NVIDIA ще помогне за запалването на изкуствено слънце на Земята

Nvidia си партнира с General Atomics, Калифорнийския университет в Сан Диего, Националната лаборатория Аргон и Националния научен център за енергийни изследвания (NERSC), за да разработи високоточен цифров близнак на термоядрен реактор за контролирани изследвания на термоядрената енергия с помощта на изкуствен интелект. Виртуалният близнак ще доближи момента на построяване на реален реактор, като намали разходите и времето.

Въпреки десетилетията усилия на учени от много държави, практическият термоядрен реактор (или изкуственото слънце на Земята) остава далечна мечта.

При земните условия е невъзможно да се създаде налягането, от което се нуждаят водородните атоми в звездата, за да се слеят и да синтезират хелиев атом. Затова трябва да се увеличи нагряването на плазмата (йонизираните водородни ядра) за да се увеличат шансовете за синтез, като се преодолее Кулоновото отблъскване между ядрата. Температурата на плазмата в реакторите за термоядрен синтез трябва да се доближава или дори да надвишава 150 000 000 градуса по Целзий – т.е. 10 пъти по-висока от тази в ядрото на Слънцето. При такива условия плазмата е изключително нестабилна и нейното удържане се превръща в първостепенна задача, която ще бъде решена от изкуствения интелект на цифровия близнак на реактора.

Цифровият близнак ще бъде създаден на платформата Omniverse на Nvidia с помощта на CUDA-X. Платформата ще позволи моделиране на поведението на плазмата в реално време, което ще намали продължителността на симулациите от седмици на секунди.

За тази цел на суперкомпютрите Polaris (в ALCF) и Perlmutter (в NERSC) са обучени и три AI заместителя – опростени модели, които симулират поведението на плазмата при определени условия. Те ще предоставят прогнози за поведението на плазмата за по-точно управление на реактора в реално време. На първо място, така ще се избегнат грешки, които могат да повредят реактора. Второ, такива прогнози ще помогнат за премахване на грешни и безизходни решения, като по този начин ще се намали продължителността на изследователските цикли.

Създаден в партньорство между Nvidia и научни екипи, дигиталният близнак на термоядрения реактор DIII-D ще получава данни от сензорите на реалния реактор, които след това се използват за симулации, включващи набор от модели и заместващи AI: EFIT – за оценка на равновесието на плазмата, CAKE – за определяне на границите ѝ, ION ORB – за изчисляване на плътността на топлинния поток от йони. Всички данни са обединени в една интерактивна среда, базирана на Nvidia RTX PRO и DGX Spark. Платформата Omniverse осигурява динамично взаимодействие, а CUDA-X – изчислително ускорение. Системата се синхронизира с физическия реактор, което позволява на 700 учени от 100 организации да провеждат смели експерименти във виртуална среда – без риск от последствия.

Резултатът от проекта е нещо като „термоядрен ускорител“, който съчетава физика, изчисления и алгоритми за изследвания в реално време, прогнози и оптимизация на дизайна на реактора.