Jungtinėse Valstijose, Argono nacionalinėje laboratorijoje, veikiantis superkompiuteris „Aurora“ pasitelkiamas sudėtingiems plazmos procesams branduolių sintezės reaktoriuose modeliuoti. Ši sistema taip pat naudojama dirbtinio intelekto algoritmams mokyti: jie padeda iš anksto numatyti galimus sutrikimus tokamakuose – specialiuose įrenginiuose, skirtuose sintezės reakcijoms tirti.
„Aurora“ išsiskiria milžinišku skaičiavimo pajėgumu – ji gali atlikti kvintilijoną skaičiavimų per sekundę. Toks greitis leidžia mokslininkams itin detaliai analizuoti plazmos elgseną stipriuose magnetiniuose laukuose ir prognozuoti avarines situacijas dar prieš joms įvykstant.
Tokamakuose plazma sulaikoma itin galingais magnetiniais laukais. Jie veikia tarsi nematomas „butelis“, neleidžiantis įkaitusiai plazmai paliesti reaktoriaus sienelių. Vis dėlto tam tikromis sąlygomis plazma gali tapti nestabili ir suformuoti vadinamąsias magnetines „salas“.
Tokie dariniai gali sutrikdyti reakcijos eigą ar net pažeisti reaktoriaus vidines konstrukcijas. „Aurora“ leidžia tiksliai modeliuoti šiuos procesus ir išbandyti įvairias strategijas, kurios padėtų išvengti pavojingų nestabilumų.
Didelė dalis tyrimų vykdoma tarptautinio branduolių sintezės projekto ITER kontekste. Projekto tikslas – sukurti eksperimentinį reaktorių, galintį įrodyti, kad branduolių sintezė ateityje gali tapti patikimu ir švariu energijos šaltiniu.
Prinstono plazmos fizikos laboratorijos mokslininkai „Aurora“ naudoja simuliacijoms, susijusioms su plazmos srautais, jos kraštinių sluoksnių fizika ir viso reaktoriaus masto procesais. Tokie modeliai padeda geriau suprasti, kaip plazma elgiasi ekstremaliomis sąlygomis.
ITER reaktoriuje plazmą planuojama įkaitinti iki maždaug 150 milijonų laipsnių Celsijaus – tai maždaug dešimt kartų aukštesnė temperatūra nei Saulės branduolyje. Tokiomis sąlygomis net menkiausi nestabilumai gali sukelti rimtų techninių problemų.
Dėl šios priežasties itin svarbu kuo tiksliau suprasti plazmos procesus ir iš anksto numatyti galimas rizikas. Čia reikšmingą vaidmenį atlieka dirbtinis intelektas, treniruojamas pasitelkiant „Aurora“ skaičiavimo galią.
Šios sistemos kuriami algoritmai gali per kelias milisekundes įvertinti, ar tokamako veikloje artėja pavojingas sutrikimas. Tai suteikia operatoriams galimybę imtis veiksmų dar prieš atsirandant realiai grėsmei reaktoriui.
Kaip aiškina mokslininkas Kylas Felkeris, dirbtinis intelektas mokosi iš didžiulių ankstesnių eksperimentų duomenų kiekių. Analizuodamas šiuos duomenis, jis išmoksta atpažinti dėsningumus, kurie signalizuoja apie galimą nestabilumą.
Superkompiuteris „Aurora“ turi 20,4 petabaito atminties. Tokia talpa leidžia atlikti ypač sudėtingas ir didelės apimties simuliacijas, kurių anksčiau nebuvo įmanoma vykdyti tokiu detalumo lygiu.
Skaičiavimai, kurie anksčiau galėjo trukti kelias dienas ar net ilgiau, dabar atliekami per kelias valandas. Tai reikšmingai pagreitina tyrimų tempą ir leidžia greičiau tikrinti naujas hipotezes.
Mokslininkai pabrėžia, kad net ir tokia galinga kompiuterinė sistema nepakeičia žmogaus analizės. Vis dėlto ji tampa ypač svarbiu įrankiu, leidžiančiu greičiau pastebėti neįprastus reiškinius ir geriau suprasti plazmos fiziką.
Tokios technologijos gali reikšmingai paspartinti branduolių sintezės energetikos plėtrą. Jei ši sritis bus sėkmingai išvystyta, sintezė ateityje galėtų tapti vienu švariausių ir beveik neišsenkančių energijos šaltinių žmonijai.
