{"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\/pt\/2024\/02\/nuclear-fusion-and-ai-an-evolving-symbiotic-relationship\/","title":{"rendered":"Fus\u00e3o nuclear e IA: uma rela\u00e7\u00e3o simbi\u00f3tica em evolu\u00e7\u00e3o"},"content":{"rendered":"

No Centro Andlinger da Universidade de Princeton, uma equipa interdisciplinar de engenheiros, f\u00edsicos e cientistas de dados, em colabora\u00e7\u00e3o com o Laborat\u00f3rio de F\u00edsica de Plasmas de Princeton (PPPL), utilizou a IA para abordar as instabilidades do plasma na fus\u00e3o nuclear.\u00a0<\/strong><\/p>\n

A energia de fus\u00e3o, que reflecte o processo de alimenta\u00e7\u00e3o do Sol, utiliza uma press\u00e3o e um calor imensos para fundir \u00e1tomos, libertando grandes quantidades de energia.\u00a0<\/span><\/p>\n

Replicar isto na Terra implica confinar plasma ultra quente com poderosos campos magn\u00e9ticos dentro de reactores tokamak - dispositivos complexos frequentemente apelidados de \"estrelas em jarros\". No entanto, i<\/span>os confins de um reator de fus\u00e3o, o plasma \u00e9 notoriamente vol\u00e1til, podendo desestabilizar-se e romper as barreiras magn\u00e9ticas concebidas para o conter.\u00a0<\/span><\/p>\n

Em experi\u00eancias realizadas no <\/span>Instala\u00e7\u00e3o Nacional de Fus\u00e3o DIII-D em San Diego<\/span><\/a>No \u00e2mbito do projeto \"A Europa e o Futuro\", uma equipa de investigadores apresentou um modelo de IA que, baseando-se apenas em dados experimentais hist\u00f3ricos, consegue prever o aparecimento de \"instabilidades em modo de rutura\" - um tipo particular de perturba\u00e7\u00e3o do plasma - com uma anteced\u00eancia de at\u00e9 300 milissegundos.\u00a0<\/span><\/p>\n

Os investigadores utilizaram uma rede neural profunda treinada em dados anteriores do tokamak DIII-D para prever futuras instabilidades com base nas caracter\u00edsticas do plasma em tempo real.<\/span><\/p>\n

Este modelo serviu ent\u00e3o de base a um algoritmo de aprendizagem por refor\u00e7o (RL), que refinou iterativamente as suas estrat\u00e9gias de controlo atrav\u00e9s de experi\u00eancias simuladas, aprendendo a manter n\u00edveis de pot\u00eancia elevados e a evitar instabilidades. <\/span><\/p>\n

As conclus\u00f5es da equipa foram publicadas numa revista <\/span>estudo na Nature<\/span><\/a>.<\/span><\/p>\n

Azarakhsh Jalalvand, um dos autores, comparou o processo ao treino de voo, em que um piloto aprende num simulador antes de assumir o controlo de um avi\u00e3o real.\u00a0<\/span><\/p>\n

\"N\u00e3o se ensina uma pessoa entregando-lhe um conjunto de chaves e dizendo-lhe para dar o seu melhor\", observou Jalalvand, sublinhando a import\u00e2ncia de um processo de aprendizagem gradual e informado para a IA.<\/span><\/p>\n

\"Fus\u00e3o
a. O gr\u00e1fico mostra como os actuadores se comportam ao longo do tempo, com controlo de IA (a azul) e sem ele (a preto). As linhas vermelhas marcam os limiares para al\u00e9m dos quais a estabilidade do plasma pode ser comprometida. b. Esta parte ilustra a probabilidade prevista de instabilidades de rasgamento influenciadas pelos ajustes dos actuadores. c. Aqui, vemos o efeito previsto do controlo dos actuadores na manuten\u00e7\u00e3o da press\u00e3o do plasma dentro dos n\u00edveis normalizados. d. Esta sec\u00e7\u00e3o mostra como se espera que o plasma evolua dentro de um conjunto de par\u00e2metros, guiado pelas interven\u00e7\u00f5es estrat\u00e9gicas do controlo da IA. Fonte: Natureza<\/a> (Acesso livre)<\/figcaption><\/figure>\n

Ap\u00f3s a valida\u00e7\u00e3o do desempenho da simula\u00e7\u00e3o do controlador de IA, a equipa procedeu a testes reais no tokamak DIII-D, onde observaram que a IA manipulava com \u00eaxito os par\u00e2metros do reator para reduzir as instabilidades.\u00a0<\/span><\/p>\n

\"\"
Um tokamak \u00e9 um dispositivo utilizado na investiga\u00e7\u00e3o da fus\u00e3o nuclear, concebido para confinar um plasma atrav\u00e9s de campos magn\u00e9ticos. \u00c9 um dos tipos de reactores de fus\u00e3o mais investigados, com o objetivo final de produzir energia de fus\u00e3o termonuclear controlada. O tokamak caracteriza-se pela sua configura\u00e7\u00e3o toroidal (em forma de donut), que \u00e9 considerada eficaz para conter o plasma de alta temperatura necess\u00e1rio para as reac\u00e7\u00f5es de fus\u00e3o.<\/figcaption><\/figure>\n

Os poderes preditivos breves, mas cr\u00edticos, do controlador de IA permitem que o sistema ajuste os par\u00e2metros operacionais em tempo real, evitando as instabilidades e mantendo o equil\u00edbrio do plasma no campo magn\u00e9tico do reator.<\/p>\n

O Professor Egemen Kolemen, que liderou a investiga\u00e7\u00e3o, explicou a abordagem da equipa<\/a>A IA poderia desenvolver uma pol\u00edtica de controlo final que suportasse um regime de plasma est\u00e1vel e de alta pot\u00eancia em tempo real, num reator real\".\u00a0<\/span><\/p>\n

Jaemin Seo, do Departamento de Engenharia Mec\u00e2nica e Aeroespacial, falou sobre o facto de a previs\u00e3o precisa e r\u00e1pida ser a base deste estudo, referindo: \"Os estudos anteriores centraram-se geralmente na supress\u00e3o ou atenua\u00e7\u00e3o dos efeitos destas instabilidades de rasgamento ap\u00f3s a sua ocorr\u00eancia no plasma. Mas a nossa abordagem permite-nos prever e evitar essas instabilidades antes de elas aparecerem.\"<\/span><\/p>\n

\"As instabilidades em modo de rasgamento s\u00e3o uma das principais causas da rutura do plasma e tornar-se-\u00e3o ainda mais proeminentes \u00e0 medida que tentarmos realizar reac\u00e7\u00f5es de fus\u00e3o com as pot\u00eancias elevadas necess\u00e1rias para produzir energia suficiente\", explicou Seo.<\/span><\/p>\n

Para o futuro, os investigadores planeiam reunir mais provas do desempenho do controlador de IA e alargar as suas capacidades a outros tokamaks e instabilidades de plasma.<\/span><\/p>\n

\u00a0\"Temos fortes ind\u00edcios de que o controlador funciona bastante bem em DIII-D, mas precisamos de mais dados para mostrar que pode funcionar numa s\u00e9rie de situa\u00e7\u00f5es diferentes\", observou Seo, delineando o caminho a seguir.<\/span><\/p>\n

Colmatar o fosso energ\u00e9tico da IA com a fus\u00e3o nuclear<\/h2>\n

O estudo de Princeton demonstra como a IA pode apoiar a fus\u00e3o, mas a fus\u00e3o tamb\u00e9m pode apoiar a IA.\u00a0<\/span><\/p>\n

Em muitos aspectos, a IA tem uma rela\u00e7\u00e3o simbi\u00f3tica, mas fr\u00e1gil, com a energia. As provas sugerem fortemente que o crescimento exponencial da IA generativa est\u00e1 a conduzir a um consumo de energia impressionante, que j\u00e1 rivaliza com o consumo de energia do consumo das pequenas na\u00e7\u00f5es<\/a>.\u00a0<\/span><\/p>\n

A ess\u00eancia do dilema reside na infraestrutura fundamental da IA - os centros de dados. Estas vastas instala\u00e7\u00f5es digitais s\u00e3o famosas pelas suas colossais necessidades de energia e \u00e1gua.\u00a0<\/span><\/p>\n

A Ag\u00eancia Internacional da Energia (AIE) destacou recentemente a crescente pegada dos centros de dados, que j\u00e1 consomem mais de 1,3% da eletricidade mundial.<\/span><\/p>\n

As projec\u00e7\u00f5es do Boston Consulting Group e da Uni\u00e3o Europeia pintam um quadro sombrio, com necessidades energ\u00e9ticas dos centros de dados<\/a> potencialmente duplicando ou mesmo triplicando nos pr\u00f3ximos anos, exacerbando os desafios energ\u00e9ticos.\u00a0<\/span><\/p>\n

Em resposta, a Big Tech est\u00e1 a refor\u00e7ar a cada dia que passa as suas infra-estruturas energ\u00e9ticas, ao mesmo tempo que considera a energia nuclear, incluindo a fus\u00e3o.\u00a0<\/span><\/p>\n

Microsoft <\/span>abriu recentemente um an\u00fancio de emprego<\/span><\/a> para um \"Principal Program Manager Nuclear Technology\" e tem como objetivo desenvolver uma estrat\u00e9gia global centrada em pequenos reactores modulares (SMR) e micro-reactores, demonstrando conhecimento das quest\u00f5es energ\u00e9ticas iminentes com que se confronta a IA.<\/span><\/p>\n

Recentemente,\u00a0<\/span>Energia de Helion<\/span><\/a>A empresa de investiga\u00e7\u00e3o e desenvolvimento OpenAI, apoiada por Sam Altman da OpenAI, anunciou a sua inten\u00e7\u00e3o de lan\u00e7ar a primeira central el\u00e9ctrica de fus\u00e3o do mundo dentro de cinco anos.\u00a0<\/span><\/p>\n

\n

Se o Helion funcionar, n\u00e3o s\u00f3 \u00e9 uma potencial sa\u00edda para a crise clim\u00e1tica, como tamb\u00e9m um caminho para uma qualidade de vida muito superior.<\/p>\n

Adorei estar envolvido nos \u00faltimos 7 anos e estou entusiasmado por estar a investir mais. O David e o Chris s\u00e3o fant\u00e1sticos.<\/p>\n

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