{"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\/nl\/2024\/02\/nuclear-fusion-and-ai-an-evolving-symbiotic-relationship\/","title":{"rendered":"Kernfusie en AI: een symbiotische relatie in ontwikkeling"},"content":{"rendered":"

In het Andlinger Center van Princeton University heeft een multidisciplinair team van ingenieurs, natuurkundigen en datawetenschappers, in samenwerking met het Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL), AI gebruikt om plasma-instabiliteit in kernfusie aan te pakken.\u00a0<\/strong><\/p>\n

Fusie-energie, dat het proces van de aandrijving van de zon weerspiegelt, maakt gebruik van immense druk en hitte om atomen te smelten, waarbij enorme hoeveelheden energie vrijkomen.\u00a0<\/span><\/p>\n

Om dit op aarde na te bootsen, moet ultraheet plasma met krachtige magnetische velden worden opgesloten in tokamakreactoren - complexe apparaten die vaak 'sterren in kruiken' worden genoemd. Maar i<\/span>In de beslotenheid van een fusiereactor is plasma zeer vluchtig. Het kan de magnetische barri\u00e8res die ontworpen zijn om het plasma in te sluiten, destabiliseren en doorbreken.\u00a0<\/span><\/p>\n

In experimenten uitgevoerd op de <\/span>DIII-D nationale fusiefaciliteit in San Diego<\/span><\/a>presenteerde een team van onderzoekers een AI-model dat, uitsluitend gebaseerd op historische experimentele gegevens, het begin van 'scheurmodusinstabiliteiten' - een bepaald type plasmaverstoring - tot 300 milliseconden van tevoren kon voorspellen.\u00a0<\/span><\/p>\n

De onderzoekers gebruikten een diep neuraal netwerk dat was getraind op gegevens uit het verleden van de DIII-D tokamak om toekomstige instabiliteiten te voorspellen op basis van real-time plasmakarakteristieken.<\/span><\/p>\n

Op basis van dit model werd vervolgens een algoritme voor versterkingsleren (RL) ontwikkeld, dat zijn regelstrategie\u00ebn iteratief verfijnde door middel van gesimuleerde experimenten, waarbij het algoritme leerde om hoge vermogensniveaus te handhaven terwijl instabiliteit werd vermeden. <\/span><\/p>\n

De bevindingen van het team werden gepubliceerd in een <\/span>studie in Natuur<\/span><\/a>.<\/span><\/p>\n

Azarakhsh Jalalvand, een co-auteur, vergeleek het proces met vliegtraining, waarbij een piloot leert in een simulator voordat hij een echt vliegtuig bestuurt.\u00a0<\/span><\/p>\n

\"Je zou iemand niet iets leren door hem een stel sleutels te geven en hem te zeggen dat hij zijn best moet doen,\" merkte Jalalvand op en hij benadrukte het belang van een geleidelijk, ge\u00efnformeerd leerproces voor de AI.<\/span><\/p>\n

\"AI
a. De grafiek laat zien hoe de actuatoren zich in de loop van de tijd gedragen, met AI-regeling (in blauw) en zonder (in zwart). De rode lijnen markeren de drempels waarboven de plasmastabiliteit in gevaar kan komen. b. Dit deel illustreert de voorspelde waarschijnlijkheid van scheurinstabiliteiten zoals be\u00efnvloed door de aanpassingen van de actuatoren. c. Hier zien we het verwachte effect van de controle van de actuatoren op het handhaven van de plasmadruk binnen genormaliseerde niveaus. d. Dit deel laat zien hoe het plasma zich naar verwachting zal ontwikkelen binnen een set parameters, geleid door de strategische interventies van AI-controle. Bron: Natuur<\/a> (Open toegang)<\/figcaption><\/figure>\n

Na validatie van de simulatieprestaties van de AI-regelaar ging het team over op praktijktests in de DIII-D tokamak, waar ze zagen hoe de AI met succes reactorparameters manipuleerde om instabiliteiten te verminderen.\u00a0<\/span><\/p>\n

\"\"
Een tokamak is een apparaat dat wordt gebruikt bij onderzoek naar kernfusie en is ontworpen om een plasma op te sluiten met behulp van magnetische velden. Het is een van de meest onderzochte soorten fusiereactoren, met als uiteindelijke doel het produceren van gecontroleerde thermonucleaire fusie-energie. De tokamak wordt gekenmerkt door zijn toro\u00efdale (donutvormige) configuratie, die effectief wordt geacht voor het vasthouden van het plasma met hoge temperatuur dat nodig is voor fusiereacties.<\/figcaption><\/figure>\n

Dankzij het korte maar cruciale voorspellende vermogen van de AI-controller kan het systeem de operationele parameters in real-time aanpassen, instabiliteiten voorkomen en het evenwicht van het plasma binnen het magnetische veld van de reactor handhaven.<\/p>\n

Professor Egemen Kolemen, die het onderzoek leidde, legde de aanpak van het team uit<\/a>en stelt: \"Door te leren van experimenten uit het verleden, in plaats van informatie uit natuurkundige modellen op te nemen, kon de AI een definitief besturingsbeleid ontwikkelen dat een stabiel, krachtig plasmastelsel ondersteunde in realtime, in een echte reactor.\"\u00a0<\/span><\/p>\n

Jaemin Seo, van de faculteit Werktuigbouwkunde en Ruimtevaart- en Ruimtevaarttechniek, besprak hoe nauwkeurige en snelle voorspelling de spil van dit onderzoek is en merkte op: \"Eerdere studies hebben zich over het algemeen gericht op het onderdrukken of verminderen van de effecten van deze scheurinstabiliteiten nadat ze in het plasma zijn opgetreden. Maar onze benadering stelt ons in staat om deze instabiliteiten te voorspellen en te vermijden voordat ze ooit optreden.\"<\/span><\/p>\n

\"Scheurende instabiliteiten zijn een van de belangrijkste oorzaken van plasmaverstoring en ze zullen nog prominenter worden als we fusiereacties proberen uit te voeren met de hoge vermogens die nodig zijn om genoeg energie te produceren,\" legt Seo uit.<\/span><\/p>\n

De onderzoekers zijn van plan om meer bewijs te verzamelen over de prestaties van de AI-controller en om de mogelijkheden uit te breiden naar andere tokamaks en plasma-instabiliteiten.<\/span><\/p>\n

\u00a0\"We hebben sterke aanwijzingen dat de controller vrij goed werkt bij DIII-D, maar we hebben meer gegevens nodig om aan te tonen dat hij in een aantal verschillende situaties kan werken,\" merkte Seo op, terwijl hij de weg vooruit schetste.<\/span><\/p>\n

De energiekloof tussen AI en kernfusie overbruggen<\/h2>\n

Het Princeton-onderzoek laat zien hoe AI fusie kan ondersteunen, maar fusie zou ook AI kunnen ondersteunen.\u00a0<\/span><\/p>\n

In veel opzichten heeft AI een symbiotische maar kwetsbare relatie met energie. Er zijn sterke aanwijzingen dat de exponenti\u00eble groei van generatieve AI leidt tot een duizelingwekkend energieverbruik dat nu al vergelijkbaar is met het energieverbruik van de Verenigde Staten. consumptie van kleine naties<\/a>.\u00a0<\/span><\/p>\n

De essentie van het dilemma ligt in de basisinfrastructuur van AI: datacenters. Deze enorme digitale installaties zijn berucht om hun kolossale energie- en waterverbruik.\u00a0<\/span><\/p>\n

Het Internationaal Energieagentschap (IEA) wees onlangs op de groeiende voetafdruk van datacenters, die nu al meer dan 1,3% van alle elektriciteit ter wereld verbruiken.<\/span><\/p>\n

Prognoses van de Boston Consulting Group en de Europese Unie schetsen een somber beeld, met energievraag datacenters<\/a> mogelijk verdubbelen of zelfs verdrievoudigen in de komende jaren, waardoor de energie-uitdagingen nog groter worden.\u00a0<\/span><\/p>\n

In reactie hierop versterkt Big Tech zijn energie-infrastructuur met de dag en overweegt kernenergie, inclusief kernfusie.\u00a0<\/span><\/p>\n

Microsoft <\/span>onlangs een vacature geopend<\/span><\/a> voor een \"Principal Program Manager Nuclear Technology\" en is gericht op het ontwikkelen van een wereldwijde strategie rond Small Modular Reactors (SMR's) en microreactoren, waarbij kennis wordt genomen van de dreigende energieproblemen waarmee de AI wordt geconfronteerd.<\/span><\/p>\n

Onlangs,\u00a0<\/span>Helion Energie<\/span><\/a>, gesteund door Sam Altman van OpenAI, kondigde aan binnen vijf jaar 's werelds eerste fusiecentrale te willen lanceren.\u00a0<\/span><\/p>\n

\n

Als Helion werkt, is het niet alleen een potenti\u00eble uitweg uit de klimaatcrisis, maar ook een weg naar een veel hogere levenskwaliteit.<\/p>\n

Ik vond het geweldig om de afgelopen 7 jaar betrokken te zijn geweest en ik vind het geweldig om nog meer te investeren. David en Chris zijn geweldig.<\/p>\n

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