Алгоритм машинного обучения дает советы по управлению ядерным синтезом
Коллаборация Швейцарского плазменного центра и компании DeepMind разработала новый метод магнитного управления плазмой в токамаке. Алгоритм глубокого обучения с подкреплением, разработанный DeepMind, позволяет значительно ускорить подбор настройки токамака для создания наперед заданных конфигураций плазмы с высокой точностью.
Токамак, или тороидальная камера с магнитными катушками, представляет собой установку тороидальной формы (бублика или пончика), в котором создаются условия для протекания управляемого термоядерного синтеза — тех же реакций, что проходят в недрах звезд. С этой целью в токамаках генерируются мощные магнитные поля и создается вакуум для удержания высокотемпературной плазмы и защиты стенок установки от расплавления. Теоретически высвобождаемую в этом процессе энергию можно использовать для производства электроэнергии.
Швейцарский плазменный центр (SPC) Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) обладает многолетним опытом в области физики плазмы и методов управления ею. Мало того что SPC — один из немногих исследовательских центров в мире, обладающих действующим токамаком, так еще установка у них весьма непростая. Их токамак допускает различные конфигурации плазмы, задаваемых положением магнитных катушек, поэтому и называется токамаком переменной конфигурации (TCV).
Конфигурация плазмы связана с ее формой и положением в токамаке, а от этого зависит устойчивость плазмы и производительность реактора, то есть количество генерируемой энергии. Перед проведением экспериментов на своей установке исследователи из SPC сначала проверяют конфигурации систем управления на симуляторе.
«Наш симулятор основан более чем на 20-летних исследованиях и постоянно обновляется, — поясняет Федерико Феличи (Federico Felici), сотрудник SPC и соавтор исследования. — Но даже в этом случае для определения правильного значения каждой переменной в системе управления по-прежнему необходимы длительные расчеты. Вот тут-то и появляется наш совместный исследовательский проект с DeepMind».
DeepMind — британская компания, занимающаяся научными открытиями и вопросами ИИ, которую Google приобрела в 2014 году и которая стремится «решать проблемы искусственного интеллекта для развития науки и человечества». Эксперты DeepMind разработали алгоритм глубокого обучения с подкреплением (deep reinforcement learning, DRL), который может создавать и поддерживать определенные конфигурации плазмы, и обучили его на симуляторе SPC.
Вначале алгоритм тестировал множество различных стратегий управления плазмой в симуляции для накопления опыта. Причем обучение проходило в две стороны: сначала алгоритму давали ряд настроек для управления установкой, по которым на симуляторе генерировалась плазма, а алгоритм анализировал ее конфигурацию; затем по конфигурации плазмы алгоритмом определялись правильные настройки.
После обучения система на основе алгоритма DRL смогла создавать и поддерживать широкий спектр форм плазмы и расширенных конфигураций в симуляторе, в том числе такую, при которой в реакторе одновременно поддерживаются два отдельных фрагмента плазмы.
Наконец, исследовательская группа протестировала свою новую систему непосредственно на токамаке, чтобы увидеть, как она будет работать в реальных условиях. Как и предполагалось, все созданные алгоритмом DRL и предсказанные симулятором SPC конфигурации удалось получить на реальной установке. Таким образом, новый подход к управлению магнитными катушками токамака не только позволяет ускорить создание необходимых конфигураций плазмы, но и обеспечивает точное отслеживание местоположения, тока и формы для этих конфигураций.
Мартин Ридмиллер (Martin Riedmiller), руководитель группы управления в DeepMind и соавтор исследования, отметил: «Миссия нашей команды состоит в том, чтобы исследовать системы искусственного интеллекта нового поколения — контроллеры с обратной связью, — которые могут обучаться на сложных динамических средах с нуля. Управление термоядерной плазмой в реальных установках предлагает фантастические, хотя и чрезвычайно сложные возможности».
Статья с результатами исследования опубликована в журнале Nature.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Долгое время считалось, что гигантские стрекозообразные, жившие 300 миллионов лет назад, стали такими из‑за высокого содержания кислорода. Тогда в атмосфере его было около 30% вместо сегодняшних 21%. Учёные полагали, что крупные насекомые задохнулись бы в нашей атмосфере. Но оказалось, что это не так.
Считается, что современная музыка стала простой и даже примитивной. Ученые из Италии математически проверили эту гипотезу и подтвердили, что даже самые сложные жанры со временем стали дрейфовать к простоте и повторам одних и тех же составляющих.
Шведские биологи отследили миграцию обыкновенного соловья с помощью миниатюрных датчиков-рюкзаков. Как оказалось, при пересечении Сахары и Аравийской пустыни птицы летят только по ночам и не ищут пищу. Соловьи преодолевают пустыню без дозаправки, полагаясь лишь на накопленный заранее жир.
Вода из другой звездной системы оказалась не похожа на земную: в составе третьего межзвездного объекта нашли рекордное содержание дейтерия — тяжелого изотопа водорода. Этот химический след указывает на необычные условия формирования системы, где возникла комета, и меняет представления о сценариях рождения далеких планетных систем.
На границе возможностей оптоволокна лазерный пучок самоорганизовывается в мощный, сфокусированный луч-иглу. Параметры этого излучения таковы, что позволяют в реальном времени без дополнительных ухищрений рассматривать клеточные процессы.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии