La fusione nucleare incontra l'AI: plasma stabile grazie all'apprendimento automatico

Riscaldare una miscela di isotopi di idrogeno a oltre 150 milioni di gradi Fahrenheit (100 milioni di gradi Celsius) con diverse centinaia di raggi laser è una cosa.

Mantenere stabile il plasma risultante è la disciplina suprema. Dopo tutto, questo stato della materia oltre il "gassoso", in cui i nuclei atomici e gli elettroni sono completamente separati, non è affatto originario della Terra. È come cercare di impedire che un cubetto di ghiaccio si sciolga su un fuoco da campo con alcuni pacchetti di ghiaccio.

Se usato correttamente, può funzionare. Se solo non ci fossero così tante variabili. Una folata di vento fa volare scintille e brucia la mano che tiene una confezione di ghiaccio, il cubetto di ghiaccio si scioglie - per rimanere nella metafora.

Il record attuale di mantenimento delle condizioni ottimali per la fusione nucleare sulla Terra è di soli 30 secondi. Un plasma in sé, anche se non abbastanza caldo, potrebbe essere stabilizzato già per un quarto d'ora.

Non sembra un funzionamento stabile in modo permanente. E non appena il contenimento stabile del plasma non funziona più, deve essere raffreddato il più rapidamente possibile, altrimenti i danni alla tecnologia del reattore a fusione sarebbero enormi. Questo richiede ogni volta enormi quantità di energia.

Grazie al deep reinforcement learning, un sotto aspetto dell'apprendimento automatico, è stato sviluppato e testato un metodo che può prevenire efficacemente proprio questa distruzione del flusso di plasma.

Un team dell'Università di Princeton e dell'Università Chung-Ang di Seul ha utilizzato un fascio aggiuntivo di raggi laser e un ciclotrone, ossia un acceleratore di particelle compatto con un forte campo magnetico, per mantenere il plasma nell'ambiente desiderato.

Tuttavia, poiché ci sono troppe variabili per poter calcolare effettivamente come entrambi gli strumenti possano intervenire e quale sia l'effetto, entra in gioco l'intelligenza artificiale, che è stata addestrata proprio per questo compito.

In questo modo, il sistema è stato in grado di evitare un'interruzione del flusso di plasma a DIII-D, il più grande reattore a fusione nucleare tokamak degli Stati Uniti. Anche in condizioni non ideali, è stato possibile evitare il cosiddetto "strappo" del plasma. Il circuito, che è controllato dall'intelligenza artificiale, ha solo 25 millisecondi tra due misurazioni, che sembrano essere sufficienti.

Oltre alla generazione di immagini e all'assemblaggio di testi pubblicitari vuoti (ma questo non è colpa dell'AI), ci sono anche alcune applicazioni sensate e a prova di futuro per l'intelligenza artificiale.

Tuttavia, la tecnologia è ancora in fase sperimentale e sono necessari ulteriori test e miglioramenti prima che possa essere utilizzata in ITER, il primo reattore a fusione con un bilancio energetico positivo attualmente in costruzione.