Superkompiuteris „Aurora“, veikiantis Argono nacionalinėje laboratorijoje Jungtinėse Valstijose, naudojamas sudėtingiems plazmos procesams branduolių sintezės reaktoriuose modeliuoti. Ši sistema taip pat padeda mokyti dirbtinio intelekto algoritmus, kurie gali iš anksto numatyti galimus sutrikimus tokamakuose – specialiuose įrenginiuose, skirtuose sintezės reakcijoms tirti.
„Aurora“ pasižymi milžinišku skaičiavimo pajėgumu – ji gali atlikti kvintilijoną skaičiavimų per sekundę. Toks greitis leidžia mokslininkams itin detaliai stebėti plazmos elgseną stipriuose magnetiniuose laukuose ir prognozuoti galimas avarijas dar prieš joms įvykstant.
Tokamakuose plazma laikoma itin galingų magnetinių laukų pagalba. Šie laukai veikia tarsi nematomas „butelis“, neleidžiantis įkaitusiai plazmai paliesti reaktoriaus sienelių. Tačiau tam tikromis sąlygomis plazma gali tapti nestabili ir suformuoti vadinamąsias magnetines „salas“.
Tokie dariniai gali sutrikdyti reakcijos eigą ar net pažeisti reaktoriaus vidines konstrukcijas. „Aurora“ leidžia tiksliai modeliuoti šiuos procesus ir išbandyti įvairias strategijas, kurios padėtų išvengti pavojingų nestabilumų.
Didelė dalis tyrimų vykdoma tarptautinio branduolių sintezės projekto ITER kontekste. Šio projekto tikslas – sukurti eksperimentinį reaktorių, galintį parodyti, kad branduolių sintezė gali tapti patikimu ir švariu energijos šaltiniu ateityje.
Prinstono plazmos fizikos laboratorijos mokslininkai naudoja „Aurora“ simuliacijoms, susijusioms su plazmos srautais, jos kraštinių sluoksnių fizika ir viso reaktoriaus masto procesais. Tokie modeliai padeda geriau suprasti, kaip plazma elgiasi ekstremaliomis sąlygomis.
ITER reaktoriuje planuojama plazmą įkaitinti iki maždaug 150 milijonų laipsnių Celsijaus. Tai maždaug dešimt kartų aukštesnė temperatūra nei Saulės branduolyje. Tokiose sąlygose net mažiausi nestabilumai gali sukelti rimtų techninių problemų.
Todėl labai svarbu kuo tiksliau suprasti visus plazmos procesus ir iš anksto numatyti galimas problemas. Būtent čia svarbų vaidmenį atlieka dirbtinis intelektas, treniruojamas naudojant „Aurora“ skaičiavimo galią.
Šios sistemos kuriami algoritmai gali per kelias milisekundes įvertinti, ar tokamako veikloje artėja pavojingas sutrikimas. Tai leidžia operatoriams imtis veiksmų dar prieš atsirandant realiai grėsmei reaktoriui.
Kaip aiškina mokslininkas Kylas Felkeris, dirbtinis intelektas mokosi iš didžiulių ankstesnių eksperimentų duomenų kiekių. Analizuodamas šiuos duomenis jis išmoksta atpažinti modelius, kurie signalizuoja apie galimą nestabilumą.
Superkompiuteris „Aurora“ turi net 20,4 petabaito atminties. Tokia talpa leidžia atlikti itin sudėtingas ir didelės apimties simuliacijas, kurių anksčiau buvo neįmanoma vykdyti tokia detale.
Skaičiavimai, kurie anksčiau galėjo trukti kelias dienas ar net ilgiau, dabar gali būti atlikti vos per kelias valandas. Tai gerokai pagreitina tyrimų tempą ir leidžia greičiau tikrinti naujas hipotezes.
Mokslininkai pabrėžia, kad net ir tokia galinga kompiuterinė sistema nepakeičia žmogaus analizės. Vis dėlto ji tampa itin svarbiu įrankiu, leidžiančiu greičiau pastebėti neįprastus reiškinius ir geriau suprasti plazmos fiziką.
Tokios technologijos gali reikšmingai paspartinti branduolių sintezės energetikos plėtrą. Jei ši sritis bus sėkmingai išvystyta, ateityje ji galėtų tapti vienu iš švariausių ir beveik neišsenkančių energijos šaltinių žmonijai.
