• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
05.04.2021
Василий Парфенов
3 821

ИИ ускорил необходимые для работы термоядерного реактора вычисления в 100 раз

6.8

Молодой ученый из нидерландского университета создал нейросетевой алгоритм, позволяющий радикально ускорить моделирование поведения плазмы в термоядерном реакторе.

ИИ ускорил необходимые для работы термоядерного реактора вычисления в 100 раз
Внутри токамака / ©Monthy Rakusen

Чем сложнее научная или инженерная задача, тем большую роль в ее решении играет компьютерное моделирование. Это правило почти всегда подтверждается практикой, и современная физика — не исключение. Работающий термоядерный реактор, выдающий хотя бы столько же энергии, сколько было затрачено на его запуск и функционирование, — Святой Грааль для современных ученых. И подступиться к нему мешает невероятно высокая вычислительная сложность моделей, описывающих поведение плазмы в такой установке.

А учитывая стоимость любых стеллараторов и токамаков, при проведении на них экспериментов крайне желательно избежать ошибок. И время дорого, и повреждений установок лучше не допускать. Поэтому ценность моделей тоже повышается: ученым проще и безопаснее сначала проверять свои гипотезы в симуляциях. Получается, одним из ограничивающих факторов при продвижении прогресса в области управляемой термоядерной реакции служит эффективность моделей. И пока она далека от идеала: для полномасштабных расчетов используют суперкомпьютеры, а приближенные результаты получают в результате сотен часов работы обычных ПК.

Ситуацию попробовал исправить докторант Технического университета Эйндховена (Нидерланды) Аарон Хо (Aaron Ho). Он работает в группе по изучению термоядерных реакций департамента прикладной физики. Как пишет портал SciTechDaily, Хо недавно защитил докторскую диссертацию, посвященную применению искусственного интеллекта для моделирования поведения плазмы в токамаках. Созданный им алгоритм уже включен в мощный набор программных инструментов физиков-ядерщиков под названием JINTRAC.

Идея молодого ученого заключается в замене кода, описывающего модель турбулентности пониженного порядка, на нейросеть. Он обучил ИИ на нескольких наборах данных — входных, с реальных научных установок, и результатах, полученных от существующего инструмента QuaLiKiz, предсказывающего движение плазмы в токомаках за счет микротурбулентностей. Поскольку это главный механизм переноса в подобных устройствах, важны точность и скорость работы модели. После обучения нейросеть интегрировали в QuaLiKiz и проверили на новых данных, сравнив со старым алгоритмом.

Вышло более чем впечатляюще. Обычный QuaLiKiz выполнил задачу на 16 вычислительных ядрах за 217 часов, а оснащенный ИИ — на одном ядре и за два часа. То есть даже без учета разницы в количестве необходимых для работы модели процессоров ускорение получилось более чем в сто раз. А если оценивать общую ресурсоемкость, разница выходит на порядок больше.

Но у метода, естественно, есть ограничения, ведь ничего не бывает бесплатно. Точность новой модели во время проверки была ниже: результаты между «нейросетевым» и обычным QuaLiKiz различались примерно на 10%. В этом моменте есть место для улучшений, но 100% точности с искусственным интеллектом достичь принципиально невозможно. С другой стороны, сам по себе QuaLiKiz применяется для упрощенного моделирования, так как использует приближенные вычисления. Поэтому в описываемом случае скорость важнее, а для более точных вычислений есть другие инструменты.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
20 мая
Мария Азарова

Ученые предупреждают: поскольку вес современных комбайнов и прочей сельхозтехники сегодня приближается к весу самых крупных животных, когда-либо бродивших по Земле, возникает парадокс уплотнения грунта.

6 часов назад
РНФ

Группа ученых из России и Германии математически описала ситуацию, когда происходит самоостановка света — явление, при котором скорость световых импульсов падает в миллионы раз, вплоть до нуля. Оказалось, что в определенных условиях излучение в резонансно поглощающей среде создает для себя «потенциальную яму», из которой затем не может выйти. Это происходит за счет обволакивания материей безмассовых фотонов, и в результате они могут остановиться.

Вчера, 10:02
Сергей Васильев

Распространяясь в популяциях крупных жвачных животных, паразиты незаметно оказывают мощное влияние на целые экосистемы, позволяя растительности спокойно развиваться и процветать.

20 мая
Мария Азарова

Ученые предупреждают: поскольку вес современных комбайнов и прочей сельхозтехники сегодня приближается к весу самых крупных животных, когда-либо бродивших по Земле, возникает парадокс уплотнения грунта.

Вчера, 10:02
Сергей Васильев

Распространяясь в популяциях крупных жвачных животных, паразиты незаметно оказывают мощное влияние на целые экосистемы, позволяя растительности спокойно развиваться и процветать.

Позавчера, 12:13
Александр Березин

На планете уже зарегистрировано больше сотни случаев, подозрительно напоминающих обезьянью оспу — родственницу оспы натуральной. До 2022 года больные обезьяньей оспой заражались в основном от животных, а среди людей она быстро затухала, плохо передаваясь воздушно-капельным путем. Но в этом мае положение могло измениться. Дюжина стран на разных континентах показала одновременную вспышку заражений. Многие пытаются успокоить население, упирая на факт, что прививка от обычной оспы защищает и от новой. На самом деле, ситуация далеко не такая простая, и ВОЗ в эту пятницу провела чрезвычайную встречу экспертов для обсуждения этой болезни. Naked Science рассказывает, может ли оспа стать «сменщиком» коронавируса.

26 апреля
Василий Парфенов

Крупнейшие патентные ведомства мира десятилетиями или веками принципиально игнорируют любые конструкции, нарушающие начала термодинамики. С точки зрения здравого смысла это хорошо, но конспирологи и гении-самоучки считают иначе. По их мнению, такая политика стала результатом заговора (подставьте сюда любое вымышленное или не очень секретное общество либо лобби). Что ж, похоже, Роспатент встал на их сторону.

27 апреля
Александра Медведева

С помощью GPS-трекинга ученые проследили за перемещениями целой популяции домашних кошек в небольшом норвежском городке. Оказалось, питомцы редко уходят от дома далее 50 метров и почти не совершают длительных прогулок.

28 апреля
Мария Азарова

Авторы нового исследования составили таблицу ожидаемой продолжительностью жизни для собак 18 чистокровных пород и метисов. Кроме того, они узнали, кто живет дольше — суки или кобели, кастрированные или нет.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: