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AI首次用于控制聚變反應堆內的等離子體

發布時間:2022-02-18 17:41:00來源: 中國科學報

  如果能讓聚變反應堆運轉起來,它將提供廉價、豐富且相對清潔的能源。人工智能(AI)首次被用于控制聚變反應堆內的超高溫等離子體,為提高其穩定性和效率提供了一條新途徑。相關研究近日發表于《自然》。

  英國DeepMind公司與瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)的科學家合作,創建了一個神經網絡,能夠控制EPFL的托卡馬克配置變量(TCV)聚變反應堆中的磁場。這些磁場對于安全控制反應堆的等離子體至關重要。

  TCV的研究人員之前使用了19個磁圈,每個磁圈由一個單獨的算法控制,通過大量傳感器監測反應堆內部,每秒數千次。而DeepMind創建了一個單一的神經網絡來同時控制所有線圈,并能自主學習,從而最好地控制等離子體。

  該團隊對人工智能進行了精確的數字模擬訓練,然后在真實機器上進行實驗,成功將等離子體維持2秒左右。這接近反應堆的極限——TCV在一次實驗中將等離子體維持3秒鐘,而世界紀錄只有5秒。除了控制等離子體,人工智能還能塑造等離子體,并在反應堆內移動它。人工智能甚至展示了同時控制兩束分離等離子體的能力。

  EPFL的Federico Felici說,盡管理論上有很多方法可以用磁圈來控制等離子體,科學家已經嘗試和測試了一些策略,但人工智能以新穎的方法與線圈形成相同的等離子體形狀,讓團隊感到驚訝。

  Felici解釋說,“這種人工智能算法,即強化學習,選擇了一種完全不同的方式使用TCV線圈,但仍在創造我們預期的相同等離子體。這種完全不同的方式可以自由地探索整個操作空間。”

  英國約克大學的Howard Wilson認為,這些人工智能實驗表明,將等離子體包含在“極端幾何形狀”中是有希望的,這為使用不同等離子體形狀的實驗鋪平了道路,而這些實驗可能會提高穩定性或效率。 “它降低了參數空間的操作風險,同時也打開了可以探索的參數新空間。”他說。(李木子)

(責編: 常邦麗)

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