{"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\/sv\/2024\/02\/nuclear-fusion-and-ai-an-evolving-symbiotic-relationship\/","title":{"rendered":"K\u00e4rnfusion och AI: ett symbiotiskt f\u00f6rh\u00e5llande under utveckling"},"content":{"rendered":"

Vid Princeton University's Andlinger Center har ett tv\u00e4rvetenskapligt team av ingenj\u00f6rer, fysiker och datavetare, i samarbete med Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL), anv\u00e4nt AI f\u00f6r att hantera plasmainstabiliteter i k\u00e4rnfusion.\u00a0<\/strong><\/p>\n

Fusionsenergi, som speglar den process som driver solen, anv\u00e4nder enormt tryck och v\u00e4rme f\u00f6r att sm\u00e4lta samman atomer och frig\u00f6ra enorma m\u00e4ngder energi.\u00a0<\/span><\/p>\n

F\u00f6r att kunna upprepa detta p\u00e5 jorden m\u00e5ste man st\u00e4nga in ultrahet plasma med kraftfulla magnetf\u00e4lt i tokamakreaktorer - komplexa anordningar som ofta kallas \"stj\u00e4rnor i burkar\". Men i<\/span>I en fusionsreaktor \u00e4r plasma mycket flyktigt och kan destabilisera och bryta igenom de magnetiska barri\u00e4rer som \u00e4r avsedda att h\u00e5lla den inst\u00e4ngd.\u00a0<\/span><\/p>\n

I experiment som utf\u00f6rts vid <\/span>DIII-D Nationell fusionsanl\u00e4ggning i San Diego<\/span><\/a>visade ett forskarlag upp en AI-modell som, enbart baserat p\u00e5 historiska experimentella data, kunde f\u00f6rutse uppkomsten av \"tearing mode instabilities\" - en s\u00e4rskild typ av plasmast\u00f6rningar - upp till 300 millisekunder i f\u00f6rv\u00e4g.\u00a0<\/span><\/p>\n

Forskarna anv\u00e4nde ett djupt neuralt n\u00e4tverk som tr\u00e4nats p\u00e5 tidigare data fr\u00e5n DIII-D-tokamaken f\u00f6r att f\u00f6ruts\u00e4ga framtida instabiliteter baserat p\u00e5 plasmats egenskaper i realtid.<\/span><\/p>\n

Denna modell gav sedan information till en algoritm f\u00f6r f\u00f6rst\u00e4rkt inl\u00e4rning (RL), som iterativt f\u00f6rfinade sina kontrollstrategier genom simulerade experiment och l\u00e4rde sig att uppr\u00e4tth\u00e5lla h\u00f6ga effektniv\u00e5er samtidigt som instabiliteter undveks. <\/span><\/p>\n

Teamets resultat publicerades i en <\/span>studie i Nature<\/span><\/a>.<\/span><\/p>\n

Azarakhsh Jalalvand, en av medf\u00f6rfattarna, j\u00e4mf\u00f6rde processen med flygutbildning, d\u00e4r en pilot l\u00e4r sig i en simulator innan han tar kontroll \u00f6ver ett riktigt flygplan.\u00a0<\/span><\/p>\n

\"Du skulle inte l\u00e4ra n\u00e5gon n\u00e5got genom att ge dem en nyckelknippa och s\u00e4ga att de ska g\u00f6ra sitt b\u00e4sta\", s\u00e4ger Jalalvand och betonar vikten av en gradvis och v\u00e4linformerad inl\u00e4rningsprocess f\u00f6r AI.<\/span><\/p>\n

\"AI-fusion\"
a. Grafen visar hur st\u00e4lldonen beter sig \u00f6ver tid, med AI-kontroll (i bl\u00e5tt) och utan (i svart). De r\u00f6da linjerna markerar de tr\u00f6skelv\u00e4rden bortom vilka plasmastabiliteten kan \u00e4ventyras. b. Denna del illustrerar den f\u00f6rv\u00e4ntade sannolikheten f\u00f6r rivningsinstabilitet, som p\u00e5verkas av st\u00e4lldonens justeringar. c. H\u00e4r ser vi den f\u00f6rv\u00e4ntade effekten av st\u00e4lldonens styrning f\u00f6r att h\u00e5lla plasmatrycket inom normaliserade niv\u00e5er. d. Detta avsnitt visar hur plasman f\u00f6rv\u00e4ntas utvecklas inom en upps\u00e4ttning parametrar, styrd av AI-kontrollens strategiska ingripanden. K\u00e4lla: Natur<\/a> (\u00f6ppen tillg\u00e5ng)<\/figcaption><\/figure>\n

Efter att ha validerat AI-styrenhetens simuleringsprestanda gick teamet vidare till tester i verkligheten vid DIII-D-tokamaken, d\u00e4r de observerade att AI:n framg\u00e5ngsrikt manipulerade reaktorparametrar f\u00f6r att minska instabiliteten.\u00a0<\/span><\/p>\n

\"\"
En tokamak \u00e4r en anordning som anv\u00e4nds inom k\u00e4rnfusionsforskning och som \u00e4r utformad f\u00f6r att begr\u00e4nsa en plasma med hj\u00e4lp av magnetf\u00e4lt. Det \u00e4r en av de mest unders\u00f6kta typerna av fusionsreaktorer, med det slutgiltiga m\u00e5let att producera kontrollerad termonukle\u00e4r fusionskraft. Tokamaken k\u00e4nnetecknas av sin toroidala (munkformade) konfiguration, som anses vara effektiv f\u00f6r att innesluta den h\u00f6gtempererade plasma som beh\u00f6vs f\u00f6r fusionsreaktioner.<\/figcaption><\/figure>\n

AI-styrenhetens korta men avg\u00f6rande prediktiva f\u00f6rm\u00e5ga g\u00f6r det m\u00f6jligt f\u00f6r systemet att justera driftsparametrarna i realtid, f\u00f6rhindra instabiliteten och uppr\u00e4tth\u00e5lla plasmans j\u00e4mvikt inom reaktorns magnetf\u00e4lt.<\/p>\n

Professor Egemen Kolemen, som ledde forskningsarbetet, f\u00f6rklarade teamets tillv\u00e4gag\u00e5ngss\u00e4tt<\/a>\"Genom att l\u00e4ra sig av tidigare experiment, snarare \u00e4n att inf\u00f6rliva information fr\u00e5n fysikbaserade modeller, kunde AI:n utveckla en slutlig kontrollpolicy som st\u00f6dde en stabil, h\u00f6geffektiv plasmaregim i realtid, vid en riktig reaktor.\"\u00a0<\/span><\/p>\n

Jaemin Seo, fr\u00e5n institutionen f\u00f6r maskin- och rymdteknik, diskuterade hur exakta och snabba f\u00f6ruts\u00e4gelser \u00e4r grundbulten i den h\u00e4r studien och konstaterade: \"Tidigare studier har i allm\u00e4nhet fokuserat p\u00e5 att antingen undertrycka eller mildra effekterna av dessa rivningsinstabiliteter efter att de intr\u00e4ffat i plasmat. Men med v\u00e5rt tillv\u00e4gag\u00e5ngss\u00e4tt kan vi f\u00f6ruts\u00e4ga och undvika dessa instabiliteter innan de ens uppst\u00e5r.\"<\/span><\/p>\n

\"Instabiliteter i rivningsl\u00e4get \u00e4r en av de fr\u00e4msta orsakerna till plasmast\u00f6rningar, och de kommer att bli \u00e4nnu mer framtr\u00e4dande n\u00e4r vi f\u00f6rs\u00f6ker k\u00f6ra fusionsreaktioner med de h\u00f6ga effekter som kr\u00e4vs f\u00f6r att producera tillr\u00e4ckligt med energi\", f\u00f6rklarar Seo.<\/span><\/p>\n

Fram\u00f6ver planerar forskarna att samla in fler bevis p\u00e5 AI-styrenhetens prestanda och ut\u00f6ka dess kapacitet till andra tokamaker och plasmainstabiliteter.<\/span><\/p>\n

\u00a0\"Vi har starka bevis f\u00f6r att styrenheten fungerar ganska bra p\u00e5 DIII-D, men vi beh\u00f6ver mer data f\u00f6r att visa att den kan fungera i ett antal olika situationer\", s\u00e4ger Seo och beskriver v\u00e4gen fram\u00e5t.<\/span><\/p>\n

\u00d6verbrygga AI:s energiklyfta med k\u00e4rnfusion<\/h2>\n

Princeton-studien visar hur AI kan st\u00f6dja fusion, men fusion kan ocks\u00e5 st\u00f6dja AI.\u00a0<\/span><\/p>\n

P\u00e5 m\u00e5nga s\u00e4tt har AI ett symbiotiskt men \u00e4nd\u00e5 br\u00e4ckligt f\u00f6rh\u00e5llande till energi. Mycket tyder p\u00e5 att den generativa AI:ns exponentiella tillv\u00e4xt leder till en h\u00e4pnadsv\u00e4ckande energif\u00f6rbrukning som redan \u00e4r i niv\u00e5 med konsumtion av sm\u00e5 nationer<\/a>.\u00a0<\/span><\/p>\n

K\u00e4rnan i dilemmat ligger i AI:s grundl\u00e4ggande infrastruktur - datacenter. Dessa enorma digitala installationer \u00e4r \u00f6k\u00e4nda f\u00f6r sin kolossala energi- och vattenf\u00f6rbrukning.\u00a0<\/span><\/p>\n

International Energy Agency (IEA) uppm\u00e4rksammade nyligen det v\u00e4xande fotavtrycket fr\u00e5n datacenter, som redan f\u00f6rbrukar mer \u00e4n 1,3% av v\u00e4rldens elektricitet.<\/span><\/p>\n

Prognoser fr\u00e5n Boston Consulting Group och Europeiska unionen m\u00e5lar upp en dyster bild, med energibehov f\u00f6r datacenter<\/a> potentiellt f\u00f6rdubblas eller till och med tredubblas under de kommande \u00e5ren, vilket f\u00f6rv\u00e4rrar energiutmaningarna.\u00a0<\/span><\/p>\n

Som svar p\u00e5 detta st\u00e4rker Big Tech sin energiinfrastruktur f\u00f6r varje dag som g\u00e5r och \u00f6verv\u00e4ger k\u00e4rnkraft, inklusive fusion.\u00a0<\/span><\/p>\n

Microsoft <\/span>nyligen \u00f6ppnat en jobbannons<\/span><\/a> f\u00f6r en \"Principal Program Manager Nuclear Technology\" och syftar till att utveckla en global strategi centrerad kring sm\u00e5 modul\u00e4ra reaktorer (SMR) och mikroreaktorer, vilket visar p\u00e5 medvetenhet om de hotande energifr\u00e5gor som AI st\u00e5r inf\u00f6r.<\/span><\/p>\n

Nyligen,\u00a0<\/span>Helion Energi<\/span><\/a>med st\u00f6d av Sam Altman fr\u00e5n OpenAI, meddelade sin avsikt att starta v\u00e4rldens f\u00f6rsta fusionskraftverk inom fem \u00e5r.\u00a0<\/span><\/p>\n

\n

Om Helion fungerar \u00e4r det inte bara en potentiell v\u00e4g ut ur klimatkrisen utan ocks\u00e5 en v\u00e4g mot en mycket h\u00f6gre livskvalitet.<\/p>\n

Har \u00e4lskat att vara involverad de senaste 7 \u00e5ren och \u00e4r glada att investera mer. David och Chris \u00e4r fantastiska.<\/p>\n

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