מערכת בינה מלאכותית חדשה עשויה לפתור את אחד האתגרים הגדולים ביותר בדרך לייצור אנרגיה באמצעות היתוך גרעיני: כיצד לשלוט בזמן אמת בפלזמה לוהטת ולא יציבה, שמשתנה מהר מכפי שאדם מסוגל להגיב.
חוקרים ממעבדת הפיזיקה לפלזמה של פרינסטון, PPPL, ומאוניברסיטת פרינסטון פיתחו מערכת בשם PACMAN, שמסוגלת לעקוב אחר המתרחש בתוך מתקן היתוך ולקבל החלטות בתוך אלפיות השנייה. המערכת כבר נוסתה בחמישה ניסויים במתקן ההיתוך DIII-D בסן דייגו.
היתוך גרעיני הוא התהליך שמספק אנרגיה עצומה, ברמה שמספיקה לשמש ולכוכבים. בניגוד לביקוע גרעיני, שבו מפצלים גרעינים כבדים, בהיתוך מחברים גרעינים קלים ומשחררים כמויות גדולות של אנרגיה. אם המדענים יצליחו להפוך את התהליך ליעיל ורציף על פני כדור הארץ, הוא עשוי בעתיד לספק כמויות עצומות של חשמל.
אלא שהדרך לשם מורכבת במיוחד. במתקנים מסוג טוקמאק מוחזקת פלזמה בטמפרטורות גבוהות במיוחד באמצעות שדות מגנטיים חזקים. כדי שהתגובה תישאר יציבה, יש לבצע ללא הרף התאמות במערכות החימום, בשדות המגנטיים ובהזרקת הגז.
הבעיה היא שחלק מהשינויים בפלזמה מתרחשים בתוך אלפיות השנייה.
לדברי החוקרים, מפעיל אנושי ממוקד במיוחד מסוגל להגיב לשינוי בתוך שניות, בעוד PACMAN משלימה את מחזור הבקרה שלה בדרך כלל בתוך כ-20 אלפיות השנייה וחוזרת עליו שוב ושוב במהלך הניסוי.
המערכת אוספת בזמן אמת נתונים על הטמפרטורה, צפיפות הפלזמה והאותות המגנטיים. לאחר מכן מודלים של למידת מכונה מנתחים את הנתונים, מעריכים מה הפלזמה עושה ומה היא צפויה לעשות ברגעים הבאים, ומעבירים פקודות למערכות השונות של הטוקמאק.
אחד הניסויים סיפק לחוקרים הדגמה משמעותית במיוחד. המערכת הצליחה לחזות הפרעה בפלזמה המכונה "tearing mode" כ-200 אלפיות השנייה לפני שהופיעה.
במערכות בקרה רגילות ניתן לזהות את ההפרעה רק לאחר שהחלה, ואז לנסות לדכא אותה. במקרה הזה, הבינה המלאכותית אפשרה לשנות את תנאי הפלזמה עוד לפני שההפרעה התפתחה וכך למנוע אותה מראש.
בניסויים אחרים הצליחה PACMAN לשלוט במערכות החימום, לחזות התפרצויות אנרגיה בקצה הפלזמה, לזהות ולשלוט בגלים שנוצרים בעקבות חלקיקים מהירים, ולהתאים את צפיפות הפלזמה ומהירות הסיבוב שלה ליעדים שקבעו החוקרים.
באחת ההדגמות הצליחה המערכת לשלוט במקביל בכל ששת הג'ירוטרונים של מתקן DIII-D. מדובר במערכות המחממות את הפלזמה באמצעות גלי מיקרו עוצמתיים. הבינה המלאכותית התאימה בזמן אמת הן את עוצמת המערכות והן את כיוון המראות שלהן כדי להשיג את התנאים שנקבעו מראש.
למרות השימוש הנרחב בבינה מלאכותית, החוקרים הדגישו כי בני האדם עדיין נשארים בשליטה. בתוך PACMAN משולבות מגבלות בטיחות חומרתיות, כך שגם אם אחד ממודלי ה-AI מציע פעולה שאינה מותרת, המערכת אינה אמורה להעביר אותה למתקן.
בנוסף, החוקרים הם אלה שקובעים את יעדי הניסוי ואת פרמטרי הבקרה, ולאחר כל ניסוי הם בוחנים את הנתונים ומעדכנים את המודלים.
החשיבות של PACMAN אינה מסתכמת בניסוי מסוים אחד. לדברי צוות המחקר, המערכת תוכננה באופן מודולרי, כך שניתן להחליף מודלים של בינה מלאכותית, להוסיף מודלים חדשים או להפעיל כמה מהם במקביל מבלי לבנות מחדש את מערכת הבקרה כולה.
החוקרים מקווים שבעתיד ניתן יהיה להתאים את המסגרת גם לטוקמאקים אחרים, ואולי אף למתקני היתוך שעדיין לא נבנו.
ואיזו מערכת הפעלה מריצה את התוכנה? וינדוס??? חחח ברוכים הבאים ללינוקס.