose per il loro colossale fabbisogno energetico e idrico.\u00a0<\/span><\/p>\n

L'Agenzia Internazionale dell'Energia (AIE) ha recentemente evidenziato la crescente impronta dei data center, che gi\u00e0 consumano oltre 1,3% dell'elettricit\u00e0 mondiale.<\/span><\/p>\n

Le proiezioni del Boston Consulting Group e dell'Unione Europea dipingono un quadro desolante, con richiesta di energia da parte dei centri dati<\/a> potenzialmente raddoppiando o addirittura triplicando nei prossimi anni, aggravando le sfide energetiche.\u00a0<\/span><\/p>\n

In risposta, Big Tech sta rafforzando di giorno in giorno le proprie infrastrutture energetiche, prendendo in considerazione l'energia nucleare, compresa la fusione.\u00a0<\/span><\/p>\n

Microsoft <\/span>ha recentemente aperto un annuncio di lavoro<\/span><\/a> per un \"Principal Program Manager Nuclear Technology\" e mira a sviluppare una strategia globale incentrata sugli Small Modular Reactors (SMR) e sui microreattori, dimostrando di essere consapevole delle incombenti questioni energetiche che l'AI deve affrontare.<\/span><\/p>\n

Recentemente,\u00a0<\/span>Energia Helion<\/span><\/a>, sostenuta da Sam Altman di OpenAI, ha annunciato l'intenzione di lanciare la prima centrale a fusione al mondo entro cinque anni.\u00a0<\/span><\/p>\n

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Se Helion funziona, non solo rappresenta una potenziale via d'uscita dalla crisi climatica, ma anche un percorso verso una qualit\u00e0 di vita molto pi\u00f9 elevata.<\/p>\n

Mi \u00e8 piaciuto molto essere coinvolto negli ultimi 7 anni e sono entusiasta di investire ancora. David e Chris sono straordinari.<\/p>\n

- Sam Altman (@sama) 5 novembre 2021<\/a><\/p><\/blockquote>\n