شفقنا – پژوهشگران مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) و آزمایشگاه فیزیک پلاسمای پرینستون (PPPL) الگوریتمهای یادگیری ماشین را مستقیماً در سیستمهای کنترل توکامک (راکتورهای همجوشی دوناتی شکل) ادغام کردهاند تا بتوانند پیش از وقوع، «فروپاشی پلاسما» را پیشبینی و از آن جلوگیری کنند.
به گزارش سرویس ترجمه شفقنا، در یک راکتورِ همجوشی هستهای از نوع توکامک، میدانهای مغناطیسی قدرتمند پلاسمای داغ (با دمای صدها میلیون درجه) را در یک محفظه دوناتی شکل معلق نگه میدارند. در واقع کار توکامک محصورسازی پلاسما است و برای ایجاد پایداری پلاسما بر مبنای محصورسازی مغناطیسی طراحی شدهاست. این سیستمها حاوی پلاسمای دوتریوم-تریتیوم هستند که توسط دو سری میدان مغناطیسی نگهداری میشوند، و شکلی مانند چنبره تشکیل میدهند. اصلیترین تهدید برای پایداری این فرآیند، پدیدهای به نام «حالتهای پارگی» است؛ ناپایداریهایی که در نقاط خاصی از ستون پلاسما ایجاد شده و آرایش خطوط میدان مغناطیسی را تغییر میدهند.
اگر این ناپایداری از کنترل خارج شود، حبابی مغناطیسی درون پلاسما تشکیل میشود که چرخش رشته پلاسما را کند کرده و نهایتاً پلاسما با دیواره راکتور برخورد میکند و فرآیند همجوشی متوقف میشود.
مدلهای فیزیکی سنتی به خوبی نمیتوانند این رویدادها را توصیف کنند، زیرا این ناپایداریها ذاتاً غیرخطی و آشفته هستند. یک اختلال کوچک در یک بخش از پلاسما میتواند یک حالت پارگی را در بخش دیگر تحریک کند. کریستینا رئا از امآیتی و استوارت بنجامین از آزمایشگاه فیزیک پلاسمای پرینستون، با پردازش مجموعه دادههای بزرگ از اجراهای قبلی توکامک، الگوریتمهایی را آموزش دادند که نشانههای ناپایداری قریبالوقوع را حتی قبل از اینکه سیستمهای تشخیص استاندارد آن را ثبت کنند، شناسایی کند.
بر اساس این الگوریتمها، «کنترلکنندههای فعال پلاسما» ساخته شدهاند که به طور مداوم دادههای راکتور را دریافت کرده و پایداری پلاسما را در هر لحظه ارزیابی میکنند. اگر سیستم خطر ایجاد حالت پارگی را تشخیص دهد، کنترلکننده به طور خودکار پیکربندی مغناطیسی را تنظیم میکند؛ یا ناپایداری را سرکوب میکند یا از شرایطی که باعث ایجاد آن میشود جلوگیری مینماید.
بنجامین میگوید: پیشبینی حالتهای پارگی با استفاده از مدلهای فیزیکی بسیار دشوار باقی مانده است، اما پیچیدگی تصادفی آنها برای دانشمندانی که به روشهای یادگیری ماشین مجهز هستند، جذاب و قابل حل است.
این توسعه به ویژه برای پروژه بینالمللی ITER (راکتور آزمایشی بینالمللی همجوشی هستهای) که در حال طراحی سیستم کاهش اختلال برای راکتور خود است، اهمیت حیاتی دارد. زیرا با افزایش فشار پلاسما برای تولید انرژی کارآمدتر، این ناپایداریها بیشتر و مخربتر میشوند.
این خبر را اینجا ببینید.