Key Takeaways
- KI könnte helfen, praktische Fusionsenergie zu verwirklichen.
- MIT-Wissenschaftler haben eine der anspruchsvollsten Berechnungen in der Fusionswissenschaft mithilfe einer Technik des maschinellen Lernens durchgeführt.
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KI-Software, die DeepMind von IBM entwickelt, könnte lernen, die Magnetfelder zu steuern, die das Plasma im Tokamak-Fusionsreaktor enth alten.
Techniken der künstlichen Intelligenz (KI) könnten dazu beitragen, uns der praktischen Fusionskraft näher zu bringen, die die Energieindustrie der Welt verändern könnte.
MIT-Wissenschaftler haben eine der anspruchsvollsten Berechnungen in der Fusionswissenschaft mithilfe einer Technik des maschinellen Lernens durchgeführt. Laut einem kürzlich veröffentlichten Artikel reduzierte das Verfahren die für die Berechnungen erforderliche CPU-Zeit, während die Genauigkeit der Lösung erh alten blieb. Es ist Teil einer wachsenden Anstrengung, KI einzusetzen, um die mathematischen und technischen Probleme bei der Beherrschung der Fusionskraft zu lösen.
"KI ist ein Werkzeug, das es Wissenschaftlern ermöglicht, Experimente schneller zu wiederholen, bessere Vorhersagen darüber zu treffen, wie sich Plasma unter extremen Bedingungen verh alten wird, und neue Fusionsgeräte präziser zu bauen", Andrew Holland, CEO von Fusion Industry Association, sagte Lifewire in einem E-Mail-Interview.
KI hilft mit
Die MIT-Forscher Pablo Rodriguez-Fernandez und Nathan Howard arbeiten daran, die erwartete Leistung des SPARC-Geräts vorherzusagen, einem kompakten Fusionsexperiment mit hohem Magnetfeld, das sich derzeit im Bau befindet. Während die Berechnung eine enorme Menge an Rechenzeit (über 8 Millionen CPU-Stunden) erforderte, gelang es den Forschern, die erforderliche Zeit zu reduzieren.
Eines der schwierigsten Probleme für Fusionsforscher ist die Vorhersage von Plasmatemperatur und -dichte. In Einschlussvorrichtungen wie SPARC gehen die externe Energie und der Wärmeeintrag aus dem Fusionsprozess durch Turbulenzen im Plasma verloren.
Mit-Forscher verwendeten jedoch Techniken des maschinellen Lernens, um eine solche Berechnung zu optimieren. Sie schätzen, dass die Methode die Anzahl der Durchläufe des Codes um den Faktor vier reduziert hat.
Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass moderne KI-Techniken zur Steuerung einer Kernfusionsreaktion eingesetzt werden können, was möglicherweise dazu beiträgt, die Entwicklung der Kernfusion als praktische Energiequelle zu beschleunigen, Ulises Orozco Rosas, ein Professor, der Fusion an der School of Engineering untersucht an der CETYS University in Mexiko, teilte Lifewire per E-Mail mit. Er wies auf die von IBM entwickelte KI-Software hin, die zur Steuerung der Magnetfelder verwendet werden könnte, die das Plasma im Tokamak-Fusionsreaktor enth alten.
"Das System war in der Lage, das Plasma in neue Konfigurationen zu manipulieren, die eine höhere Energie erzeugen können", fügte Rosas hinzu.
Die Kraft der Sterne
Fusion verspricht unbegrenzte, kohlenstofffreie Energie durch denselben physikalischen Prozess, der die Sonne und die Sterne antreibt. Die technischen Herausforderungen beim Bau eines praktischen Fusionskraftwerks sind jedoch gew altig und umfassen das Erhitzen des Brennstoffs auf Temperaturen über 100 Millionen Grad und die Erzeugung von Plasma. Forscher verwenden starke Magnetfelder, um das heiße Plasma von gewöhnlicher Materie auf der Erde zu isolieren und zu isolieren.
Holland sagte, dass der Bau eines funktionierenden Fusionskraftwerks ein detailliertes wissenschaftliches Verständnis darüber erfordert, wie man ein Plasma unter fusionsrelevanten Bedingungen einschließt und initiiert – bei extremen Temperaturen oder Drücken.
"Während der schwierigste Teil darin besteht, Plasma in diese relevanten Bedingungen zu bringen, hören die Herausforderungen hier nicht auf", fügte Holland hinzu. „Die Energie muss in Strom oder nutzbare Wärme umgewandelt werden, der Brennstoffkreislauf muss so aufgebaut sein, dass das Plasma über lange Zeiträume aufrechterh alten werden kann, und die Materialien der Fusionsanlage müssen den extremen Bedingungen darin standh alten das Kraftwerk."
Holland sagte voraus, dass Energie das globale Energiesystem "revolutionieren" würde. Einmal kommerzialisiert und weit verbreitet, könnte die Fusion bedeuten, dass Energie ohne Umweltverschmutzung jederzeit und ohne Gefahr für die Öffentlichkeit oder langlebige radioaktive Abfälle erzeugt werden kann. Es könnte eine Ära des Energieüberflusses einläuten, Energie billig, immer verfügbar und allgegenwärtig machen.
Aber Rosas mahnte zur Vorsicht und sagte, dass der Erfolg der kommerziellen Fusion als Energieversorger davon abhängen werde, ob die Herausforderungen des Baus von Kraftwerken und ihres sicheren und zuverlässigen Betriebs auf eine Weise bewältigt werden können, die die Kosten der Fusion trägt Strom wirtschaftlich wettbewerbsfähig.
"Angesichts der zunehmenden Besorgnis über den Klimawandel und die Endlichkeit fossiler Brennstoffe müssen bessere Wege gefunden werden, um unseren wachsenden Energiebedarf zu decken", fügte Rosas hinzu. „Die Vorteile der Fusionsenergie machen sie zu einer äußerst attraktiven Option: keine Kohlenstoffemissionen, reichlich Brennstoffe, Energieeffizienz, weniger radioaktiver Abfall als bei der Kernsp altung, Sicherheit und zuverlässige Energie."
