5 апреля
Василий Парфенов

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.
Позавчера, 16:33
Елена Синицкая

На днях израильский ныряльщик обнаружил на дне Средиземного моря у Хоф-ха-Кармель древние предметы, среди которых оказался меч удивительной сохранности. По мнению специалистов Израильского управления древностей, железный меч с клинком около одного метра и 30-сантиметровой рукоятью принадлежал крестоносцу и датируется XII веком.

Вчера, 11:56
Илья Ведмеденко

В КНР испытали монолитный твердотопливный ракетный двигатель, имеющий самую большую тягу в мире. Разработка изделия важна для создания ракет тяжелого класса.

3 часа назад
Мария Азарова

Международный коллектив ученых выявил новый биомаркер, который может стать предиктором тяжести коронавирусного заболевания.

Позавчера, 16:33
Елена Синицкая

На днях израильский ныряльщик обнаружил на дне Средиземного моря у Хоф-ха-Кармель древние предметы, среди которых оказался меч удивительной сохранности. По мнению специалистов Израильского управления древностей, железный меч с клинком около одного метра и 30-сантиметровой рукоятью принадлежал крестоносцу и датируется XII веком.

15 октября
Илья Ведмеденко

Компания General Dynamics Land Systems представила макет наземного робота TRX, который выступит носителем беспилотников-камикадзе. Помимо них, он получил квадрокоптер.

Вчера, 11:56
Илья Ведмеденко

В КНР испытали монолитный твердотопливный ракетный двигатель, имеющий самую большую тягу в мире. Разработка изделия важна для создания ракет тяжелого класса.

13 октября
Мария Азарова

Анализ образцов крови, взятых у российских космонавтов до и после их полета на МКС, показал, что длительное пребывание в космосе может провоцировать повреждение мозга.

12 октября
Алиса Гаджиева

Две тысячи лет назад многие сооружения строили лучше, чем сегодня.

27 сентября
Мария Азарова

Новое исследование генетиков из Германии и Италии, похоже, помогло найти ответ на вопрос, который занимал ученых свыше двух тысяч лет: откуда взялись этруски?

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

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

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: