Десятилетиями ученые работают над созданием термоядерной энергетики – практически безграничного и чистого источника энергии. Главной сложностью на этом пути остается контроль над перегретой плазмой внутри реактора, где сбой одного датчика или потеря данных могут сорвать эксперимент и замедлить прогресс. Прорыв в этой области может обеспечить новая система искусственного интеллекта Diag2Diag. Она позволяет в реальном времени видеть плазму детальнее, чем когда-либо, открывая путь к созданию умных и надежных термоядерных установок.
Система Diag2Diag, разработанная международной командой под руководством Принстонского университета и Принстонской лаборатории физики плазмы (PPPL) Министерства энергетики США, анализирует показания множества датчиков и на их основе создает новые потоки данных с более высоким разрешением. Это не только повышает надежность управления плазмой, но и снижает сложность и стоимость систем – два критических препятствия на пути к коммерческому использованию термоядерной энергии. Если для современных экспериментальных реакторов сбой означает лишь потерю времени, то для будущих коммерческих станций, которые должны работать в режиме 24/7, простои недопустимы.
В термоядерных установках, известных как токамаки, для измерения плотности и температуры электронов используется метод томсоновского рассеяния. Однако он недостаточно быстр, чтобы фиксировать внезапные вспышки нестабильности плазмы, и с трудом отслеживает ее внешний слой – так называемый «педестал», от состояния которого зависит производительность реактора. Diag2Diag решает эту проблему без установки нового дорогостоящего оборудования. Генерируя детализированные синтетические данные, ИИ предоставляет исследователям четкую картину процессов в педестале, что позволяет точнее настраивать стабильность плазмы и максимизировать выход энергии.
Одним из ключевых преимуществ Diag2Diag является возможность проектирования более компактных и экономичных термоядерных реакторов. Экспериментальные установки сегодня буквально нашпигованы датчиками, но коммерческие версии должны быть проще и надежнее. Восстановление данных с помощью искусственного интеллекта позволяет сократить количество физических сенсоров, что упрощает конструкцию, снижает эксплуатационные расходы и освобождает место для компонентов, непосредственно производящих энергию.
Помимо практической пользы, Diag2Diag уже помог совершить важное научное открытие. Одной из сложнейших задач физики плазмы является контроль над краевыми локализованными модами (ELM) – интенсивными выбросами энергии, способными повредить внутренние стенки реактора. Для их подавления применяют резонансные магнитные возмущения (RMP), но до сих пор у ученых не было точных данных, как именно это работает. С помощью Diag2Diag исследователи впервые детально увидели, что RMP создают в педестале плазмы «магнитные острова», которые сглаживают градиенты температуры и плотности. Это наблюдение подтверждает ключевую теорию подавления ELM и открывает новые пути к созданию более безопасных реакторов.
Хотя система Diag2Diag создавалась для термоядерной энергетики, ее потенциал выходит далеко за рамки этой сферы. Способность восстанавливать поврежденные или недостающие данные может повысить надежность систем в таких областях, как мониторинг космических аппаратов, роботизированная хирургия и другие сферы с высоким риском. В каждом из этих случаев ИИ может выступать в роли страховки, обеспечивая бесперебойную работу критически важных систем даже при отказе датчиков.
Научное сообщество рассматривает Diag2Diag как важный шаг на пути к практическому и устойчивому использованию термоядерной энергии. Этот инструмент искусственного интеллекта способен ускорить переход от экспериментальных установок к коммерческим электростанциям. Термоядерный синтез обещает стать надежным и экологически чистым источником энергии, и такие инновации, как Diag2Diag, играют центральную роль в превращении этой футуристической мечты в реальный элемент энергетической системы будущего.
